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Nanotecnología• Término que se utiliza para describir la obtención y
explotación de materiales con características estructuralesentre las de los átomos y las de los materiales másicos,
con al menos una dimensión en la escala del nm.
•
0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 mm 10 mm 100 mm 1 mm
1Km 1m 1mm 1mm 1nm 1Å
103 10-3 10-6 10-9 10-10 (metros)
10 H atomos = 1 nm1 molecula DNA =2.5nmEspesor de un pelo=80,000nmEspesor de una hoja DinA4 =100.000nm
María Vallet-Regí
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.......for this to happen (Nanotechnology), a new class of miniaturized
instrumentation would be needed to manipulate and measure the
properties of these small –”nano”-structures... R. P. Feynman
Premio Nobel de Física 1986Heinrich Rohrer y Gerd Binning
Heinrich Rohrer(IBM Zurich)
No fue hasta 20 años después con el
desarrollo de las microscopías de efecto
túnel y de fuerza atómica,
que son los “ojos” y las “manos” para
estudiar y manipular nanoestructuras.
G. Binning, Christoph GerberCalvin Quate (1985)
Gerd Binning
La revolución..1981se desarrolla el 1er microscopio de efecto tunel
Invención del
Microscopio de Efecto
Túnel (STM)
Invención del Microscopio de
Fuerza Atómica (AFM)
Prof. R. P. Feynman
María Vallet-Regí
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CatalizadoresLubricantesTintasAditivos
MoléculasPolímerosÁtomosQUÍMICA
Pantallas de visualizaciónBateríasNanotubosCompuestos de Carbono
SólidosSemiconductoresQuántica
FÍSICA
Piezas automotoresCerámicasPurificadoresEquipamientos militaresChips de ordenadores
MaterialesElectrónicaMicroscopía
INGENIERÍA
GAUSSIANHückelMOLPROGAMESSComputación Cuántica
Modelos SimuladoresHerramientas
BIOLOGÍA
ImplantesNuevos medicamentosLiberación de medicamentosSistemas inmunológicosCosméticosProtectores solares
Bio-químicaBio-Física
DNASistemas naturalesCélulas
MEDICINA
NANO
María Vallet-Regí
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Nano-tejidos
Cosméticos
Bio-Ingeniería
Defensa y seguridad
Ingeniería óptica
Nano-dispositivos
Nano-biotecnología
Biomedicina
Energía y medio ambiente
Nano-materiales
Construcción
Alimentación
TransporteRobótica Investigación espacial
QUÍMICA
FÍSICA
INGENIERÍAINFORMÁTICA
BIOLOGÍA
MEDICINA
NANO
FármacosSensores
María Vallet-Regí
Catalizadores
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Nanotecnología
Nano-tejidos
Cosméticos
Bio-IngenieríaDefensa y seguridad
Ingeniería óptica
Nano-dispositivos Nano-biotecnologíaBiomedicina y medicamentos
Energía y medio ambiente
Nano-materiales
Construcción
Alimentación
Transporte
Robótica
Investigación espacial
María Vallet-Regí
Catálisis
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AÑO1983
Motorola Dymatac 8000
4.000 €Salario medio neto de un ingeniero que empezaba:
960 €
AÑO2013 AÑO2017
Samsung E1200
12€Salario medio neto de un ingeniero que empezaba:
1.500 €
iPhone 8
809€Salario medio neto de un ingeniero que empieza :
1.600 €
1984 1989 1992 1994 1996 1998 1999 20012004 2005 2007 2010 2011 2013
María Vallet-Regí
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CarreterasPuentesEdificios
Aceros y hormigones más fuertes
Nanotecnología y construcción
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Nanotecnología y construcciónCarreteras:identificar y reparar de forma automática, sin intervención humana, brechas y agujeros en el asfalto o en el hormigón
Seguridad vial:Nanosensores para vigilar el estado de los puentes y detectar cualquier anomalía o riesgo
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Carreteras fotovoltaicas
Nanotecnología y construcción
Cableado eléctrico integrado en el asfalto
Superficie fabricada con vídrioantideslizante
1 km… energía eléctrica para alimentar alumbrado público en una ciudad de 5.000 habitantes
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Retiene el brillo blanco de sus paredes debido a nanopartículas de TiO2
embebidas en el cemento aglomeradoIglesia de Dios Padre Misericordioso en Roma
Nanotecnología y Construcción
Uso de aditivos para optimizar rendimiento cemento-hormigón
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Retiene el brillo blanco de sus paredes debido a nanopartículas de TiO2
embebidas en el cemento aglomerado
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Gran teatro nacional de Pekin.Superficies auto-limpiables
Construcción y superficies antiadherentes
Nanotecnología y Construcción
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Parabrisas « antilluvia »
Recubrimientos hidrófobos
Recubrimientos hidrófilos
Recubrimientos« anti-vaho »
Si - OR
OR
OR
SiO2
La composición del grupo orgánico R modula la funcionalidad de la
capa híbrida
Cristalnormal
Cristaltratado
R’
María Vallet-Regí
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Nanotubos TiO2 Soportes para electrodosen placas solares
Nanotecnología y Energía
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1 n m
B
Semiconductores de GaN
Nanocolumnasde nitruro de galio
Transistores de alta frecuencia y potenciapara nuevos tipos de transformadores
Nanotecnología y Energía
NGa
Material clave par la próxima generación de transistores capaces de funcionar a
altas temperaturas
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Nanocubos de La0.67Sr0.33MnO3
Disco duro
Cabeza lectora
0.3 mm × 1.0 mm
Cabezales de lectura de discos de grabación magnética
Nanotecnología y Física: Materiales magnetorresistentes
La/Sr Mn
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Nanotecnología y Medio AmbienteMateriales laminares alternativos al grafenoNanoóxidos laminares tipo Delafosita NaCoO2
5 nm5 nm
5 nm5 nm
Catalizadores activos en la oxidación CO-CO2
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2 nm
Nanotubos de carbono
FUNCIONALIZADOS:
-Actividad antibacteriana-Biosensores-Liberación de fármacos
De paredsencilla:
-Puntas AFM
-Polímeros reforzados:
resistentes y ligeros
Carrocerías de cochesmas ligeras….ahorro de carburante del 15%
Nanotecnología y Química
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Partícula hueca MoS2 Nanotubo MoS2
Lubricantes: fullerenos inorganicos
NaxWO3 WS2
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Pinturas (TiO2)
SE BSE
Nanotecnología y Química:Pigmentos
Nano partículas metálicassoportadas: Au@TiO2
SEM bajo voltaje
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Nanohilos de platinoNanotecnología y Defensa
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Raqueta de fibra de carbono
Fibras de Carbono
Nanotecnología y DeporteNanotubos de Carbono
de pared múltiple
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Nanotecnología y Alimentación
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Nanotecnología y Alimentación
Nanopartículas inorgánicas: TiO2 barrera de protección
en el envasadoNP de plata como agentes
antimicrobianos en frigoríficos y recipientes
de alimentación
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Nanotecnología y Alimentación
Nanopartículas orgánicas:Mejorar el valor nutritivo
de los alimentos.Vehículo para la liberación
de vitaminas y otros nutrientes
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Nanotecnología e Ingenieria de tejidos
María Vallet-Regí
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Nanotecnología e Ingenieria de tejidosMechanical stimulus
Growth factor
Cell cultivationCell proliferation
scaffold
Implantation
Tissue developement
María Vallet-Regí
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Selective capturing of Toxin/Pathogen
Injection of Magnetic Capturing Agent
Magnetic Separation
Purificar sangre:Metales pesadosProteinasPatógenosOtras moléculas…
Nanoimanes 30 nm
Ligando
VS diálisis: no contaminaciónmás rápido
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• Teranosis – combinación de terapia/diagnosiso Detección y terapia focalizada de enfermedadeso Visualizar y evaluar la eficacia del tratamiento
La Nanomedicina: Aplicaciones y ventajas potenciales
• Nanodispositivoso Biosensores: mayor precisión y sensibilidad o Nanorobots: detección y reparación a nivel celular
• Diagnosiso Mayor sensibilidad, rapidez y precisióno Diagnóstico en fases tempranaso Detección específica de biomarcadores patológicos
• Liberación de fármacos, terapia focalizadao Mejorar el perfil farmacológicoo Liberación selectiva a los tejidos dianao Superación de barreras biológicaso Disminución de efectos secundarios
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Cancer diagnosed
Intravenous administration
Accumulation in tumor
Nanoparticles
PEG
Localisation ligand
Cito-toxicBioimage
Localised therapies
Death of tumoral cells
Imaging and therapy combination
María Vallet-Regí
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g-Fe2O3
g-Fe2O3
Drugsg-Fe2O3
Magnetic nanoparticles
Polymer coating
MRI agents
Nanogates
Fluorescent molecules
R
Organic functionalisation
RR
Targeting agents
Proteins
SiO2
Nucleic acids
g-Fe2O3
g-Fe2O3
g-Fe2O3
PEG
Combined therapy
María Vallet-Regí
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Telas con un recubrimiento que resiste las manchas
Nanotubos para nuevos sistemas de visualización en los ordenadores portátiles
Carta menú electrónica
Cristales con un recubrimiento anti-rayado que utiliza el efecto de loto
Los diodos emisores de luz (LED)
Películas fotovoltaicas que convierten la luz en electricidad
Diodos orgánicos emisores de luz (OLED) para pantallas
Vidrio termocrómicopara regular la entrada de luz
Pintura a base de nanpartículas para evitar corrosión
Alfombrillas para evitarvibraciones molestas
Articulaciones de cadera
El casco mantiene el contactocon la persona que lo lleva
La ropa inteligente mide el pulsoy la respiración
Los cuadros de bicicleta de buckytubos son tan ligeros como una pluma
pero muy fuertes Pilas de combustible que generan corriente para
teléfonos móviles y vehículos
Capas magnéticas para memorias de datos
Nanotecnología en la vida cotidiana