(PDF) Nanociencia Y Nanotecnología - FECYT - 1ra Edición

Nanociencia y Nanotecnología – FECYT – 1ra Edición

Descripción

La Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) ha escogido como tema para una nueva unidad didáctica la nanociencia y la nanotecnología, dos disciplinas emergentes, con un elevado carácter multidisciplinar y con especial relevancia científica y social.

No es casualidad que FECYT haya escogido estas disciplinas para una unidad didáctica que se publica en 2009, el Año Europeo de la Creatividad y la Innovación. Hablar de nanociencia y nanotecnología es hablar de innovación. Los desarrollos y aplicaciones industriales que realiza la nanotecnología a partir de la investigación básica que realiza la nanociencia son absolutamente innovadores, desde nuevos materiales con aplicaciones en medicina (fabricación de ligamentos o tendones artificiales) o en construcción (edificios que se puedan autoabastecer energéticamente), hasta dispositivos electrónicos cada vez más diminutos y potentes.

Es ese carácter innovador lo que ha llevado a incorporar la nanociencia y la nanotecnología como una de las Acciones Estratégicas del Plan Nacional de I+D+I 2008-2011. Las acciones estratégicas son la apuesta del Gobierno en materia de I+D+I y responden a un concepto integral en el que se ponen en valor las investigaciones realizadas, así como su transformación en procesos, productos y servicios para la sociedad. Dicho de otra manera, el gobierno reconoce el papel de estas disciplinas para mejorar la competitividad de la industria española.

La presente unidad didáctica, elaborada con la inestimable colaboración de un grupo de científicos expertos, explica con rigor y al mismo tiempo de forma amena el tremendo potencial de la nanociencia y la nanotecnología, disciplinas que, como el título de la unidad indica, se encuentran entre la ciencia ficción del presente y la tecnología del futuro. Este texto, pensado como apoyo a los estudiantes de Secundaria, incluye un capítulo sobre las implicaciones sociales de estas disciplinas, sin rehuir aspectos polémicos como el impacto que pueden tener algunas aplicaciones de la nanotecnología o si realmente están justificadas las enormes expectativas que suscitan estas disciplinas.

Esperemos que esta unidad didáctica sirva para despertar el interés de la sociedad en general y en concreto de profesores y estudiantes sobre estas disciplinas, así como transmitir la importancia y necesidad de la implicación de los ciudadanos en los debates científicos y tecnológicos.

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  • ÍNDICE.
    PRÓLOGO

    INTRODUCCIÓN (Guía de uso de este libro)

    1. NANO-INTRO: El nano-mundo a vista de pájaro
    El mundo invisible
    - EEE 1.1 El número de Avogadro
    Nanotecnología... ¿Qué significa esta palabra?
    - EEE 1.2 La visión de Feynman sobre la ciencia
    - EEE 1.3 La Química
    La tecnología actual o ¿hasta dónde es posible reducir el tamaño de un objeto?
    - EEE 1.4 Superficie y volumen
    - EEE 1.5 Un “no experimento”
    - EEE 1.6 La Física 2
    CE La teoría cuántica
    La tecnología actual frente a la del futuro: Top-down frente a Bottom-up
    - EEE 1.7 ¿Qué es un interruptor?
    Los orígenes de la nanotecnología
    CE El discurso de Feynman “There is plenty of room at the bottom”
    CE ¿Cómo llegar a ser nanotecnólog@?

    2. NANO-HERRAMIENTAS: El arte de ver, tocar, mover y escribir
    Microscopios para ver
    Microscopios de campo cercano: no sólo los ojos, sino también las manos
    CE La “magia” de la física cuántica para construir microscopios
    - EEE 2.1 Microscopios: características generales
    Manipulación de la materia mediante el uso de microscopios
    Otras técnicas litográficas
    - EEE 2.2 Sistemas nanoelectromecánicos (NEMS)
    CE ALBA, el sincrotrón español: una herramienta kilométrica para estudiar objetos nanométricos

    3. NANO-MATERIALES: Nuevos materiales para un nuevo siglo
    En un mundo de carbono
    - EEE 3.1 Conseguir diamante en un laboratorio
    El balón de fútbol más pequeño del universo: los fullerenos
    - EEE 3.2 Diez fullerenos o la calculadora más pequeña del mundo
    - EEE 3.3 ¿Cómo sería el fullereno cerrado más pequeño?
    Nanotubos de carbono: el hilo mágico
    CE Construyendo “macro”-tubos de carbono
    CE Los nanotubos como un nuevo acero
    CE La tela de araña y la cabra Spiderman
    - EEE 3.4 Las zeolitas

    4. NANO-QUÍMICA: La danza de las moléculas
    Construcción de dispositivos moleculares mediante la aproximación bottom-up
    - EEE 4.1 El azul maya: un ejemplo de material híbrido
    La química supramolecular y el diseño de moléculas a la carta
    - EEE 4.2 Respiramos gracias a moléculas
    CE La nanotecnología mueve montañas: Máquinas moleculares
    - EEE 4.3 Motores biomoleculares
    Las monocapas autoensambladas
    - EEE 4.4 Diseño de superficies con propiedades específicas: Una gotita de agua muy voluble
    Nanopartículas
    - EEE 4.5 Nanopartículas de oro: ¿Un material nuevo?¿Una copa mágica?
    - EEE 4.6 Materiales fotocrómicos
    - EEE 4.7 Sintetizando nanopartículas

    5. NANO-BIOTECNOLOGÍA: En busca de los secretos de la vida
    Primera estación: el micromundo
    - EEE 5.1 Construye un microscopio
    CE Los virus: nanomáquinas que evolucionan
    ¡Pero estamos hechos de nanocosas!
    CE Origen de la vida, biología sintética y nanotecnología
    - EEE 5.2 La biología
    CE Un zoom sobre un ser vivo: de lo macro a lo nano sin salir de la charca
    - EEE 5.3 Dibuja el nanomundo
    Manipulando nano-bio-objetos
    CE El ADN como nanobiopolímero
    - EEE 5.4 Jugando al “soga-tira” con un virus
    Hacia la nanomedicina
    Nanosubmarinos y nanorobots en nuestro cuerpo
    - EEE 5.5 El nanosubmarino amarillo
    El fabuloso mundo de los nanobiosensores

    6. NANO-ELECTRÓNICA: Del silicio a las moléculas
    El siglo XX: la era de la Electrónica
    - EEE 6.1 Transistor, chip, circuito impreso, circuito integrado. ¡Qué lío!
    ¿Algún día dejarán de usarse los semiconductores para fabricar “chips”?
    - EEE 6.2 Densidades críticas de dopantes en el silicio
    - EEE 6.3 Almacenamiento masivo
    Cuando la ley de Ohm da problemas: transporte balístico
    Y además...¡más efectos cuánticos!
    CE Mecánica Cuántica encima de una mesa
    La nueva electrónica: moléculas, nanotubos, nanohilos, puntos cuánticos,...
    - EEE 6.4 Reduciendo la dimensión
    CE Los ordenadores cuánticos y la nanotecnología
    Más allá de la electrónica: nanofotónica, espintrónica, biocomputadores y “ciempiés”

    7. NANO-SIMULACIÓN: El laboratorio en un ordenador
    El método científico y las matemáticas
    Calcular para predecir
    - EEE 7.1 ¿Cuánto tardará en caer un objeto
    De las reglas de cálculo a los superordenadores
    - EEE 7.2 Un supercomputador frente a toda la humanidad
    - EEE 7.3 Velocidad de los procesadores de videoconsolas
    Simulación: una forma de ahorrar recursos y tiempo
    Cálculos en la nanoescala: de los cálculos ab-initio a los métodos semi-clásico
    - EEE 7.4 ¿Es difícil programar en un super-computador?

    8. NANO-APLICACIONES: Del laboratorio al escaparate
    Nanomateriales
    Nanoelectrónica
    Nanobiotecnología y nanomedicina
    -EEE 8.1 Liberadores de fármacos, espermatozoides y virus
    Instrumentación, sensores, actuadores, ensambladores...
    La llegada de la nanotecnología: un proceso de varias etapas
    De compras por el nano-mercado

    9. NANO Y SOCIEDAD: implicaciones sociales de la nanotecnología
    Algo más que la nueva revolución industrial
    “Nano”+”Bio”+”Info”+”Cogno”: La convergencia NBIC
    - EEE 9.1 Debate: La inmortalidad
    Nanotecnología, sostenibilidad y responsabilidad
    - EEE 9.2 La nanotecnología como impulsora del desarrollo sostenible
    CE Nano-eco-toxicología: “Hombre prevenido vale por dos”
    El impacto mediático de la nanotecnología
    - EEE 9.3 Búsqueda de información en la red
    CE “WEBOTECA” – Nanociencia y Nanotecnología en la Red
    El impacto cultural de la Nanotecnología: arte, literatura, cine, moda, gastronomía...
    - EEE. 9.4. Debate: El hombre de los seis millones de dólares
    - EEE. 9.5 La nanotecnología es premiada con el Premio Príncipe de Asturias 008
    - EEE. 9.6 “La era del camaleón”

    ANEXOS
    ANEXO 0: Contenidos curriculares
    ANEXO I: Soluciones a ejercicios
    ANEXO II: Lecturas complementarias
    ANEXO III: Autores
    ANEXO IV: Leyenda iconos
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