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

.......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

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

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

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

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

CarreterasPuentesEdificios

Aceros y hormigones más fuertes

Nanotecnología y construcción

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

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

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

Retiene el brillo blanco de sus paredes debido a nanopartículas de TiO2

embebidas en el cemento aglomerado

Gran teatro nacional de Pekin.Superficies auto-limpiables

Construcción y superficies antiadherentes

Nanotecnología y Construcción

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

Nanotubos TiO2 Soportes para electrodosen placas solares

Nanotecnología y Energía

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

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

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

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

Partícula hueca MoS2 Nanotubo MoS2

Lubricantes: fullerenos inorganicos

NaxWO3 WS2

Pinturas (TiO2)

SE BSE

Nanotecnología y Química:Pigmentos

Nano partículas metálicassoportadas: Au@TiO2

SEM bajo voltaje

Nanohilos de platinoNanotecnología y Defensa

Raqueta de fibra de carbono

Fibras de Carbono

Nanotecnología y DeporteNanotubos de Carbono

de pared múltiple

Nanotecnología y Alimentación

Nanotecnología y Alimentación

Nanopartículas inorgánicas: TiO2 barrera de protección

en el envasadoNP de plata como agentes

antimicrobianos en frigoríficos y recipientes

de alimentación

Nanotecnología y Alimentación

Nanopartículas orgánicas:Mejorar el valor nutritivo

de los alimentos.Vehículo para la liberación

de vitaminas y otros nutrientes

Nanotecnología e Ingenieria de tejidos

María Vallet-Regí

Nanotecnología e Ingenieria de tejidosMechanical stimulus

Growth factor

Cell cultivationCell proliferation

scaffold

Implantation

Tissue developement

María Vallet-Regí

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

• 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

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

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

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