Fundamentos de nanociencia y de nanotecnología. Técnicas de caracterización en nanociencia. Métodos de preparación: Aproximación ascendente y aproximación descendente para la nanofabricación.

Aplicaciones de la nanotecnología. Medidas de regulación de la nanotecnología en los alimentos

Tema 1. Fundamentos de nanociencia y de nanotecnología.

Nanomateriales y materiales macroscópicos. Métodos de preparación de nanomateriales. Métodos de preparación de películas delgadas y multicapas moleculares. Nanomateriales y nanoestructuras. Autoensamblado y autoorganización

molecular: Nanoestructuras supramoleculares.

Tema 2. Técnicas de caracterización en nanociencia.

Técnicas de microscopía y espectroscopía para caracterizar nanoestructuras: Resolución y tipo de información obtenida; aplicaciones a alimentos. Microscopías electrónicas. Principios básicos; modos de medida. Técnicas de caracterización y análisis de superficies.

Tema 3. Métodos de preparación: Aproximación ascendente y aproximación descendente para la nanofabricación de alimentos.

Conceptos básicos de química supramolecular: Naturaleza de las interacciones no-covalentes; Reconocimiento de iones, moléculas y biomoléculas; Autoensamblado y auto-asociación molecular. Nanofabricación mediante haces de iones. Nanolitografía por nanoimpresión y por microcontacto: Fundamento, tipos de moldes y tipos de impresiones.

Tema 4. Uso de la química supramolecular para la preparación de nanoestructuras y nanofabricación de alimentos.

Autoensamblado jerárquico y autoorganización; nanoestructuras funcionales y materiales supramoleculares con propiedades físicas o químicas de interés en alimentos. Uso de arquitecturas autoensambladas como plantilla para el crecimiento de nanoestructuras orgánicas o inorgánicas.

Tema 5. Aplicaciones de la nanotecnología I: Producción de materias primas.

Mejora de la capacidad de las plantas para absorber nutrientes del suelo y para el aumento de las cosechas.

Utilización de nanosensores para detectar la presencia de patógenos en las plantas y controlar las condiciones del suelo. Purificación del agua para eliminar virus, bacterias y protozoos presentes en la misma. Desarrollo de fitosanitarios en forma de nanopartículas.

Tema 6. Aplicaciones de la nanotecnología II: Alimentos.

Alimentos más seguros, saludables, nutritivos y de más sabor. Envases que prolonguen la vida del alimento. Mejora de las propiedades funcionales de los alimentos: Uso de nanopartículas que permitan una mejor absorción de los nutrientes; Empleo de nanosensores que detecten el perfil individual de una persona y permitan la liberación de moléculas del alimento apropiadas para cada persona; Desarrollo de aditivos que prolonguen la fecha de caducidad del alimento. Envases que permitan mejorar la protección del alimento y faciliten la trazabilidad del mismo.

Tema 7. Medidas de regulación de la nanotecnología en los alimentos. Necesidad de regular las aplicaciones de la nanotecnología en los alimentos. Posibles riesgos de esta tecnología. Código básico de conducta.



PROGRAMA PRÁCTICO

Práctica nº 1.- Síntesis de nanomateriales

Práctica nº 2.- Preparación de películas delgadas y multicapas moleculares.

Práctica nº 3.- Caracterización de nanoestructuras.

– Impartición de clases teóricas (clase magistral). Los recursos utilizados son la pizarra, proyector de transparencias, proyecciones con ordenador y fotocopias de apoyo con figuras, esquemas y tablas. Las clases se desarrollarán de manera interactiva con los alumnos, discutiendo con ellos los aspectos que resultan más difíciles o especialmente interesantes de cada tema.

– Realización de prácticas (laboratorio). Los alumnos aplicarán lo aprendido en las clases de teóricas. Se discute la utilidad práctica de los conocimientos adquiridos.

– Se realizarán actividades dirigidas según el desarrollo de las distintas sesiones teóricas. Estas actividades se realizarán sobre los distintos bloques temáticos de la asignatura.

– Se formarán grupos de 2 o 3 alumnos para realizar un trabajo bibliográfico sobre un tema de química de actualidad relacionado con el medio ambiente. El primer día de clase se facilitará una relación con los posibles temas para el trabajo así como las normas para realizarlo.

SISTEMAS DE EVALUACIÓN

Para aprobar la asignatura deberán superarse los siguientes apartados:

Examen teórico (ET)

La evaluación del apartado teórico se realizará mediante un único examen escrito de preguntas abiertas que tendrá lugar en la fecha oficial.

Prácticas de laboratorio (PL)

La evaluación del apartado práctico se realizará a través de evaluación continua, siendo condición indispensable asistir a todas las sesiones prácticas programadas. Se tendrán en cuenta los siguientes aspectos: el aprovechamiento y la actitud del alumno en las sesiones prácticas (50 %) y el cuaderno de laboratorio con los ejercicios relacionados (50 %).

Prácticas de aula (PA) y Seminarios (S)

Se tendrá en cuenta la participación de los alumnos en cada actividad (20 %). Asimismo, se evaluarán los trabajos individuales presentados por cada alumno (80 %).

Trabajo grupal (TG)

En la segunda semana de clase se repartirán los temas para la elaboración de una presentación que deberá ser expuesta públicamente en clase. Los temas para la elaboración del trabajo serán extraídos a partir de publicaciones científicas (en inglés) de alto índice de impacto dentro del área. Se tendrá en cuenta tanto la exposición oral como el trabajo elaborado y el trabajo realizado dentro del grupo (2-3 personas).

Calificación final (CF)

La calificación final se calculará mediante una media ponderada entre:

• Examen teórico (30 %)

• Prácticas de laboratorio (20 %)

• Prácticas de aula (20 %)

• Seminarios (10 %)

• Trabajo grupal (20 %)

Para aprobar la asignatura, deberá obtenerse una calificación mínima de aprobado en cada uno de los apartados.

Los alumnos tendrán a su disposición a través de la plataforma on-line todo el material y documentación empleada en clase, así como los guiones de las prácticas de laboratorio.

Basic bibliography

NEW YORK: INSIGHT MEDIA, (editor). Nanotechnology: an introducción (video)

NOUAILHAT, Alain. An Introduction to Nanoscience and Nanotechnology.Hoboken, NJ:ISTE/Wiley. 2008.

KÖHLER, J. Michael; FRITZSCHE, Wolfgang. Nanotechnology: An Introduction to Nanostructuring Techniques. Weinheim, Germany: Wiley-VCH. 2007.

MCCLEVERTY, Jon A., coeditor; MEYER, T. J., coeditor. Comprensive Coordination Chemistry II: From Biology to Nanotechnology. Amsterdam: Elsevier. 2004.

GARLAND, Andy, Ed. Lit. Nanotechnology in plastics Packaging. Leatherhead, Surrey: Pira. 2004.

In-depth bibliography

FABBRIZZI, Luigi; POGGI, Antonio. Chemistry bat the Beginning of the Third Millennium: Molecular Design, Supramolecules, Nanotechnology and Beyond. Berlin: Springer. 2000.

Journals

• Science, Nature, Angew.Chem., Langmuir, Nano Lett., Biophysical Journal, Nanotechnology, ACS Nano