Nanomateriales y nanotecnología

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

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DEPARTAMENTO ACADÈMICO DE QUÌMICA GENERAL

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN FORMATIVA

NANOMATERILES Y NANOTECNOLOGÍA

PROFESORA DE TEORÍA: Clara Figueroa Cornejo

ALUMNOS:              

·      Amambal Zubieta, Anghelita Mishelle

.      Amaya Perez, Sebastian Kevin

.      Anchante Sotelo, Rolando Guillermo

.      Balvin Espinoza, Esteban Genaro

·      Benitez Bustios, Alisson Melany

.      Calderòn Zevallos, Jair Paolo

·      Casimiro Flores, Silvia Luleana

·      Chocce Peña, Rosa Lorena

.      Cotrina Diaz, Ariana Stefania                  

LA MOLINA-LIMA-PERÙ

2020

ÌNDICE

            1.      Introducción ……………………………………………………3

            2.      Definición…………………………………………………………4

            3.      Evolución histórica…………………………………………………6

            4.    Aplicaciones generales………………………………………………9

            5.    Descripción de artículos científicos…………………………………11

            6.    Conclusiones…………………………………………………………13

            7.    Bibliografía…………………………………………………………14

1. INTRODUCCIÓN

Desde su origen hasta la actualidad. La evolución del hombre se medido en base a dos conceptos altamente relacionados entre sí: su conocimiento de la naturaleza, y su capacidad para transformarla en recursos para su propio beneficio: ciencia y tecnología.

Hasta inicios del siglo pasado, la ciencia era acumulación de saberes recogidos desde miles de años. Debido al gran avance, se pensaba que era muy poco lo que se ignoraba, y que pronto seríamos capaces de conocerlo todo. Sin embargo, el desarrollo de 2 nuevas teorías, la relatividad general, que abarca las grandes escalas; y, en el otro extremo, la mecánica cuántica, que estudia las escalas más pequeñas, cuya comprensión desafía el sentido común, dejo en claro que lo conocido es finito, y que lo desconocido es infinito.

Junto a la ciencia, la tecnología también se desarrollaba. Se había llegado a un punto en la cual ambas, ciencia y tecnología, tenían una relación simbiótica: La ciencia requería de tecnología para avanzar, y la tecnología con podía desarrollarse sin los avances de la ciencia. Por esta relación es que el impacto recibido por las 2 nuevas teorías también afectó a la tecnología, a la cual se le abrieron nuevos caminos, que la condujo al desarrollo de disciplinas que antaño se pensaban como ficciones. Una de estas, es el tópico de este texto.

La nanociencia y su correspondiente disciplina aplicada, la nanotecnología, representan un perfecto ejemplo de un área de investigación derivada de una de las 2 grandes teorías que revolucionaron la ciencia moderna: la mecánica cuántica; pues comprende el estudio de los materiales a una escala muy pequeña: el nanómetro, la mil millonésima parte de un metro. A esto se le puede sumar que fue Richard Feynman, uno de los físicos teóricos más influyentes, cuyo objeto de investigación era la mecánica cuántica, fuera el primero en mencionar que era posible usar las pequeñas escalas para el desarrollo de una nueva ciencia y, por lo tanto, una nueva tecnología.

Cabe hacer una pequeña definición entre nanociencia y nanotecnología, pues ambos términos pueden ser confundidos fácilmente. La nanociencia es una disciplina que tiene como objeto de estudio los fenómenos físicos, químicos y biológicos que ocurren a nano-escala. A su vez, la nanotecnología es una disciplina que comprende el estudio y la aplicación de materiales, dispositivos y sistemas funcionales a través de la materia a nano-escala.

Actualmente, la nanotecnología se encuentra en vías de desarrollo, con importantes aplicaciones en ramas como la medicina y la electrónica. Como cualquier otra tecnología, se evalúa su impacto en la sociedad y el ambiente.

1. DEFINICIÓN

La nanotecnología es el estudio y la manipulación de la materia en escala muy pequeña; combina varias tecnologías y ciencias, como informática, biotecnología y tecnología de materiales.

Existen diferentes tipos de nanotecnología que se clasifican según su forma de proceder o trabajo (top-down o bottom-up) y de la naturaleza del medio en el que trabajan (seca o húmeda):

• Descendente (top-down): Son los mecanismos y las estructuras se miniaturizan a escala nanométrica siendo la más frecuente hasta la fecha sobresaliendo en el ámbito de la electrónica. 
• Ascendente (bottom-up): Se comienza con una estructura nanométrica como una molécula y mediante un proceso de montaje o auto ensamblado se crea un mecanismo mayor que el inicial.
• Nanotecnología seca: Sirve para fabricar estructuras en carbón, silicio, materiales inorgánicos, metales y semiconductores que no funcionan con la humedad.
• Nanotecnología húmeda: Se basa en sistemas biológicos presentes en un entorno acuoso, incluyendo material genético, membranas, enzimas y otros componentes celulares.

Por otro lado el nanomateriel es aquel material natural, accidental o fabricado que contenga partículas, sueltas o formando un agregado o aglomerado, y en el que el 50 % o más de las partículas en la granulometría numérica presente una o más de las dimensiones externas en el intervalo de tamaños comprendido entre un nanómetro y 100 nanómetros. En casos específicos y cuando se justifique por preocupaciones de medio ambiente, salud, seguridad o competitividad, el umbral de la granulometría numérica del 50 % puede sustituirse por un umbral comprendido entre el 1 % y el 50 %. Aunque los fullerenos, los copos de grafeno y los nanotubos de carbono de pared simple con una o más dimensiones externas inferiores a 1 nm también deben ser considerados como nanomateriales. Un material también se considera como un nanomaterial cuando la superficie específica por unidad de volumen (VSSA) del material sea superior a 60 m2 /cm3, sin embargo, se considera a aquel material con una superficie especifica inferior a 60 m2 /cm3 ya que existe la posibilidad de que una fracción este por encima de 60 m2 /cm3.

Un ejemplo de un nanomaterial que se presenta en forma natural como las cenizas generadas por un volcán. También pueden presentarse de forma accidental como subproducto no intencionado de un proceso industrial, por ejemplo, los humos de soldadura o los productos de combustión. En estos casos se denominan como nanomateriales incidentales o accidentales tradicionalmente conocidos como partículas ultrafinas.

El término nanomaterial también incluye los nanomateriales manufacturados diseñados intencionadamente con unas propiedades específicas (mecánicas, eléctricas, ópticas, catalíticas, etc.) muy diferentes, en muchos casos, a las que presenta el mismo material a tamaño no nano.

Estos nanomateriales manufacturados pueden presentarse en forma de nano-objetos (materiales que se caracterizan por tener una, dos o tres dimensiones externas en la nanoescala) o de material nanoestructurado (se caracteriza por tener la estructura interna o la estructura superficial en la nanoescala).

Los nano-objetos se denominan nanoplaca, nanofibra o nanopartícula dependiendo de si tienen una, dos o tres dimensiones externas, respectivamente, en la nanoescala, en cambio los materiales nanoestructurados pueden presentar una distribución de tamaño de grano en la cual una fracción significativa del material está en la nanoescala, o tener espacios y poros en la nanoescala o precipitados en la nanoescala (normalmente, nano-objetos incorporados en una matriz sólida).

Las nanopartículas (NPs) son las más conocidas y estudiadas, también se les puede hacer referencia como partículas de polvo de tamaño nanométrico ya que son estructuras con tamaños inferiores a 100 nanómetros (es decir 1 x 10-7m), que pueden ser sintetizadas a partir de diferentes materiales, incluyendo metales.  Para observarlas se requieren microscopios de alta resolución, como son el electrónico de barrido (SEM) o el electrónico de transmisión (TEM).

Los tipos de nanomateriales manufacturados más comunes también se pueden clasificar basándose en la propuesta en el documento de trabajo de la Comisión de la Unión Europea SWD. Esta clasificación es: 

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