FUNDACION ARGENTINA DE NANOTECNOLOGIA

SIMPOSIO - NANOTECNOLOGÍA: Grafeno y otras aplicaciones RESUMEN y CONCLUSIONES El día 25 de Noviembre de 2011, se realizó en el Aula Magna de la Escuela Superior Técnica (Universidad del Ejército Argentino) el Simposio sobre NANOTECNOLOGÍA: Grafeno y otras aplicaciones, coorganizado por AFCEA ARGENTINA y la FUNDACION ARGENTINA DE NANOTECNOLOGIA (FAN) bajo la coordinación del Ing. Luis Alberto Favotto y con la participación, como Sponsors, de las Empresas: NEXTEL Communications Argentina S.A., SMSV

(Sociedad Militar Seguro de Vida),

HIBRICOM S.A. y NanoCT, como Auspiciantes Institucionales: CADIEEL (Cámara Argentina de Industrias Electrónicas, Electromecánicas, Luminotécnicas, Telecomunicaciones, Informática y Control Automático) y ADIMRA (Asociación de Industriales Metalúrgicos de la República Argentina) y de la Revista Entelequia como media-sponsor.

Dicho Evento comenzó con las palabras de bienvenida por parte del Cnl. Alejandro Echazú (Director de la Escuela Superior Técnica) y luego del CAlm. (R) Emilio Nigoul (Presidente de AFCEA Argentina) quién además detalló las actividades realizadas por dicha Institución mediante los Cursos de Desarrollo Profesional, Simposios y Conferencias realizados durante el corriente año.

A continuación el Ing. Daniel Lupi (Presidente de la Fundación Argentina de Nanotecnología) se dirigió a los asistentes mencionando que este Simposio co-organizado entre la FAN y AFCEA está encuadrado dentro de las actividades previstas por la FAN para la difusión de la Nanotecnología, comentando también sobre algunas otras actividades dentro de las cuales se encuentra la de “Nanotecnólogo por 1 día” desarrollada con alumnos de Escuelas Técnicas y que se continuará desarrollando también durante el año 2012, haciendo finalmente algunos comentarios sobre los “Proyectos Pre-Semillas” de la FAN, basados en el Programa de Incubación de empresas de alto contenido tecnológico en micro y nanotecnología, que fomenta la inversión escalonada entre otros aspectos.

Posteriormente el Ing. Luis Alberto Favotto (Miembro Directivo de AFCEA Argentina) comenzó recordando que éste es el 3º Evento de AFCEA que incluye Nanotecnología, desde Abril/2006 con las disertaciones del Ing. Lupi y el Dr. Moina (INTI), el Dr. Boselli (CNEA) y el Ing. Rago (Tevycom) en el Curso de Desarrollo Profesional sobre las “Nuevas TICs Emergentes”, luego en Agosto/2010 con el Curso de Desarrollo Profesional sobre “APLICACIONES ACTUALES DE LAS MICRO Y LAS NANOTECNOLOGIAS: Tecnología e Industria para la Defensa”, con 3 días intensivos de disertaciones sobre Nanotecnología, Materiales hibridos y Nanocompósitos, Nanoelectrónica, Micro y Nanodispositivos, Nanotextiles, Nanomedicina y Nanotoxicidad, Nanotecnología en el medio ambiente, Celdas combustibles, Aplicaciones fotovoltaicas, Propiedad industrial en I + D, etc. y en particular en el actual Simposio donde se tratan “El grafeno y las aleaciones nanoestructuradas, incluyendo sus correspondientes aplicaciones”.

Seguidamente mencionó a los 2 científicos rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov que obtuvieron el Premio Nobel de Física 2010 por los trabajos realizados con el grafeno desde el año 2004 y el comentario del Dr. Ing. Tomás Palacios, profesor del MIT, pronosticando que la electrónica en el futuro será: Flexible, Transparente y Ubicua. Finalmente procedió a presentar al 1º Disertante, Dr. Luis Foa Torres, quien expuso sobre el grafeno, sus propiedades y aplicaciones.

El Dr. Luis Foa Torres (Universidad de Córdoba) comenzó su disertación realizando una introducción sobre las Nanociencias y las Nanotecnologías (nano = 10-9 / nanómetro = 10-9 m.) con algunas de las célebres frases del Dr. Richard Feynman en 1959: “Quiero hablarles de la manipulación y control de las cosas en la escala de lo pequeño”; “¿Por qué no escribir los 24 tomos de la enciclopedia británica en la cabeza de un alfiler?”; "Hay mucho espacio en la parte inferior". Luego mencionó al microscopio de efecto túnel (que permite ver en la nanoescala), como hacer ingeniería de materiales en la nanoescala, para luego llegar a comentar sobre el trabajo realizado por los científicos Geim y Novoselov sobre el grafeno (material bidimensional de 1 átomo de espesor constituido por átomos de carbono en disposición hexagonal) y como lograron hacer una exfoliación desde una porción de grafito mediante una cinta Scotch llegando a la monocapa que depositaron sobre SiO2 y Sustrato de Si. Las técnicas utilizadas para confirmar el resultado incluyen: la caracterización eléctrica, mediante microscopio de fuerza atómica y espectroscopía Raman. Esta última técnica es muy poderosa pero su uso para el grafeno se volvió popular recién dos años después de su descubrimiento. A continuación comentó algunas de las características Superlativas del Grafeno, que lo posicionan como el material: “más delgado” imaginable, “más fuerte” medido (superior al diamante), de “conductividad térmica récord”, de la “más alta densidad de corriente” a temperatura ambiente (con valores de orden muy superior al cobre), con “portadores de carga más livianos” (masa en reposo nula), el “más impermeable” de todos (ni el Helio puede atravesarlo), etc.

Finalmente mencionó algunas aplicaciones tales como, la obtención de: Transistores más rápidos, Pantallas flexibles, Compósitos, Supercapacitores, etc. y lo que señaló como “Algunos caminos hacia los sueños de grafeno”, lo que significa recorrer los caminos hacia: 1) El control atómico de las muestras de grafeno, 2) La producción de muestras macroscópicas y 3) La producción masiva de grafeno (que ha tenido un enorme progreso en el último año utilizando métodos químicos, electroquímicos, CVD (Chemical Vapor Deposition) con diferentes resultados en calidad, dimensiones y número de capas.

La Dra. Alejandra Tonina, que desarrolla sus actividades en el Laboratorio de Patrones Cuánticos de la Unidad Técnica Electricidad, Física y Metrología del INTI (Instituto Nacional de Tecnología Industrial) se hizo cargo de la 2º disertación de la mañana, donde mencionó brevemente algunas estructuras constituidas por átomos de carbono, tales como: nanotubos, fullerenos, grafito y grafeno (como capa monoatómica del grafito) Luego comentó su participación a la Conferencia sobre “Graphene: The Road to Applications”, realizada en el mes de mayo de este año en Cambridge – USA, donde se destacaron las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas excepcionales del grafeno (coincidiendo con todo lo explicado anteriormente por el Dr. Foa Torres) y agregando además que: es químicamente inerte, presenta efecto Hall cuántico aún a temperatura ambiente y que en este material pueden haber “fenómenos físicos esperables de ser observados sólo en agujeros negros y en aceleradores de partículas de alta energía”. En el 2010, el grafeno fue tema de aproximadamente 3000 publicaciones en investigación y 400 patentes. Seguidamente expuso sobre las técnicas de obtención del grafeno, esencialmente grafeno exfoliado, CVD o crecimiento epitaxial. En ese mismo orden se mejora la calidad electrónica del grafeno obtenido pero se incrementa su precio y las dificultades que aparecen en la implementación, ya que es un material simple en su concepto pero complejo para sintetizar y manipular. Dentro de las aplicaciones que pueden desarrollarse en el INTI, se encuentran: a) Acumuladores de energía: baterías, ultracapacitores b) Sensores. Actualmente se está trabajando en metrología fundamental eléctrica para producir el efecto Hall cuántico en grafeno. Para ello el INTI está trabajando en colaboración con el NIST (National Institute of Standards and Technology) para obtener una “nueva referencia en resistencia eléctrica basada en el grafeno”, en particular para la producción de muestras en el sistema QHE (Quantum Hall Effect) de INTI, con mucho menor costo y gasto de recursos que con el GaAs, que es el material que se usa actualmente.

Por la tarde, el Dr. Pablo Castro (Tenaris) inició su disertación explicando los segmentos de mercado que son abastecidos por la Empresa, detallando también los 4 Centros de I+D (en Argentina, Italia, Japón y México) con 235 científicos e ingenieros donde se invierten anualmente USD 80 millones y el Centro de tecnología TenarisSiderca en Campana – Argentina con 165 profesionales que trabajan en un nuevo edificio, recientemente inaugurado, con modernos laboratorios para realizar: Ensayos a plena escala, Química y caracterización de superficies, Física aplicada, Metalurgia, Microscopía, Difracción de rayos X. A continuación comentó sobre los trabajos de Investigación en Nano y Micro-tecnologías, tales como: Recubrimiento de alta dureza y resistencia al desgaste (herramental), Superficies autolubricantes (herramental, conexiones roscadas), Superficies superhidrofóbicas (protección anticorrosiva, mejora de flujo, etc. en tubos y conexiones), Sistemas de marcación basados en nanopartículas fluorescentes (tuberías, etc.) y las Nuevas oportunidades que aportan las micro y nanotecnología para agregar valor en una industria madura como es la fabricación de Tubos de acero, permitiendo una sustancial mejora en productos y procesos, que se constituyen como el principal factor diferenciador en el mercado mundial. Luego expuso sobre los procesos que se realizan para obtener las Aleaciones nanoestructuradas y finalizó con las siguientes conclusiones: a) Las propiedades mejoradas de las nanoaleaciones sobre los metales convencionales ofrecen un gran espectro de aplicaciones, b) La electrodeposición es un método simple y a la vez efectivo para producir revestimientos basados en metales nanoestructurados y compuestos, c) Entre otras aplicaciones, desde el punto de vista ambiental y estructural, pueden reemplazar con ventaja al cromo duro convencional.

La última disertación fue desarrollada por el Dr. Ing. Marcelo Rubén Pagnola (Facultad de Ingeniería / UBA) quién comenzó explicando el Proyecto de investigación Pública / Privada: FS Nano 03/2010 (en su carácter de Investigador Responsable) cuyo Objeto es: desarrollar materiales magnéticos de última generación, diseñar y construir equipos de producción a escala piloto de sistemas ferro-magnéticos blandos y duros para la producción de núcleos e imanes nanoestructurados. Los productos obtenidos son componentes esenciales e irremplazables de una inmensa variedad de dispositivos, como ser: transformadores, motores, generadores, rotores, estatores, electroimanes, sensores, separadores, filtros, frenos, componentes para telecomunicaciones y tecnología médica, etc. Adicionalmente, los resultados que se obtengan pueden ser empleados en otras aplicaciones, tales como: pinturas y líquidos magnéticos para electromedicina, electrónica, impresión, etc. Mediante técnicas de Nano-pulvimetalurgia (aplicando un proceso de fusión sobre el material que expulsado a alta presión sobre un dispositivo giratorio y con un rápido enfriamiento) se busca producir una bobina de láminas muy delgadas constituidas por micro / nano-cristales y cuyo resultado es obtener

“Composites Ferromagnéticos Micro y Nano estructurados” de alto rendimiento operativo por disminución en las Pérdidas por corrientes parásitas o de Foucault y por Histéresis. Este importante desarrollo, con subsidio del Fonarsec, cuya Tecnología será trasferida a 2 Empresas privadas de Córdoba, permitirá fabricar núcleos de transformadores, que en reemplazo de los tradicionales producirán un sustancial ahorro energético en virtud de las propiedades magnéticas mejoradas.

Cerrando las presentaciones académicas el Ing. Luis Alberto Favotto, destacó que en esta intensa jornada con excelentes disertaciones se demostró el gran avance que ha tenido la nanotecnología en los últimos tiempos y en particular el importante rol que podría llegar a cumplir el Grafeno (y otros materiales relacionados, tal vez entre ellos el Siliceno) que prometen un sinnúmero de aplicaciones y hasta sería posible que en un futuro cercano podamos considerarlos con un nivel de trascendencia semejante a lo que significó para la humanidad: el fuego, la rueda, el transistor, el circuito integrado, etc.

Sin duda lo que acelerará cualquier cambio en ese sentido, será la obtención de materiales muy baratos y con bajo consumo de energía, lo que podría permitir su uso en un sinnúmero de nuevas aplicaciones, cuyo adecuado costo-beneficio las haga factibles.

Por último destacó la importancia de Investigar, Desarrollar y Proteger mediante la Propiedad Industrial (resguardando Derechos por medio de Patentes y/u otros Instrumentos Legales) para Producir Equipos y Dispositivos (empleando estas Innovaciones Tecnológicas) que permitan Proveer Soluciones que mejoren la Calidad de vida y el Medio ambiente.

Luego el Ing. Daniel Lupi comentó algunos de los Planes y Proyectos de la FAN previstos para el próximo año, entre ellos que se está organizando para el 2012 un Taller Internacional sobre Nanotecnología y Riesgos, donde se invitarán a expertos nacionales e internacionales para discutir el estado del arte en este tema. Por último mencionó que la Fundación está construyendo un moderno laboratorio de micro y nanofabricación donde se albergarán los procesos de escalado industrial y caracterización en una amplia instalación al servicio de la comunidad científica e industrial, que requerirá de recursos humanos de primer nivel y con gran experiencia; lo que entendemos es una gran oportunidad para motivar aún más el regreso de nuestros investigadores y tecnólogos al País.

El Evento concluyó con la correspondiente entrega de los Certificados de Asistencia a los presentes.

Ing. Luis Alberto Favotto AFCEA Argentina Miembro Directivo Coordinador del Simposio

Fotografías de los Disertantes, Coordinador y Presidentes de FAN y AFCEA.

Sponsors y Auspiciantes.

http://www.afcea.org.ar/cursos/simpo_nano11.htm