PROGRAMA ACADÉMICO INSTITUCIONAL DE NANOTECNOLOGIA

Presentación del tema: "PROGRAMA ACADÉMICO INSTITUCIONAL DE NANOTECNOLOGIA"— Transcripción de la presentación:

1 PROGRAMA ACADÉMICO INSTITUCIONAL DE NANOTECNOLOGIA
PROGRAMA ACADÉMICO INSTITUCIONAL DE NANOTECNOLOGIA **** PRINATEC Coordinador: Dr. Daniel Glossman-Mitnik

2 Principales centros de investigación en México con actividades en Nanociencia y/o Nanotecnología
UNISON CIMAV UANL CIQA CINVESTAV-QRO CINVESTAV-DF IPICYT UASLP UAM IPN CIATEC UNAM IMP BUAP

3 PRINATEC

4 ( Nanoagregados, Nanoestructuras y Nanocompuestos)
Programa Institucional de Nanotecnología En el CIMAV una parte importante de los investigadores realizan actividades relacionadas con Nanotecnología En el 2006 y 2007, cerca del 78% de las publicaciones estuvieron relacionadas con Nanotecnología, esperándose un incremento para el 2008 Proyectos vigentes de investigación y vinculación con la industria relacionados con Nanotecnología Infraestructura actual adecuada, necesidad de mejora Creciente actividad mundial Reducir rezago tecnológico Explorar mercados potenciales Necesidad de recursos humanos especializados ¿Por qué? Motivación Objetivo Ser líderes nacionales y con reconocimiento internacional en Nanociencia y Nanotecnología ( Nanoagregados, Nanoestructuras y Nanocompuestos) Contratación de líderes mundiales en el área Renovación de equipo Convenio con UT-Austin en Nanotecnología Laboratorios Binacionales México-USA, México-Alemania (Nanotecnología) Consorcio de Nanotecnología Convenio CIMAV – SUNY/Albany Presentación a distintas Convocatorias (Programa Estratégico, Laboratorio Nacional, Iniciativa Nacional NANOMEX) Arizona State University – North America Nanocluster Initiative Iniciativas

5 Programa Académico Institucional de Nanotecnología
Simulación Computacional de la Estructura y Propiedades Moleculares de Nanomateriales Nanotecnología Computacional (CAN) Síntesis de Materiales Nanoestructurados Caracterización Química y Física de Nanoestructuras Aplicaciones Industriales de la Nanotecnología

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7 Nanomateriales Moleculares Funcionales

8 Desarrollo de una Nueva Generación de Sensores de Hidrocarburos
Síntesis e Incorporación de Puntos Cuánticos en Matrices Poliméricas via Polimerización en Mini-Emulsión: Desarrollo de una Nueva Generación de Sensores de Hidrocarburos

9 Nanocompósitos formados por nanopartículas de Ag/carbono y PMMA
LATEX PMMA LATEX Nanocompósito

10 ESTUDIO TEÓRICO DE AGENTES DE TRANSFERENCIA EMPLEADOS PARA LA POLIMERIZACIÓN VÍA RAFT, SIMULADOS A PARTIR DE DFT Buenos dias, mi nombre es Isis Rodríguez Sánchez, soy estudiante de doctorado del centro de investigación en materiales avanzados, CIMAV, de Chihuahua. El presente trabajo se titula ESTUDIO TEÓRICO DE AGENTES DE TRANSFERENCIA EMPLEADOS PARA LA POLIMERIZACIÓN VÍA RAFT, SIMULADOS A PARTIR DE DFT, el cual se esta desarrollando todavía en el Grupo de modelado y simulación de moléculas y nanomateriales así como en conjunto con el Laboratorio de Síntesis y Química de Polímeros en CIMAV.

11 Fluidos magnéticos En ausencia de un campo magnético
En presencia de un campo magnético La estabilidad del fluido magnético es superior a los dos años

12 Nanoagregados Metálicos y Moleculares

13 Producción y Caracterización de Materiales Compuestos de Nanotubos de Carbón y Aluminio

14 Compuestos Intermetálicos YCo5
Aplicaciones: Materiales magnéticos basados en SmCo5 se usan en las industrias del automóvil, electrónica y otras varias. YCo5 podría ser una altenativa competitiva.

15 Nanopartículas de ZnFe2O4

16 Otras nanopartículas Sílica Alúmina Nanotubos de carbono
Óxidos de níquel Arcillas Ferritas magnética CdSe

17 Inhibidores de la Corrosión 17

18 18

19 Fármacos, Alimentos y Agroquímicos 19

20 Simulación computacional de la estructura y propiedades moleculares de compuestos antichagásicos unidos a fullerenos Fondo Sectorial SALUD-CONACYT 20

21 Simulación Computacional de la Estructura y Propiedades Moleculares de Flavonoides de Manzana Unidos a Fullerenos y Nanotubos de Carbono 21

22 Simulación computacional de la estructura y propiedades moleculares de precursores de esteroides obtenidos a partir de papa Fondo Sectorial SAGARPA Simulación computacional de la estructura y propiedades moleculares de solanina y solanidina 22

23 Estudio Computacional de la Estructura y Propiedades Moleculares de Derivados del C60 de uso en Nanomedicina Descubrimiento de los derivados de C60 solubles en agua de aplicación en nanomedicina Caracterización molecular computacional de derivados de fullerenos sintetizados recientemente. Determinación de estructura, propiedades moleculares, características espectroscópicas (IR, UV, NMR) y reactividad química. Teoría de los funcionales de la densidad (DFT). Espectros IR, UV Y NMR. Resultados de distintas propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas. Estudio de la reactividad química de las moléculas estudiadas para determinar sus sitios activos de reacción. Figura 1. 23

24 Modelado computacional de la estructura y propiedades
moleculares de compuestos antituberculosos unidos a fullerenos y nanotubos de carbono 24

25 Catálisis Nanomolecular 25

26 (High Adsorptive Sulfur)
NANOCATALIZADORES HAS-MoSxCy (High Adsorptive Sulfur) 26

27 Nanoelectrónica Molecular y Nanobiosensores 27

28 FAROS MOLECULARES Cuando el fluoroforo y el interruptor están unidos la sonda es obscura, pero cuando hibridan con la cadena de DNA que contenga la secuencia blanco fluorescen brillantemente. 28

29 29

30 TAMU Estudio por Dinámica Molecular de monocapas autoensambladas de moléculas orgánicas sobre superficies metálicas 30

31 Semiconductores Orgánicos para Nanoelectrónica y NANOMELFOS
31

32 DFT Teórica y Conceptual

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34 Nanotecnología Computacional (CAN)
Diseño de Nanomateriales con Ayuda de Computadoras Caracterización Computacional de la Estructura Molecular de los Nanomateriales Predicción de los Espectros IR, Raman, UV-Vis y RMN de las Nanoestructuras Determinación de las Propiedades Eléctricas y Magnéticas de los Nanomateriales Simulación Computacional de las Propiedades Termoquímicas de los Nanomateriales en Fase Gaseosa, Sólida y Solución Análisis de la Reactividad Química de los Nanomateriales Simulación de Procesos Químicos y Físicos de Nanoestructuras

35 Nanomateriales para Almacenamiento y Conversión de Energía

36 Nanomateriales Emisores de Luz y Fotovoltaicos Orgánicos
Simulación Computacional de la Estructura y Propiedades Moleculares de NANOMELFOS ******** Nanomateriales Emisores de Luz y Fotovoltaicos Orgánicos

37 Nanomateriales para dispositivos fotovoltaicos orgánicos (OPVs)
Electroluminiscencia orgánica – (OLEDs) Baterías de iones de litio-polímeros Membranas de intercambio protónico para celdas de combustible (PEM Fuel Cells)

38 fabricación de celdas solares y dispositivos fotovoltaicos
Simulación computacional de la estructura y propiedades moleculares de nanomateriales potencialmente útiles para la fabricación de celdas solares y dispositivos fotovoltaicos 38

39 La mayoría de las celdas solares usadas en las aplicaciones terrestres son celdas solares mono o policristalinas cristalinas de silicio. Sin embargo, no es posible esperar una reducción drástica del coste de la celda y el aumento en la eficiencia de la conversión usando los materiales y las estructuras de las celdas solares convencionales. Por otra parte, se predice en el futuro cercano una escasez del silicio de gran pureza debido a los requisitos de la industria de la microelectrónica. Por lo tanto, es necesaria la investigación y el desarrollo de celdas solares con coste de producción bajo, alta eficiencia de la conversión y un bajo consumo de la materia prima.

40 Un concepto importante para alcanzar esta meta es utilizar materiales nanoestructurados en lugar de los materiales en bulto. Las motivaciones para emplear nanoestructuras en las celdas solares se dividen en gran parte en tres categorías: 1.- Para mejorar el funcionamiento de las celdas solares convencionales. 2.- Para obtener una eficiencia relativamente alta de la conversión a a partir de materiales baratos con bajo coste de producción y bajo consumo de energía. 3.- Para obtener una eficiencia de la conversión mayor que el límite teórico para la celda solar convencional de juntura p-n.

41 Semiconductores orgánicos Buena procesabilidad Bajo costo
POLÍMEROS CONJUGADOS FULLERENOS Semiconductores orgánicos Buena procesabilidad Bajo costo APLICACIONES OPTOELECTRÓNICAS

42 DISPOSITIVOS FOTOVOLTAICOS

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45 El óxido de zinc (ZnO) tiene un gran potencial de aplicación debido a sus diversas características físicas y químicas. La amplia brecha de energía de 3.2 eV lo hace muy conveniente para los dispositivos optoelectrónicos, incluyendo detectores UV, los fotocatalizadores, los diodos laser y los dispositivos electroluminiscentes (LEDs).

46 En el siglo XXI estamos observando una gran revolución en la manera en que la información se muestra electrónicamente. Las pantallas electroluminiscentes orgánicas basadas en OLEDs sobre substratos rígidos o flexibles están llamadas a desempeñar un papel significativo o quizás fundamental en el área de las pantallas de panel plano.

47 Química Computacional de la Estructura y Propiedades Moleculares de Polímeros
Conjugados Electroluminiscentes

48 Las baterías de iones de litio-polímeros son uno de los grandes éxitos de la moderna electroquímica
de los materiales. Su ciencia y tecnología han sido extensamente reportadas.

49 Sin embargo, para las nuevas generaciones de las baterías recargables de iones de litio-polímeros, no solamente para los artículos de consumo electrónicos, pero especialmente para el almacenaje y el uso de energía limpia en vehículos eléctricos híbridos, es necesario el desarrollo de nuevos materiales. Una camino que ya se está abriendo es el del uso de nanomateriales para este tipo de baterías.

50 Existe un gran consenso en que las celdas de combustible que utilicen membranas de intercambio protónico basadas en electrolitos poliméricos jugarán un papel muy importante como fuente de energía en un futuro cercano. Las celdas de combustible proveerán energía para automóviles y camiones, electricidad para dispositivos, y permitirán el calentamiento y enfriamiento de casas y comercios.

51 La membrana de intercambio protónico es el componente clave de una celda de combustible, debido a que solamente las membranas extremadamente estables pueden soportar el medio físico y químico agresivo, que incluye catalizadores basados en metales nobles, temperaturas que pueden exceder los 100°C, combustibles agresivos y sus productos de oxidación parcial, oxidantes agresivos y la formación de radicales altamente reactivos.

52 El alto costo y la baja calidad ambiental de los polímeros fluorados que se utilizan generalmente en las membranas de intercambio protónico de las celdas de combustible, hacen urgente la necesidad de desarrollar nuevos polímeros para este uso. Los estudios teóricos y computacionales pueden ser de gran ayuda para proveer a los experimentalistas de ideas acerca de las posibles rutas de degradación, y así probar y corregir los modelos relacionados con la reducción de actividad, al mismo tiempo que servir de guía para la síntesis de nuevos nanomateriales poliméricos.

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54 Consorcio de Nanotecnología CONACYT
Propuestas de investigación y desarrollo tecnológico con grupos industriales privados como: DESC MABE GCC IMSA COMEX

55 COMEX Modelado computacional de nuevos cromóforos para su utilización en pinturas Simulación computacional de las constantes de velocidad y las relaciones de reactividad de diferentes monómeros de uso frecuente en la industria de pinturas Simulación computacional de la solubilidad del complejo Co[(Etilendiamino) (2 Etilhexanoato)2] en una mezcla de disolventes

56 PROLEC Búsqueda del estado del arte en nanotecnología con posibles aplicaciones a transformadores eléctricos de potencia

57 Convenios con instituciones académicas de USA
UT – Austin SUNY – Albany Arizona State University

58 Optoelectrónica y Nanofotónica
Sensores Químicos Nanoestructuras de Carbono Nanopartículas, especialmente para su aplicación en procesos metalúrgicos Simulación Computacional de Nanoestructuras

59 The University of Texas at Austin
Desarrollo de nuevos materiales para celdas de combustible Nanotecnología computacional Caracterización mecánica y microestructural de nanocompósitos basados en aluminio

60 CINT Users Workshop, Albuquerque, NM, January 2006

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63 Maestría y Doctorado en Ciencia de Materiales -
Orientación Nanotecnología Introducción a la Nanotecnología Introducción a la Nanobiotecnología Aplicaciones de la Nanotecnología Computacional Ciencia y Tecnología de los Nanocompuestos Química Computacional para Nanotecnología Química Supramolecular Nanoelectrónica Molecular

64 De los 36 estudiantes graduados durante el 2007 y lo que va del 2008, el 80% de los mismos, esto es, 29 estudiantes han presentado una Tesis de Maestría o Doctorado relacionada con alguno de los Temas de Investigación en Nanotecnología desarrollados en el CIMAV.

65 Muchas gracias por su atención !!!