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Taller semana 3 .

Taller de Aprendizaje: El taller propuesto para esta semana contiene 3 puntos:

i. Investigacin:

a. Escoja uno de los siguientes 3 trminos:

AUTOENSAMBLAJE

Manuel Elices Calafat (Universidad Politcnica de Madrid; Real Academia de Ciencias Exactas,

Fsicas y Naturales; National Academy of Engineering USA)

El auto ensamblaje puede definirse como el proceso por el que una especie supramolecular se

forma espontneamente a partir de sus componentes. Particularmente, el auto ensamblaje

entre iones metlicos y ligandos orgnicos es uno de los procedimientos ms eficaces y

actualmente ms utilizados en la construccin de arquitecturas moleculares, en especialaquellas basadas en polmeros de coordinacin que poseen propiedades fsicas interesantes,

debido a su potencial como materiales slidos funcionales.

Los componentes nanomtricos de estas mquinas se disuelven en un medio adecuado y se

agita suavemente la mezcla. Toqueteando la qumica de los componentes, de forma que unos

se atraigan y otros se repelan, las piezas se auto ensamblan, como por arte de magia, y acaba

surgiendo un ordenador que funciona.

No obstante, poco a poco pero mucho antes de lo que los expertos se haban atrevido a

vaticinarhan surgido aplicaciones prcticas basadas en el autoensamblaje: en algunos casos

ya se combina el autoensamblaje con procedimientos clsicos de fabricacin y tambin existen

procedimientos comerciales para seleccionar genesbasados en el autoensamblaje guiado por el

DNA.

La idea de fabricar materiales usando procedimientos de autoensamblaje proviene de la

biologa molecular, donde mquinas moleculares muy complejas se autoensamblan sin ningn

control externo. Los ribosomas las mquinas que producen las protenas en las clulasnos

ofrecen un buen ejemplo: Los ribosomas constan de unas 80 protenas y cuatro hebras de

http://www.mater.upm.es/Directorio/PDI/CU/elices.asphttp://www.mater.upm.es/Directorio/PDI/CU/elices.asp

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Taller semana 3 .

RNA. Todos los componentes estn unidos entre s por enlaces dbiles fuerzas de van der

Wals y enlaces de hidrgeno, pero no enlaces covalentes. Algunas substancias, como los

detergentes, pueden anular estas fuerzas dbiles y separar los componentes del ribosoma,

pero si se elimina el detergente las partes se reagrupan correctamente y se obtiene

nuevamente un ribosoma que funciona. Es como si para montar un reloj se mezclaran todas

sus piezas en un recipiente con agua y despus se agitara la mezcla.

Los cientficos interesados en la fabricacin de nanomateriales a partir de tcnicas de

autoensamblaje, utilizan sus conocimientos sobre la atraccin y repulsin de las molculas

para ingeniar sistemas artificiales que funcionen de la misma forma que los ribosomas. De

momento, ya han diseado sistemas muy simples que permiten fabricar por autoensamblaje

microtbulos como las protenas del esqueleto celularo capas de lpidos como las

membranas celulares.

Whitesides y sus colaboradores (Gracias D.H. et al. (2000) Forming electrical networks in three

dimensions by self-assembly. Science 289, 1170-1172; Clark T.D. et al. (2001) Self-assembly of10-mm-sized objetcs into ordered three-dimensional arrays. J. Am. Chem. Soc. 123, 7677-

7682; Oliver S.R.J. et al. (2001) Three-dimensional self-assembly of complex, millimeter-scale

structures through capillary bonding. J. Am. Chem. Soc. 123, 8119-8120) en Harvard han

consiguieron fabricar estructuras filiformes, planas y tridimensionalesautoensamblando

nanopartculas de oro. Para ello recubrieron pequeos hexgonos de oro de 10 micras de

anchura y 50 nanmetros de espesorcon sustancias hidrfilas o hidrfobas (que atraen o

repelen el agua). Cuando las partculas se disuelven en agua, las caras que estn recubiertas

con sustancias hidrfobas tienden a juntarse: Si solamente los bordes de los hexgonos son

hidrfobos se obtienen lminas, semejantes a un suelo pavimentado con losetas hexagonales

(ver figura, a).

Si slo son hidrfobas las caras, se forman apilamientos de placas que recuerdan pequeas

columnas de monedas (ver figura, b).

Y si las caras y los bordes son hidrfobos se obtienen mazos de columnas, semejantes a lasestructuras baslticas de la calzada de los gigantes en Antrim, Irlanda.

http://www.madrimasd.org/blogs/ingenieriamateriales/2012/02/19/206/http://www.madrimasd.org/blogs/ingenieriamateriales/2012/02/19/206/http://www.madrimasd.org/blogs/ingenieriamateriales/files/2012/05/Hexagonos.jpghttp://www.madrimasd.org/blogs/ingenieriamateriales/2012/02/19/206/http://www.madrimasd.org/blogs/ingenieriamateriales/2012/02/19/206/

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Taller semana 3 .

ii. Instrumentos usados para la caracterizacin de materiales a nanoescala: Diligencie el

siguiente cuadro cuidadosamente:

Instrumento Significado Resolucin Funcionamiento Ventajas Desventajas Imagen

INSTRUMEN

TO

SIGNIFICADO RESOLUCION FUNCIONAMI

ENTO

VENTAJAS DESVENTAJAS IMAGEN

T.E.M Microscopio

electrnico de

transmisin

Pueden aumentar

un objeto hasta

unmilln de

veces.

Tericamente la

resolucin

mxima alcanz

able con un

microscopio

ptico se

encuentra en

principio limitada

por la longitud de

onda de la luz

que se utiliza

para examinar lamuestra, y por

la apertura

numrica del

sistema.

Utiliza un

haz

deelectron

es para

visualizar

un objeto,.Lo

caracterstic

o es el uso

de una

muestra

ultra fina y

que la

imagen se

obtenga de

los

electrones

que

atraviesan

la muestra.

La

principal

funcin

del

microscop

ioelectrnic

o de

transmisi

n es

estudio de

losmetale

s yminera

les y el

estudio de

lasclulas

a nivel

molecular.

Resoluci

n atmica.

Puede

determina

rse

estructura

s en 2

dimension

es.Interac

cin

electrones

a

electrones

.

Una

pequea

muestra

puede

conducir aproblemas

en el

diagnstic

o e incluso

la

degradaci

n de la

propia

muestra.

S.E.M Microscopio

electrnico deResolucin

atmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Metaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Mineraleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Mineraleshttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulashttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulashttp://es.wikipedia.org/wiki/Mineraleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Mineraleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Metaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Metaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n

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Taller semana 3 .

barrido

Requiere vaco.

Debe cubrirse a

menudo elespcimen.

Permite

caractersticas

superficiales.

A.F.M Las aplicaciones

del AFM en

lquido son muyvariadas: permite

la resolucin de

problemas

estructurales y la

caracterizacin

mecnica de

protenas,

detectar el

funcionamiento

de protenas in

situ(como el

desplegamiento

de protenas) y

manipular

protenas

individuales.

Luego, realice una comparacin entre cada uno de los instrumentos nombrando sus

principales similitudes y diferencias.

iii. Un nio y su tomo. Explore a travs del siguiente enlace:

http://www.youtube.com/watch?v=dLr4rt4HaGA la pelcula ms pequea del mundo hecha

en

el ao 2013 por investigadores del IBM. Luego investigue y anote en su documento de texto:

a. Quines fueron los cientficos que crearon la pelcula?

b. Cmo fue hecha la pelcula?

c. Qu caractersticas, aplicaciones y usos tiene el microscopio utilizado para realizar la

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Taller semana 3 .

pelcula?

d. Cul es la relacin de la memoria atmica y el almacenamiento de datos con la pelcula?

Cmo los investigadores de IBM movieron todos esos tomos para hacer la pelcula ms

pequea del mundo? Este breve documental te llevar dentro del laboratorio. Conoce a los

cientficos, ve cmo hicieron una pelcula con tomos y descubre ms acerca de suinvestigacin en el campo de memoria atmica y almacenamiento de datos. Ve la pelcula ms

pequea del mundo en:http://youtu.be/dLr4rt4HaGAConoce ms sobre este tema

enhttp://www.ibm.com/madewithatomsBottom up y Top down. Son estrategias de

procesamiento de informacin caractersticas de las ciencias de la informacin,

especialmente en lo relativo al software, Por extensin se aplican tambin a otras ciencias

sociales y exactas.

En el modelo top-downse formula un resumen del sistema, sin especificar detalles.Cada parte del sistema se refina diseando con mayor detalle. Cada parte nueva es

entonces redefinida, cada vez con mayor detalle, hasta que la especificacin completa es

lo suficientemente detallada para validar el modelo. El modelo top-downse disea confrecuencia con la ayuda de "cajas negras" que hacen ms fcil cumplir requisitos aunque

estas cajas negras no expliquen en detalle los componentes individuales.

En contraste, en el diseo bottom-uplas partes individuales se disean con detalle y

luego se enlazan para formar componentes ms grandes, que a su vez se enlazan hasta

que se forma el sistema completo. Las estrategias basadas en el flujo de informacin

"bottom-up" se antojan potencialmente necesarias y suficientes porque se basan en el

conocimiento de todas las variables que pueden afectar los elementos del sistema.

http://www.dalealplay.com/videos/TopDown-Bottomupmp4_353201

http://youtu.be/dLr4rt4HaGAhttp://youtu.be/dLr4rt4HaGAhttp://youtu.be/dLr4rt4HaGAhttp://www.ibm.com/madewithatomshttp://www.ibm.com/madewithatomshttp://www.dalealplay.com/videos/TopDown-Bottomupmp4_353201http://www.dalealplay.com/videos/TopDown-Bottomupmp4_353201http://www.dalealplay.com/videos/TopDown-Bottomupmp4_353201http://www.ibm.com/madewithatomshttp://youtu.be/dLr4rt4HaGA