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Del Laboratorio a la Sociedad y el Mercado Ernesto Julio Calvo INQUIMAE. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad de Buenos Aires Zoom-In SEM-Glasgow University x250k “Why cannot we write the entire 24 volumes of Encyclopaedia Britannica on the head of a pin? A reduction in size all the writing in the Encyclopaedia by 25,000 times. Richard Feynman, Caltech, December 29th 1959 Then he said “there is plenty of room at the bottom” to fulfill his challenge of writing the 24 volumes of the Britannica in the head of a pin. 1 nanometre = 0,000001 mm Ley de Moore Conventional Devices 0.35µm, Intel Pro 0.25µm, TI Transition Region Quantum Devices Atomic Devices ? En 1974 Ratner and Aviram propuesieron que podrian fabricarse diodos y transistores con una sola molecula. E E 3D Bulk Semiconductor D. O. S. D. O. S. D. O. S. D. O. S. Las propiedades dependen del tamaño 2D Quantum Well E 1D Quantum Wire E 0D Quantum Dot Atomic Force Microscopy Q-DOTS: Confinamiento cuantico en NP semiconductores Propiedades determinadas por el material, tamaño y forma Nano partículas 0.1µmx0.1µm 0.1µmx0.1µm Synthesis of Gold Hydrosols Andy Cooper Irshad Hussain Haifei Zhang m u i d So a e lat y cr 200 nm 100nm PSA-GNP Sodium oxalate ef lu x 200 nm P/ R HAuCl4 (Aq.) m ale at e PV So diu m mw 50 nm 100 nm CARBON NANOTUBES Singlewalled (SWNT) and Multiwalled (MWNT) Carbon Nanotubes Dimensions SWNT: 1-1.5 nm Diameter, Microns Long MWNT: 2-25 nm Diameter, Microns Long Structure Highlights Lattice Helicity Straight, Hollow Tubes Capped Ends, Topological Defects Discovery: S. Iijima, Nature, 354, 56, 1991 Courtesía de P.M. Ajayan Podemos manipular los átomos Sistemas Químicos Integrados Tamaño y organización jerárquica A.J. Bard, Integrate Chemical Systems, John Wiley & Sons, 1994 Autoensamblado Molecular 1750Ax1750A 200 A x 200 A 500Ax500A 75Ax75A Nanotecnología Se Necesita un Enfoque Multidisciplinario Quimíca Física Sólidos Atomos Moléculas Supra Moleculas Semiconductores Estructuras de 1Ds Electrónica en Escala Molecular Proteinas Cells Sistemas Naturales Biología Escala Atomica Nanotecnología Instrumentacion Ingeniería APLICACIONES Recubrimiento anticorrosivo por ensamblado molecular de nanoestructuras Superficies inteligentes que imitan la biologia Superficie superhidrofobica que imita la hoja de Loto M. Rubner, Nanoletters, 2004, 1349 Recubrimientos Inteligentes: Autoreparación de fisuras en recubrimientos polimericos NATURE | VOL 409 | 15 FEBRUARY 2001 |www.nature.com ENERGIA LIMPIA Nanoparticulas catalizadoras en Celdas de Combustible Puntos cuánticos para diagnóstico Nature Biotechnology, 21, 2003, 32-33 Medicion de Glucosa en Pacientes Diabeticos DNA Analysis With Nanoparticles-Use as Proximity Probes Alivisatos et al, Mirkin et al, Nature Magnetic resonance imaging Magnetic nanoparticles used as contrast agent to view brain tumors and lesions Go preferentially to one type of tissue Locally modify the relaxation time of proton nuclei Oregon Health & Science University Aplicaciones en Medicina Terapeutica SWNT funcionalizado con Cy3-DNA, ε = 7.9 x 106 M-1cm-1 Magnetics in Drug Delivery MEDICINA REGENERATIVA Diseño de moleculas y nano-estructuras autoensambladas en armazones celulares para reparacion human con ejemplo de dano cerebral. Reparacion del esqueleto, la espina dorsal y diabetes. S.I. Stupp, Science 303 (2004) p. 1352. Valor Económico Región 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 EU 126 151 179 200 225 400 650 950 1050 JAPON 120 135 157 245 465 720 800 900 950 USA 116 190 255 270 465 697 862 989 1081 OTROS 70 83 96 110 380 550 800 900 1000 559 (129%) 687 (159%) 825 (191%) 1535 (355%) 2350 (547%) 3100 720%) 3700 (866%) 4100 (945%) TOTAL 432 % de 1997 (100%) The Barry Johnson Slide Is this the Real Picture? Molecular Materials for Electronic Applications Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) Mapa de ruta para los productos nanotecnológicos Nature Biotechnology, 21, 2003, 1137-1143 Nano actividades en Argentina • 4 Redes de N&N (actualmente en evaluacion) • Centro Binacional Argentino-Brasilero de Nanociencia y Nanotecnologia. • Fundación Argentina de Nanotecnología • Bases para un Plan Estratégico de Mediano Plazo en Ciencia, Tecnología e Innovación (2005) : Tecnologías Avanzadas: NANOTECNOLOGIA • IP-PAE CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGIA (BarilocheBuenos Aires-La Plata) MOTOROLA SEMICONDUCTOR SECTOR 2000 DDL’s Global Research Initiative - Latin America Trip Itinerary Review Again San Carlos de Bariloche 27th July Balseiro Institute & Argentine National Atomic Institute Campinas ** Buenos Aires San Carlos de Bariloche * ** La Plata Buenos Aires, 2nd - 4th August University of La Plata & The University of Buenos Aires Sao Paulo San Paulo, 4th - 6th August University of Campinas & The University of Sao Pauo Why Invest in Latin America? Within South America, it seems the best way to gain a high corporate profile is through interaction with universities. • Impressive Research Work • Attain a High Corporate Profile - Recruiting - Political - Potential LA Market Why Were USP/Campinas/Baseiro/Buenos Aires and La Plata Chosen? • All are Politically high profile institutions • All are recognized as premier academic institutions • Most have an existing Moto. Infrastructure • Most have an ISTEC affiliation. (R. Jordan/H. Pollard) ELECTRONICS WITH MOLECULES AND Q-DOTS Quilmes Nanoscience Workshop Tucumán, May 15-20, 2003 Bioinspired Nanoscience and Nanotechnology, Bariloche February 2005 (NSF Sponsored Meeting) ANTECEDENTES Datos de 2000. En el año 2000 la interaccion y red era muy incipiente. ANTECEDENTES Interacciones medidas por publicaciones Los datos de 2005 muestran un importante aumento en la interaccion, en particular entre Bariloche, Buenos Aires y La Plata Propuesta IP-PAE 2006 CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGIA (CINN) Polo Buenos Aires Polo Bariloche Polo La Plata Aproximadamente 100 científicos, miembros de la carrera del CONICET y con reconocimiento nacional e internacional. INSTITUCIONES BENEFICIARIAS • UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES (UBA) • COMISION NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA (CNEA) • CONSEJO NACIONAL DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS Y TECNOLOGICAS (CONICET) Grupo Responsable • • • • • • • • Dr. Ernesto J. Calvo (UBA-CONICET) Dr. Carlos Balseiro (CNEA-CONICET) Dr. Roberto Salvarezza (UNLP-CONICET) Dr. Oscar E. Martinez (UBA-CONICET) Dr. Alejandro Fainstein (CNEA-CONICET) Dr. Federico Williams (UBA-CONICET) Dr. Galo Soler Illia (CNEA-CONICET) Dr. Felix Requejo (UNLP-CONICET) Empresas proponentes, demandantes, adoptantes • • • • INVAP NANOTEK DARMEX B&W IMPLANTES • TENARIS-SIDERCA OBJETIVOS GENERALES • El objetivo general es crear una plataforma científica a través de un Centro de Excelencia (virtual) interdisciplinario, el CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGIA capaz de servir de base para el desarrollo sostenido de la Nanotecnologia en Argentina. Existen numerosos ejemplos de tales Centros de Excelencia en Chile, Brasil, Europa, Estados Unidos, Nueva Zelanda, Autralia, etc. • Generador del conocimiento básico y formará recursos humanos que posibiliten el desarrollo de las nanotecnologías en el país a través de desarrollos propios o en asociación con empresas, investigación y desarrollo bajo contrato, licenciamiento y venta de tecnología, etc. • El CINN se propone articular las capacidades de excelencia existentes en el país y crear nuevas capacidades científicas con el fin de actuar como núcleo para la creación de dicha base. AREAS DE TRABAJO • Síntesis y caracterización de moléculas y nanoestructuras, autoensamblados moleculares y superficies funcionalizadas • Fabricación y caracterización de materiales nano y micro-estructurados. Caracterización "multitécnica (estructural y local)" • Nuevos fenómenos en la nanoescala • Modelado teórico y computacional en la nanoescala. Diseño de materiales y dispositivos • Sensores y actuadores físicos y químicos haciendo uso de propiedades en nanoescala. Nueva instrumentación • Capacidad de Caracterizacion de Nano-objetos Algunas Tecnologías • Superficies nanoestructuradas - Superhidrofóbicas - Biocompatibles - Inteligentes (autoreparables) - Autolimpiantes • Nanopartículas - Remediación ambiental - Nanoplata en fibras textiles (nanoplata) - Nanopartículas para catalizadores - Nanopartículas en electrocatalizadores para celdas de combustible y electrolizadores • Sensores - Sensores de gases - Sensores de radiación - Biosensores • • • Membranas para Nanofiltracion Nano-códigos de barras Etc. Instrumentos a 4 años 4 PAEs (600.000 $us. c/u en equipamiento) PME1: Facilidad Instrumental de Caracterización de Nanopartículas y Superficies Nanoestructuradas del Polo Buenos Aires PME2: Sensado y estructuración en la Nanoescala PME3: Primer Laboratorio Argentino de Espectroscopia por Absorción de Rayos X. PME4: Microscopia, espectroscopia y Nanomanipulacion 2 PID con Empresas (hasta 600.000 $us c/u) Escuela de Posgrado en Nanociencia y Nanotecnología (IP-PRH) PIDRI (Reinserción o relocalización de investigadores) aprox. 12 PFDT (60 becarios doctorales en los proximos cuatro años) (Maestria en Nanociencia y Nanotecnologia) La historia recien comienza…… Muchas gracias