Dr. Ernesto J. Calvo – FCEN – UBA

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