EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS … 2015/Curso ICMUV´18/Charlas... ·...
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EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS JUAN P. MARTÍNEZ PASTOR UNIVERSITAT DE VALÈNCIA www.uv.es/umdo
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EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES:
LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
JUAN P. MARTÍNEZ PASTOR
UNIVERSITAT DE VALÈNCIA
www.uv.es/umdo
1 m = 103 mm == 106 m = 109 nm
3 mm
400 m
300 nm
20 nm
ESTRUCTURAS NATURALES
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
LA ESCALA NANO
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
ESTRUCTURAS ARTIFICIALES
Cavidad de cristal fotónico
Nano-Transistor MOSFET
Nanohilos de ZnO
NanopartículasSiO2 - Au
CdSe - QD
Grafeno
LA ESCALA NANO
FET de C-nanotubo
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MEDICINA ALIMENTACIÓNCOSMÉTICA
SALUDMEDIO AMBIENTE
TECNOLOGÍAINDUSTRIA
Detección cáncer y diagnosis
Envasado de alimentos y nanosensores
Nanomateriales para purificación de agua
Aditivos para pinturas y capas: autolimpieza, eliminación de contaminantes, bactericidas…
Liberación de fármacos
Nanocápsulas de nutrientes
Nanocápsulas para liberación de pesticidas
Puntos Cuánticos (QDs) para pantallas LED
Control de Riesgos Nano
Nanopartículasbioconjugadaspara cosmética
Nanomateriales para textiles
Mejora fisicoquímica de materiales de construcción
Nano-biosensores(enfermedades)
Nanopartículaspara cremas conbloqueo UV
Mejora de la eficiencia de energía solartérmica/fotovoltaica
Materiales más ligeros y resistentes an automoción
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(1959) Leo EsakiDiodo de Efecto Túnel (PN – 1973)
(1960s) Alfred Y. ChoEpitaxia Haces Moleculares
(1970s) Zhores I. AlferovLáser DH (PN - 2000) (1990s) Nakamura-Akasaki-Amano
LED azul eficiente (PN - 2014)
¿Cómo podemos reducir un material a la nanoescala o
fabricar nanoestructuras?
¿Cómo podemos reducir un material a la nanoescala o
fabricar nanoestructuras?
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ESTRATEGIA TOP-DOWN PARA REDUCIR TAMAÑOEL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
¿Qué hace diferente la
”nanoestructura” del material que
procede?
¿Qué hace diferente la
”nanoestructura” del material que
procede?
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
¿Qué hace diferente la
”nanoestructura” de un material de
éste?
PROPIEDADES
¿Qué hace diferente la
”nanoestructura” de un material de
éste?
PROPIEDADES
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PROPIEDADES EJEMPLOS
ELÉCTRICAS Resistividad / Movilidad
MAGNÉTICAS Aumento Coercitividad / Comportamiento superparamagnético
ÓPTICAS Absorción / FotoluminiscenciaEmisión de luz cuántica
MECÁNICAS Dureza / Ductilidad / Plasticidad
QUÍMICAS / BIOLÓGICAS Catálisis-Fotocatálisis (relación S/V)Permeabilidad / Biocompatibilidad
Nanomaterial / Nanodispositivo
Composite / Capa /
Dispositivo
Nanomaterial / Nanodispositivo
Composite / Capa /
Dispositivo
¿Cómo podemos ver, estudiar sus
propiedades y/o manipular las
”nanoestructuras”
¿Cómo podemos ver, estudiar sus
propiedades y/o manipular las
”nanoestructuras”
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
El Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM):
morfología, mecánica, corriente, capacidad, magnetismo, óptica, manipulación, …
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El Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM):
AFM con punta de C-nanotubo (^ resolución lateral) + SEM
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El Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM):
Aplicación de una fuerza sobre moléculas orgánicas (ej.: ADN) y microorganismos (ej.: virus).
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El Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM):
Versión de AFM sin contacto + interferómetro láser (aplicación en metrología)
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El Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM):
Versión de AFM para medidas ópticas (Near-field ScanningOptical Microscopy - NSOM)
NANOESTRUCTURAS SEMICONDUCTORAS:
QDs
NANOESTRUCTURAS SEMICONDUCTORAS:
QDs
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CONFERENCIA: Prof. Iván Mora Seró (UJI)
BOTTOM-UPÁTOMO – NANOPARTÍCULA – SÓLIDO Confinamiento 3D para electrones y huecos
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TOP-DOWN
CONFINAMIENTO CUÁNTICO BOTTOM-UP:
LOS PUNTOS CUÁNTICOS
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
El poder de la luz y el color
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El poder de la luz y el color
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El poder de la luz y el color
HALUROS METÁLICOS TIPO PEROVSKITAEL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
CAMBIO DE Eg*:
química / confinamiento-forma
Estructura Electrónica de un QD
Las transiciones ópticas vienen determinadas por la diferencia entre los niveles de energía
para electrones y huecos
ALEX ZUNGERSolid State Theory Grouphttp://www.sst.nrel.gov/
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X-
Se-
Sh+
Se-
Sh+
Exciton X0
Se-
Sh+
Se-
Sh+
/
X+
Se-
Sh+
Se-
Sh+
Biexciton XX
Se-
Sh+
/
/
Effect of direct Coulomb interaction
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Ejemplo: QDs InAs/GaAs pregrabados
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1 QD emite 109 fotones/s
1-QD emite fotones uno a uno (luz cuántica)
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Dispositivos lógicos usando luz cuántica
Nature 465, 594–597 (2010)
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1-QD + DIODO (nano-LED)
A. Shields groupToshiba Research (UK)
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
1-QD + DIODO (E-LED)
Selección de un punto cuántico con emisión de fotones
entrelazados (biexcitón) a través de una fibra óptica
monomodo
EXPERIMENTO DE COMUNICACIÓN
POR TELETRANSPORTACIÓN DE FOTONES
Fuentes de fotones uno a uno (luz cuántica) eficientes (Rabi splitting por acoplamiento excitón-fotón). Se incrementa la tasa de emisión por efecto Purcell.
J.M. Gerard‘s groupImamoglu’s group
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1-QD + Nanofotónica
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QD – CAPAS: DIODOS EMISORES
HPVK
PbS
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QD – PEROVSKITAS: DIODOS EMISORES
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QD – CAPAS: FOTODETECTORES
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
QD – CAPAS: FOTODETECTORES
NANOESTRUCTURAS SEMICONDUCTORAS:
2D
NANOESTRUCTURAS SEMICONDUCTORAS:
2D
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
CONFERENCIA: Prof. Juan F. Sánchez Royo (UV)
PozosCuánticosnaturales(de3Da2D)EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
BSCCOMoS2
PozosCuánticosnaturales(de3Da2D)EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
Nano Lett. 2013, 13, 3447−3454
PozosCuánticosnaturales(de3Da2D)EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
J. Appl. Phys. 62, 1477-83 (1987).
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NANOESTRUCTURAS METÁLICAS
NANOESTRUCTURAS METÁLICAS
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
CONFERENCIA: Dr. Rafael Abargues López (UV)
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
NANOPARTÍCULAS METÁLICASLa nanopartículas de plata y oro se han empleado desde la antigüedad, aunque sin saber que eran tales.
Copa del Rey Licurgo (siglo IV), que se conserva en el Museo Británico de Londres con iluminación externa (izquierda) e interna (derecha) a la copa.
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NANOPARTÍCULAS METÁLICASLa Luz (onda EM) genera una onda material (gas de electrones) en el interior del metal y una onda EM (Plasmón-Polaritón de superficie) en su interfase con un dieléctrico. En una NP la nube electrónica oscila con la onda EM (LSPR) y es resonante para una frecuencia dada (plasma).
Efecto del tamaño en la
LSPR
8 nm 12 nm 30 nm 50 nm 70 nm 110 nm
150 nm
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NANOPARTÍCULAS METÁLICAS
Efecto de la forma en la
LSPR
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NANOPARTÍCULAS METÁLICAS: Sensado Químico
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NANOPARTÍCULAS METÁLICAS: Fotocatálisis para descomposición de contaminantes
NanoDrugsNanoDrugs
DISPERSION en zona inflamada
BLANCOen células inflamadas
HealthyCell
HealthyPart of Colon
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
NANOPARTÍCULAS METÁLICAS y otras: Nanomedicina – Identificación + Liberación de fármacos
Una nanopartículade 100-nm de Au
puede enlazar hasta 200.000 moléculas(gran relación S/V)
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
NANOPARTÍCULAS METÁLICAS y otras: Nanomedicina – Identificación + Liberación de fármacos
QD
QD
QD
Identificación y anclaje selectivo a células tumoralesQDs – Fotoluminiscencia
Au-NP – Dispersión de luzSE PUEDE AÑADIR DESTRUCCIÓN POR HIPERTERMIA
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
NANOPARTÍCULAS METÁLICAS y otras: Nanomedicina – Bioimagen
Identificación y anclaje selectivo a células tumoralesDESTRUCCIÓN POR HIPERTERMIA
(generación local de calor iluminando con luz = LSPR)
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
NANOPARTÍCULAS METÁLICAS y otras: Nanomedicina – Destrucción de células
NPS MAGNÉTICASY OTRAS
NPS MAGNÉTICASY OTRAS
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
169.967
Co79
Fe3O4
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
NANOPARTÍCULAS SUPER-PARAMAGNÉTICAS PARA NANOMEDICINA
Fe3O4Fe3O4
EL MUNDO DE LOS NANOMATERIALES: LOGROS Y TENDENCIAS FUTURAS
SUPER-HIDROFOBICIDAD
La estabilidad de la gota sobre una superficie puede tener lugar según dos posibles estados (modelos):
A) Wenzel: la gota se ajusta a la micro/nano-estructura de la superficie,
B) Cassie: la gotas se estabiliza en los salientes por efecto del aire entre micro/nano-estructuras.
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MUCHAS GRACIAS A TODOS !!!
![Trabajo Nanomateriales[1]](https://static.fdocuments.net/doc/165x107/55721121497959fc0b8e693a/trabajo-nanomateriales1.jpg)
