Especifica que son los nanotubos

1. E N LA E RA DE LA NA NOTE C NOLOGÍA
¿ Y NOS OTROS QUE ?
M. S c. J OS E ROB E RTO A LE GRIA C OTO
Dpto. de Desarrollo Científico y Tecnológico
ralegria@conacyt.gob.sv
Auditorium del Museo de Ciencias 16 de Marzo de 2005
Stephen W. Hawkings 6:30-8:00 p.m.

2. OBJETIVOS
• Estimular el interés sobre el impacto que
tendrán las tecnologías convergentes en los
próximos 10 años en la actividad humana.
• Estimular el interés sobre la necesidad que
se tiene en el país de contar con recurso
humano creativo que pueda utilizar el
conocimiento de las tecnociencias para
resolver problemas del desarrollo
sostenible en este siglo XXI.

3. CAMBIO SOCIAL DE PARADIGMAS
En las últimas dos décadas del siglo pasado,
se acentuó la declinación del modelo de la
sociedad industrial con el capital y las
máquinas como principales factores de
producción (en donde, se podía comprar
tecnología llave en mano y tener éxito
empresarial), y está surgiendo la sociedad
del conocimiento, caracterizada por la
aplicación intensiva del saber en todos los
órdenes de la vida.

4. SOCIEDAD DEL CONOCIMIENTO
Característica de la Sociedad del Conocimiento
es de que “la constante es el cambio”.
El conocimiento en este siglo XXI se manifiesta
por el volumen, velocidad y ubicuidad en la
generación de información científica y su aplicación
inmediata para el cambio tecnológico, esto abre
nuevos retos, oportunidades y genera
posibilidades reales de usar los conocimientos
científicos y tecnológicos para acortar la brecha
entre los países desarrollados y los que están
en vías de desarrollo.

5. SOCIEDAD DEL CONOCIMIENTO
Al irnos introduciendo en el
mundo de la sociedad del
conocimiento, nos estamos
dando cuenta que éste es “un mundo
en donde el grande no se come al
chico, sino que el rápido se come al
lento”
Klaus Schaw,
Presidente del Foro Económico Mundial

6. TECNOLOGÍAS CONVERGENTES
En la primera década
del siglo 21, se va
unificar la ciencia
basado en la unidad
de la naturaleza
(materiales) y la
integración de la
tecnología en el nivel
de la nanoescala.
http://itri.loyola.edu/Converging Tecnologies/

7. TECNOLOGÍAS CONVERGENTES
La convergencia tecnológica se
refiere a la combinación sinérgica
de Nanotecnología, Biotecnología,
Tecnologías de la información y Ciencia
del Conocimiento, en los campos de la ciencia
y de la tecnología:
i) nanociencia y nanotecnología;
ii) biotecnología y biomedicina, incluyendo
ingeniería genética;
iii) tecnología de la información, incluyendo
computación avanzada y comunicaciones;
iv) ciencia del conocimiento, incluyendo
neurociencia cognoscitiva.

8. PREFIJOS DE MEDIDAS 1 Milímetro =10 m
-3
1 milésima de metro
Mili = 10-3
1 millón de nanómetros
ORILLA DE UN DIME
1 Micrómetro = 10 m
-6
Micra = 10-6 1 millonésima de metro
mil nanómetros
LÍNEAS DE CIRCUITO DE CHIP
1 Nanómetro = 10 m -9
NANO = 10 -9 1 mil millonésima de metro
10 ÁTOMOS DE HIDRÓGENO
1 Angstrom = 10 m-10 Angstrom = 10-10
1 billonésima de metro
ÁTOMO DE HIDRÓGENO
Pico = 10-12
Femto = 10-15
Atto = 10-18

9. NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA: ¿QUÉ SON?
La nanociencia se dedica al
estudio de las propiedades de los
objetos y fenómenos a escala
nanométrica (un nanómetro es la
mil millonésima parte de un metro).
La nanotecnología trata de la
manipulación “controlada” y
producción de objetos materiales,
instrumentos, estructuras y
sistemas a dicha escala. La
nanociencia y la nanotecnología
son ejemplo de (nano)
tecnociencia.

10. NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA: ¿QUÉ SON?
El término de “nanotecnología”,
es más empleada que el de
“nanociencia”. El ámbito de la
escala de trabajo que abarca,
usualmente va desde 1 a 100
nanómetros.
La nanotecnología opera a nivel atómico y
molecular, pero en principio nada impide que el
nivel de operación descienda hasta las
partículas subatómicas, los “ladrillos del
universo”.

11. NANOTECNOLOGÍA
“La Nanotecnología es
particularmente importante
para los países en desarrollo,
debido a que involucra poca labor,
tierras o mantenimiento; es altamente
productiva y barata; y sólo requiere
modestas cantidades de materiales y
energía”
De Innovation: applying knowledge in development, report of
the UN Millennium Project, Task force on Science, Technology
and Innovation, 2005.

12. NANOTECNOLOGÍA
Richard Feynman, teórico cuántico y
Premio Nobel, en 1959 fue el primero en
hablar de nanotecnología, en su libro
“Plenty of Room at the Bottom”, en donde
examino el infante campo de la ciencia de
los materiales. Eric Drexler, en 1981,
publicó el primer trabajo científico sobre
nanotecnología molecular, en 1986
publicó “Ingenios de la creación” y en
1991 recibió el único doctorado del MIT
en el campo de la nanotecnología.

13. PENSAR DIFERENTE: NANO PIONERO
Richard Feynman
Foto de Archivo del Instituto de
Tecnología de California.
“¿Qué pasaría si nosotros
pudiéramos arreglar los
átomos uno por uno de la
Richard P. Feynman
manera en que nosotros los
Premio Nobel en Física (1965) por su trabajo queremos?”
fundamental en electrodinámica cuántica, Richard P. Feynman
contribución de profundas consecuencias para la en: (1960)
física de partículas elementales. “En el cuarto hay fondo
http://www.nano.org.uk/people.htm suficiente”

14. NANOTECNOLOGÍA
A la escala nanométrica, no aplican las
reglas ordinarias de la Física y la
Química. Las características de los
materiales tales como el color, fuerza,
conductividad y reactividad, pueden
diferir sustancialmente entre la
nanoescala y lo macro.
Nanotubos de carbono son 100
veces más fuertes que el acero
pero seis veces más ligeros.

15. NANOTECNOLOGÍA
La Nanotecnología es aclamada por tener el
potencial de incrementar la eficiencia del
consumo de energía, ayudar a limpiar el
ambiente, y solucionar los principales
problemas de salud. Se ha dicho que es
capaz de incrementar masivamente la
producción manufacturera a costos
significativamente más reducidos.
Los productos de la nanotecnología pueden
ser más pequeños, baratos, ligeros y más
funcionales y requieren menos energía y
menos materias´primas para fabricarlos.

16. APLICACIONES DE LA
NANOTECNOLOGÍA
i) herramientas (para ver, manipular e
ingeniar en el nivel atómico);
ii) materiales (por las diferentes
propiedades que manifiestan);
iii) dispositivos (para el funcionamiento
corporal y laser avanzados);
iv) técnicas para construir
estructuras a nanoescala
(autoensamblamiento, nanolitografía);

17. APLICACIONES DE LA
NANOTECNOLOGÍA
v) tecnología electrónica y de
información (incremento del poder de la
computación en pequeño espacio a bajo
costo);
vi) ciencias de la vida (habilidad para
trabajar en la escala de los sistemas
biológicos);
vii) energía, procesos, medio ambiente
(catálisis, fuentes energéticas limpias).

18. PRODUCTOS NANOTECNOLÓGICOS
• Tinta;
• Protectores solares y cosméticos;
• Compases del estado sólido;
• Agente de unión dental;
• Parachoques en los automóviles;
• Cintas de la grabación magnéticas;
• Unidades de disco duro de la computadora;
• Convertidores catalíticos automovilísticos;
• Herramientas que cortan metal;
• Pelotas de tenis de largo duración;
• Raquetas de tenis más fuertes y ligeras,
• Vendajes para quemaduras y heridas;
• Vestidos y colchones resistentes a las manchas;
• Cubiertas protectoras que reducen la luz intensa en lentes y autos;
• Pinturas protectoras contra la corrosión, arañazos y radiación.
Washington Post.Fuente: Iniciativa de Nanotecnología Nacional

19. MERCADO MUNDIAL DE UN TRILLON US $ DÓLARES
La NSF (2001), en Societal Implications of Nanoscience and Nanotechnology
(http://itri.loyola.edu/nano/NSET.Societal.Implications/) estima, que en 10 a 15 años, el
mercado mundial de productos y servicios nanotecnológicos andará por el orden del
TRILLÓN de dólares anuales.
Manufactura, se estima que los procesos y materiales nanoestructurados incrementen
su impacto en el mercado en cerca de 340 mil millones.
Electrónica, la proyección es alrededor de los 300 mil millones para la industria de
los semiconductores y la misma cantidad en venta global de circuitos integrados.
Transportación, los nanomateriales y dispositivos nanoelectrónicos producirán
vehículos ligeros, rápidos y seguros; y a un menor costo, más durables y confiables,
carreteras, puentes, autopistas, cañerías y sistemas de rieles; en donde sólo los productos
aeroespaciales tienen un mercado proyectado de cerca de 70 mil millones de
dólares.
Plantas químicas, los catalizadores nanoestructurados con aplicaciones en el petróleo
y en los procesos de la industria química se estima impacto anual de 100 mil millones.

20. MERCADO MUNDIAL DE UN TRILLON US $ DÓLARES
Farmacéutica, cerca de la mitad de toda
la producción puede depender de la nanotecnología,
superando los 180 mil millones.
Nanovectores para la liberación de fármacos anti-
cancer y agentes para el contraste de imágenes.
Arreglos de nanotubos y nanocantilevers están entre
las apróximaciones lideres para la detección temprana
de lesiones precancerosas y malignas de los fluidos
biológicos (Nature Reviews Cancer, vol. 5. March 2005).
La técnica de las Nanoparticulas detecta proteínas
relacionadas con Alzheimer's, al medir la
concentración de los ligandos difusibles β-amiloides en
el fluido cerebroespinal http://nanotechweb.org/articles/news/4/2/1?alert=1

21. INICIATIVA DE NANOTECNOLOGÍA NACIONAL Gasto gubernamental 2002,
en el Lejano Este
Japón $ 650
Iniciativa de Nanotecnología Nacional (NNI) una
China $ 200
alta prioridad. Admon. Busch aumentó los
Taiwan $ 150
fondos de $ 604 millones en 2002 a US $ 849
millones en 2004. Un tercio de los fondos de Corea $ 150
investigación de las firmas de US basadas en Singapur $ 40
ciencia son para nanotecnología. (SciDevNet, 2004. Todo el mundo $ 2.000
Nanotechnology Quick Guide). CMP Científica, jul. 2002.
“Lo que he venido a entender es que en la ciencia y
tecnología, pocas cosas actualmente, podrían ser más
grandes que la nanotecnología – por su potencial para
revolucionar la investigación científica e ingeniería,
mejorando la salud y sosteniendo nuestra economía.“
(Representante-NY), Comité de Ciencias del Senado, autorizó $ 3.700
Sherwood Boehlert millones para la NNI. G. Bush firmó la ley en dic. de 2003, para impulsar la
investigación en nanotecnología los próximos cuatro años.

22. SITUACIÓN DE LA NANOTECNOLOGÍA EN PAÍSES EN VÍAS DE DESARROLLO
Estado País Actividad Nanotecnológica Ejemplo
Al • China • Estrategia e iniciativa Nacional de China: Centro Nacional para Nanociencia y
frente • Corea Nanotecnología. Nanotecnología. Ensayos clínicos de andamios
de la del Sur • Programa de fondos de gobierno para de hueso nanotecnológicos.
carrera • India Nanotecnología Nacional. Corea del Sur: Programa de Desarrollo de la
• Patentes de nanotecnologías. Nanotecnología. Primer prototipo de despliegue
• Productos en el mercado o en desarrollo. de emisión de campo de nanotubos de carbono.
• Presencia de instituciones de India: Iniciativa de C&T en nanomateriales
(NSTI). Comercialización de nanopartículas
investigación en nanotecnología.
liberadoras de medicamentos.
A Tailandia • Fondos de gobierno para el desarrollo de Tailandia: Centro de Nanociencia y
media Filipinas la nanotecnología. Nanotecnología. Universidad de Mahidol.
vía Sudafrica • Algunas formas de soporte del gobierno Filipinas: Proyecto optoelectónico. Universidad
Brasil (fondos de investigación). de Filipinas/INTEL.
Chile • Limitada participación de la industria. Sudafrica. Iniciativa de Nanotecnología (SANi).
• Presencia de algunas instituciones de Brasil: Inst. de Nanociencia. Univ. Minas Gerais.
investigación. Chile: Grupo de Nanotecnología. Universidad
Pontificia Católica de Chile.
En el Argentina • Organización nanotecnología específica. Argentina: Grupo de Investigación de
inicio México • Fondos no establecidos. Nanociencia, Centro Atómico Bariloche e
• Industrias no establecidas. Instituto Balseiro.
http://www.nanotechweb.org/articles/society/3/1/1/1

23. LABORATORIO DE NANOTECNOLOGÍA DE COSTA RICA
El Laboratorio Nacional de Nanotecnología,
Microsensores y Materiales Avanzados
(LANOTEC), inaugurado en Costa Rica, sept. 2004.
LANOTEC realizará investigación avanzada y hará
alianzas estratégicas con la industria de alta tecnología
nacional e internacional y será un Laboratorio de
aprendizaje.
Su actividad se inició con dos proyectos: i) “Diseño y
construcción de microsensores”, ii) “Investigación y
construcción de nanotubos de carbono” que tendrá la
colaboración de Jeannette Benavides, costarricense,
Directora del Proyecto de Nanotubos de Carbono de la
NASA, que ha establecido un método que reduce el
costo de producción de US $ 300 a US $ 1 por gramo.

24. LABORATORIO DE NANOTECNOLOGÍA DE COSTA RICA
El Centro Nacional de Alta Tecnología
(CENAT) es la Institución que hospeda
a LANOTEC en un local de 300 m2.
La inversión inicial de LANOTEC fué de US
$ 50.000 y está siendo equipado con unos
cientos de miles de dólares adicionales. Las
instalaciones tienen un cuarto de ultra limpieza,
requerido para la investigación de alta tecnología de
materiales, cuenta con microscopios electrónicos, de
fuerza atómica (AFM) y otros.
La construcción de LANOTEC y la compra del equipo
fue financiado por la Fundación para la Cooperación
de los Estados Unidos de América y Costa Rica,
Fondos de incentivos del Ministerio de C&T, y por la
Fundación Pro-CENAT.

25. HERRAMIENTAS PARA VER Y MANIPULAR
LOS INGENIOS NANOTECNOLÓGICOS
Ilustración esquemática de
Microscópio de Barrido de
un Microscópio de Barrido
Tunel (STM) es una técnica Microscópio de Fuerza
de Tunel (STM)
microscópica que permite la Atomica (AFM), es
investigación de superficies particularmente útil para ver
conductoras de electricidad abajo muestras biológicas.
de la escala atómica.
Los STM y los AFM son llamados
colectivamente como Microscopios Microscopios Sondas de
Sondas de Barrido pueden mover Barrido son una familia de
átomos, y son dispositivos no mayores instrumentos usados para
que un mouse que se enchufa a un medir propiedades de
puerto USB de una computadora. superficies.

26. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ)
LA INSTRUMENTACIÓN MINIATURIZADA Y ECONÓMICA,
IMPULSA EL CAMPO
Están ahora disponibles:
• Los STM y AFM portatiles con
alta capacidad de definición y de
“barrido fácil” y
• Relativamente muy económicos
(≈ $ 19.000 dólares)
www.nanosurf.ch/

27. EXPLORANDO EL NANOMUNDO CON LEGO®
Microscopio de Sonda de Barrido (SPM):
Serie de
Fuente del laser
Fotodiodos
Interacción entre la punta y
la superficie
Detalles de la plataforma de construcción
superficie
PRINCIPIO GENERAL DE LA MICROSCOPÍA DE FUERZA: Las fuerzas entre la
superficie y la punta del cantilever lo inclinan causando que la punta sea
desviada hacia arriba y hacia abajo. La desviación del cantilever cambia la
posición de haz de láser que se refleja fuera de la punta del cantilever hacia
una serie de fototodiodos. El movimiento del haz se rastrea por los fotodiodos
y se usa para calcular la desviación del cantilever.
mrsec.wisc.edu/edtcLEGO/PDF files/2-1app.PDF

28. EXPLORANDO EL NANOMUNDO CON LEGO®
Microscopio de Fuerza Atómica (AFM):
Construcción de un cantilever
Detalles de la plataforma de construcción
Modelo completado
Montaje de la fuente de luz
mrsec.wisc.edu/edtcLEGO/PDF files/2-1app.PDF

29. Proyecto educativo “NanoKids”
Dr. James Tour, Professor of Chemistry en Rice University.
El concepto visual de los “NanoKids” usa formas
universalmente reconocidas que exhiben características
humanas para incrementar el conocimiento del público acerca
del mundo nanométrico, de las investigaciones y tecnologías
moleculares que se expanden rápidamente en el mundo, busca:
• Instruir, motivar y entretener;
• Incrementar comprensión de la materia al nivel molecular del
estudiante de Química, Física, Biología y de ciencia;
• Proveer a los maestros con material didáctico para la
enseñanza-aprendizaje sobre la nanotecnología;
• Demostrar que el arte y la ciencia se pueden combinar para
facilitar el aprendizaje de los estudiantes con distintos estilos e
intereses;
• Generar interés en la nanotecnología para promover la
participación y financiamiento de investigaciones en esta área.
http://cohesion.rice.edu/naturalsciences/nanokids/mission.cfm?doc_id=3738

30. PROPUESTAS
Es de urgencia para el país
apostarle a una Política de
Nación de Ciencia y de
Tecnología, que identifique
los nichos de conocimiento
a ocupar, y promueva la adquisición de
infraestructura necesaria y la formación
de recursos humanos con capacidad de
investigar, desarrollar y aprovechar
tecnologías que ayuden a mejorar la
calidad de vida de los salvadoreños.

31. PROPUESTAS
Las universidades deben iniciar la
formación de recursos humanos en
tecnologías emergentes.
Para esto tienen que: romper con los moldes
tradicionales de pensamiento; analizar el
potencial que representa para nuestro país el
acceso al conocimiento de las tecnologías
emergentes; pensar en el futuro de la vida de
nuestros hijos, nietos y de las generaciones
siguientes; e insertar la acción como parte
de procesos de mediano y largo plazo (que se
construyen desde ya, en el día a día).

32. PROPUESTAS
Hay que identificar y generar mecanismos
que permitan difundir información a los
padres de familia, sobre avances y desarrollo
de la ciencia y la tecnología, de utilidad en la educación
inicial de sus hijos; proporcionarles guías para que
ayuden a sus hijos a introducirlos en los conceptos de
matemática, ciencias, ingenierías y de nanoescala, y
que les permita hablarles de las implicaciones sociales
y éticas que los nuevos conocimientos de la ciencia y
las transformaciones tecnológicas tendrán sobre el
bienestar futuro de la población en general.

33. PROPUESTAS
En el marco de la Consulta Nacional para la
Elaboración del Plan de Educación 2021, debería
quedar como objetivo explícito, principalmente en
la educación parvularia y en la básica, “estimular al
máximo el potencial de la capacidad imaginativa
y por ende la creatividad de cada niño, mediante
un entorno educativo que le facilite el acceso al
aprendizaje de acuerdo a su preferencia”, en la
búsqueda de la conformación de una cultura de la
invención humana, proclive al diseño de inventivas
innovadoras, para resolver los problemas relativos al
ámbito en que cada individuo se desempeñe.

34. REFLEXIÓN FINAL
“Más que la riqueza contenida en los recursos
naturales con que se cuente, son más valiosas las
mentes, para generar y darle utilidad al
conocimiento, y los países que no se interesen en
darle a sus recursos humanos una adecuada
formación en ciencias naturales,
matemática e ingenierias,
manteniendo su creatividad base
del diseño y fuente de innovación,
no podrán sustentar su desarrollo y
condenaran a ésta y a las proximas
generaciones de sus ciudadanos a
vivir en la ignorancia y la pobreza”

35. DE ACUERDO CON LA
PERCEPCION DE LA REALIDAD
QUE TENGAMOS
¿CUÁLES DEBERÍAN SER LAS
ACCIONES QUE SE DEBERÍAN HACER
EN EL PAÍS, PARA PREPARARNOS A
ENFRENTAR ESTE SIGLO XXI Y
SACARLE PROVECHO A LA
NANOESCALA?

36. www.conacyt.gob.sv
Espero que mi participación pueda servir para
reflexionar sobre el tema expuesto y sobre el
papel que debamos asumir para ser agentes
de cambio, en función de lograr que en
nuestro país se inicie el proceso para llegar a
ser una “Sociedad del Conocimiento”.
Muchas gracias por su atención.
Atentamente
ROBERTO ALEGRIA ¿Preguntas o
ralegria@conacyt.gob.sv comentarios?