semana 1 nano

NANOTECNOLOGIAY APLICACIONES

Programa deFormación SENA

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1

Conceptos de nanociencia y nanotecnología

NANOTECNOLOGÍA Y APLICACIONES

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1Conceptos de nanociencia y nanotecnología

2

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE 2013

Presentación 3Concepto de nanociencia y nanotecnología 11Contexto histórico de la nanotecnología 21Términos técnicos de la nanotecnología 28Consideraciones �nales 29Referencias 30Créditos 31

TABLA DE CONTENIDOResultado de Aprendizaje: Evaluar las propiedades �sicoquímicas de los materiales de acuerdo con características de la materia a nanoescala.

Conocimientos de Concepto: Concepto de nanociencia y nanotecnología, contexto histórico de la nanotecnología, términos técnicos de la nanotecnología.

Conocimiento de Proceso:Conocer los procesos de fabricación a nanoescala.

Criterios de Evaluación: Identi�ca las diferentes aplicaciones de la nanotecnología y comprende cuando es de nanotecnología y cuando no, según estándares internacionales, entendiendo el comportamiento �sicoquímico de los materiales.

NANOTECNOLOGÍA Y APLICACIONES 3



PRESENTACIÓN ¡Bienvenido al programa de formación “Nanotecnología y Aplicaciones”! Durante la primera Actividad de Aprendizaje, usted tendrá la oportunidad de realizar un viaje al diminuto mundo nano, donde aprenderá conceptos como nanociencia y nanotecnología. Al mismo tiempo viajará en el tiempo para conocer el contexto histórico y algunos términos técnicos relevantes en el campo de la nanotecnociencia.




CONCEPTO DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA

Estimado aprendiz, a continuación encontrará una serie de recursos relacionados con Nanociencia y Nanotecnología.

Biblioteca de la Nanociencia

CONCEPTO DE NANOCIENCIA

CONCEPTO DE NANOTECNOLOGÌA

HISTORIA DE LA NANOTECNOLOGIA

¨Nanotecnología: el gran reto de lo

pequeño¨

Viaje a través de la historia

NanoreisenEn:

http://www.nanoreisen.de/

Esquema grá�co




BIBLIOTECA DE LA NANOCIENCIA

¡Bienvenido a la biblioteca de nanociencia! Comience haciendo clic en el libro de su interés. No olvide hacer un recorrido completo por cada uno de ellos.

1. EL MUNDO DE LA NANOCIENCIA.

2. ENCICLOPEDIA DE NANOTECNOLOGÍA.

4. CONTEXTO HISTÓRICO DE LA NANOTECNOLOGÍA

3. AVANCES Y PROGRESOS DE LA NANOTECNOLOGÍA.




Entonces nanociencia es el estudio de fenómenos y principios fundamentales que rigen el comportamiento de macromoléculas y estructuras que tienen al menos una de sus dimensiones con longitud entre unos pocos y varios cientos de nanómetros, de sus propiedades y de sus posibles aplicaciones y transformaciones.

Nanociencia: Tecnología de crear y

diseñar objetos nuevos funcionales a nanoescala.

Es la ciencia que se ocupa del estudio de los objetos cuyo tamaño va desde cientos a décimas

de nanómetros.

Ejemplo : determinar la

estructura de una molécula, su diseño y

propiedades fìsicas y químicas

EL MUNDO DE LA NANOCIENCIA




NANO

QUÍMICA

FÍSICA

Nanotubo

Piezas automotoras

CerámicasPuri�cadores

Equipamentos militares

Chips de computador

Baterías

Compuestos de carbono

Modelos

Bio-Química

CosméticosProtectores

solaresImplantes

Nuevos medicamentos

Celdas de combustible

“Drugs Delivery”

SistemasImunológicos

Moléculas

TintasAditivos

Catalisadores

Lubri�cantesPolímeros

ÁtomosBio-Física

Sistemas naturales

Células

ADN

GAUSSIAN

MOLPROGAMESS

Computación quántica

Hückel

Simuladores

Herramientas

Materiales magnéticos

INGENIERÍAINFORMÁTICA

BIOLOGÍA

MEDICINA Sólidos

Materiales

Electrónica

Microscopía

Displays

Semiconductores

Quántica

ENCICLOPEDIA DE NANOTECNOLOGÍA.




Nanotubo de carbono. Copa de lycurgus

AVANCES Y PROGRESOS DE LA NANOTECNOLOGÍA




Carro Nanoescala Batería de litio y virus




Microscopio de fuerza atómica.

“Crean un biosensor con nanotecnología que elimina bacterias de la comida”:

http://alt1040.com/2013/03/biosensor-que-elimina-bacterias-comida-nanotecnologia

“Ejempli�cación: aplicaciones de la nanociencia y la nanotecnología”:

http://www.cienciasmc.es/web/u8/ejempli�cacion_u8.html

“Nanotecnología en Colombia”:

http://nanotech-col.blogspot.com/p/nanotecnologia-en-colombia.html

“Células madre y nanotecnología para regenerar cartílago”:

http://www.cienciaysociedad.info/nano/2009/05/celulas-madre-y-nanotecnologia-para-regenerar-cartilago/

http://www.cienciasmc.es/web/u8/ejemplificacion_u8.html




A lo largo de la historia, la humanidad ha identi�cado grande con poderoso, e�caz, e�ciente. Lo grande producía respeto, temor, reverencia y asombro. Las maravillas del mundo antiguo eran grandes. Los mayores logros de la ingeniería de �nales del siglo XIX y comienzos del XX se identi�can con lo grande: grandes puentes, grandes ferrocarriles, grandes carreteras, grandes barcos... Lo e�caz, lo útil, lo rentable requería tamaño. El tamaño sí importaba. Lo pequeño encontraba su sitio en curiosidades como miniaturización de códices o, a lo más, en algunas maquinarias de precisión como el reloj de bolsillo, probablemente una de las tecnologías más so�sticadas que conocieron nuestros abuelos.

Lo pequeño entra de forma decisiva en el reino de lo útil con la microelectrónica. Lo pequeño es más rápido, más poderoso, más e�ciente. La mecánica cuántica abre el camino para la comprensión de la estructura de la materia escala microscópica

y, junto con la mejoría en las técnicas de vacío, lleva al descubrimiento del transistor. La subsiguiente revolución microelectrónica ha cambiado la forma de relacionarnos, de trabajar, de comunicarnos, la forma de vivir, la cultura... El concepto de chip surge en los años 50, cuando se comprende la posibilidad de integrar todos los elementos de un circuito electrónico en una pieza de silicio. Durante las dos primeras décadas de la revolución de la miniaturización, el pre�jo micro es el adecuado. Cuando investigadores de IBM consiguen escribir en 1976 “USA 1976” en letras de oro de 10 nanómetros, la electrónica entra en el reino de lo nano.

El pre�jo nano signi�ca la milésima parte de la micra. En un sentido general, nanociencia y nanotecnología se re�eren al estudio de materiales y procesos en los que, al menos en alguna de sus dimensiones, las distancias relevantes son del orden del nanómetro. Existe un consenso según el cual para que algo sea etiquetado como

Nanotecnología: el gran reto de lo pequeño




nano las dimensiones relevantes tienen que ser mayores que el átomo, pero lo su�cientemente pequeñas como para que sus propiedades y comportamiento sean diferentes de lo macroscópico. En muchos aspectos, la naturaleza de�ne sus propiedades a escala nanométrica. No es el átomo de hierro el que de�ne su función; es el entorno nanométrico. “La hemoglobina es una máquina molecular”, así la de�nió quien reveló su estructura: Max Perutz. Las propiedades del acero, su �exibilidad, su resistencia, se �jan en la escala nano, no en la atómica. Nano se re�ere a los bloques más pequeños constituyentes de la materia que hacen que algo funcione de una determinada forma. Nanociencia y nanotecnología no son avances especí�cos surgidos de una disciplina determinada, sino una forma de aproximarse a la materia que afecta a todas las áreas de la ciencia y la tecnología. La física, la biología, la química convergen en lo nano abriendo un abanico de in�nitas posibilidades. Nanotecnología es, pues, mucho más que una nueva disciplina, es mucho más que una mera continuación de la microelectrónica. La nanotecnología, o más propiamente las nanotecnologías, abarcan todas las disciplinas desde medicina a ingeniería.

El potencial de la nanotecnología es aparentemente in�nito: se nos promete de todo desde lo más mundano, como super�cies superhidrofóbicas y autolimpiables, hasta lo más fantasioso, como submarinos diminutos recorriendo el torrente sanguíneo. Seguramente, los mayores impactos, como ha ocurrido otras veces, surgirán donde ni siquiera imaginamos. Todavía estamos lejos de ser capaces de crear nanocomponentes y agruparlos en nanosistemas en un determinado lugar para realizar una función especí�ca. Existen, además, nubes en el horizonte. El impacto de lo nano en la salud y el medio ambiente debe ser abordado con intensidad, seriedad y rigor cientí�co. No es bueno, además, presentar la nanotecnología como el remedio a todos los males. Exageraciones desmesuradas pueden provocar un efecto boomerang que perjudique a su propio desarrollo. Por ello, una información adecuada es una necesidad social.

Tomado de: Etxenike, P. (2007). Nanotecnología el gran reto de lo pequeño.




Ciencia conducida a nanoescala

(1-100nm)(3)

Nano viene del griego "nano" que signi�ca `Enano`(5 )

Entedimiento de la materia a escala

atómica y búsqueda de sus aplicaciones (5)

Estudio de los fenómenos a escala

atómica, molecular y macromolecular, donde las propiedades varían en comparación con la

macro escala(4)

NANOTECNOLOGíA

Hasta el momento habrá podido explorar que la nanotecnología se mueve en diferentes campos, por lo tanto es necesario que se interese en algunos conceptos que giran alrededor de ella. Revise el siguiente mapa conceptual y saque sus propias conclusiones.




Siglo IVdC-1920

Prenanotecnología.Copa de lycurgus.Vitrales de la edad media.Espada de damasco.Langmuir y Bodgett introducen el modelo de monocapa.

1959

Richard Feynman da su discurso ¨There is plenty room at the bottom¨ donde describe la manipulación de materia a pequeña escala.

1981

Gerd Binning y Heinrich Roher inventando el microscopio de escaneo tunel que permitió ver y manejar átomos de manera individual.

1974

El profesor Norio Taniguchi le da el nombre a este campo en el artículo ¨On the basic concept of nanotechnology¨

CONTEXTO HISTÓRICO DE LA NANOTECNOLOGÍA




1986

Se inventa el microscopio de fuerza atómica en Zurich en los laboratorios de investigación de IBM.

1985

Investigadores de la universidad de Rice descubren los fulerenos conocidos como ¨buckyballs¨, los cuales son usados para hacer nanotubos de carbono. Hoy en día son los nanomateriales más ubicuos.

1991

Sumio Iijima de NEC crea un nanotubo de carbono.

1989

IBM en el laboratorio de California deletrea el logo de la compañía usando átomos de Xenon, demostrando posteriormente la manipulación de nanopartículas.


SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE 2013 Conceptos de nanociencia y nanotecnologíaACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1

1999

Aparecen en el mercado global los primeros productos que emplean nanotecnología.

1998

El consejo de ciencia y tecnología de la casa blanca crea el grupo de Nanotecnología para la �nanciación de proyectos en nanotecnología.

2003

Hallas, West y colaboradores desarrollan nanocapsulas de oro con capacidad de absorción cerca al infrarojo, lo cual sirve como plataforma para el diagnóstico de cancer de mama, sin usar métodos invasivos.

2001

El presidente Bill Clinton lanza la iniciativa Nacional para el Avance de Nanotecnología.



2005

Erik Winfree y Paul Rothemund del Instituto de Tecnología de California desarrollan teorías de "la computación basada en ADN y "autoensamblaje algorítmico".

2004

La comisión europea crea la estrategia europea alrededor de la nanotecnología.La Real Sociedad Británica y la Real Academia de Ingeniería publican ¨Nanociencia y nanotecnología oportunidades e incertidumbres¨.Se crea el primer College de Ciencia de nanoescala e ingenierìa.

2007

Angela Belcher y colaboradores del MIT desarrollan la primera batería de iones de litio usando virus que no son dañinos para la salud.

2006

Tour y Colaboradores de la Universidad de Rice crean el primer carro a nanoescala.



2009-2010

Naadrian Seeman y colaboradores de la Universidad de Nueva York crean simuladores ADN de dispositivos robóticos a nanoescala.

2008

Se publica por primera vez la Iniciativa Nacional de Investigación en Nanotecnología relacionada con medio ambiente, salud y seguridad.

2010

IBM crea un mapa tridimensional de los relieves mundiales, demostrando que los patrones a nanoescala reducen costos en áreas como: electrónica, optoelectrónica y medicina.

Fuente original tomada de: www.nano.gov/timeline



2006 Colombia

Se incluye la Nanotecnología y Nanociencia en el texto de Plan Nacional de Desarrollo Cientí�co, Tecnológico y de Innovación 2007 -2019 elaborado por Colciencias.

2005Colombia

Se crea el Consejo de Nanociencia y Nanotecnología, se instala una red de investigación de nanotecnociencias en universidades colombianas.

2004 Colombia

Colciencias Selecciona el área de nanotecnología y materiales avanzados como una de sus áreas estratégicas para el desarrollo de la productividad y competitividad colombiana.



2013

Se realiza en Medellín el Workshop en Nanotecnología en energía y aplicaciones médicas.

2010 Colombia

La Universidad de Los Andes crea el Primer Encuentro de Micro y Nanoelectrónica.

2009 Colombia

El SENA crea el primer programa para la enseñanza de la Nanotecnología a niños de secundaria de poblaciones vulnerables.

Fuente original tomada de http://nanotech-col.blogspot.com/p/nanotecnologia-en-colombia.html

Explore la siguiente línea de tiempo, con las acciones en educación, formación e innovación en micro y nanotecnología SENA: http://prezi.com/_szkfvz�msi/presentacion-nanomercosur/

http://prezi.com/_szkfvzflmsi/presentacion-nanomercosur/

TÉRMINOS TÉCNICOS DE LA NANOTECNOLOGÍA



Bottom up: Es la construcción de estructuras orgánicas e inorgánicas átomo- átomo, molécula- molécula.Buckyball: Nombre popular que se le da a un fullereno.Nanociencia: El estudio de propiedades únicas de la materia a nanoescala, es un campo interdisciplinario de la ciencia que combina a la ciencia de materiales, física, química de moléculas complejas y disciplinas relacionadas. *Nanocompuesto: Material compuesto de una o más sustancias de las cuales una tiene dimensiones a nanoescala, por ejemplo, nanopartículas dispersas sobre un material sólido.Nanoescala: Rango de talla que va desde 1-100nm.Nanofabricación: Término general que hace referencia a crear y ensamblar estructuras a nanoescala.Nanómetro (nm): Unidad de medida que corresponde a la billonésima parte de un metro o la millonésima parte de un milímetro.Nanoporo: Sustancias que tienen ori�cios o nanoporos a nanoescala.*Nanotubo: Estructuras cilíndricas, huecas cuyo diámetro es menor a 5nm, generalmente están compuestas de carbono pero no necesariamente, se caracteriza por su alta resistencia y sus propiedades eléctricas.

*Estas referencias fueron tomadas de http://www.nanobasque.eu/aNBW/web/es/sociedad/nanoterminos/index.jsp?nAnno=2012



CONSIDERACIONES FINALES

Querido aprendiz, espero que haya aprendido más sobre nanotecnología y haya solucionado algunas de sus dudas con respecto a este maravilloso y emergente mundo. ¡Nos veremos en la siguiente Actividad de Aprendizaje!



Etxenike, P. (2007). Nanotecnología el gran reto de lo pequeño. Revista Cic Network, Ciencia y tecnología, Abril 2007 (No.1). P. 4. Recuperado de http://www.cicnetwork.es/upload/pdf/revistas/CN1.pdf

Gil, F. (16 de mayo de 2009). Células madre y nanotecnología para regenerar cartílago. Ciencias y sociedad. Recuperado de http://www.cienciaysociedad.info/nano/2009/05/celulas-madre-y-nanotecnologia-para-regenerar-cartilago/

Martínez, f. y Turégano García. “Ejempli�cación. Aplicaciones de la nanociencia y de la nanotecnología.”. En Ciencias para el mundo contemporáneo. Guía de recursos didáctico. Recuperado de http://www.cienciasmc.es/web/u8/ejempli�cacion_u8.html

Nanotecnología en Colombia. Recuperado de http://nanotech-col.blogspot.com/p/nanotecnologia-en-colombia.html

Nanotechnology Timeline. Recuperado de http://www.nano.gov/timeline

Nano Terms. Recuperado de http://www.nanobasque.eu/aNBW/web/es/sociedad/nanoterminos/index.jsp?nAnno=2012

Perry, Y. (14 de marzo de 2013). Crean un biosensor con nanotecnología que elimina bacterias de la comida. Diario Alt1040 Recuperado de http://alt1040.com/2013/03/biosensor-que-elimina-bacterias-comida-nanotecnologia

REFERENCIAS

http://www.cienciasmc.es/web/u8/ejemplificacion_u8.html



Líder de Proyecto: Jairo Antonio Castro Casas

Expertos temáticos: Andrea Reyes Meneses

Asesor Pedagógico: Mónica Patricia Osorio Martínez

Guionistas: Beatriz Helena Duque Ospina Óscar Darío Cardozo Garzón Óscar Iván Pineda Cespedes

Líder de Proyecto: Jairo Antonio Castro Casas

Expertos temáticos: Andrea Reyes Meneses

Asesor Pedagógico: Mónica Patricia Osorio Martínez

Guionistas: Beatriz Helena Duque Ospina Óscar Darío Cardozo Garzón Óscar Iván Pineda Cespedes

Programadores: Diego Rodríguez Ortegón José Felix Arizala Segura Mayra Durango

Equipo de Diseño: Gabriel David Suárez Vargas Guillermo Armando Aponte Celis Jhonny Ronald Narváez Olarte Julián Mauricio Millán Bonilla Leonardo Stiglich Campos

Programadores: Diego Rodríguez Ortegón José Felix Arizala Segura Mayra Durango

Equipo de Diseño: Gabriel David Suárez Vargas Guillermo Armando Aponte Celis Jhonny Ronald Narváez Olarte Julián Mauricio Millán Bonilla Leonardo Stiglich Campos

CRÉDITOS

semana 1 nano

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