De la biología a la electrodinámica

Transcripción

1 De la biología a la electrodinámica Las nanociencias en el ICF W. Luis Mochán Backal Instituto de Ciencias Físicas UNAM 26 de marzo, 2009, Red Nanociencias y Nanotec., Puebla

2 Esquema 1 Quienes somos? 2 Sub-nano a mega 3 Proyectos Interacción molécula-superficie Nanopartículas metálicas Nanopartículas metálicas y Nano-biotecnología Nanobiotecnología y nanotubos Nanotubos e irradiación Polímeros Propiedades ópticas 4 Otros temas 5 Conclusiones

3 Qué hacemos Misión: Crear conocimiento de frontera en temas de relevancia de física y ciencias afines y formar recursos humanos de alto nivel. En él se efectúan investigaciones básicas y aplicadas, teóricas y experimentales, en áreas tradicionales y en temas emergentes con alto grado de interdisciplinariedad. Física de materiales avanzados, estado sólido, óptica no lineal, biofísica, física de plasmas, colisiones moleculares, interacción de luz láser con moléculas, espectrometría atmosférica, física no lineal, física de campos, coloides, polímeros, óptica matemática, mecánica celeste, mecánica estadística fuera de equilibrio, caos cuántico, vibraciones elásticas, dinámica de redes genéticas y sociales...

6 Historia Descentralización de la UNAM 1980 s. Laboratorio de Cuernavaca del IF. Edificio 1985 Física atómica y molecular (experimental y teórica), biofísica (experimental y teórica) y física matemática. Centro de Ciencias Físicas (22 de septiembre de 1998). Instituto de Ciencias Físicas (29 de septiembre de 2006). Crecimiento y diversificación: Física de materiales avanzados, el estado sólido, óptica no lineal, biofísica, física de plasmas, colisiones moleculares, interacción de luz láser con moléculas, espectrometría atmosférica, física no lineal, física de campos, coloides, polímeros, óptica matemática, mecánica celeste, mecánica estadística fuera de equilibrio, caos cuántico, vibraciones elásticas, dinámica de redes, etc.

11 Escalas Acelerador de iones Desde átomos y moléculas... hasta estrellas. En ocasiones el trabajo ha convergido por caminos diversos, algunos curiosos, a fenómenos en la escala nanométrica, al estudio de las nanociencias.

12 Escalas Acelerador de iones Cúmulo NGC346/HD5980 Desde átomos y moléculas... hasta estrellas. En ocasiones el trabajo ha convergido por caminos diversos, algunos curiosos, a fenómenos en la escala nanométrica, al estudio de las nanociencias.

13 Escalas Acelerador de iones Cúmulo NGC346/HD5980 Desde átomos y moléculas... hasta estrellas. En ocasiones el trabajo ha convergido por caminos diversos, algunos curiosos, a fenómenos en la escala nanométrica, al estudio de las nanociencias.

14 Interacción molécula-superficie Inhibidores de Corrosión (Lorenzo Martínez) Actúan en la escala nanométrica al acoplarse sobre metálicas. Barreras contra humedad, pérdida de iones de Fe y estabilizadores de la capa de óxido superficial. Interacción molécula sustrato, caracterización superficie, velocidad de corrosión vs. composición, temperatura,...

15 Interacción molécula-superficie Inhibidores de Corrosión (Lorenzo Martínez) Actúan en la escala nanométrica al acoplarse sobre metálicas. Barreras contra humedad, pérdida de iones de Fe y estabilizadores de la capa de óxido superficial. Interacción molécula sustrato, caracterización superficie, velocidad de corrosión vs. composición, temperatura,...

16 Nanopartículas metálicas Celdas de combustible (Ramiro Pérez) Eficiencia de las celdas. Membranas impregnadas de nanopartículas de Au, Pt, PtAu. Síntesis mediante reducción química. Caracterización estructural y química: microscopía electrónica de transmisión de alta resolución. Medición eficiencia en celdas de combustible experimentales. Cálculos de interacciones moleculares y simulaciones de dinámica molecular.

22 Nanopartículas metálicas y Nano-biotecnología Bio-síntesis de nanopartículas (Jorge Ascencio) Bio-remediación de suelos y mantos acuíferos, y síntesis de nanopartículas metálicas. Plantas consideradas plagas podrían adquirir valor comercial, generando proyectos ecológicos autosustentables. Teoría y caracterización.

25 Nanopartículas metálicas y Nano-biotecnología Nanobiotecnología (Jorge Ascencio) Comprensión de materiales con nanocanales y su interacción con fármacos. Se ha evaluado dopamina, tezomolamida... Nanobiotecnología. Fármacos, prótesis, liberación de fármacos. Con IBT, CCG e INSP.

29 Nanobiotecnología y nanotubos Conducción iónica en nanotubos (H. Saint Martín) Biofísica: selectividad iónica en canales biológicos. Modelo minimalista. Coordinación y rigidez vs. tamaño. Potenciales intermoleculares y simulaciones. Aún en nanotubos sin textura K + puede pasar donde Na + no! Nanohielos en nanotubos de carbono.

32 Nanotubos e irradiación Bombardeo de nanocapilares (Guillermo Hinojosa) Micrografía de 10 8 orificios/cm 2 de r = 100nm en películas de PET de 12µm tras bombardeo iónico energético. Aceleradores y colisiones. Iones de alta energía generan poros. Iones muy cargados (p.ej., Ne 7+ ) a un ángulo grande atraviesan. Nano-guías electrostáticas? Iones moleculares pasan? se disocian?

35 Polímeros Nanopolímeros (Angel Romo) Fibra de vidrio vs. PVC/Bentonita Nanocompuestos poliméricos para reforzar polímeros con nano-placas, esferas, fibras; arcillas, fibras orgánicas, poliedros.... T c, módulos mecánicos... con poca concentración y sin dispersión de luz. Morf. props. Análisis térmico, reología, AFM, análisis dinámico mecánico y difracción luz y rayos X (incl. sincr.)

36 Polímeros Nanopolímeros (Angel Romo) Esfuerzo/deformación, T c, imagen fractura. Nanocompuestos poliméricos para reforzar polímeros con nano-placas, esferas, fibras; arcillas, fibras orgánicas, poliedros.... T c, módulos mecánicos... con poca concentración y sin dispersión de luz. Morf. props. Análisis térmico, reología, AFM, análisis dinámico mecánico y difracción luz y rayos X (incl. sincr.)

37 Polímeros Nanopolímeros (Angel Romo) Difracción bajo ángulo y esfuerzos. Nanocompuestos poliméricos para reforzar polímeros con nano-placas, esferas, fibras; arcillas, fibras orgánicas, poliedros.... T c, módulos mecánicos... con poca concentración y sin dispersión de luz. Morf. props. Análisis térmico, reología, AFM, análisis dinámico mecánico y difracción luz y rayos X (incl. sincr.)

38 Propiedades ópticas Optica no-lineal de nanopartículas semiconductoras (Luis Mochán) χ a E χ f χ b Centrosimetría: GSA sólo en superficies. Memorias flash. Radiación sólo con campos inhomogéneos.

39 Propiedades ópticas Optica no-lineal de nanopartículas semiconductoras (Luis Mochán) Centrosimetría: GSA sólo en superficies. Memorias flash. Radiación sólo con campos inhomogéneos.

40 Propiedades ópticas Optica no-lineal de nanopartículas semiconductoras (Luis Mochán) 2ω l ω -1 2w 0 0 (θ/θ 1 )cosϕ (θ/θ 1 )sinϕ Centrosimetría: GSA sólo en superficies. Memorias flash. Radiación sólo con campos inhomogéneos.

41 Propiedades ópticas Nanoscopia óptica no lineal (Luis Mochán) vs. SNOM. Estructuras enterradas. Punta nano-texturizada: campos evanescentes separados. Se mezclan bajo la punta y luego decaen. Teoría muestra viabilidad

45 Propiedades ópticas Nanoscopia óptica no lineal (Luis Mochán) vs. pero X X = 0 = SNOM. Estructuras enterradas. Punta nano-texturizada: campos evanescentes separados. Se mezclan bajo la punta y luego decaen. Teoría muestra viabilidad

46 Propiedades ópticas Nanoscopia óptica no lineal (Luis Mochán) vs. pero X X = 0 = SNOM. Estructuras enterradas. Punta nano-texturizada: campos evanescentes separados. Se mezclan bajo la punta y luego decaen. Teoría muestra viabilidad

47 Propiedades ópticas Optica de metamateriales nanoestructurados (Luis Mochán) Teoría de homogeneización Plasmónica Transmisión anómala en películas con nanohuecos.

48 Otros nanotemas cultivados en el ICF Fuerzas de Casimir en nanocavidades. Máquinas moleculares. Nano fotónica y plasmónica...

49 Conclusiones En el ICF se realiza investigación sobre una gran variedad de temas que incluyen de diversas formas a las nanociencias. Se hacen estudios teóricos y experimentales sobre propiedades químicas, mecánicas, estructurales, ópticas, etc., de materiales metálicos, semiconductores, orgánicos, biológicos... La versatilidad ha conducido a la convergencia de temas aparentemente ajenos, enriqueciéndo a todos.