1. ACTIVIDAD Nº 10
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
¿SE PUEDEN VER
LOS ÁTOMOS?
Andrea Menés Rubio
Laura Fernández Luque

2. 1.- RICHARD FEYNMAN
"La mecánica cuántica describe
la naturaleza como algo absurdo
al sentido común. Pero
concuerda plenamente con las
pruebas experimentales. Por lo
tanto espero que ustedes
puedan aceptar a la naturaleza
tal y como es: absurda."

3. • ¿Quién fue Richard Feynman? Escribe una breve
biografía.
· Richard Phillips Feynman nace en Manhattan, Nueva York, el 11 de mayo de 1918. fue
un físico estadounidense, considerado uno de los más importantes de su país en el siglo XX.
Su trabajo en electrodinámica cuántica le valió el Premio Nobel de Física en 1965. En ese
trabajo desarrolló un método para estudiar las interacciones y propiedades de las partículas
subatómicas utilizando los denominados diagramas de Feynman. Entre sus múltiples
contribuciones a la física destacan también sus trabajos exploratorios sobre computación
cuántica y los primeros desarrollos de nanotecnología.
· A los 10 años empezó a coleccionar aparatos de radio viejos para su laboratorio de
electrónica y a los 12 ya montaba sus propios aparatos. Estudió física en el Massachussets
Institute of Technology, continuando su carrera en la Universidad de Princeton. Siendo
estudiante en Princeton siguió con su ansia investigadora. Obtuvo el grado de doctor en
Física en 1942. En 1945 se desplazó a la universidad de Cornell como profesor de física
teórica. Colaboró en el Proyecto Manhattan en un laboratorio secreto en Los Álamos, donde
desarrolló la bomba atómica.

4. · La primera esposa de Feynman, Arline Greenbaum, murió mientras él estaba
trabajando en el proyecto Manhattan. Se casó una segunda vez, con Mary Louise
Bell, en junio de 1952; el matrimonio fue breve y fracasado. Feynman se casó más
tarde con Gweneth Howarth, que compartía su entusiasmo por la vida. Además de
su hogar en Altadena. Permanecieron casados el resto de sus vidas y tuvieron un
hijo propio, Carl, y una hija adoptiva, Michelle. Feynman tenía unas opiniones muy
liberales sobre la sexualidad y no le avergonzaba reconocerlo.
· Feynman no trabajó sólo en física. Practicó la pintura y logró cierto éxito bajo un
seudónimo, y presentó incluso una exposición. En Brasil, con persistencia y práctica,
aprendió a tocar percusión al estilo samba, y participó en una escuela de samba.
Tales acciones le dieron una reputación de excéntrico.
· Feynman era y sigue siendo una figura popular no sólo por su habilidad como
conferenciante y profesor, sino también por su excentricidad y espíritu libre. Además
de su carrera académica, Feynman fue un profesor admirado y un talentoso músico
amateur. Murió en Los Ángeles, California, murió de cáncer el 15 de Febrero de
1988. Hasta 15 días antes de su desaparición, estuvo impartiendo clases.

5. • ¿A qué se dedicó profesionalmente? ¿En qué
disciplinas de trabajo tuvo éxito?
• Obtuvo el grado de doctor en Física en 1942, con un trabajo
sobre las ondas electromagnéticas supervisado por físico
nuclear estadounidense John Wheeler.
• Colaboró en el Proyecto Manhattan en un laboratorio secreto
en Los Álamos, saltándose la disciplina militar con una serie de
actuaciones que ponían en evidencia la seguridad del lugar
donde EEUU desarrollaba la bomba atómica.
• Posteriormente fue invitado como profesor visitante por la
universidad de Río de Janeiro (Brasil). Allí compaginó durante
un tiempo sus clases de física con la preparación para participar
en el Carnaval de Río
• Fue profesor de física teórica en el Californian Institute of
Technology gano un premio nobel.

6. • Cita alguna frase célebre suya.
"Estoy convencido de
que cuando un científico
examina problemas no
científicos puede ser tan
listo o tan tonto como
cualquier prójimo, y de
que cuando habla de un
asunto no científico,
puede sonar igual de
ingenuo que cualquier
persona no impuesta en
la materia."

7. 2.- NANOTECNOLOGÍA.
• ¿Qué es la nanotecnología? ¿Para que la usan los
científicos?
La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación,
síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y
sistemas funcionales a través del control de la materia a
nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la
materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala tan
minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas.
Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear
materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con
propiedades únicas.

8. • ¿Qué sucede con las propiedades de la materia
a la escala “nano”? Ejemplos.
Nano es un prefijo griego que indica una medida (10-9 = 0,000 000
001), en esta escala se observan propiedades y fenómenos
totalmente nuevos, que se rigen bajo las leyes de la Mecánica
Cuántica.
La nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente
multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la
materia con la que trabaja.

9. • Richard Feynman, fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la
nanociencia y la nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech
(Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959, titulado En el fondo
hay espacio de sobra
¿Qué campos de aplicación pueden estar involucrados con
la nanotecnología?
• Almacenamiento, producción y conversión de energía.
• Armamento y sistemas de defensa.
• Producción agrícola.
• Tratamiento y remediación de aguas.
• Diagnóstico y cribaje de enfermedades.
• Sistemas de administración de fármacos.
• Procesamiento de alimentos.
• Remediación de la contaminación atmosférica.
• Construcción.
• Monitorización de la salud.
• Detección y control de plagas.
• Informática.
• Alimentos transgénicos.
• Cambios térmicos moleculares (Nanotermología)
¿Quién es el padre de la nanotecnología según la consideración
de la comunidad científica?

10. 3.- Nanotecnología en
España.
• ¿Se hace nanociencia en España?
Sí, incluso existe NanoSpain, la Red Española de Nanotecnología, tiene
como objetivo prioritario promover el intercambio de conocimiento entre
grupos españoles que trabajan en los diferentes campos relacionados con
la Nanotecnología y la Nanociencia fomentando la colaboración entre
universidades, instituciones de investigación públicas y privadas, e
industria.
• ¿Qué líneas de investigación se llevan a cabo?
Además de diversos departamentos muy señalados de la Facultad de
Ciencias de la UAM, el Campus acoge a seis grandes institutos de
investigación en el área de la Nanociencia y los Materiales, el Instituto
Universitario de Ciencia de Materiales Nicolás Cabrera (INC, UAM), el
Instituto Madrileño de Estudios Avanzados (IMDEA) en Nanociencia y los
Institutos CSIC de Ciencia de Materiales de Madrid, Microelectrónica de
Madrid, Cerámica y Vidrio, y Catálisis y Petroleoquímica.

11. • ¿Es solamente cosa de físicos?
También puede aplicarse a biología y química.
• ¿Se trabaja individualmente?

12. 4.- Microscopio de efecto túnel.
(STM)
• ¿Para qué sirve un microscopio de efecto túnel?
Es un instrumento para tomar imágenes de superficies a nivel
atómico.
• ¿En qué condiciones trabaja?
Este microscopio dispone de sonda local de alta resolución, que
permite realizar medidas de microscopia túnel, en diversos modos de
espectroscopia de modulación, incluyendo espectroscopia túnel de
imagen de corriente y espectroscopia túnel de electrones inelásticos.
Asimismo permite la manipulación a nivel molecular con resolución
atómica. Los anteriores requerimientos llevan a que el sistema trabaje
en ultra alto vacío para evitar contaminación de las superficies a
estudiar y a muy baja temperatura para reducir la movilidad por
agitación térmica.

13. • Busca aplicaciones de este microscopio e inserta dos
imágenes del microscopio de efecto túnel.
La microscopia de efecto túnel (MET) es ampliamente utilizada tanto en
investigaciones industriales como teóricas para obtener imágenes a escala
atómica de superficies metálicas. Actualmente la microscopia de efecto
túnel es muy importante en muchas ciencias. El estudio de superficies es
una parte importante de la física, con aplicaciones particulares en la física
de semiconductores y microelectrónica.
En química, reacciones superficiales también cumplen un rol importante,
por ejemplo, catálisis.
El microscopio de efecto túnel trabaja mejor con materiales conductores,
pero es también posible preparar moléculas orgánicas en una superficie y
estudiar sus estructuras.

14. • ¿Quiénes son Berd Binnig y Heinrich Rohres? ¿A qué se
dedicaron? ¿Cuándo ganaron el premio Nobel y por qué
motivo?
En 1982, Heinrich Rohrer y Gerd Binnig, dos científicos del
laboratorio IBM de Zurich, idearon el microscopio de efecto túnel, y
abrieron las puertas a este tipo de manipulación. Debido a su
invento, en 1986 fueron galardonados con el premio Nóbel de
Física.
Este sistema basa su funcionamiento en un efecto cuántico que
ocurre en distancias menores a la milmillonésima parte de un metro
(10 -9 m = 1 nm, un nanómetro). El control de este tipo de
fenómeno es lo que nos permite hacer topografía de superficies a
nivel atómico.

15. 5.- El mundo del carbono.

16. • ¿Qué son los “fullerenos” y a qué o quién deben su
peculiar nombre?
El fullereno (también se escribe fulereno) es la tercera forma molecular
más estable del carbono, tras el grafito y el diamante. Reciben su nombre
de Buckminster Fuller, que empleó la configuración de hexágonos y
pentágonos en domos geodésicos.
• Los fullerenos son un ejemplo de descubrimiento por
azar “serendipity”, ¿a qué científicos debemos su
descubrimiento? ¿En qué año recibieron el premio
Nobel de Química?
Los norteamericanos Robert Curl y Richard Smalley y del inglés Harold.
Ganaron el premio nobel en 1985.

17. • ¿Tienen aplicación?
Gracias a la incorporación de fullerenos en los polímeros, se conseguirían
propiedades electroactivas y de limitación óptica. Esto podría tener sobre
todo aplicación en recubrimiento de superficies, dispositivos conductores y
en la creación de nuevas redes moleculares.
También son de aplicación en el campo de la medicina, gracias a sus
propiedades biológicas. A este respecto, se consiguió que un fullereno
soluble en agua mostrara actividad contra los virus de inmunodeficiencia
humana que causan el SIDA.
• Pero no todo es tan bonito, ¿encuentras algún problema
en su utilización?
Considerando la reactividad de los fullerenos, éstos se tornan
potencialmente tóxicos sobre todo si se toma en cuenta que son materiales
lipofílicos que tienden a ser almacenados por los organismos en zonas de
tejidos grasos

18. • ¿Qué son los nanotubos de carbono? ¿Servirán para
algo?
En química, se denominan nanotubos a estructuras tubulares cuyo
diámetro es del tamaño del nanómetro. Existen nanotubos de muchos
materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el
término se aplica a los nanotubos de carbono.
Aplicaciones:
- Electroquímicas.
- Supercondensadores.
- Almacenamiento de hidrógeno.
- Celdas solares.
- Electrónica.
- Transistores.
- Memorias.
- Nanotubos en medicina.
- Terapia genética.

19. • Grafeno, ¿material de futuro? Redacta una breve
explicación sobre este material: ¿Qué es y de qué esta
hecho? ¿Cómo es su estructura? Aplicaciones futuras.
¿Qué país lidera la producción de grafeno?
El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, con átomos
dispuestos en un patrón regular hexagonal similar al grafito, pero en una
hoja de un átomo de espesor. Es muy ligero.
Las propiedades del grafeno son ideales para utilizarlo como componente de
circuitos integrados. Está dotado de alta movilidad de portadores, así como
de bajo nivel de «ruido». Ello permite que se le utilice como canal en
transistores de efecto campo. La dificultad de utilizar grafeno estriba en la
producción del mismo material en el sustrato adecuado. Investigadores
están indagando métodos tales como transferencia de hojas de grafeno
desde grafito o crecimiento epitaxial.
España es uno de los paises que se encuentra de los primeros en producción
de grafeno.