perspectiva actual en nanociÈncia …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats....
TRANSCRIPT
![Page 1: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/1.jpg)
1
PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA I
PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA INANOCIÈNCIA I
NANOTECNOLOGIANANOCIÈNCIA I
NANOTECNOLOGIA
Jordi PascualDirector
Institut Català de NanotecnologiaInstitut Català de Nanotecnologia
![Page 2: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/2.jpg)
2
ÍNDEX
El Nanomón
ÍNDEX
Fonaments físics
Definició de nanociència i nanotecnologia
1959 R P Feynman1959 R.P. Feynman
1983 Microscopi de rastreig túnel (STM)
1983-2006 Evolució científica
Copiar la naturalesa
Principals àrees d’aplicació; exemples
![Page 3: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/3.jpg)
3
NANO-?
Escala (en unitats de 103):
Teràmetre (Tm) 1012 (1000000000000)Teràmetre (Tm) 10 (1000000000000)Gigàmetre (Gm) 109 (1000000000)Megàmetre (Mm) 106 (1000000)Kilòmetre (Km) 103 (1000)metre (m) 1e e ( )mil·límetre (mm) 10-3 (0.001)micròmetre (m) 10-6 (0.000001)nanòmetre (nm) 10-9 (0.000000001)picòmetre (pm) 10-12 (0.000000000001)p (p ) ( )femtòmetre (fm) 10-15 (0.000000000000001) attòmetre (am) 10-18 (0.001000000000000001)
![Page 4: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Nanomón
![Page 5: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/5.jpg)
5
NanomónNanomón
109 10810 10
~ 0.2 nm ~ 10 cm 13’000 km
![Page 6: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Virus de la SIDA
NanomónVirus de la SIDA
ADN2 nm
25 mm2 nm
100 nm50 m
Cabellhumà
Adenina
N
H
C0,1 nm
Glòbuls rojos
NC5 m
![Page 7: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Nanomón
És un món de NOUS CONCEPTES?,(com la teoria de la relativitat o la mecànica quàntica)
NO
És un món de NOUS FENÒMENS?,SI
’ li ti d t i t bl t (MQ )s’expliquen a partir de teories establertes (MQ, ...)
![Page 8: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/8.jpg)
8
M ó il lí iMacromón: mil·límetre, micraFísica ClásicaFísica Clásica
Nanomón: àtoms, molècules, …Física QuànticaFísica Quàntica
![Page 9: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/9.jpg)
9
EFECTES DE SUPERFÍCIEEFECTES DE SUPERFÍCIE
Estudi de sòlid a partir dels efectes de volum:Quan les tres dimensions són de l’ordre o superior al m (N NA)
En aquest cas, quina influència tenen les condicions de contorn?Diferència en la quantificació dels estats (electrònics, fonons, etc.), però mateixa densitat d’estatsperò mateixa densitat d estats.
Importància de les condicions de contorn:V 3 S 2V r 3 S r 2
S/V 1 / r Tot canvi en la superfície afecta directament les propietats. Importància de la dimensió, la forma, etc. que determina les propietats.Importància de la funcionalització o “tractament” de la superfície .
![Page 10: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Catàlisi
![Page 11: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/11.jpg)
11
NOUS CONCEPTES FÍSICS?EN PRINCIPI NO NOUS FENÒMENSEN PRINCIPI NO; NOUS FENÒMENS
CAMP PROPIETAT ESCALA DE LONGITUD (nm)
Electrònica Longitud d’ona electrònica 10-100 gLliure recorregut migTúnel
1-100 1-10
Magnetisme Parets de dominis Longitud scattering spin-flip
10-100 1-100
Òptica Pous quànticsCamps evanescentsLongitud de penetració en metalls
1-100 10-100 10-100
Superconductivitat Longitud de coherència parells de Cooper 0.1-100Superconductivitat Longitud de coherència parells de CooperProfunditat penetració Meissner
0.1 100 1-100
Mecànica Interacció de dislocacionsFronteres de graDefecte per nucleació/creixement
1-10001-10 0 1-10Defecte per nucleació/creixement 0.1-10
Catàlisi Topologia de superfície 1-10
Supramolècules Longitud de KuhnEstructura secundària
1-1001-10
Estructura terciària 10-1000
Immunologia Reconeixement molecular 1-10
![Page 12: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/12.jpg)
12
DIMENSIONALITAT I DENSITAT D’ESTATSDIMENSIONALITAT I DENSITAT D ESTATS
![Page 13: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/13.jpg)
13
V i ió d l d’ b ió l i d tVariació del gap d’absorció als semiconductors
![Page 14: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/14.jpg)
14
E(e h) 1/r 2E(e,h) 1/r 2Teòricament les propietats òptiques depenen del quocient r/rB(3D)
Nanocristalls CdSe de diferents mides
![Page 15: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/15.jpg)
15
DEFINICIÓ DE NANOCIÈNCIA I NANOTECNOLOGIA
És la ciència, enginyeria i tecnologia relacionada amb el coneixement i control de la matèria a escala d’aproximadament 1 a 100 nm.
N+N és també la recerca i el desenvolupament de materials, dispositius i sistemes amb noves propietats i funcions degut a les seves dimensions nanomètriques o components. q p
Moltes estructures biològiques i processos es fan a escala nanomètrica: [?]Només inclourem dins de N+NNomés inclourem dins de N+N
•Estudis que utilitzen eines i conceptes de N+N•Enginyeria de molècules biològiques amb realització de funcionsdiferents de les que fan a la naturaq•Manipulació de sistemes biològics per mètodes més precisos dels que es fan utilitzant biologia molecular, química sintètica o aproximacions bioquímiques que s’han utilitzat durant anys en recerca biològica
![Page 16: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/16.jpg)
16
PER QUÈ PARLEM AVUI DE NANOTECNOLOGIA ?PER QUÈ PARLEM AVUI DE NANOTECNOLOGIA ?
“There’s Plenty of Room at the Bottom...”Richard P. Feynman, 1959
Conferència impartida el 29 de desembre de 1959, en la reunió anual de l’American Physical Society, al California Institute of Technology (Caltech)al California Institute of Technology (Caltech).
“No hi ha cap llei física que impedeixi manipular àtoms i molècules individualment, o fabricar estructures a partir d’aquests”
![Page 17: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/17.jpg)
17
1959-2006 [?]1959-2006 [?]1983 Veure objectes a escala atòmica (Microscopi de rastreig túnel)
![Page 18: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/18.jpg)
18
EFECTE TÚNEL
It exp(-d/do)
STM
![Page 19: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/19.jpg)
19
STM: Principi bàsicSTM: Principi bàsic
![Page 20: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/20.jpg)
20
STM: Funcionament
piezo-céramique
pointe
pm = 0.000000001 mm
p
échantillon
![Page 21: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/21.jpg)
21
STM V àt lè l tSTM: Veure àtoms, molècules, agregats, ...
Benzè sobre Cu(100)Àtom de Xenó
![Page 22: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Estudi de superfícies
Au(110)( )
Magnificació: 200’000’000
0.3 nm = 0.0000003 mm
![Page 23: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/23.jpg)
23
STM: Manipulació atòmicaSTM: Manipulació atòmica
óD M Eigler E K Schweizer Positioning single atoms with a scanning
Xenó sobre Ni(110)D.M. Eigler, E.K. Schweizer. Positioning single atoms with a scanningtunneling microscope. Nature 344, 524-526 (1990)
![Page 24: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/24.jpg)
24
STM E t t l t ò i
OO I
STM: Estructura electrònica
9
LUMO
HOMO
GAP
EFERMI
dLogI/dLogV (
0.6 V
3
6
I (n
A)
2 1 0 1 20
(a.u.)
-1.7 V
2 1 0 1 2-3
0
-2 -1 0 1 2
-2 -1 0 1 2 V
S (V) V
S (V)
C60 sobre Au(111)
![Page 25: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/25.jpg)
25
STM E t ò i d ib ió
30 n (C-H)
STM: Espectroscòpia de vibració
nA/V
2 )C2H2
Cu(100)
ΔG
%5.1GΔG
0
356 mV
d2 I/dV2 (n
%5.4GΔG
-400 -200 0 200 400
n (C-H)
Sample Bias (mV)
C2H2 sobre Cu(100) Vibració lligam adsorbat-)2 2 ( )
substrat: Co-Cu(100)
Identificació química d’adsorbatsCaracterització d’entorns químicsCaracterització de propietats específiques d’enllaçosCaracterització de propietats específiques d enllaçosCaracterització d’interaccions adsorbat-adsorbat,…
![Page 26: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/26.jpg)
26
1983 2006 (Evolució científica)1983 ... 2006 (Evolució científica)
Nous mètodes de caracterització: SPM (Scanning Probe Microscopies)AFM: Microscopi de forces atòmiquesAFM: Microscopi de forces atòmiques
Síntesi de nanoobjectes (nanopartícules, nanotubs, QDs, ...)
FuncionsFuncionsNano-estructures multi-funcions, motors moleculars, ...Funcionalització de nanoobjectes (aplicacions mèdiques, biosensors, ...)Fer més petit (Top-down): Augment de la densitat (nanofabricació en electrònica, nanomagnetisme )nanomagnetisme, ...).
Desenvolupament de nova instrumentacióFer més gran (Bottom-up): Auto-organització, nano-compostos, biomimètics, ...
TeoriaTeoriaEines de simulació Capacitat de platejar-se l’estudi d’estructures complexes
![Page 27: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/27.jpg)
27
NOUS MÈTODES DE CARACTERITZACIÓ
AFM (Microscopi de forces atòmiques)
Mitj t f i là t t l d i ió
Nano-illes de Ge sobre Si(100)
Mitjançant un feix làser es transmet la desviació
de l’agulla del sensor a la cèl·lula fotoelèctrica
Als materials inorgànics les forces per trencar enllaços químics són 1 nNA b l’AFM d i f d 1 N i t i fi 20Amb l’AFM es poden aconseguir forces de 1 nN i penetracions fins a 20 nm (amb una resolució inferior a 1 nm)
![Page 28: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/28.jpg)
28
SÍNTESI
Nanopartícules de Co
9 nm 12 nm 16 nm9 nm 12 nm 16 nm
100 nm
![Page 29: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/29.jpg)
29
FUNCIONS
Nano-estructures multifuncionalsSi t l l bi t bl C t t t tí l tSistemes moleculars biestables: Comportament sota estímuls externs
OSQ
OO
CO
SQ
OO
SQCat
III II T, P, hCo
NNO
SQ Co
NNO
SQ
CoIII SQCat SQCoIISQ
e-
![Page 30: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/30.jpg)
30
FUNCIONSU C O S
Funcionalització de nanoobjectes
Biosensors de CNTs
Els organismes utilitzen enzims, anticossos,…, per interactuar amb el seu entorn
Funcionalització de la superfície d’un nanotub de carboni amb biomolèculesMida dels nanotubs similar a la de les biomolècules
![Page 31: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/31.jpg)
31
FUNCIONS
top-down
Nanofabricació
Sistema de nanolitografia e-beam
15nm
Nanoelèctrodes
![Page 32: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/32.jpg)
32
FUNCIONSU C O S
Bottom-up
Ordre en estructures GaInAs/GaAs
[011]
[011]- GaAs9.8ML InGaAs
GaAs60ML GaAs}×17
120nm
[011]
Ordre lateral induït per efectes de tensions
![Page 33: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Dipòsit de molècules PVBA sobre Ag(111)
d lMesura STM
112[ ]
model
5.0 Å
50 Å50 Å
Interessant per:• Organització en fils molecularsOrganització en fils moleculars• Propietats electròniques (electrònica molecular)
![Page 34: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/34.jpg)
34
TEORIA
Nanotubs de carboni
Nanotubs sota pressió:
Transformació estructural en diamant h l P 0 P 25 GPhexagonal P = 0 P = 25 GPa
Observat experimentalment després de la predicció teòrica
![Page 35: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/35.jpg)
35
LA NANOTECNOLOGIA I LA NATURALESA
En els seus 4.000 milions d’anys la naturalesa ha trobat solucions a molts dels seus problemespLa matèria viva s’estructura al nivell del detall més fi, fins a nivell atòmic. Aquest és un dels camins camí que vol refer el nanotecnòleg, però amb nous sistemes, també “a mida”mida .
![Page 36: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/36.jpg)
36
EFECTE LOTUS
El i té l f ll tEl creixen manté les seves fulles netes per “l’efecte lotus”. La superfície és peluda i les gotes d’aigua s’escolen enduent-se la brutícia.
L t l i tilit i dLa nanotecnologia utilitza capes primes de material hidròfob per mantenir netes les parets, o nanopartícules funcionalitzades amb radicals hidròfobs, per fer teixits que no es taquen.
![Page 37: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/37.jpg)
37
ANIMALS “CAP PER AVALL” I FORCES DE VAN DER WAALS
Mosques, aranyes, dragons,... s’aguanten a les parets i el sostre. Potes recobertes de pèls fins. S'adhereixen per forces de van der Waals. El número de pèls per pota depèn del pes i mida de l’animal (el dragó en te milions).
f fEls enllaços es trenquen fàcilment per efecte de “pelat”.
![Page 38: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/38.jpg)
38
L’AIGUA I ELS MEMS i NEMS(MicroElectroMechanical Systems i NanoElectroMechanical Systems)(MicroElectroMechanical Systems i NanoElectroMechanical Systems)
![Page 39: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/39.jpg)
39
LA BIOMINERALITZACIÓLA BIOMINERALITZACIÓ
El d l t i tà f t i t llEl nacre de les petxines està format per cristalls d’aragonit, fràgils, però units per proteïnes molt elàstiques. N’hi ha prou amb un 3% del pes en proteïnes per que que la closca sigui unes tres mil egades més forta q e la d’ n cristall p r demil vegades més forta que la d’un cristall pur de calcita.
Les nanopartícules reparen les dents:Les nanopartícules reparen les dents:La sensibilitat als aliments freds o calents, o el dolor en contacte amb aliments amargs es deu a petits canals que es formen a l’esmalt de les dents Aquests canals es poden tancar molt bédents. Aquests canals es poden tancar molt bé amb un compost de nanopartícules d’apatita (fosfat càlcic) i proteïnes. La capa mineralitzada es comporta a la boca com l’esmalt.
![Page 40: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/40.jpg)
40
À ÓPRINCIPALS ÀREES D’APLICACIÓ
Ciència de materialsCiència de materialsActualment el camp més desenvolupat i de major impacte
Estructures moleculars organitzadesNous imants molecularsEstructures multifuncionalsEstructures multifuncionalsDispositius biestables, en funció dels estímuls externsRobots moleculars
NanopartículesReforçar materialsNoves cèl·lules solarsVidres cromòforsBiosensorsFuncionalitzar cosmèticsNanoestructures superficials (resistents al ratllat hidròfobes )Nanoestructures superficials (resistents al ratllat, hidròfobes,...)
Nanotubs i nanofilsNous dispositius nanoelectrònicsNanoòpticaBiosensors, ...
...
![Page 41: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/41.jpg)
41
IMANTS MOLECULARS
0 D3 D
Propietats funcionals: origen no intermolecular sinó...
0-D3-D
[Mn12O12(RCO2)16(H2O)4] S=10
… intramolecular
[Mn12O12(RCO2)16(H2O)4] S=10
![Page 42: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/42.jpg)
42
IMANTS MOLECULARS en superfícies
3 nmsuperfícies
4 nm
1.5 µm 1.5 µm = 170 15 nm
dist. = 640 25 nmh = 40 9 nm
= 70 10 nmdist. = 200 25 nm
h = 8 2 nm
![Page 43: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/43.jpg)
43
NANOÒPTICATransmissió / Pèrdues en estructures sub-λ
Discontinuïtat del camp E a la interfície d’alt contrast Intensificació del camp i confinament en el material de baix índex
![Page 44: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/44.jpg)
44
TÚNEL ÒPTIC RESSONANTFunció clorofílica (?)
![Page 45: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/45.jpg)
45
À ÓPRINCIPALS ÀREES D’APLICACIÓ
Nanoelectrònica i tecnologies de la informacióg
Reducció de mida dels xips i ampliació de memòriaNanoelectrònica (actualment < 90 nm)
Ordinadors orgànics?. “Somni”: emmagatzemar i processar informació sense intervenció d’altres elements electrònics (com el cervell)intervenció d altres elements electrònics (com el cervell)
Nanoelectrònica molecular i biomolecularEmmagatzematge de dades d’alta densitat (Terabit/polzada)Spintrònica i informàtica quànticaDispositius a un electró
Fabricació d’instruments per estudi i desenvolupament a escala nano
MetrologiaCaracteritzacióCaracteritzacióNous mètodes de fabricació...
![Page 46: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/46.jpg)
46
TRANSPORT ELECTRÒNICelectrònica molecular-1
Coeficients de transmissió (relacionats directament amb la conductància elèctrica) (a) y (b), d’una molècula de ditiol benzè en contacte amb dos elèctrodes d’Au, per dues configuracions atòmiques S1 y S2, respectivament, mostrades a (c). La conductància canvia radicalment pel sol fet d’eliminar un àtom d'hidrogen al contacte amb l’elèctrode
![Page 47: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/47.jpg)
47
TRANSPORT ELECTRÒNICTRANSPORT ELECTRÒNICelectrònica molecular-2
Efectes de l’estirament
Estructura del contacte molècula elèctrodeEstructura del contacte molècula-elèctrode
Límit de ruptura
Propietats de transport
![Page 48: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/48.jpg)
48
TRANSPORT ELECTRÒNICTRANSPORT ELECTRÒNICelectrònica molecular-3
ResultatsResultats descoratjadors
Reproductibilitat de resultats (?)Alternativa:
p ( )
Contacte metall-molèculaConnexions amb CNTs (químicament inerts, geometria ben definida)
Reproductibilitat de resultats (OK)
![Page 49: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/49.jpg)
49
EMMAGATZEMATGE DE DADES D’ALTA DENSITAT-1Disc dur
Actualment: 100 Gbits/in2
Disc dur
![Page 50: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/50.jpg)
50
50 nanometers = 50 x 10-9 m
EMMAGATZEMATGE DE DADES D’ALTA DENSITAT-2Disc dur
1 1 10 010 cm
0.5 microns = 0.5 x 10-6 m
Un imant petit (nano) deixa de ser imant
5 nanometers
![Page 51: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/51.jpg)
51
EMMAGATZEMATGE DE DADES D’ALTA DENSITAT-2Disc dur
Un avenç: Nanopartícules superparamagnètiques de γ-Fe2O3 modificades per l’absorció d’ions de Co(II)
Disc dur
Modificació superficial de nanopartícules per adsorció de Co(II)
L’adsorció de Co(II) no canvia la mida de les partícules però si que augmenta Hc i, per tant, la temperatura de bloqueig
![Page 52: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/52.jpg)
52
PRINCIPALS ÀREES D’APLICACIÓ
Producció i emmagatzemament d’energiaNoves fonts menys contaminants i més eficientsNoves formes d’emmagatzemament d’energia
Nous desenvolupaments en piles de combustibleNous desenvolupaments en piles de combustibleSòlids lleugers nanoestructurats amb possibilitat d’emmagatzemar hidrogenCèl·lules solars fotovoltàiques de baix cost (pintures solars)Millora en l’aïllamentMillora en el transportMillora en l’eficàcia de la il·luminació...
![Page 53: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/53.jpg)
53
CNTs
Els més llargs són de l’ordre d’1 mm i uns pocs nm de diàmetreEls més llargs són de l ordre d 1 mm i uns pocs nm de diàmetre
Propietat Nanotub de Carboni Comparativa
Mida Diàmetre entre 0.6-1.8 nm in diàmetre
Fils de Si com a mínim 50 nm de gruix
Força 45 Bilions de Pascals Acer 2 Bilions de Pascals
Flexibilitat Es torça sense que es trenqui
Els Metalls es trenquen quan es torcen
Conductivitat Estimada 109 A/cm2 Fils de Cu es cremen a 106 A/cm2
Lliure recorregut mig 10 μm Cu: 0.04 μm
![Page 54: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/54.jpg)
54
CNTs: TRANSPORT DE MASSA
![Page 55: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/55.jpg)
55
MILLORA EN L’EFICÀCIA DE LA IL·LUMINACIÓD l là d l LED i l OLEDDe les làmpades als LEDs i els OLEDs
L’electricitat suposa 1/3 del total d’energia consumida als USA1/5 del total de l’energia s’utilitza per il·luminar
ll é l fi iLa llum és molt poc eficientLes bombetes converteixen només un 5% en llum visible (la resta es perd en forma de calor)Els fluorescents, millors, converteixen un 25%C ti l f t fi iè i d 80%Comparativa: els forns tenen una eficiència de 80%
els motors elèctrics arriben fins al 95%Cal millorar l’eficiència de l’energia lumínica
Ho fan els LEDs (semiconductors). Però, un sol colorLl bl fi i t?Llum blanca eficient?
LED a 410 nm i nanopartícules de mida diferent. Llum de color desitjat
Si substituíssim bombetes per LEDs de manera que s'utilitzés ½ de l’energiaactual, equivaldria a estalviar l’energiaproduïda per 50 centrals nuclears
![Page 56: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/56.jpg)
56
PRINCIPALS ÀREES D’APLICACIÓ
Medicina
Diagnosi (augment de la sensibilitat). Detecció precoç de malalties
Teràpia (vectorització de fàrmacs)Teràpia cel·lular Recobriments.
Millora de la biocompatibilitat i la bioactivitat dels implantsBioenginyeria: teixits artificials. Autoorganització.Bioenginyeria: teixits artificials. Autoorganització.
Nova generació de materials (enginyeria de teixits). Síntesi d’òrgans de substitució. Nous teixits
![Page 57: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/57.jpg)
57
MALALTIES NEURODEGENERATIVESS O S
Aglomerats de β-amiloïde
![Page 58: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/58.jpg)
58
CONJUGATS NP d’Au + PROTEÏNES
Acció d’un camp e.m. altern
![Page 59: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/59.jpg)
59
FAGOCITOSI PER MACRÒFAGS
![Page 60: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/60.jpg)
60
BIOSENSORS
Biosensor de glucosa
La mesura té lloc en 10-15 s.
La detecció es realitza mitjançant un enzim quereacciona amb la sang.eacc o a a b a sa g
Els models més moderns tenen microagulles per ferl’extracció de la sang automàticament
Suposa una millora en la QUALITAT DE VIDA dels malalts
![Page 61: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/61.jpg)
61
QUÈ ÉS UN BIOSENSORS ?
Receptors biològicsEnzims, Anticossos, ADN, ...
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6
-N=C
H-(C
H2) 3
-CH
O
-S-(C
H2) 6
-N=C
H-(C
H2) 3
-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6
-N=C
H-(C
H2) 3
-CH
O
-S-(C
H2) 6
-N=C
H-(C
H2) 3
-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6
-N=C
H-(C
H2) 3
-CH
O
-S-(C
H2) 6
-N=C
H-(C
H2) 3
-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6
-N=C
H-(C
H2) 3
-CH
O
-S-(C
H2) 6
-N=C
H-(C
H2) 3
-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
O
-S-(C
H2) 6-N
=CH
-(CH
2) 3-CH
OO
TransductorsISFET, Transductors Amperomètrics Potenciomètrics, Piezoelèctrics, Ones acústiques superficials(SAW), Adsorció,
Superfície del Transductor
reflectivitat, ressonància plasmó, índex refracció,...
Senyal de reconeixementConductivitat Potencial FreqüènciaConductivitat, Potencial, Freqüència, Lumininiscència, Efectes tèrmics,...
![Page 62: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/62.jpg)
62
SPR : Ressonància del plasmó superficialLlum làser polaritzadaLímit de detecció: nmin~ 10 -5
0.6
0.8
1.0
vity
n=1.349n=1.363
FLOW CELLV=300 l
FLOW CELLV=300 l
65 70 75 80 850.0
0.2
0.4
Ref
lect
iv
A l f i id ()
n=1.333
n=1.377
flow rate = 1-100 l/min
PRISM
Si PHOTODETECTOR
GOLD FILMd = 45 nm
BEAMSPLITTER
flow rate = 1-100 l/min
PRISM
Si PHOTODETECTOR
GOLD FILMd = 45 nm
BEAMSPLITTER
PRISM
Si PHOTODETECTOR
GOLD FILMd = 45 nm
BEAMSPLITTER
PRISM
Si PHOTODETECTOR
GOLD FILMd = 45 nm
BEAMSPLITTER
Angle of incidence ()
5
6
7
8
9
Y = -249,6+186,9 X
r2 = 0,99742
LASER = 670 nm
Si-PHOTODETECTOR 5 mm
LASER = 670 nm
Si-PHOTODETECTOR 5 mm
LASER = 670 nm
Si-PHOTODETECTOR 5 mm
LASER = 670 nm
Si-PHOTODETECTOR 5 mm
nmin ~ 10-5
1 33 1 34 1 35 1 36 1 37 1 380
1
2
3
4
5
1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38
Refractive index
![Page 63: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/63.jpg)
63
PRINCIPALS ÀREES D’APLICACIÓ
Aliments, aigua i medi ambient
Desenvolupament de sensors per detectar, avisar i/o neutralitzar la presència de microorganismes o plagicides. Ús de tècniques fotocatalìtiques per pal liar o neutralitzar els efectes de laÚs de tècniques fotocatalìtiques per pal·liar o neutralitzar els efectes de la contaminació i altres danys mediambientas aigua contaminada, ...)
Seguretat
Detectors específics d’alerta precoç d’agents químics, biològics,...Protecció de la propietat (nanoetiquetat)Noves tècniques criptogràfiques per la comunicació de dades
![Page 64: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/64.jpg)
64
MATERIALS POROSOS
H2CO2...
![Page 65: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/65.jpg)
65
CODA(predicció)
“L i d l ó i à l ó ““La riquesa del nanomón canviarà el macromón“
Charles M. Lieber, professor de química de la Universitat de HarvardCharles M. Lieber, professor de química de la Universitat de Harvard
![Page 66: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/66.jpg)
66
![Page 67: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/67.jpg)
67
Família de CNTs
(0,0) (1,0) (2,0) (3,0)Zigzag
(4,0) (5,0) (6,0) (7,0) (8,0) (9,0) (10,0) (11,0)(0,0) (1,0) (2,0) (3,0)Zigzag
(4,0) (5,0) (6,0) (7,0) (8,0) (9,0) (10,0) (11,0)
Família de CNTs
(1,1) (2,1)
(2,2)
(3,1) (4,1) (5,1)
(3,2) (4,2) (5,2)
(6,1) (7,1) (8,1)
(6,2) (7,2) (8,2)
(9,1) (10,1)
(9,2) (10,2)
(3,3) (4,3) (5,3) (6,3) (7,3) (8,3) (9,3)
(4,4) (5,4) (6,4) (7,4) (8,4) (9,4)
(1,1) (2,1)
(2,2)
(3,1) (4,1) (5,1)
(3,2) (4,2) (5,2)
(6,1) (7,1) (8,1)
(6,2) (7,2) (8,2)
(9,1) (10,1)
(9,2) (10,2)
(3,3) (4,3) (5,3) (6,3) (7,3) (8,3) (9,3)
(4,4) (5,4) (6,4) (7,4) (8,4) (9,4)
a1
a2x
y
Armchair
(5,5) (6,5) (7,5) (8,5)
(6,6) (7,6) (8,6)
(7,7)
a1
a2x
ya1
a2x
y
Armchair
(5,5) (6,5) (7,5) (8,5)
(6,6) (7,6) (8,6)
(7,7)
xxx
Metàl·lic
Semiconductor
![Page 68: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/68.jpg)
68
PRINCIPALS ÀREES D’APLICACIÓPRINCIPALS ÀREES D APLICACIÓ
Nous MaterialsA l l é d l i d j i ( i l éActualment el camp més desenvolupat i de major impacte (materials més resistents, més flexibles, control del comportament d’electrons individuals, ...)
ElectrònicaReducció de mida dels xips i ampliació de memòriaReducció de mida dels xips i ampliació de memòriaOrdinadors orgànics?. “Somni”: emmagatzemar i processar informació sense intervenció d’altres elements electrònics (com el cervell)
MedicinaDiagnosi (augment de la sensibilitat)Teràpia (vectorització de fàrmacs)Bioenginyeria: teixits artificials
EnergiaN f t t i t i é fi i tNoves fonts menys contaminants i més eficientsNoves formes d’emmagatzemament d’energia
![Page 69: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/69.jpg)
69
NOUS MATERIALS
Productes al mercat
Ulleres que no es ratllen: Amb teixits polimèrics ultrafins amb propietats protectores i antireflectantsantireflectants
Parabrises que es netegen sols: Vidres recoberts amb NPs de TiO2. La radiació UV Reacciona amb les NPs, generant radicals que oxiden la matèria orgànica i elimina les incrustacions de brutícia. Al passar-hi aigua aquesta s’estén uniformement i se’n duu la brutícia
Roba que no s'embruta: amb NPs i materials hidròfobs
Cosmètics més eficaços i protectors: Cremes transparents amb NPs de TiO2 però que protegeixen dels raigs UVAprotegeixen dels raigs UVA
Equipament esportiu més competitiu: Raquetes de tennis i bicicletes més lleugeres i resistents, amb CNTs
![Page 70: PERSPECTIVA ACTUAL EN NANOCIÈNCIA …peròmateixadensitatdperò mateixa densitat destats’estats. Importància de les condicions de contorn: V r 33 SS r 22 S/V 1 / r Tot canvi en](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041603/5e321a96c239da7cdd3bc6ec/html5/thumbnails/70.jpg)
70
NOUS MATERIALS
Aplicacions de futur
CNTs
Substitució d’ossos: Osteoporosi
A ll b t d’ i ió P t ll d TV di dAparells basats en camps d’emissió: Pantalles de TV, ordinadors
Naosensors: Canvi de la resistència elèctrica amb l’adsorció d’agents en superfície
Molins de vent: Barreja amb reïnes. Pales més llargues i menys pesants j g y p
Materials superdurs: Fabricació de bigues més flexibles, materials als automòbils, ...
NPs
Pintures solars: NPs-polímers conductors
Vidres fotocròmics