Guía didáctica

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INDICE Página ¡Bienvenido a la Nanodimensión! 2 Cómo utilizar esta guía 4 Zona 1. ¿Qué es la Nanociencia? Objetivo 5 Introducción 5 Elementos de esta zona 8 Descripción 9 Zona 2. ¿Dónde encontramos la Nanociencia? Objetivo 17 Introducción 17 Elementos de esta zona 20 Descripción 21 Zona 3. ¿Quiénes somos? Objetivo 29 Introducción 29 Elementos de esta zona 30

Descripción 31

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¡BIENVENIDO A LA NANODIMENSIÓN!

Se trata de una exposición dirigida a público infantil y familiar en la que se invita al visitante a que se adentre en la nanociencia de una forma original y amena a través de módulos manipulativos e interactivos con atractivos gráficos.

La exposición se divide en tres zonas:

- ¿Qué es la nanociencia? Donde se muestra la diferencia de tamaños entre el mundo macroscópico que observamos a simple vista y el mundo nanoscópico, para comprender en qué dimensiones nos movemos al hablar de esta disciplina y cómo se observan los objetos en esta dimensión.

- ¿Dónde encontramos la nanociencia? En este espacio se mostrarán las aplicaciones de la nanociencia para comprender que la investigación, en este caso en el campo de la nanociencia, va más allá de los laboratorios y que tiene aplicaciones en nuestra vida diaria.

- El INA ¿quiénes somos?

En esta última zona queremos que los visitantes conozcan el INA y vean a los investigadores como personas cercanas. Además se pretende que comprendan el carácter multidisciplinar de esta disciplina mostrando cómo personas de distintos campos trabajan conjuntamente en el campo de la nanociencia.

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Zona 1

Zona 3

Zona 2

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CÓMO UTILIZAR ESTA GUÍA Esta guía didáctica es una herramienta para realizar el guiado de la exposición al público infantil. Se pretende que con ella el docente tenga las herramientas necesarias para comprender los aspectos teóricos y transmitirlos a sus alumnos. Para ello la información se distribuye en diferentes apartados:

Objetivo Los contenidos de esta exposición están orientados hacia objetivos formativos concretos. En cada una de las tres zonas se plantean unos objetivos diferentes.

Introducción En este apartado se proporciona un fundamento teórico general, que facilite la comprensión de lo que después se explica a los niños. Se da una información más amplia que la que se transmite a los niños.

Elementos de esta zona En este apartado se enumeran los elementos de los que consta cada zona expositiva.

Descripción En este apartado se realiza una descripción del fundamento teórico de cada módulo expositivo.

¿Qué tengo que hacer? Dentro del apartado de descripción está este subapartado donde se incluyen las instrucciones de todos los módulos manipulativos.

Recursos para la explicación a los niños Se trata de un subapartado dentro de los apartados de introducción y descripción donde se proporcionan herramientas útiles para transmitir a los niños los conceptos teóricos de la exposición de una forma clara y fácilmente asimilable para ellos.

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ZONA 1 ¿QUÉ ES LA NANOCIENCIA?

Objetivo Dar una visión global de la nanociencia para que los niños comprendan qué es y en qué escala nos movemos al hablar de esta disciplina y proporcionar elementos gráficos para que comprendan cómo se observa el mundo en esta dimensión.

Introducción Si lo consultamos en algún libro o enciclopedia de Ciencia, lo más probable es que encontremos definiciones como ésta: La nanociencia y la nanotecnología son los campos de la ciencia y la técnica que se dedican a estudiar, diseñar, obtener y/o manipular de manera controlada materiales, sustancias y dispositivos de dimensiones inferiores al micrómetro (10-6 m) y próximas al nanómetro (10-9 m). [1 nanómetro es una millonésima parte de un milímetro]. ¿Qué significa? Lo primero que debemos recordar es que la materia está formada por átomos. Los átomos son partículas minúsculas. Incluso en un objeto muy pequeño, que apenas podamos ver a simple vista, hay muchísimos miles de millones de átomos. Para formar los objetos grandes, las enormes cantidades de átomos se unen, formando estructuras normalmente repetitivas y ordenadas. Las distancias entre esos átomos son de un tamaño en torno al nanómetro, o sea, como hemos dicho antes, la millonésima parte de un milímetro. Lo interesante es que lo que hace que los materiales tengan las propiedades que tienen (que sean duros o blandos, flexibles o rígidos, que se comporten como imanes, como conductores eléctricos o como aislantes del calor) es la forma en que los átomos se unen unos con otros en la escala nanométrica. Esto es algo que los científicos ya sabían. Lo que no habían podido hacer hasta hace poco es controlar esa estructura en la nanoescala: no había forma

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de ver tamaños tan pequeños, ni de cambiar a voluntad la forma en que los átomos se unían. Desde hace un tiempo, ya existen esas herramientas: y a partir de ahí, ya se puede hacer nanociencia. Las aplicaciones de la nanociencia se basan en que el comportamiento de un material formado por unos pocos átomos o moléculas, estructurados a nivel nanométrico, puede ser totalmente distinto que el de uno formado por mayores cantidades. Esto abre un gran campo de investigación en el que se pueden desarrollar productos que respondan a las necesidades de la sociedad actual, lo que hace que algunos consideren este reto como la próxima revolución industrial.

Se puede datar el inicio de la Nanociencia, en 1959, cuando el premio Nobel de Física norteamericano Richard Feynman dio una charla titulada “Hay mucho sitio en el fondo”. En ella explicaban distintas ideas revolucionarias sobre lo que se podría llegar a realizar si se alcanzaba el control de las estructuras a nivel de los átomos.

El ámbito de la Nanociencia tiene carácter multidisciplinar. A pesar de que inicialmente surgió vinculada a la Física y la Química, pronto sus desarrollos influyeron en otras ramas, como la Ingeniería o la Robótica, y hoy en día va ganando gran importancia en otros campos como la Biología, la Medicina o el Medio Ambiente. Podemos decir que la nanociencia es una disciplina de futuro que nos llevará a grandes avances tecnológicos y que podría desencadenar en una segunda revolución industrial en el siglo XXI. Por eso, actualmente todos los planes de investigación y desarrollo I+D+i a nivel mundial incluyen la Nanociencia como área prioritaria en investigación.

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Recursos para la explicación a los niños Igual que en las construcciones de lego todo lo que construimos está compuesto de pequeñas piececitas, todo lo que nos rodea está compuesto por unas pequeñas piezas llamadas átomos, estos átomos construyen todo lo que hay a nuestro alrededor y también nuestro propio cuerpo y son tan pequeños que son invisibles para nuestros ojos. ¿Os parece pequeña una hormiga? Es cien veces más pequeña que vosotros. ¡Pues un átomo es aproximadamente un millón de veces más pequeño!. La nanociencia estudia todo lo que nos rodea en esta dimensión tan pequeña, en esta exposición vamos a hacernos pequeños, muy pequeños para viajar hasta la dimensión nanométrica y poder comprender mejor qué es la nanociencia y en que diminutas dimensiones trabaja. Para que os hagáis una idea nos haremos un millón de veces más pequeños que la división más pequeña de una regla. ¿y para qué queremos hacernos tan pequeños? Nos hacemos tan pequeños para poder ver como la forma de ordenarse los átomos influye en las características de un material haciendo que sea más o menos fuerte, más o menos pesado, que sea elástico o no etc.

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Elementos de esta zona:

- Cartel de bienvenida. - Figuras a gran tamaño que nos introducen en la nanodimensión. - Fullereno hinchable con lupas en su interior. - Módulo audiovisual. - Medidor en nm. - Módulo de conversión de unidades con escala y fichas con distintas

dimensiones. - Nanodominó. - Módulo de construcción de moléculas.

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Descripción:

- Espacio de bienvenida

El primer espacio está dedicado a introducir a los niños en la nanodimensión mediante un cartel de bienvenida y un pasillo con figuras de gran tamaño de un ácaro, un grano de polen, un virus y una hélice de ADN para que de la impresión de que vamos cambiando de dimensión.

Recursos para la explicación a los niños Para comprender mejor qué es la nanociencia lo primero que haremos será cambiar de dimensión, nos haremos pequeños muy pequeños, ¿qué os parece pequeño? ¿Un grano de arena por ejemplo? ¡Pues todavía nos vamos a hacer más pequeños! Nos haremos más pequeños que un ácaro que tan solo mide 0.5 mm, si seguimos avanzando nos encogeremos hasta el tamaño de un grano de polen de 60 micrómetros, seguiremos nuestro viaje hacia la nanodimensión hasta tener el mismo tamaño que un virus de 100nm, nos haremos tan pequeños que nos parecerá gigante una hélice de ADN de tan sólo 5.5nm de altura y para finalizar nuestro viaje nos haremos tan tan pequeños que nos introduciremos en una molécula de fullereno de tan solo 1nm de diámetro.

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- Fullereno con lupas:

Este pasillo concluye en un fullereno hinchable gigante en cuyo interior hay tres módulos con lupas de 100 aumentos conectadas a ordenadores con las que los niños pueden explorar qué aspecto tiene su pelo visto 100 veces más grande, el tejido de su camiseta o las células de su piel. Un fullereno es una molécula de 60 átomos de carbono cuya estructura es similar a un balón de fútbol. El tamaño real del diámetro de un fullereno es de 1nm por lo que se pretende transmitir la idea del cambio de dimensión, de que los niños se han hecho tan tan pequeños que han sido capaces de introducirse en el interior de la molécula. ¿Qué tengo que hacer? Para hacerlo funcionar basta con acercar la lupa a la piel, el pelo, la camiseta o cualquier objeto que queramos observar y en la pantalla nos aparecerá la imagen a 100 aumentos.

Las lupas llevan una ruleta de donde se enfoca

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Recursos para la explicación a los niños Estamos en el interior de una molécula llamada fullereno, un fullereno es una molécula formada por 60 átomos de carbono, es decir por 60 pequeñas piececitas unidas entre sí que forman una estructura resistente pero muy ligera ya que por dentro está hueca. ¿A qué os recuerda la forma de esta molécula? Sí, tiene la misma forma que un balón de fútbol en el que cada bolita amarilla es un átomo de carbono y cada palito azul simula un enlace entre los átomos. Imaginaros lo pequeñísimos que nos hemos hecho para introducirnos en la Nanodimensión que el diámetro de una molécula de fullereno es 1 nm ¡y nosotros estamos dentro!. Para que os hagáis una idea de esta relación de tamaños, os diré que es igual la relación de tamaños que hay entre el planeta Tierra y un balón de fútbol y entre un balón de fútbol y un fullereno. - Módulo medidor en nanómetros: A continuación los niños disponen de un módulo con una escala graduada en cm y en nm para que puedan medirse y comparar las dimensiones haciéndose una idea de lo pequeño que es un nanómetro.

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Recursos para la explicación a los niños El nanómetro es una unidad muchísimo más pequeña que las que manejamos habitualmente por eso si nos transportamos a la nanodimensión somos auténticos gigantes, lo podemos comprobar midiéndonos en el medidor de nanómetros ¿Cuántos nanómetros creéis que vais a medir? ¿Qué tengo que hacer? Ponte en el medidor y mídete, a un lado podrás ver tu medida en centímetros que son las unidades a las que estamos acostumbrados y en el otro en nanómetros.

- Módulo audiovisual:

Hay una zona con un módulo audiovisual donde a través de un video de dibujos los niños comprenderán qué es la nanociencia mediante un divertido viaje hacia la nanodimensión.

- Módulo escala de tamaños:

En el módulo de la escala de tamaños, con ayuda de un interactivo de conversión de unidades los niños tendrán que ordenar las fichas de objetos de distintas dimensiones según su tamaño.

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Recursos para la explicación a los niños ¿Alguna vez os habéis parado a pensar cuánto mide un elefante o una hormiga? ¿Y cuáles son las dimensiones de cosas tan tan pequeñas que ni siquiera podemos ver como una célula o una bacteria? Vamos a pensar un poquito, cada uno de vosotros va a coger una ficha y las vamos a ordenar según su tamaño en la escala. La escala está graduada en nanómetros, como es una unidad a la que no estáis acostumbrados en el ordenador tenéis una calculadora que convierte cualquier cifra a nanómetros así que…¡vamos a ello! Ya que disponemos de una calculadora de nanómetros vamos a aprovechar para averiguar cuántos nanómetros mide todo lo que se nos ocurra; por ejemplo, ¿cuánto mide vuestra mano? (Se mete la medida de la mano en la calculadora de nanómetros) ¡Gigantesca si la convertimos en nanómetros! ¿verdad? Vamos a pasarnos a cosas más pequeñas, ¿qué os parece pequeño? (se meten las medidas en la calculadora y se comprueba que cualquier cosa que a nosotros nos parece pequeña es gigantesca en el mundo nanoscópico) ¿Qué tengo que hacer? Coge las fichas que contienen distintos objetos con sus dimensiones y colócalas en el panel que tiene una escala graduada en nanómetros, para ayudar a hacer la conversión de unidades el panel dispone de un ordenador con una calculadora que convierte la unidad deseada en nanómetros.

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Nanodominó:

El nanodominó imita al tradicional juego del dominó con piezas de gran tamaño, los niños tienen que ordenarlas haciendo coincidir la imagen macroscópica con la microscópica o nanoscópica del mismo objeto. Recursos para la explicación a los niños A veces cuando observamos las cosas a nivel microscópico o incluso nanoscópico nos cuesta mucho identificarlas con el objeto a tamaño real del que estamos observando una pequeña porción, aquí tenemos unas cuantas piezas de dominó, cada imagen microscópica corresponde con una a tamaño real pero se nos han desordenado ¿nos ayudáis a recomponer la serie de imágenes? Una vez que hayáis terminado podéis comprobar que lo habéis hecho bien con las soluciones del atril. ¿Qué tengo que hacer? Coloca las fichas del dominó de manera que cada imagen microscópica se una con su imagen a tamaño real.

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Soluciones

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Módulo de construcción de moléculas: Por último hay un módulo en el que los niños pueden construir sus propias moléculas con modelos moleculares y apoyándose en ilustraciones de modelos de moléculas como por ejemplo la molécula de agua o la de butano.

Recursos para la explicación a los niños Como ya hemos visto, todo lo que nos rodea, incluso nosotros mismos, estamos compuestos de pequeñas piececitas como si de un juego de construcciones se tratara. Estas pequeñas piececitas se llaman átomos, estos átomos son de distintos elementos, algunos seguro que os suenan como por ejemplo el carbono, el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, el hierro, el oro o la plata. Todos estos junto con muchos más son los pequeños bloques que construyen todo lo que nos rodea. Estos bloques se van combinando entre sí para formar unas piezas un poquito más grandes llamadas moléculas con las que construimos también muchas de las cosas que nos rodean, por ejemplo, el agua está compuesta por unos pequeños bloques formados por dos piececitas de hidrógeno y una de oxígeno unidas entre sí o el oxígeno que respiramos está compuesto de pequeños bloques formados por dos piececitas de oxígeno unidas entre sí. En este módulo, con ayuda de los dibujos, podéis construir moléculas, es decir, pequeños bloques que formarán por ejemplo el agua que bebemos, el oxígeno que respiramos, el dióxido de carbono que emiten nuestros coches y que provoca el efecto invernadero o el amoníaco con el que limpiamos en casa. ¡A construir moléculas! ¿Qué tengo que hacer? Construye moléculas uniendo átomos de distintos elementos, para saber qué bolitas tienes que unir fíjate en las láminas.

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ZONA 2 ¿DÓNDE ENCONTRAMOS LA NANOCIENCIA?

Objetivo Comprender que la nanociencia no es algo alejado de nosotros, que va más allá del laboratorio y tiene aplicaciones que influyen en nuestra vida diaria. Concienciar al público de la importancia de la investigación para la sociedad.

Introducción Existen aplicaciones de la nanociencia en múltiples ramas del conocimiento científico-técnico y de la industria, ya que supone innovadoras propiedades y aplicaciones que permiten desarrollos nuevos. Algunos ejemplos de aplicaciones de la nanotecnología en distintos campos son: • Energía: se han desarrollado nanomateriales con propiedades interesantes

como catalizadores, por ejemplo para su aplicación en pilas de combustible. También la nanociencia aporta evoluciones en la producción y el uso eficiente de la energía, mejorando por ejemplo el aprovechamiento de la energía solar, mediante nanomateriales sustitutos del silicio que permitan aprovechar las radiaciones infrarrojas y ultravioletas para generar energía, e incluso materiales que permitan la producción directa de hidrógeno a partir de la luz del sol.

• TIC y Electrónica: la nanotecnología ha permitido la miniaturización de los dispositivos que utilizamos, mayor funcionalidad aumentando los canales disponibles y permitiendo utilizar frecuencias más altas en la comunicación inalámbrica. También la nanotecnología se ha aplicado a sistemas de magnetorresistencia gigante para almacenamiento magnético de la información (cabeceras de CD y DVDs) y microchips.

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• Biomedicina: Se han desarrollado nuevos sistemas de diagnóstico

(diagnóstico molecular) y terapias (nanofármacos o medicina regenerativa), se ha mejorado la seguridad alimentaria (por ejemplo implantando sensores en los alimentos que verifiquen su óptimo estado, gusto y aroma).

• Construcción: se han desarrollado nuevos materiales, por ejemplo materiales resistentes a la corrosión y a la humedad, con propiedades ignífugas o antibacterianos.

• Farmacia: se han fabricado nanosistemas para administración de fármacos.

• Medioambiente: se han desarrollado sistemas para purificación y desalinización de agua, filtros más selectivos, biosensores de distintas moléculas o gases presentes en el ambiente…

• Química: Nuevos catalizadores nanoestructurados, membranas, pinturas y recubrimientos especiales.

• Transporte: gracias a la nanociencia se han desarrollado vehículos más ligeros y eficientes, sin emisiones contaminantes, más seguros e inteligentes y además reciclables. Algunas aplicaciones ya están disponibles, y la mayoría tendrán un desarrollo industrial a partir de 2020.

• Cosmética: la nanociencia ha permitido la creación de estructuras fácilmente absorbibles por el cuerpo.

Uno de los ejemplos más comunes de aplicación de la nanociencia a la vida diaria es el uso de las nanopartículas de plata en los productos de consumo. La plata es intrínsecamente anti-microbiana y se ha utilizado para controlar las bacterias desde la Antigüedad. Al incorporar nanopartículas de plata a los tejidos, a los plásticos y a los objetos de uso doméstico, los fabricantes pueden utilizar una pequeña cantidad de plata para matar las bacterias sin que ello afecte las propiedades de los productos. Los nanotubos de carbono se utilizan para hacer los cuadros de bicicleta y las raquetas más ligeras y más resistentes. Las nanopartículas de dióxido de titanio y óxido de zinc se utilizan en muchos protectores solares, para proteger la piel de la radiación de los rayos ultravioleta sin dejar una capa pastosa blanca. Hay ropa que es tratada con capas de nanopartículas que impiden que se manchen. Y los microchips con componentes a nanoescala ya son corrientes en la electrónica actual, desde ordenadores a lectores de mp3, cámaras digitales y consolas de videojuego.

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Cada vez parece más cercana la posibilidad de que la nanociencia proporcione nuevos métodos de diagnóstico. Ya se vislumbra la posibilidad de la "video píldora", una "pastilla" cargada de nanocircuitos electrónicos y sensores, que según los casos ingeriremos o nos será inyectada, y que se desplazará por nuestro cuerpo detectando posibles anomalías, crecimientos malignos, realizando análisis puntuales, etc. De la misma manera será posible una cirugía mínimamente invasiva, con microsistemas que, manejados desde el exterior, se desplazarán hasta el punto decisivo para realizar operaciones concretas como calentar para cauterizar, reparar heridas internas, suministrar fármacos, etc.

Hoy en día ya se dispone de dispositivos nanoestructurados capaces de reconocer moléculas individuales y distinguir unas de otras. Se podrá en poco tiempo construir verdaderos filtros moleculares y utilizarlos para la eliminación de contaminantes o de productos altamente tóxicos. Además, la nanotecnología abre las puertas a los llamados nuevos procesos de fabricación de contaminación cero. Al poder manipular la materia átomo a átomo en teoría se podrá evitar todo desperdicio, el reciclado será completo, y no habrá subproductos indeseados… Recursos para la explicación a los niños ¿Para qué nos sirve poder llegar hasta esta dimensión tan pequeña? Nos sirve para poder fabricar productos que tengan unas determinadas propiedades, por ejemplo fabricar tejidos resistentes al fuego para los bomberos, tejidos que no se mojen, cristales que no se empañen, vidrios que conduzcan la electricidad, metales que tomen la forma que queremos, materiales que cambien de color o que absorban un líquido. Al poder manipular elementos tan pequeños como los átomos somos capaces de construir estructuras para obtener materiales con las propiedades que queramos, igual que con las piezas de lego podemos construir, por ejemplo, una casa con el número de ventanas que queramos.

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Elementos de esta zona:

- Módulo de ferrofluido - Módulo de arena hidrofóbica - Módulo de materiales termocrómicos - Módulo de metales con memoria de forma - ¿Qué hay detrás?

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Descripción:

- Módulo de ferrofluido

Estamos acostumbrados a los materiales magnéticos sólidos. Los imanes, por ejemplo, atraen a los trozos de hierro o acero. Sin embargo, la nanotecnología nos permite obtener sustancias con propiedades inesperadas, como los líquidos magnéticos, llamados ferrofluidos. Los ferrofluidos son en realidad partículas magnéticas nanoscópicas. Estas partículas están dispersas en un líquido. La dispersión es un proceso en el que las pequeñas partículas están distribuidas por el líquido, pero no se disuelven. Los ferrofluidos presentan propiedades que no se suelen dar en los líquidos. Como que sus partículas se alinean en presencia de un campo magnético. Los ferrofluidos tienen aplicaciones muy diversas, se utilizan por ejemplo en la lucha contra el cáncer, para enviar medicamentos a zonas concretas del cuerpo, para separar distintos materiales o para disipar el calor en altavoces.

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¿Qué tengo que hacer? Acerca el imán al tubo que contiene agua y ferrofluido, se observa como el ferrofluido se acerca al imán y se ordena según las líneas del campo magnético. Recursos para la explicación a los niños Seguro que muchas veces habéis visto como al acercar un imán a un metal lo atrae y el metal se mueve hacia el imán, pero estos metales que habéis visto siempre son sólidos ¿a que sí?. Aquí tenemos un metal muy especial llamado ferrofluido, se trata más o menos de un metal líquido, son pequeñísimas partículas metálicas de tamaño nanoscópico que están en un líquido formando una especie de pasta líquida de color negro. ¿Qué es lo que ocurre con este líquido negro pringoso? Pues que tiene las mismas propiedades magnéticas que un metal a pesar de ser líquido, cuando acercamos un imán este atrae al ferrofluido y este ferrofluido toma una forma especial.

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- Módulo de arena hidrofóbica

Controlando la estructura en la nanoescala, la nanotecnología permite fabricar materiales con propiedades muy específicas, como por ejemplo la hidrofobicidad. “Hidrofobia” es una palabra de origen griego que significa, literalmente “odio al agua”. Los materiales, lógicamente, no pueden “odiar” al agua: el término se utiliza para referirse a sustancias que no se “mojan”, esto es, en las que el agua no es capaz de introducirse. La unión entre el agua y las sustancias se produce por interacciones entre sus átomos y moléculas a nivel nanoscópico. Cuando una gota de agua se deposita en una superficie, entre los átomos de la gota de agua y los átomos del sólido se producen interacciones. Eso es lo que motiva que se produzca un “ángulo de contacto”, o sea, que la “gota” encima del sólido sea más plana o más redonda. Cuando una superficie es hidrofóbica, los ángulos de contacto son muy grandes, de hasta 120o, lo que hace que la zona de contacto entre la gota y la superficie sea mucho menor y por tanto esta resbale. Es el fenómeno típico que vemos en determinadas superficies (que llamamos a veces “impermeables”), gotitas de forma casi redonda que resbalan sin apenas dejar trazo húmedo. Verificaremos estas propiedades en una sustancia llamada “arena mágica”. Esta arena hidrofóbica se fabricó en principio con el objetivo de recoger vertidos de petróleo del mar, porque las superficies que “odian” el agua generalmente adsorben muy bien los aceites. La arena se une a la capa aceitosa, como pesa más que el agua va al fondo y allí es más fácil recoger el vertido oleoso. Es capaz de captar gran cantidad de petróleo, pero este método resultó ser muy costoso por lo que se buscaron otras soluciones. También se puede utilizar en las zonas frías para proteger y mantener a salvo del agua tuberías o aparatos que se encuentren a la intemperie o en presencia de humedad, recubriéndolas de una capa de este producto o incluso para impermeabilizar terrenos. Esta arena mágica es arena normal tratada con vapores de una sustancia apolar llamada trimetilhidroxisilano (CH3)3SiOH, de manera que convierte a los granos de arena en apolares y de esta manera repelen al agua que es una sustancia polar y atraen sustancias apolares como los aceites.

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¿Qué tengo que hacer? Baja el émbolo y observa qué aspecto tiene la arena mágica al ponerse en contacto con el agua ¿ves como se forman como pequeñas gotitas de agua a su alrededor? Ahora sube el émbolo ¿la arena está seca o mojada? Se observa como la arena sale seca del agua debido al efecto hidrofóbico de su superficie. Recursos para la explicación a los niños Seguro que la mayoría de vosotros tenéis un impermeable para los días de lluvia. ¿Qué tiene de especial esta prenda? Que no se moja ¿verdad?. Aquí tenemos una arena mágica que tiene esta misma propiedad: no se moja. Se trata de arena normal, pero cada granito se ha recubierto con pequeñas partículas nanoscópicas de una sustancia especial a la que no le gusta nada el agua, por lo que, aunque la sumerjamos, cuando la sacamos, sale seca. La sustancia que recubre los granitos no deja que la arena y el agua se mezclen. Además de ser un curioso juguete, está arena puede servir para impermeabilizar el suelo, o para recoger el petróleo que cae en el mar.

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- Módulo de materiales termocrómicos Estos materiales se componen de moléculas orgánicas dispersas en películas delgadas de vidrio, estas moléculas cambian su estructura al ser irradiadas con luz o al cambiar la temperatura. Los materiales fotocrómicos son aquellos que cambian de color al cambiar el tipo de luz que incide sobre ellos, y los termocrómicos son los que cambian de color en función de la temperatura del medio. Las láminas termocrómicas están compuestas por moléculas orgánicas cuya estructura cambia al cambiar la temperatura. ¿Qué tengo que hacer? Introduce las manos en la urna, calienta las láminas de material termocrómico con ayuda del secador y observa como cambian de color.

Recursos para la explicación a los niños Hay cosas que cuando las calentamos o enfriamos cambian de color: ¿cómo puede ocurrir eso? Algunos materiales están formados por uniones de átomos, que se llaman moléculas. Es como un juego de construcciones, las mismas piezas pueden dar muchas formas diferentes. Con los átomos pasa igual, según se unan, dan lugar a moléculas de formas distintas, y las características del material, por ejemplo, su color, dependen de la forma de esas moléculas pequeñísimas. Pues bien, algunas moléculas, cuando se calientan o se enfrían, cambian de forma, y por lo tanto también de color.

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- Módulo de metales con memoria de forma

Cuando un material se deforma, es casi imposible hacer que recupere la forma anterior. Si doblas un alambre normal, es muy difícil volver a “doblarlo” por el mismo sitio hasta que recupera la forma inicial. Sin embargo, existen materiales con memoria de forma capaces de deformarse y luego recuperar ellos solos su forma inicial. El nitinol es un metal con memoria, se trata de una aleación (mezcla de metales) que contiene níquel y titanio. Esta aleación es capaz de recuperar su forma inicial al calentarlo. El efecto memoria no representa en realidad un logro de la nanotecnología, pero se basa en el estudio del movimiento de los átomos a nivel nanométrico. Cuando un material se deforma, cambia un poco la posición de sus átomos. Los metales con memoria tienen la propiedad de “recordar” su forma original, a la que vuelven al aplicarles un cambio de temperatura.

Estas propiedades hacen que sean muy interesantes para distintas aplicaciones: por ejemplo, se han desarrollado dispositivos de aplicación en medicina, como sondas, tubos para cirugía vascular o aparatos de ortodoncia.

¿Qué tengo que hacer? Introduce las manos en la urna, dale al trocito de metal la forma que quieras, a continuación caliéntalo con el secador y observarás como el metal se dobla para volver a su forma inicial.

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Recursos para la explicación a los niños ¿Vosotros tenéis buena memoria? Algunas personas la tienen mejor que otras, hay personas que entrenan la memoria… Lo excepcional es que lo que tenga memoria sea… ¡un trozo de alambre! El metal del que está hecho es sorprendente porque es capaz de “acordarse” de su forma. Si lo doblamos, luego al calentarlo vuelve a su forma inicial. Al doblar el alambre, cambiamos la forma en que los átomos de su interior se unen. Pero en este alambre, los átomos están organizados para volver otra vez a su lugar inicial, y por lo tanto, para recuperar su forma cuando se calientan.

- ¿Qué hay detrás? Es sorprendente introducirnos en un cuerpo o material hasta llegar a la nanoescala, desde donde nos resultará complicado adivinar de qué objeto se trata. ¿Crees que serás capaz de reconocer la nanoestructura de los distintos materiales? A ver cuántos aciertas... ¿Qué tengo que hacer? Se trata de un módulo con unas persianas, debajo de cada una de las persianas hay una serie de imágenes, al ir moviendo la persiana se van descubriendo una a una. Las tres imágenes que se esconden debajo de cada persiana corresponden al mismo objeto, la primera de ellas es a nivel nanoscópico, la siguiente a nivel microscópico y la última a tamaño real. Se trata de un juego en el que al ir moviendo la persiana hay que ir adivinando de qué objeto se trata.

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Recursos para la explicación a los niños Cuando vemos una parte de un objeto al microscopio y más aún cuando lo observamos a tamaño nanoscópico es prácticamente imposible adivinar de qué objeto se trata ya que perdemos toda perspectiva y nos adentramos en su estructura. Aquí os proponemos unos cuantos retos, sube poco a poco la persiana, primero observarás el objeto desde el tamaño nanoscópico ¿eres capaz de adivinar de qué se trata? Sigue subiendo la persiana y verás una imagen microscópica ¿ya puedes adivinar de que se trata? Sigue subiendo la persiana para comprobar que lo has adivinado. Soluciones:

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ZONA 3 ¿QUIÉNES SOMOS?

Objetivo Acercar el Instituto de Nanociencia de Aragón y la investigación al público infantil y mostrar a los visitantes el carácter interdisciplinar de la Nanociencia

Introducción

¿Qué es el INA?

El Instituto de Nanociencia de Aragón (INA), fue creado el 8 de abril del 2003 por la Universidad de Zaragoza. Su actividad se centra en el estudio, fabricación y desarrollo de aplicaciones y estructuras de tamaño inferior al micrómetro (10-6 m) y próximas al nanómetro (10-9 m). El INA se dedica por lo tanto a la I+D+i en materia de nanociencia y nanotecnología, colaborando en esta tarea con empresas y centros tecnológicos de muy diversas áreas. Las líneas de investigación principales del Instituto de Nanociencia de Aragón son Nanobiomedicina, Física de Nanosistemas y Materiales Nanoestructurados. El INA cuenta con 120 trabajadores (62 de ellos investigadores doctores, 38 estudiantes de doctorado, 13 técnicos altamente especializados y 7 personas en administración).

Las 3 áreas principales de investigación del INA son:

1. Física de Nanosistemas: estudio de las propiedades y los fenómenos de materiales y moléculas que tienen lugar en la nanoescala.

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2. Nanobiomedicina: nuevas terapias, mejora del diagnóstico y control de la toxicidad para aplicaciones en Salud, usando materiales nanoestructurados.

3. Nanomateriales: desarrollo de nuevos materiales y equipos con aplicación en transporte, seguridad, medioambiente, textiles.

Proyectos de Investigación

El INA participa en proyectos de investigación Nacionales e Internacionales (mayoritariamente Europeos). Son tanto de investigación básica como de investigación aplicada, y cuentan con participación de empresas, con las que desarrollan prototipos para aplicaciones industriales.

El INA participa además en proyectos de la seguridad en nanotecnología, una novedad para el sector.

Elementos de la zona:

- Carteles con recortes de prensa de noticias en las que aparece el INA. - Módulo audiovisual. - ¿Qué es para ti la nanociencia?

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Descripción

- Carteles con recortes de prensa de noticias en las que aparece el INA.

Esta parte de la exposición está enfocada al público adulto, se incluyen unos carteles con recortes de prensa de noticias recientes del INA para que el público comprenda la importancia de la investigación en esta rama de la ciencia para el desarrollo de la sociedad.

- Módulo audiovisual. Se trata de un vídeo infantil con el que los niños comprenderán el carácter interdisciplinar de la nanociencia y sus aplicaciones a la vida real.

- ¿Qué es para ti la nanociencia? En este rincón se pretende que los más pequeños plasmen mediante dibujos su percepción de la nanociencia después de visitar la exposición. Una vez que hayan realizado sus dibujos pueden dejarlos expuestos o pueden llevárselos a casa.

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