solucion taller 2

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CONCEPTUALIZACIÓN Y TEORIZACIÓN

(SEMANA DOS)

ABRAHAM CASADIEGO ALVERNIA

DOCENTE

ANDREA REYES MENESES

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE-SENA

NANOTECNOLOGÍA Y APLICACIONES

(803131)

06 DE AGOSTO

2014

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i. Nanomateriales: Sabía usted que es posible utilizar una nanofibra excepcionalmente

delgada, fuerte y resistente de poliacrilonitrilo, que podría conducir a la fabricación de mejores

piezas para infinidad de máquinas, enseres y vehículos, desde aviones hasta puentes, pasando por

puentes e incluso chalecos antibalas. O que Los científicos creen que los nanotubos de carbono

permitirán construir en el futuro (quizás en la próxima década) dispositivos electrónicos más

pequeños, rápidos y que consuman menos energía que los que utilizan chips de silicio. Pues bien, la

nanofibra y los nanotubos de carbono son nanomateriales. Así que realice una pequeña

investigación de los nanomateriales presentados en el siguiente cuadro y diligencie la información

solicitada adecuadamente:

Nanomaterial

Fecha de Fabricación,

síntesis o descubrimiento

Dimensión Características Aplicaciones

PUNTOS CUÁNTICOS

1980

un punto cuántico

de CdSe de 3nm emite a 520nm (verde)

mientras que uno de 5.5

emite a 630nm

(rojo) - Los PCs

presentan una

densidad de

15×1010 cm-2 y una

gran dispersión

de tamaños,

nanoestructura semiconductora

/ confina el movimiento en tres direcciones espaciales / son

de manufacturación

barata /

Optoelectrónica: Con los puntos cuánticos de materiales semiconductores, como arseniuro de indio y fosfuro de indio, se fabrican diodos láser emisores de luz más eficientes que los usados hoy en lectores de CD, de códigos de barras y

demás.

Biomedicina: Los puntos cuánticos emiten luz brillante y muy estable. Con ellos se obtienen imágenes de mucho contraste usando láseres

menos potentes, y no existe el temor de que se apaguen. Además, la longitud de onda tan

específica a la que brillan evita las superposiciones, y permite teñir a la vez muchas más estructuras que con los métodos de tinción

tradicionales.

Paneles solares experimentales: La tercera generación de células fotovoltaicas usa entre otras posibilidades las superficies con puntos

cuánticos. El rendimiento es mayor que las células de primera y segunda generación y su

fabricación es más barata.

Nuevos sistemas de iluminación con un rendimiento más eficiente.

Usados como pruebas fluorescentes en microscopia (de luz y microscopia electrónica).

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Nanomaterial




NANOTUBOS DE CARBONO

1991 Descubrimiento oficial por Iijima

(MWCNT)

Diámetro promedio de poro

(4V/4 por BET)

Propiedades eléctricas

/Semiconductores /Comportamiento

resistivo, Filtros RF./longitud que permite un mejor

control de las propiedades

unidireccionales de los materiales resultantes. Capacitivo e

inductivo.

Almacenamiento electroquímico de energía en electrodos de supe

condensadores y baterías.

En matrices poliméricas para mejoramiento de las propiedades

eléctricas.

Nano circuitos: Interconectores

Pueden usarse como filtros RF.

Nano circuitos: Diodos, Transistores.

Transforman la luz en electricidad y producen luz al inyectarles exceso de

carga.

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Nanomaterial




FULLERENO

La primera vez que se

encontró un fullereno fue en

1985

molécula de 20 átomos de Carbono (diámetro de 7 Å) es

100 millones de veces

más pequeña que un

balón de fútbol

propiedades electroactivas y de limitación

óptica

En medicina, gracias a sus propiedades biológicas

Recubrimiento de superficies, dispositivos conductores y en la creación de nuevas redes

moleculares.

Superconductividad logrando una resistencia de cero

Nanomaterial




GRAFENO

En el 2004 en la universidad

Manchester se descubrió como

conseguirlo

Presenta enlace de carbono-

carbono de aprox. 1,42

°A.

Es el material más

resistentes, más fuerte

que el diamante y

más fino que el papel.

En transistores.

En Baterías

En pantallas táctiles flexibles.

Generación y almacenamiento de energía.

En procesadores.

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Nanomaterial




NANOSHELL

Por el profesor J. Naomi Halas y su equipo en la Universidad

de Rice en 2003

Los microcanales

tienen sección

transversal rectangular y

son 300 micras de

ancho, 155 m de

profundidad, y 0,45 m de

largo.

Nano partícula esférica que consta de un

núcleo dieléctrico que está cubierto

por una cáscara metálica delgada.

En terapias que ayuden a combatir el cáncer

Para combatir las células malignas las Nanoshells son transportadas hasta el área de acción a través de la fagocitosis propiciando que las nanocápsulas

sean engullidas por las membranas celulares malignas. Una vez localizadas en el interior el

proceso de inducción fotovoltaica llevará a cabo la destrucción de las células cancerígenas sin afectar

a las células sanas.

Nanomaterial




FLUORENO

J. Am. Chem. Soc. 90: 6544

(1968). Dilthey present´o el 11

de 4 a 7 anillos

aromáticos, fracción C22-C40

Forma cristales

blancos que exhiben un

olor aromático característico similar al del naftaleno. Es combustible.

Tiene una fluorescencia violeta, y de

aquí su nombre. Es obtenido a partir del

alquitrán de hulla.

conductores de la electricidad y electroluminiscentes

Como luminóforos en diodos orgánicos de emisión de luz.

Se utiliza para hacer tintes, plásticos y pesticidas.

Usado para introducir el grupo protector carbamato de 9-fluorenilmetilo (Fmoc) en aminas en síntesis de

péptidos.

El fluoreno tiene pocas aplicaciones.

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Nanomaterial




NANOCELULOSA fue usado por primera vez en

1977,

La tendencia o magnitud típica del

diámetro es de 10 a 20

nanómetros y la de su

longitud es de 10 veces o más la de

su diámetro,

Son increíblemente ligeras, super-

fuertes, y conducen

electricidad.

Utilizada en un material que sustituya al plástico o el vidrio.

Para crear filtros que pueden purificar todo tipo de líquidos. Entonces sería posible obtener

agua potable, filtrar la sangre durante las transfusiones, o incluso atrapar sustancias

químicas peligrosas en los cigarrillos.

Es un material muy poroso y súper absorbente que podría servir como sustituto a las

compresas o incluso los tapones higiénicos.

como un reemplazo bajo en calorías para los aditivos de hoy en día de hidratos de carbono

utilizados como espesantes, portadores de aroma y estabilizadores de suspensión en una amplia variedad de productos alimenticios y es

útil para la producción de rellenos, aplasta, chips, obleas, sopas, salsas, pudines, etc.

En la elaboración de pantallas electrónicas flexibles, partes móviles para computadoras,

armas livianas y vidrios blindados.

En la elaboración de baterías que se recargan al ser dobladas

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Nanomaterial




PELICULAS DELGADAS

Se utilizaron inicialmente

con fines decorativos. En

el siglo XVII

10 a la -7 mm hasta

varias micras 10 a

la -3 m.

La capa de material en el

rango de fracciones de nanómetro hasta varios micrómetros de espesor.

Recubrimientos sobre plásticos (tetrabricks Al+SiO).

Lentes antirreflectoras y oftálmicas.

Con la técnica de deposición asistida por iones se obtienen

recubrimientos ópticos.

Películas aplicables en espejo para láseres.

Al ser un método de ataque se emplea para limpiar superficies y ponerlas planoparalelas.

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Nanomaterial




NANOPOROS En 1953 Entre 1 y 200nm

Son hoyos que pueden ser creados de

manera sintética por proteínas (en

forma de embudo) o

como huecos en materiales

sintéticos como los

silicatos o el grafeno

(nanoporos de estado sólido).

En el mundo de la biología es la posibilidad de secuenciar el ADN. La idea radica en utilizar nanoporos de estado sólido que mediante el uso de cargas, dirigen

cadenas de ADN a través del poro.

Se aprovechan factores como solubilidad, cargas electrostáticas y conductividad para identificar a las

moléculas.

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Nanomaterial




NANOFIBRAS

En el año 1985 se

descubrieron. En 1996 Harry Koto recibió un premio Nobel

por el descubrimiento

de nanoparticulas.

Diámetro inferior a

500 nanómetros.

Fibra polimérica,

consiste en el hilado en el

que un polímero

fundido o en solución se

hace pasar por una boquilla a

cierta velocidad y

temperatura.

La baja densidad y elevado volumen de los poros hacen a estos materiales apropiados para

dispositivos biomédicos como el sistema de liberación controlada de fármacos o la obtención

de cosméticos.

Para principios activos e ingeniería de tejidos; prendas de vestir, implementos de limpieza y

hasta productos industriales de catálisis, filtrados, barrera y aislamiento, pilas, transistores, óptica,

tecnología de la información y del sector espacial.

Muchos cirujanos utilizan injertos textiles bordados a máquina para favorecer la reparación

de nervios y músculos.

Telas espectrométrias, las cuales no sólo son capaces de detectar luz, sino también de analizar

colores. Estas telas se aplican en las pantallas computarizadas de fibras flexibles fotosensibles o

en prendas militares protectoras.

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Nanomaterial




DENDRIMERO 1988 Entre 1,5 y

13,5 nm

Macromolécula tridimensional

de construcción arborescente.

Revestimiento

Agente activador de superficies

Agente descontaminante

Termoplástico

Nuevos materiales eléctricos

Aplicación en medicina farmacia

Catalizadores

Modificador de viscosidad

Sensor al responder a estímulos (disolventes químicos y luz)

Nanomaterial




GRAFANO

descubierto en esta

Universidad en el 2004

Un derivado

del grafeno

Procedente del grafito son muy flexibles, pesan poco y

son muy resistentes. Es

un aislante.

Fabricación de microchips o de transistores,

Desarrollo de ordenadores mucho más rápidos y con un menor consumo eléctrico que los actuales

de silicio.

Dispositivos adaptados a la fisionomía del ser humano

Chalecos antibalas, cascos y multitud de elementos de protección que se emplean por

diversos profesionales pasarán a ser mucho más ligeros y seguros.

Posibilitará la creación de envases para alimentos más seguros o recubrimientos para los muebles del hogar que impidan el desarrollo de bacterias en su

superficie.

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ii. Solucionando problemáticas actuales: Enfermedades como el cáncer, que aún mata a

muchas personas alrededor del mundo, debido a su diagnóstico tardío o difícil cura, dependencia

del petróleo, problemas sanitarios, productos contaminantes derivados de la industria, y otras

problemáticas, aquejan a la humanidad del S.XXI. Sin embargo, como ya ha aprendido a lo largo del

programa de formación, los avances en nanotecnología han permitido vislumbrar soluciones

altamente eficaces a dichas problemáticas. Así que para consolidar lo aprendido, presente

claramente 3 problemáticas actuales que puedan ser solucionadas usando nanomateriales. Explique

qué tipo de nanomaterial usaría y cuál sería el beneficio obtenido. Diligencie dicha información en

el siguiente cuadro:

PROBLEMÁTICA NANOMATERIAL BENEFICIO

Uso descontrolado de bolsas plásticas (vidrio) está

contribuyendo al calentamiento global y en consecuencia al

aumento de los problemas de salud de las personas, ya

requieren de unos 300 años para degradarse

NANOCELULOSA

Disminución en contaminación ambiental, contribuyendo a la

disminución de calentamiento global y proliferación de enfermedades.

Consecución de injertos para pacientes

NANOFIBRAS

Rápida atención, disminución de tiempo de espera por consecución de donantes, rápida asimilación del paciente, ya que será compatible.

Alta tasa de mortalidad por el cáncer en todo tipo de

población sin importar edad, sexo, etc.

NANOSHELL Mayor expectativa de vida, cura de

los diferentes tipos de cáncer

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iii. “El mundo de abajo a arriba” Explore el siguiente video del programa Redes en el cual el

premio nobel de química Harold Kroto, en conversación con Eduard Punset, expone sus

concepciones sobre la nanotecnología: http://www.youtube.com/watch?v=eCxHJ4rKMGQ Luego,

diligencie el siguiente cuadro, presentando el argumento de Kroto y su punto de vista personal, con

respecto al enunciado expuesto:

ENUNCIADO PUNTO DE VISTA DE HAROLD KROTO PUNTO DE VISTA PERSONAL

“…Deberíamos empezar a aprender a

construir no siempre desde

arriba hacia abajo sino lo contrario…”

Sabemos que es posible, porque justamente nosotros somos así! Cuando alguien habla

acerca de nanotecnología sin acabar de entender el concepto, muchas veces piensa en cosas muy pequeñas, partículas diminutas, y luego empieza a pensar en los peligros que entrañan dichas partículas minúsculas. Sin embargo, si reflexionamos sobre la propia

vida, la vida es un ensamblaje átomo a átomo, molécula a molécula, de células, que a su vez

luego se organizan en un organismo complejo. Si queremos saber cuáles son las posibilidades para el futuro, la vida y la biología molecular

nos demuestran lo complejo que puede ser un sistema construido desde una perspectiva

ascendente: de abajo arriba.

Debemos saber aprovechar la nanotecnologia que nos permite disponer de moleculas como su

ensamble y asi poder fabricar materiales necesarios para la creacion e invencion de nuevas y estructuras de catergorias mayores que unidas a otras formaran una de mayor nivel hasta alcanzar la

unidad deseada. Esto permite desarrollar y obtener una invencion con buenos

cimientos paritiendo el disminuir hasta eliminar errores generando

conocimiento del diseño desde lo particular a lo general y asi tener la

claridad del cómo funciona para seguir desarrollando nuevas creaciones

incluyendo un nivel de confianza con incertidumbre de cero.

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ENUNCIADO PUNTO DE VISTA DE HAROLD KROTO PUNTO DE VISTA PERSONAL

“…Gracias a las propiedades

de resistencia a la tracción de los nanotubos,

tenemos la posibilidad de revolucionar la

ingeniería civil…”

Probablemente podríamos construir puentes tan resistentes que no se

vinieran abajo en caso de terremoto, o aviones tan ligeros y potentes que,

incluso si fallaran los motores, seguirían planeando durante distancias

larguísimas. Por tanto, la posibilidad está ahí, el problema es que no sabemos

cómo unir mil millones de millones de ellos. Solamente podemos unir un

centenar a la vez, lo que supone unos pocos micrones, mucho menos que un milímetro, por ahora. Sin embargo, no

hay ningún motivo teórico que nos impida lograrlo en el futuro.

Las idas, proyectos, sueños hasta el momento estan, tenemos las herramientas y la materia

prima falta escudriñar un poco más para finiticar el uso adecuado de dichas

herramientas. Podremos lograr todo lo que soñemos, solo no hay que dejar de soñar.

(¿Cómo los antiguos cientificos sin conocer y con menos herramientas descubrieron y

crearon tantas cosas que hoy dia tenemos?), (que no harian las mentes prodigiosas de hoy

con la tecnoogia de nuestros dias?) si se puede, hay que saber manejar la resistencia al cambio de muchas personas que veran lo

venidero como abobinacion!).

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ENUNCIADO PUNTO DE VISTA DE HAROLD

KROTO PUNTO DE VISTA PERSONAL

“…Nos enfrentamos a

problemas acuciantes de

sostenibilidad, de supervivencia, e

intentamos forjar una sociedad que dependa menos

del petróleo. Son nuestras

verdaderas batallas y la

nanotecnología, al parecer, puede

ayudarnos en este sentido…”

“…Nos enfrentamos a problemas acuciantes de sostenibilidad, de

supervivencia, e intentamos forjar una sociedad que dependa menos

del petróleo. Son nuestras verdaderas batallas y la

nanotecnología, al parecer, puede ayudarnos en este sentido…”

sin dud la nano tecnologia promete tanto que no se duda que acabe la guerra por el petroleo,

llevandolo a un segundo plano, ya que se tendra la formula del como no presendir de

ella (omitiendo su comsumo) o del como existira otra materia que supla su demanda con

mejores carateristicas, sin que ocacione contaminacion y sea renovable.

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BIBLIOGRAFIA

https://www.youtube.com/watch?v=eCxHJ4rKMGQ

http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_cu%C3%A1ntico

http://www.nanotubosdecarbono.com/

http://www.redalyc.org/pdf/402/40250407.pdf

http://www.infografeno.com/


http://www.ecured.cu/index.php/Fluoreno

http://es.gizmodo.com/conoce-los-increibles-usos-para-la-nanocelulosa-471784673

http://boletines.secv.es/upload/199433245.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Nanoporo

http://es.wikipedia.org/wiki/Nanofibra

http://www.fisica.uh.cu/bibvirtual/vida%20y%20tierra/grafeno/

http://www.analesranf.com/index.php/mono/article/viewFile/992/1026

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