NANOCIENCIA Ciencia aplicada que controla y manipula la materia a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales), es decir a una escala menor de un micrómetro (10-6m). El tamaño de los nanomateriales oscilan entre el micrometro (10-6m) y el nanómetro (10-9m). Consiste en el proceso de separar, consolidar y deformar los materiales por un átomo o una molécula (N. Taniguchi, 1974). Permite ir de lo pequeño a lo grande al contrario que hasta ahora (miniaturización) El átomo puede medir entre 0,1 y 0,4 nm Imagen del logotipo de la compañía IBM que realizó Eigler en 1990 al mover uno a uno 35 átomos de xenón sobre una superficie de níquel, gracias al STM

MEDIR CON POTENCIAS DE 10 A

Feynman; Binning y Rohrer Nobel en 1965 en 1986 NANOTECNOLOGÍA A ORÍGENES La nanotecnología viene de lejos… Demócrito: materia formada por átomos (400 a.C.). Avogadro (1800) comparó el tamaño del átomo con bola tenis y la Tierra. R. Feynman en 1959, predijo una idea fantástica en una conferencia en el Caltech, (Inst. Tecnol de California) sobre “Hay mucho sitio por debajo”. G. Binning y H. Rohrer, descubrieron el Microscopio de Efecto Túnel (1981) Microscopio de efecto túnel (STM) Feynman; Binning y Rohrer Nobel en 1965 en 1986

NANOCIENCIA A La nanociencia estudia las propiedades de la materia a escala menor de 100 nm y dónde las leyes y efectos de la física cuántica son importantes. R. Feynman predijo en 1959 que: Las propiedades de la materia son distintas al cambiar de escala Los átomos se podrían mover de uno en uno. Se podrían construir máquinas que consumirían poquísima energía y conseguir velocidades asombrosas “Para aquellos que no conocen las matemáticas, es difícil sentir la belleza, la profunda belleza de la naturaleza… Si quieres aprender sobre la naturaleza, apreciar la naturaleza, es necesario aprender el lenguaje en el que habla.” Los átomos de Hierro capturan en el interior los electrones de cobre Imagen de un “corral “ realizada por el STM y formada por átomos de hierro sobre una superficie de cobre Proyecto Manhattan y la bomba atómica: Abrir cajas fuertes. UN GENIO: A la lectura de su tesis acudió Einstein: 24 años

NANOTECNOLOGÍA: APLICACIONES DE LA NANOCIENCIA

APLICACIONES EN MATERIALES YA EN EL MERCADO: - Cosméticos: Bañador Speedo LZR Racer: De Neopreno-poliuretano superfino y con costuras por ultrasonido - Tejidos: - Material deportivo: - Óptica: Gafas que no se rayan Limpiaparabrisas sin escobillas: Cuatro capas y autolimpiable

APLICACIONES EN MATERIALES EN DESARROLLO: Nanopartículas: Biosensores Remediación Nanopartículas capaces de detectar hormonas o de rodear a las moléculas de petróleo Nanorrobots: Destrucción tumores Destrucción ateromas Nanorrobots: Son ilustraciones, proyectos y aún en la mente de los técnicos

APLICACIONES EN ELECTRÓNICA YA EN EL MERCADO: Cabeza lectora de discos duros. Tarjetas de memoria Memoria racetrack EN DESARROLLO: - Ordenador de ADN - Mayor capacidad de discos duros. Las hojas planas de carbono ultrafinas (grafeno) son las empleadas en electrónica ya que los electrones se mueven a velocidades muy altas, hasta 4 veces mayores que en silicio.

APLICACIONES EN MEDICINA LIBERACIÓN DE FÁRMACOS: Tratamiento de tumores Dendrímeros Nanopartículas de oro se unen a las células cancerígenas y brillan Los dendrímeros son nanopartículas transportadores de quimioterapía específica contra el cáncer

APLICACIONES EN MEDICINA REGENERACIÓN DE TEJIDOS: Reconstrucción muscular Regeneración de piel, cartílago y huesos Músculo artificial de nanotubos de C Células de la piel crecen sobre material perforado HYAFF Nanomateriales que sirven de soporte a las células y tejidos en crecimiento. Estos moldes colonizados se implantarán en el paciente y serán reemplazados por tejido normal con vasos y nervios

APLICACIONES EN MEDICINA DIAGNÓSTICO TEMPRANO DE ENFERMEDADES: In vitro: 1.- Biosensores de cáncer 2.- Biochips: Ej de ADN Biosensor de moléculas// B. de ADN 3.- Lab on chip: En un mismo chip existe una ingente cantidad de pruebas Laboratorio en un chip que permite con muestras microscópicas purificar, almacenar, mezclar, analizar y detectar enfermedades con ahorro de tiempo, trabajo, reactivos y dinero

APLICACIONES EN ENERGÍA 1.- CÉLULAS SOLARES: Material fotovoltaico que se impregna como pintura 2.- BATERIAS DE LARGA DURACIÓN: Nanobatería de celulosa y nanotubos de C 3.- NANOCÉLULAS DE COMBUSTIÓN: Nanopartículas fotosintéticas de óxido de titanio que convierten la energía luminosa en eléctrica

APLICACIONES EN ENERGÍA 4.- LÁMPARAS L.E.D. (Light Emitting Diode): - Mayor duración (8 años) - Mayor eficiencia (rendimiento 90%) - Mayor ahorro energético - Uso ideal en semáforos: luz brillante El color depende del semiconductor que se usó en su construcción Dispositivo semiconductor que emite luz cuando circula por él una corriente eléctrica (electroluminiscencia) El color puede variar desde el ultravioleta-visible-infrarrojo Torre Agbar Barcelona