Nanotecnologia Mecom

Del Laboratorio a la Sociedad y el Mercado

Ernesto Julio CalvoINQUIMAE. 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

Transition Region

Quantum Devices

Atomic Devices

Conventional Devices

0.35µm, Intel Pro0.25µm, TI

?

En 1974 Ratner and Aviram propuesieron que podrian fabricarse diodos y transistores con una sola molecula.

Las propiedades dependen del tamaño

D. O

. S.

D. O

. S.

D. O

. S.

D. O

. S.

E EEE

0DQuantum Dot

3DBulk Semiconductor

2DQuantum Well

1DQuantum Wire

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 HydrosolsSynthesis of Gold Hydrosols

Sodium oxalate

200 nm

HAuCl4 (Aq.)

100nm

PSA-GNP

Sodium maleate

50 nm

Sodium acrylate 200 nm

PVP/Refl

ux100 nm

mw

Andy CooperIrshad HussainHaifei Zhang

CARBON NANOTUBES

Singlewalled (SWNT) and Multiwalled (MWNT) Carbon Nanotubes

DimensionsSWNT: 1-1.5 nm Diameter, Microns LongMWNT: 2-25 nm Diameter, Microns Long

Structure HighlightsLattice HelicityStraight, Hollow TubesCapped 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

1750Ax1750A 500Ax500A

Autoensamblado Molecular

200 A x 200 A 75Ax75A

Nanotecnología

Biología

Quimíca Física

Ingeniería

Electrónica enEscala Molecular

Sistemas Naturales Instrumentacion

SólidosAtomos

Cells Nanotecnología

SemiconductoresMoléculas

Proteinas

Estructuras de1DsSupra Moleculas

Escala Atomica

Se Necesita un Enfoque Multidisciplinario

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 LIMPIANanoparticulas 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 tumorsand lesionsGo preferentially to one type of tissueLocally modify the relaxation time of proton nuclei

Oregon Health & Science University

Aplicaciones en MedicinaTerapeutica

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 EconómicoRegión 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005EU 126 151 179 200 225 400 650 950 1050JAPON 120 135 157 245 465 720 800 900 950USA 116 190 255 270 465 697 862 989 1081OTROS 70 83 96 110 380 550 800 900 1000TOTAL% de 1997

432(100%)

559(129%)

687(159%)

825(191%)

1535(355%)

2350(547%)

3100720%)

3700(866%)

4100(945%)

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 (Bariloche-Buenos Aires-La Plata)

MOTOROLA SEMICONDUCTOR SECTOR2000

DDL’s Global Research Initiative - Latin America

Campinas

*University of La Plata & The University of Buenos Aires

San Carlos deBariloche

Trip Itinerary Review AgainSan Carlos de Bariloche 27th JulyBalseiro Institute &Argentine National Atomic Institute

Buenos Aires, 2nd - 4th August

San Paulo, 4th - 6th AugustUniversity of Campinas & The University of Sao Pauo

*

Sao Paulo*

La Plata*Buenos Aires *

Why Invest in Latin America?Within South America, it seems the best way to gain a highcorporate profile is through interaction with universities.

• Impressive Research Work

• 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)

• Attain a High Corporate Profile- Recruiting- Political- Potential LA Market

Why Were USP/Campinas/Baseiro/Buenos Aires and La Plata Chosen?

Quilmes Nanoscience Workshop

Tucumán, May 15-20, 2003

ELECTRONICS WITH MOLECULES AND Q-DOTS

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.

ANTECEDENTESInteracciones 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 AiresPolo BarilochePolo 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, auto-

ensamblados 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 años4 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