Upload
trannhan
View
214
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
IMPACTO AMBIENTAL DE LA NANOTECNOLOGÍA
��������������������� ������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������
�������� ���������������������������������������������� ����!"���������� ���������������#� ������
¿NANOTECNOLOGÍA?
Definiciones
Diseño, caracterización, producción y aplicación de estructuras, dispositivos
y sistemas por control de la forma y el tamaño a escala nanométrica
La investigación y desarrollo tecnológico a los niveles atómico, molecular o La investigación y desarrollo tecnológico a los niveles atómico, molecular o
macromolecular, en la escala de aproximadamente 1-100 nm
La creación y el uso de estructuras, dispositivos y sistemas que presentan
nuevas propiedades y funciones a causa de su pequeño tamaño y su capacidad
para ser controladas o manipuladas en la escala atómica
����������$�������������$�% ���������&��������� �������������'� ������(�
% ������&����)������ ��������������� �� ������������������(�
ANTECEDENTES DE LA NANOTECNOLOGÍA
“Soluble ó coloidal”
500-400 años BC, Egipto y China: Oro coloidal para aplicaciones estéticas y curativas
1618, Francisci Antonnii, primer libro sobre “Oro coloidal”
1676, Johann Kunckels, “drinkable gold” propiedade curativas
1818, Jeremias Benjamin Richters, “ transformación de disoluciones rosas ó púrpuras de
oro disuelto en disoluciones amarillas cuando las partículas de agregan”
1857, Faraday, obtención de disoluciones rojas de oro por reducción de AuCl4-
1861, Graham, introdujo el término “coloide” (la fracción de partículas más pequeñas)
Evolución histórica reciente
1959 Richard Feynman ( Premio Nobel de Física)
“There’s plenty of room at the bottom”
1974 Norio Taniguchi ( Tokyo Science University)
Introducción del término “ Nanotecnología”
1980 Eric Drexlex1980 Eric Drexlex
Libro “ Engines of Creation”
1981 Microscopio de Efecto Tunel
1986 Microscopio de Fuerzas Atómicas
NANOTECNOLOGÍA ACTUAL
Observación de Clústeres de átomos
Evolución del uso de nanomateriales
����*��#���+,����+�#�#�-�,���,�+�����-.,#�-+-/0�
����� � ������� �����
��������������������� ������ ������ ��� �� ����� �������� �� !����
"����#��� $%�������� &���%��� ��������� '��
(�)���*� $%������+,������ "������ ��� -%������ �� ./�����' -�� ���� �� ���0� ,����� ��'� -�� !�� ��� !������ 1����
2�'����� �� &���%��� -��%��%� �� 3%������� -%�������� !����� �� �����������
,����������� ����� ����� �� !��*�����%����������� �� -��*�� ���%������� �������� $�/����� 3�������� ��� 4��0�� �� -���
��������� ,!-�,�. 5���%*� 67�89( ���� � �%**�:
1.2�� ����� �3 ������ ��� ���3%�������� �� ��������� 3������ 3���� ��� 3������ ��������� ��������������4
��������� � ,!-�,�. 5����� 67�;9"�' �������� ��� ������������� ��'��:
1�� ���%��1�� ���%��� *���������������&����� ��������������������� ���������� �������������� ��������������������� ������ ������ ������������������������ ������&������ ������������� ����������������� *�������������������� ��&��� ���&����������������������������&�������������
1������� �� �2� ��������� 5��� �������� ���3���� ��5 ���2�������� 3����2� 3�������&�� 3���������� �� 5��� ���� �������� ������ �����������2 ������ 2��������2��������&���������������������� ������� �� �2� ������� ������4
������������
� ��������������� �������
� ��������������������������� �������
� ��� ������������� �������
� ���������������������������� ����
� ��������������� ������������� ��������� ����������
��� ���������������������������������
� ��������������� ������������� ��������� ����������
� ��������������������������������� ���� ������
������ ��������� ���� ������������������������� ����
� ������������������������
� �� ����������������� �� ������������������
� ������������� �����!����� ����� ������������������
� ������������"������������������������#������������������� ����� �����
� $�������%������������������� ������!&
������� ���������������������������
Sobre el Medio Ambiente
- Efectos directos sobre
microorganismos, invertebrados,
peces y otros organismos
- Interacción con contaminantes que
Sobre la Salud
- Daños en la membranas
celulares
- Liberación de las especies
tóxicas disueltas- Interacción con contaminantes que
pueden cambiar la biodisponibilidad
de compuestos tóxicos ó de
nutrientes
- Cambios en las estructuras
medioambientales de los sistemas
no vivos
tóxicas disueltas
- Generación de especies
reactivas al oxígeno, ROS
(iones oxígeno, peróxidos y
radicales libres)
Tipos de nanomateriales
Según la composición química
-Nanomateriales de carbono, nanotubos,CNTs,grafeno…
-Nanopartículas de óxidos metálicos
TiO2. AlO2,Fe2O3
�Nanopartículas metálicas
AgNPs, AuNPs
�Quantum dots,QDs
CdSe,CdTe,CdSeTe,ZnSe…
�Dendrímeros
Según el origen
- Manufacturado- Natural : bacterias, virus
material coloidal terrestre o acuático
material particulado ultrafino
- Accidentales: procedente de procesos industriales
Según el estado : libres / agregadas
Según el tamaño:
Propiedades de las nanopartículas que afectan a su comportamiento en el
ambiente y a su toxicidad
!������<���� $<����=%<���� �3
#� ��������� ����������������������#� ��������� ������&����������������������������������������������������&���������
*���������6 �����������������������������*����� �����������*���������6 �����������������������������*����� ���������������������������� &���������
1(�-4.-
1����>� ��� �� �������� ?%<������<��� � �3 � % ����'���� *���>����
���������������������������������
��������<�%�� � ���� ��%@����
� ���������$������������������� ����������� ������������ $����������� ������������37�����888� 9���3���������
!����� ���%��� ,� �������� 3�����%)�����!����� ���%��� ,� �������� 3�����%)�����,�����������:�#���������������;�����
#� ������� �� � ����������������&�����
#������������)�������������������������
.���� ���������������������������&����� ���&������
����*%��>� � ������� ������%���� � �������� � ��*��� ��%@���� � �����
#����������������� �����������
������������������������������� ���������
3������� � �� ����<�%�� �������� ��*�����
A���B�C <��=������� ��������$��% ��������:� ������� ���������
% ��������3��������)���������&���������% >% 3���:� ������% �������������6
!���� -%��������$=8 #����� ��������� ������������ �����3��� 9�?!@8 #����������&��� �������������������� ��3�����!�
1�%*������� %�������� ��� �� &����� .��@���� ���%���
#����������������&��������������������� ���3���������� ���9-�
����������
��� > �������������������������������
�/�����>� � ������ � ���%��1%�� � /�����>� A��� � ����%���
��2������� � ���� �������� ������ ���� ����� �������������������&������������2���������������������&��������
�7���� #������������ ����� ���#������� �����������������2��������2���������������������&��������
��������� �� ����������������������������������������,�������������������� ������� ���������
&������ � ��/������� ��(�� ��������&���������������� +�&������������� ��������6��������������� /��������� ����� ����������6����� ���������� *-�!
�6������� ���6���������������� ��&���
��������������
��(�� ����������� �������������������������
�����%�%����>�
� ����� ������������������� ���3���� ��� �����&�� ��6����� ������� ��6�������� ������ ���;������ �����������888
=8% 3����������� ����� ���������������������������
@8% ��������� &����� ���&������ �A��&������������
DA�/������ �� ���� ��%��� !�6E + ���� !�A = :
� .�6������ �� �����������3��������#����������� A����� 9���&�������� ���3���� �������� ����6�3������� ;�������� �������
������� �3 �2� .�����,������8�BBC%BBB @D=E!�=FD%=C=
NECESIDADES ACTUALES PARA EL ESTUDIO DE NPs
97�����������;����� �����������:������������� ���������
9������� �� ,� �������� ��.7������������ �������
.7������
,����������������
.,9
�,9
�#�%9�
G��
>�#
��C
#,
H���������
#���&������
+��2�����������
�������� !��"#�
'������� ����������!������������ ���#�����
Evolución histórica
Single Particle- Inductively Coupled Plasma- Mass Spectrometry,
SP-ICP-MS
���$���������������%���� !����
&'�'���� !�����
���������(� �����������
'������� ����� ���������
SP-ICP-MSAspecto Clave:
Medida suspensión de partículas
a baja concentración y con una
alta frecuencia en la adquisición
de datos
MS cuadrupolar, frecuencia adquisición datos:
- Tiempo de adquisición
(Dwell time)
- Tiempo adquisición masa
- Tiempo entre lecturas
(Stettling time)
- Tiempo estabilización cuadrupolo
SP-ICP-MS
Excelente Sensibilidad (ng/L)
Información Analítica:
� Composición elemental
� Concentración
� Tamaño
� Distribución de tamaños
ICPICP--MS NEXIONMS NEXIONTMTM 300X, 300X, PerkinPerkin ElmerElmer
SyngistixSyngistixTMTM NanoApplicationNanoApplication ModuleModule
SP-ICP-MS
250
300
350
400 Frecuencia pulsos
Concentración de las NPs
Intensidad de cada pulso
Masa de la NP
0
50
100
150
200
0 3 5 8 10 13 15 18 20 23 25 28 30 33 35 38 40 43 45 48 50 53 55 58
de las NPs NP
Altura pulso diámetro NPs
Eficiencia de nebulización
Posibilidad de diferenciación
simultánea de nanopartículas e iones
Histogramas de distribución de señal (a-d) 60 nm suspension de NPs de 2.5x107 L-1, (e-h)
60 nm suspension NPs de 2.5x107 L-1 con 1 �g L-1 Ag (I), (i-l) 60 nm suspension NPs de
2.5 x 107 L-1 con 4 �g L-1 Ag (I). Dwell times: 10 ms, 5 ms, 100 �s, 50 �s.
Abad-Alvaro et al, Anal.Bioanal.Chem.2016,408,5089
1.- Uso de instrumentos comerciales
2.- Posibilidad de obtención de información de:
- Presencia de uno ó varios elementos en forma partículada o disuelta
- Tamaño de partícula
Ventajas SP-ICP-MS
- Tamaño de partícula
- Concentración del número de partículas
- Masa por partícula y distribución por tamaños
- Concentración de la forma disuelta y de la particulada
A�.6 �3 5 ��F� 9 � ������� �%��� � %����
67��77 ���7���77 ��
����� � �� �����>� � �� �����*%��>� �� ����B� � �� �3
!��*�� � �� !��*�� � �� �����*%��>� � �����*%��>� � ����B� ����B� ����
!��������>� � ����B� �G� �� �H����� %����I���
��'� � A�.6 �3 � **��� ���H����
�3 � ����%��� ���H����1�%������ 5�!9 �� �66�+677� �� �� �%����� 3�������� ��� �� �� !�%���� �� �7
��'�*� 677� �� ������ ����%��
�3 3�������
�� ��������� ��������&����
.�-@���I�- ���������� ����������"H
��'� � ,��3 � ����%��� ���H����
B
=D
=B
$��%���
D
B
@J
C=
CJ
BC
BK
EF
EL
LD
LF
LE
LJ
J=
JF
JB
JL
JK
K=
KF
KB
KL
KJ
=DD
$��%���
��
� ��������������������� $�C�=C�8�=DK ����� A��� .��(����� ����������� �)��(� <�BD��
��������<�%�� � ������ ��%������ � ��%� ���%��
�3 A�.6 � ���� � ��%������
D
=DD
@DD
9�=� 9�@ 9�F 9�C 9�B 9�J
��
A���B� ���� A�.6 �3
,6�������������.����@�B�9�����������@C2�?�������������
D
BD
=DD
=BD
@DD
@BD
FDD
FL
=D@
=@J
=CE
=ED
=LF
=JF
=KF
@D@
@=D
@=L
@@C
@F=
@FL
@CF
@CK
����
���
���
������&������������(����9�������@
D�D,?DD
=�D,?DK
@�D,?DK
F�D,?DK
C�D,?DK
& � & 6 & � & � & 8 & J
��
�8A+
A�.6 �3+�
,6�������������.����@�B�9�����������@C2�?�������������
D�D
=�D
@�D
F�D
C�D
B�D
& � & 6 & � & � & 8 & J
M�A
+
KA�L � ����%��>�
,6�������������.����@�B�9�����������@C2�?�������������
������������ =D@
=@J
=CE
=ED
=LF
=JF
=KF
@D@
@=D
@=L
@@C
@F=
@FL
@CF
@CK
��;��������� �!
,��3 � ���� � ��%������
8
K,��3-L
5����+�9
K,��3L
5��+�9
M �/������>� �
,��3
K,�EL
5��+�9
M
�/������>� �
,�E
M �/������>�
�����
� ������� ������������=�K=,?DL D�=C D�FF =�DB @�C @�J
6 -����� ������������=�C=,?DL D�=@ D�F= D�JD @�D @�F
� 1����� �����*��@�DE,?DL D�=F D�=B D�KD =�D =�@
� 1����� *���>����=�D@,?DL D�=D D�DK D�KC D�J D�K
8 ������� ���������L�BB,?DE D�DB D�DC D�E@ D�B D�B
J 1����%����>� � ����=�JE,?DL D�=B D�=B D�J@ D�J =�D
�3 � A�.6 � � ���� ������
��'� � A�.6 �3 � ���%��
�3 � �� ,��>���
LD%JD�N���� <�=DD��
,3������$��� ��+"�
� #+�9�� #+�9�!�������� ������$��% �'���������������������
% ���������������&����������&��������������� ��&������������� �������������������������!
�G��� ��� ��3����$����&����� ����3���������� ���������&��
��������� ����3������������ ���� ���������
$2��A�- � �3 � �� ���>���
,�������������$���� ��������������������37����$���� �����������
������� ��� �������
� $%�� �>'��$���;3���� $%�� �>'��$���;3���� $%�� �������$�% ��;3���
% ��������������;��� ��������% ��&���% �&����������������������������� ��:� �� ���������
����������888!�� $%�� ���%����� ������� 3������ �����&������� $%�� ���%��� $�% ����3���� ������
% 3������������ �����������888
����%���� ���� � �%��� � �3 � �� ���>���
� H���������� ��������������������$�% �� �������% �� ������
� �������7������ ��������������� �� ��������)�����
� ���� ���������������� ���� ���������������
1�A.- $2A21.-
� ���������� ��������� 7����������������
� #������ ����� �����&������������ �������&�����
� ,������������������������������������������ ���������� ���� �� ��������� ����&���������������
� ,�������������������������� ���������� �������&�����$�%��3������%�����������%����������% 7����� �������&����������888
� ���������� ��� ���������� ��������������� ��6������
� ���������� ���7������ ����������������&����� ���&������
� ���������� �����������
Muchas gracias por vuestra atención