Nanotecnologia.

Presentación del tema: "Nanotecnologia."— Transcripción de la presentación:

1 nanotecnologia

2 Tabla de contenido Definición Historia Conceptos fundamentales Investigación actual. Desarrollo tecnológico para poder acceder a la nanotecnología. Herramientas y técnicas Nanotecnología avanzada. Inversión. Ensamblaje interdisciplinario. Futuras Aplicaciones. Medio Ambiente. Energía. Medicina. Industria de Alimentos. Textil. Construcción. Electrónica. Tecnologías de la comunicación e informática. Agricultura. Ganadería. Cosmética Aplicaciones actuales. Alimentos. Fármacos.

3 Cáncer. VIH/SIDA. Alzheimer. ADN. Otros campos de la Nanotecnología. Nanomedicina. NANOMATERIALES APLICADOS A LA MEDICINA. LIBERACIÓN CONTROLADA. OTRAS APLICACIÓNES. La nanotecnología molecular (NTM): Replicando nanorobots. Nanorobots en la medicina. BENEFICIOS: RIESGOS: FACTORES QUE PODRIAN FRENAR EL DESARROLLO DE LA NANOTECNOLOGIA Conclusión BIBLIOGRAFIA

4 Introducción. La nanotecnología es la manipulación de la materia a escala nanométrica. La más temprana y difundida descripción de la nanotecnología1 2 se refiere a la meta tecnológica particular de manipular en forma precisa los átomos y moléculas para la fabricación de productos a macroescala, ahora también referida como nanotecnología molecular. Subsecuentemente una descripción más generalizada de la nanotecnología fue establecida por la Iniciativa Nanotecnológica Nacional, la que define la nanotecnología como la manipulación de la materia con al menos una dimensión del tamaño de entre 1 a 100 nanómetros. Esta definición refleja el hecho de que los efectos de la mecánica cuántica son importantes a esta escala del dominio cuántico y, así, la definición cambió desde una meta tecnológica particular a una categoría de investigación incluyendo todos los tipos de investigación y tecnologías que tienen que ver con las propiedades especiales de la materia que ocurren bajo cierto umbral de tamaño. Es común el uso de la forma plural de "nanotecnologías" así como "tecnologías de nanoescala" para referirse al amplio rango de investigaciones y aplicaciones cuyo tema en común es su tamaño. Debido a la variedad de potenciales aplicaciones (incluyendo aplicaciones industriales y militares), los gobiernos han invertido miles de millones de dólares en investigación de la nanotecnología. A través de su Iniciativa Nanotecnológica Nacional, Estados Unidos ha invertido 3,7 mil millones de dólares. La Unión Europea ha invertido[cita requerida] 1,2 mil millones y Japón 750 millones de dólares.3

5 Definición La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas. La nanotecnología definida por el tamaño es naturalmente un campo muy amplio, que incluye diferentes disciplinas de la ciencia tan diversas como la ciencia de superficies, química orgánica, biología molecular, física de los semiconductores, microfabricación, etc.4 Las investigaciones y aplicaciones asociadas son igualmente diversas, yendo desde extensiones de la física de los dispositivos a nuevas aproximaciones completamente nuevas basadas en el Autoensamblaje molecular, desde el desarrollo de nuevos materiales con dimensiones en la nanoescalas al control directo de la materia a escala atómica. Actualmente los científicos están debatiendo el futuro de las implicaciones de la nanotecnología. La nanotecnología puede ser capaz de crear nuevos materiales y dispositivos con un vasto alcance de aplicaciones, tales como en la medicina, electrónica, biomateriales y la producción de energía

6

7 Conceptos fundamentales
La nanotecnología es la ingeniería de sistemas funcionales a escala molecular. Esto cubre tanto el actual trabajo como conceptos que son más avanzados. En su sentido original, la nanotecnología se refiere a la habilidad proyectada para construir elementos desde lo más pequeño a lo más grande, usando técnicas y herramientas, que actualmente están siendo desarrolladas, para construir productos completos de alto desempeño. Para poner la escala en otro contexto, el tamaño comparativo de un nanómetro a un metro es lo mismo que el de una roca al tamaño de la Tierra.19 Otra forma de ponerlo: un nanómetro es la cantidad en que la barba de un hombre promedio crece en el tiempo al que a este le toma levanta la afeitadora a su cara.19 Se usan dos aproximaciones a la nanotecnología. En la aproximación "desde el fondo hacia arriba", los materiales y dispositivos son construidos a partir de componentes moleculares que se ensamblan por sí mismos químicamente por los principios del reconocimiento molecular. En la aproximación "desde arriba hacia abajo", los nano-objetos son construidos a partir de entidades más grandes son un control a nivel atómico.20

8 Desarrollo tecnológico para poder acceder a la nanotecnología.
Uno de los instrumentos clave en la micro y nano ciencia son los microscopios de barrido con sonda. Consisten básicamente en una plataforma y una sonda que efectúa un barrido o escaneado de la muestra. El barrido puede hacerse moviendo ya sea la sonda o la plataforma, mediante actuadores de gran precisión. Los actuadores son un factor clave de esta tecnología. La sonda puede elevarse o bajarse, con lo que se tiene un sistema con tres ejes coordenados, por una parte un plano x-y de barrido y por otra parte una altura z, con lo cual se puede estudiar el relieve o la topografía de las microestructuras. No sólo se mide la geometría de la muestra sino que según el tipo de sonda usada se pueden medir también propiedades químicas, térmicas, eléctricas o mecánicas, con lo cual se abre una ventana muy amplia de información, que permite estudiar las propiedades de los nanomateriales.

9 De lo simple a lo complejo: una perspectiva molecular
La química sintética moderna ha alcanzado el punto donde es posible preparar pequeñas moléculas para casi cualquier estructura. Estos métodos son usado hoy en día para fabricar una amplia variedad de químicos útiles tales como farmacéuticos o polímeros comerciales. Esta habilidad hace surgir la pregunta de extender esta clase de control al siguiente nivel más grande, buscando métodos para ensamblar estos moléculas únicas en estructuras o ensamblajes supramoleculares consistentes de muchas moléculas dispuestas en una forma bien definida. Nanotecnología molecular: una visión de largo plazo La nanotecnología molecular, algunas veces llamada fabricación molecular, describe nanosistemas manufacturados (máquinas a nanoescala) operando a escala molecular. La nanotecnología molecular está asociada especialmente con el ensamblador molecular, una máquina que puede producir una estructura o dispositivo deseado átomo por átomo usando los principios de la mecanosíntesis. La fabricación en el contexto de los nanosistemas productivos no está relacionado a, y debería ser claramente distinguido de, las tecnologías convencionales usadas para la fabricación de nanomateriales tales como nanotubos y nanopartículas de carbono.

10 Investigación actual El campo de los nanomateriales incluye los subcampos que desarrollan o estudian los materiales que tienen propiedades únicas que surgen de sus dimensiones a nanoescala. La ciencia de Interfaz y coloide ha identificado muchos materiales que pueden ser útiles en la nanotecnología, tales como los nanotubos de carbono y otros fullerenos, y varias nanopartículas y nanoroides. Los nanomateriales con rápido transporte de iones también están relacionados a la nanoiónica y a la nanoelectrónica. Los materiales a nanoescala también puede ser usados para aplicaciones en volumen; la mayoría de las aplicaciones comerciales actuales de la nanotecnología son de este tipo. Se ha realizado progreso en la utilización de estos materiales para aplicaciones médicas, ver nanomedicina. Los materiales a nanoescala tales como los nanopilarres algunas veces son usados en las celdas solares para bajar los costos de las celdas solares de silicio tradicionales.

11 Desarrollo tecnológico para poder acceder a la nanotecnología.
Uno de los instrumentos clave en la micro y nano ciencia son los microscopios de barrido con sonda. Consisten básicamente en una plataforma y una sonda que efectúa un barrido o escaneado de la muestra. El barrido puede hacerse moviendo ya sea la sonda o la plataforma, mediante actuadores de gran precisión. Los actuadores son un factor clave de esta tecnología. La sonda puede elevarse o bajarse, con lo que se tiene un sistema con tres ejes coordenados, por una parte un plano x-y de barrido y por otra parte una altura z, con lo cual se puede estudiar el relieve o la topografía de las microestructuras. No sólo se mide la geometría de la muestra sino que según el tipo de sonda usada se pueden medir también propiedades químicas, térmicas, eléctricas o mecánicas, con lo cual se abre una ventana muy amplia de información, que permite estudiar las propiedades de los nanomateriales.

12 Investigación actual. Nanomateriales:
Nanomateriales: El campo de los nanomateriales incluye los subcampos que desarrollan o estudian los materiales que tienen propiedades únicas que surgen de sus dimensiones a nanoescala.30 La ciencia de Interfaz y coloide ha identificado muchos materiales que pueden ser útiles en la nanotecnología, tales como los nanotubos de carbono y otros fullerenos, y varias nanopartículas y nanoroides. Los nanomateriales con rápido transporte de iones también están relacionados a la nanoiónica y a la nanoelectrónica. Los materiales a nanoescala también puede ser usados para aplicaciones en volumen; la mayoría de las aplicaciones comerciales actuales de la nanotecnología son de este tipo. Se ha realizado progreso en la utilización de estos materiales para aplicaciones médicas, ver nanomedicina.

13 Herramientas y técnicas
Existen varios importantes desarrollos modernos. El microscopio de fuerza atómica (en inglés: Atomic Force Microscope, AFM) y el microscopio de efecto túnel (en inglés: Scanning Tunneling Microscope, STM) son versiones tempranas de las sondas de barrido que lanzaron la nanotecnología. Existen otros tipos de microscopio de sonda de barrido. Aunque conceptualmente similares a los microscopios confocales de barrido desarrollados por Marvin Minsky en el año 1961 y al microscopio acústico de barrido (en inglés: Scanning Acoustic Microscope, SAM) desarrollado por Calvin Quate y asociados en la década de 1970, los microscopios de sonda de barrido más nuevos tienen una mucho más alta resolución, dado que ellos no están limitados por la longitud de onda del sonido o la luz.

14 Definición La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas Inversión. Algunos países en vías de desarrollo ya destinan importantes recursos a la investigación en nanotecnología. La nanomedicina es una de las áreas que más puede contribuir al avance sostenible del Tercer Mundo, proporcionando nuevos métodos de diagnóstico y cribaje de enfermedades, mejores sistemas para la administración de fármacos y herramientas para la monitorización de algunos parámetros biológicos.

15 Medio Ambiente. Energía.
Las aplicaciones de la Nanotecnología en el medio ambiente, involucran el desarrollo de materiales, energías y procesos no contaminantes, tratamiento de aguas residuales, desalinización de agua, descontaminación de suelos, tratamiento de residuos, reciclaje de sustancias, nano sensores para la detección de sustancias químicas dañinas o gases tóxicos. Energía. Las aplicaciones de la Nanotecnología en sector energético, tiene relación con la mejora de los sistemas de producción y almacenamiento de energía, en especial aquellas energías limpias y renovables como la energía solar, o basadas en el Hidrógeno, además de tecnologías que ayuden a reducir el consumo energético a través del desarrollo de nuevos aislantes térmicos más eficientes basados en nanomateriales. El aumento de la eficiencia de los paneles solares y placas solares gracias a nanomateriales especializados en la captura y almacenamiento de energía solar.

16 Medicina. Las aplicaciones de la Nanotecnología en Medicina se denomina Nanomedicina, y dentro de ella tenemos el  desarrollo de nanotransportadores de fármacos a lugares específicos del cuerpo, que pueden ser útiles en el tratamiento del Cáncer u otras enfermedades, biosensores moleculares con la capacidad de detectar alguna sustancia de interés como glucosa o algún biomarcador de alguna enfermedad, nanobots  programados para reconocer y destruir células tumorales o bien reparar algún tejido como el tejido oseo a raíz de un fractura, nanopartículas con propiedades antisépticas y desinfectantes, etc.. Industria de Alimentos.   Las aplicaciones de la Nanotecnología en la industria de Alimentos incluye aplicaciones de nanosensores y nanochips útiles en el aseguramiento de la calidad y seguridad del alimento, dispositivos que funcionen como nariz y lengua electrónica, detección de frescura y vida útil de un alimento, detección de microorganismos patógenos, aditivos, fármacos, metales pesados, toxinas y otros contaminantes, desarrollo de Nanoenvases, Nanoalimentos con propiedades funcionales nutritivas y saludables, o con mejores propiedades organolépticas. Textil.  Desarrollo de tejidos que repelen las manchas y no se ensucian y sean autolimpiables, antiolores, incorporación de nanochips electrónicos que den la posibilidad de cambio de color a las telas, o bien el control de la temperatura, estos últimos están dentro de lo que se llama “tejidos inteligentes”.

17 Tecnologías de la comunicación e informática.
Construcción.  Desarrollo de Materiales (Nanomateriales)  más fuertes y ligeros, con mayor resistencia, vidrios que repelen el polvo, humedad, pinturas con propiedades especiales, materiales autorreparables, etc... Electrónica.  Las aplicaciones de la Nanotecnología en la electrónica comprenden el desarrollo de componentes electrónicos que permitan aumentar drásticamente la velocidad de procesamiento en las computadoras, creación de semiconductores, nanocables cuánticos, circuitos basados en Grafeno o Nanotubos de Carbono. Tecnologías de la comunicación e informática. Las aplicaciones de la Nanotecnología en las tecnologías de la comunicación e informática, comprende el desarrollo de sistemas de almacenamiento de datos de mayor capacidad y menor tamaño, dispositivos de visualización basados en materiales con mayor flexibilidad u otras propiedades como transparencia que permitan crear pantallas flexibles y transparentes, además el desarrollo de la computación cuántica.

18 Agricultura. Ganadería. Cosmética
Las aplicaciones de la Nanotecnología en la Agricultura, tienen relación con mejoras en plaguicidas, herbicidas, fertilizantes, mejoramiento de suelos, nanosensores en la detección de niveles de agua, Nitrógeno, agroquímicos, etc... Ganadería. Las aplicaciones de la Nanotecnología en la Ganadería dicen relación con el desarrollo de Nanochips para identificación de animales, Nanopartículas para administrar vacunas o fármacos, nanosensores para detectar microorganismos y enfermedades además de sustancias tóxicas. Cosmética  Las aplicaciones de la Nanotecnología en la cosmética implican el desarrollo de cremas antiarrugas o cremas solares con nano partículas.

19 OTRAS APLICACIÓNES. Los nanobots de la nanomedicina podrían producirse con la función de reestructurar o reparar tejidos musculosos u óseos. Las fracturas podrían ser cosa del pasado, los nanobots podrían programarse para identificar fisuras en los huesos y arreglar estos de dos formas; realizando algún proceso para acelerar la recuperación del hueso roto o fundiéndose con el hueso roto o inclusive las dos. Y así con infinidad de enfermedades de varios tipos disolviendo sustancias de múltiples variedades según, en sangre o en la zona a tratar específicamente, inyectando pequeñas cantidades de antibióticos o antisépticos en caso de resfriados o inflamaciones, etc.

20 Nanorobots en la medicina.
 Una de las aplicaciones más importantes de la NTM podría ser la nanorrobótica o la nanomedicina, un área trabajada por primera vez por Robert Freitas en numerosos libros y artículos. La capacidad de diseñar, construir y desplegar un gran número de nanorobots médicos haría, como mínimo, posible la rápida eliminación de enfermedades y la recuperación fiable y relativamente sin dolor de un trauma físico. Los Nanorobots médicos también pueden hacer posible la corrección conveniente de defectos genéticos, y ayudar a asegurar una vida útil ampliada considerablemente. Incluso más polémico, los nanorobots médicos podrían utilizarse para aumentar las capacidades humanas naturales.

21 Beneficios en la sociedad:
Nanotecnología avanzada puede resolver muchos problemas humanos. Las computadores y dispositivos de visualización sería increíblemente baratos, accesibles para todas las personas Muchos diversos problemas están relacionados con el agua Los productos de alta tecnología puede permitir a la gente a vivir con mucho menos impacto ambiental. Invernaderos baratos puede ahorrar agua, la tierra y los alimentos La nanotecnología hace posible la energía solar Espacios de vida puede mejorar mucho Las computadoras serian lo suficientemente barato para todos La nanotecnología puede ayudar al medio ambiente. Mejora de la medicina puede ser ampliamente disponible

22 Impactos en la sociedad:
Importantes cambios en la estructura de la sociedad y el sistema político. Riesgos personales de uso criminal o terrorista Daños ambientales o riesgos para la salud de los productos no regulados Armas nanotecnología sería extremadamente poderoso y podría conducir a una carrera armamentista peligrosamente inestable La producción poco costosa y la duplicidad de diseños podría llevar a grandes cambios en la economía. La sobre explotación de productos baratos podría causar importantes daños al medio ambiente. Daños ambientales o riesgos para la salud de los productos no regulados El mercado negro en nanotecnología

23 Impactos a la salud: En 1997 investigadores de la Universidad de Oxford y la Universidad de Montreal mostraron que el dióxido de titanio y el óxido de zinc usados como nanopartículas en la mayoría de los bloqueadores solares producen radicales libres en las células de la piel, dañando el ADN. En 2002, el Centro de Nanotecnología Biológica y Ambiental de la Universidad de Rice, Houston, informó que las nanopartículas se acumulan en los órganos de animales de laboratorio (hígado y pulmones). Esto podría dar origen a tumores, al igual que el daño del ADN. Los nanotubos, similares a finísimas agujas, podrían clavarse en los pulmones con efectos parecidos al que provoca el asbesto. En 2003 en un estudio solicitado por el Grupo ETC, el tóxico-patólogo Vyvyan Howard concluyó que el tamaño de las nanopartículas, más que el material que las constituye, es un riesgo en sí mismo porque aumenta exponencialmente su potencial catalítico y el sistema inmunológico no las detecta.

24 FACTORES QUE PODRIAN FRENAR EL DESARROLLO DE LA NANOTECNOLOGIA

25 Existen ciertos factores de la sociedad que podrían hacer que el desarrollo de la nanotecnología se detenga, esto visto desde otro punto de vista, puede considerarse un mal camino para este desarrollo, a continuación se presentan tablas que nos puede hacer dar cuenta de esta realidad de una manera más dinámica, además hay que tomar en cuenta que estos datos son del año 2005, con base científica

26 Barreras Financieras

27 Barreras Politico – Sociales

28 La nanotecnología molecular (NTM)
Es una tecnología basada en la capacidad de construir estructuras complejas, con especificaciones atómicas mediante la mecanosíntesis. Esto es distinto de nanomateriales. Basados en la visión de Richard Feynman de fábricas en miniatura que utilizan nanomáquinas para construir productos complejos (incluyendo adicionales nanomáquinas), esta forma adelantada de nanotecnología (o fabricación molecular) haría uso de mecanosíntesis posicionalmente- controlado y guiados por sistemas de máquinas moleculares. La NTM implicaría combinar los principios físicos demostrados por la química, otras nanotecnologías, y la maquinaria molecular de la vida con los principios de ingeniería de los sistemas encontrados en fábricas modernas a macroescala.

29 bibliografia 6searchField%3DSearch+All D &denyReason=-134&arnumber= &productsMatched=null&userType=mem

30 Universidad autónoma de nuevo león facultad de ingeniería mecánica y eléctrica
APLICACIÓN DE LAS TECNOLOGIAS DE LA INFORMACION Salon: hora: n /03/17 Nombres: Jennifer Rodriguez Mendez Aaron Velazquez Garcia Osiel Najera Avalos Cesar Rodriguez Erick Moreno Gibran Alvizo Gabriel Gonzalez