Los polímeros del siglo XXI

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Rodrigo Casado Muñoz
hace 6 años
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1 Los polímeros del siglo XXI Aurora Nogales Grupo de Dinámica y Estructura de Materia Condensada Blanda :// Departamento de Física F Macromolecular Instituto de Estructura de la Materia IV CURSO DE INICIACIÓN A LA INVESTIGACIÓN, 2007

2 Polímeros (A)-(A)-(A) (A)-(A) (A) n-1 (A) n (A) n (A) n+1 Polietileno CH 2 CH 2 n ARQUITECTURA MOLECULAR POLIDISPERSIDAD 1 dw/d(logm w ) Log 10 (Mw)

3 nm Polímeros 10 3 nm 10 4 nm T g <T<T m 10 nm 0.5nm

4 Historia de los polímeros: Nacimiento 1862 Primer plástico hecho por el hombre 1866 Celuloide 1891 Rayón (viscosa) 1907 Baquelita 1913 Celofán

Historia de los plásticos: La explosión 1930 Nylon 66 1933 Polietileno 1936 PMMA 1937 Poliestireno 1941 PET

5 Historia de los plásticos: La explosión 1930 Nylon Polietileno 1936 PMMA 1937 Poliestireno 1941 PET 1958 Policarbonato 1954 Polipropileno 1960 EVA 1962 Poliimidas 1964 PPO 1965 Polisulfonas

6 Los polímeros del siglo XXI Polímeros compuestos y nanocompuestos

Hacia Scaffold las medicinas biodegradable polimérico nanométricas Medicina polimérica Los polímeros del

polímero-proteina Implantación Bloque hidrofílico In Vivo Células Mw = 5-40,000 Da 5-15 nm Residuo director

polímero-medicamento proteina ~20nm Cultivo de tejido in vitro Bloque hidrofóbico Bloque cationico polyplex

7 Hacia Scaffold las medicinas biodegradable polimérico nanométricas Medicina polimérica Los polímeros del siglo XXI Polímeros compuestos y nanocompuestos Polímeros en aplicaciones médicasm Conjugado polímero-proteina Implantación Bloque hidrofílico In Vivo Células Mw = 5-40,000 Da 5-15 nm Residuo director Osteoblastos Chondrocitos Hepatocitos Enterocitos Células Uroteliales Unión medicamento Conjugados polímero-medicamento proteina ~20nm Cultivo de tejido in vitro Bloque hidrofóbico Bloque cationico polyplex Complejo polímero-dna nm Bloque hydrofilico DNA medicamento Micela polimérica Nuevo Hueso Cartilago Higado Intestino Uretra nm

8 Los polímeros del siglo XXI Polímeros compuestos y nanocompuestos Polímeros en aplicaciones médicasm Polímeros conductores

9 Cómo investigamos los polímeros en este siglo? Espectroscopía dieléctrica Microscopio de fuerzas atómicas Scattering de rayos X en polímeros Grupo de dinámica y estructura de materia condensada blanda

10 Espectroscopía dinámica Una herramienta para observar la dinámica de las moléculas

11 Espectroscopía dieléctrica: Qué se mide? E r tiempo Constante dieléctrica Pérdidas dieléctricas Frecuencia

12 Espectroscopía dieléctrica: Cómo se mide? C( f I( f ) ) = 2πfV ( f ) Dipolos moleculares

13 Espectroscopía dieléctrica: De qué informa? T T T Frecuencia

14 Espectroscopía dieléctrica: Cómo se mide? Espectrómetro dieléctrico 10-3 Hz< F <10 9 Hz -150ºC< T <200ºC

15 Microscopía de fuerza atómica Viendo la estructura en escala nanométrica

16 AFM. Cuál l es su fundamento? Cantilever: 10μm Punta: 10nm

17 AFM. Cómo medimos?

18 AFM. Qué vemos?

19 Scattering de rayos X en polímeros Explorando el espacio recíproco

20 Scattering de rayos X en polímeros Wide Angle X ray Scattering (WAXS) s=q/2π=(2/λ)sin(θ) y I(a.u.) x 2θ PBT 0.5nm s(nm-1) Small Angle X ray Scattering (SAXS) O O [ C C O (CH2) 4 O] n I (arbbitrary units) nm q (nm -1 )

21 Scattering de rayos X en polímeros SAXS WAXS 2θ 2θ << 2θ 2θ y Ley de Bragg d = λ/( 2 senθ ) λ = 0.154nm θ > 1 o, ángulos altos (Wide angle X-ray scattering (WAXS)) 0.3 o > θ > 1 o, ángulos intermedios (Medium AXS (MAXS)) θ < 0.3 o, ángulos pequeños (Small angle XS (SAXS))

22 La radiación n sincrotrón

23 La radiación n sincrotrón

24 Entornos de muestra para experimentos in-situ o en tiempo real Esfuerzo-deformación Esfuerzo deformación(%) Estructura de un elastómero termoplástico durante experimentos de esfuerzo-deformación A. Nogales et al. Macromolecules 36, 4827, (2003)

25 Qué entendemos por un sincrotrón? n? Una máquina Una colección de laboratorios Una infraestructura científica Una fuente de tecnología

26 La radiación n sincrotrón

27 Cómo se prepara y desarrolla un experimento en un sincrotrón? -6 meses Propuesta Preparación de muestras Preparación de la expedición Aceptación Experimento Análisis de los resultados 6 meses

28 Cómo se prepara y desarrolla un experimento en un sincrotrón?

29 Grupo de dinámica y estructura de la materia condensada blanda Tiberio Ezquerra Jaime Hernández ndez Aurora Nogales Mari Cruz García Amelia Linares Daniel Daniel Rueda Alejandro Sanz Postdoc en el Imperial College de Londres Departamento de Física Macromolecular. Instituto de Estructura de la Materia

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