Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniera Civil Eléctrica / Esta última década, el uso de móleculas como bloques funcionales en circuitos electrónicos ha cobrado gran relevancia. Con este objetivo en mente, es crucial entender cómo ocurre el transporte de carga a través de dichas moléculas. Siendo entonces necesario encontrar una forma que permita medir objetos cuyos tamaños abarcan unos pocos nanómetros (moléculas, nanopartículas, etc.). Esta tesis presenta el diseño y la fabricación de dos tipos de dispositivos, donde cada dispositivo consiste en un par de nanoelectrodos (fuente y drenaje), y es el espacio entre ambos electrodos (llamado "gap") el lugar en donde se atraparán las moléculas para posteriormente poder ser caracterizadas eléctricamente. La caracterización eléctrica consiste en comparar las curvas de corriente y voltage (I-V) a través de un "gap" cuando está abierto, es decir, un gap que no contiene moléculas y está bien definido; y el mismo gap después de que las moléculas han sido depositadas (y atrapadas) en él. El primer tipo de dispositivo se denomina "direct-electron-beam nanogap", en el cual la separación entre el par de electrodos es de aproximadamente 75-95 nm. Estos dispositivos son requeridos para medir redes de ferritinas (un tipo de proteína esférica). Las muestras de ferritina incluyen ferritina con distinto contenido de hierro (20-800 átomos de hierro por molécula de ferritina) y también ferritina con nanopartículas de oro dentro de su cavidad. Se observó que las redes de ferritina conmutan al aplicar un rango de voltaje de +/- 8V, donde la dirección de conmutación cambia con el tiempo. Además, a partir de las mediciones realizadas en un microscopio electrónico de efecto túnel (STM, por sus sigles in inglés), se estableció que las moléculas individuales de ferritina (con 20 y 800 átomos de hierro) prácticamente no conducen; el mismo comportamiento se encontró en el caso de la ferritina con contenido de oro. Las mediciones se realizaron en aire, a temperatura ambiente. Se propone que el mecanismo de conducción de las ferritinas está determinado principalmente por la presencia de múltiples ferritinas (una red) y no está relacionado con el contenido (de hierro u oro) dentro de la cavidad de la misma. El segundo tipo de dispositivo se denomina "self-aligned nanogap", en el cual la distancia entre los electrodos es de entre 9 y 20 nm. Estos dispositivos son necesarios para medir nanopartículas (NPs) de hierro y de hierro-níquel, cubiertas con una capa de óxido del metal respectivo. Se registraron las curvas I-V a temperatura ambiente, en vacío. Se encontró que, en promedio, las NPs más grandes son más conductivas que las NPs más pequeñas, y que si la densidad de NPs es mayor, la probabilidad de tener varias conectadas en paralelo aumenta, aumentando así la corriente. También se midieron ciclos de I-Vmientras se aumentaba la temperatura (desde 20 K hasta 300 K), en vacío. Al estudiar la dependencia de la resistencia a la temperatura, se obtuvo que sólo en grandes NPs de hierro la resistencia era altamente dependiente. En el caso de las NPs de hierro-níquel, la dependencia fue más débil de lo esperado. Además, se usó un modelo modificado del bloqueo de Coulomb (incluyendo las cargas de compensación), en donde la forma de las curvas I-V para cada tipo de NP fue consistente con dicho modelo. Sin embargo, la dependencia de la resistencia a la temperatura indica que este modelo sólo es consistente con el resultado obtenido para las grandes NPs de hierro (único caso con alta dependencia). / Esta investigación fue financiada por la Unión Europea mediante un proyecto RISE (DAFNEOX) SEP-210165479 y por los proyectos FONDECYT REGULAR, números 1140770 y 116175

El objetivo principal de la presente investigación fue el estudio de la adsorción de fenol, 2-nitrofenol, 4-nitrofenol y 2,4-dinitrofenol con nanofibras de carbono (CNF) como adsorbente mediante el uso de un diseño experimental aplicando el modelo factorial de Box Wilson. El uso de este modelo permitió estudiar el efecto en conjunto de diferentes variables (pH, fuerza iónica y concentración inicial del adsorbato) y encontrar las condiciones óptimas para la adsorción. Las CNF fueron sintetizadas por el método CVD utilizando una mezcla de etileno e hidrógeno en un reactor tubular de lecho fijo empleando un catalizador de Ni/SiO2 por 4h a 873K. El material adsorbente (CNF) fue caracterizado mediante diferentes técnicas instrumentales: ATR, FTIR, DRX, SEM, EDX, sorción de N2, titulación Boehm y pHPZC. El análisis por DRX permitió la determinación de las fases cristalográficas en la estructura y la naturaleza grafítica del material. Se encontraron dos picos representativos de planos grafíticos (d101, 44,52° y d002, 25,76°). La titulación Boehm permitió determinar los grupos ácidos superficiales: fenólicos 12,22±0,28 mmolH+/gCNF, lactónicos 6,47±0,12 mmolH+/gCNF y carboxílicos 0,89±0,17 mmolH+/gCNF. La espectroscopia infrarroja (FTIR) permitió identificar los grupos funcionales. El análisis por SEM mostró que las nanofibras se encuentran aglomeradas, sin un ordenamiento aparente, relacionado posiblemente con la alta temperatura empleada en la síntesis (600°C). El análisis elemental realizado (EDX) indica la presencia de solo dos elementos: C (96,4%) y Ni (3,36%), éste último relacionado con el catalizador empleado en la síntesis. Mediante la sorción de N2 se determinó que las CNF tenían un área superficial de 120m2.g-1. Las CNF resultaron ser mayoritariamente micro-mesoporosas, lo que podría favorecer la adsorción de moléculas grandes como el fenol y los nitrofenoles. La isoterma de adsorción de N2 fue de tipo IV, según la clasificación IUPAC, típica de materiales carbonosos. El punto de carga cero encontrado fue de 6,5. El estudio de la cinética de adsorción permitió determinar los tiempos de equilibrio que fueron: 250min para fenol, 300min para 4-nitrofenol y 2,4-dinitrofenol y 400min para 2-nitrofenol. Se aplicó el diseño experimental en base al modelo factorial de Box-Wilson con dos variables (pH y fuerza iónica) y tres variables (pH, fuerza iónica y concentración inicial de adsorbato). A partir de los ensayos propuestos por el diseño factorial se obtuvieron ecuaciones de regresión (funciones de respuesta) de dos y tres variables utilizando el software estadístico JMP® 7.0.1. En base al análisis matemático de estas funciones, se determinó que las condiciones de máxima adsorción para todos los adsorbentes fueron pH = 1 y 20%NaCl. Las condiciones medias fueron pH = 7 y 10%NaCl y las condiciones menos favorables fueron pH = 13 y 0%NaCl. A partir de estas condiciones se realizaron las isotermas de adsorción. Utilizando el software de química computacional HyperChemTM 8.0.3 se realizaron los cálculos de densidad electrónica para los adsorbatos de estudio bajo diferentes condiciones de pH. Se encontró que, para todas las especies adsorbidas, las condiciones ácidas aumentan la electrofilicidad del anillo aromático por una disminución de la densidad electrónica en él mismo. Además, la sustitución de un grupo nitro (NO2) en la estructura lleva a un aumento de la electrofilicidad (disminución de la densidad de carga en el anillo) por su carácter atractor, lo que se tradujo en un aumento de la adsorción. Así mismo, para elucidar el posible mecanismo de adsorción se determinaron las isotermas de adsorción. Los resultados experimentales se correlacionaron con seis modelos de isotermas: Freundlich, Langmuir, Elovich, Temkin, Redlich-Peterson, Dubinin-Radushkevich. En general, se encontró que la adsorción se produce en centros activos con una superficie mixta y con una distribución homogénea de energía. El orden descendente obtenido en relación con a la capacidad de adsorción promedio fue: 2,4-dinitrofenol > 4-nitrofenol > 2-nitrofenol > fenol. Este orden se explica mediante el efecto del pH y la fuerza iónica en la adsorción. El pH tiene el efecto de protonar/desprotonar al adsorbato y este hace variar la electrofilicidad que es determinante en la adsorción. Por otro lado, la fuerza iónica está relacionada con el efecto de “salting out”, que hace cambiar la solubilidad de los adsorbatos debido a la presencia de electrólitos en solución. / Tesis

Nanoscience is an interdisciplinary science that could be defined as the search and study of new properties (physical, chemical, etc..) that emerge as the size of materials is reduced down to nanometric scale (or nanoscale). A valuable tool for achieving this end is the Scanning Tunneling Microscope (STM). Since its invention by Binnig and Rohrer, the STM has become an essential tool for the characterization and manipulation at the nano-scale. Many other microscopes have been developed rooted in the STM, thus giving birth to the family of Scanning Probe Microscopes (SPM). One of the achievements of this work has been the design and calibration of a SPM which allows a simultaneous measurement of electron transport and mechanical properties (adhesion force and energy dissipation) of nanostructures, in varying conditions of temperature from 1.5K to room temperature. This microscope has a conducting tip fixed at one of the arms of a microfabricated quartz tuning fork used in the resonant detection of forces. This detection system was also implemented and tested on a commercial microscope operating in ultra high vacuum and low temperatures conditions. With the microscopes above electrical and mechanical properties of different nanostructures, including atomic size contacts, surface molecules, nano-capacitors and graphite, have been studied. It is also worth mentioning the experimental development of a new technique of local grapheme electro-exfoliation on graphite and its explanation by means of a theoretical model. / La nanociencia es una ciencia interdisciplinaria que podríamos definir como la búsqueda y estudio de nuevas propiedades (físicas, químicas, etc.) que emergen al reducir el tamaño de los materiales a la escala nanométrica. Un instrumento de gran valor para alcanzar este fin es el Microscopio de Efecto Túnel (STM). Desde su invención por Binnig y Rohrer, el STM se ha convertido en una herramienta esencial para la caracterización y la manipulación en la nano-escala. A partir del STM se han desarrollado otros microscopios generando así la familia de Microscopios de Sonda Local (SPM). Uno de los logros conseguidos en esta tesis de doctorado es el diseño y calibración de un SPM que permite hacer medidas simultáneas de transporte electrónico y propiedades mecánicas (fuerza de adhesión y disipación de energía) de nanoestructuras, en condiciones variables de temperatura desde 1.5K hasta temperatura ambiente. Este microscopio utiliza una punta conductora fijada en uno de los brazos de un diapasón de cuarzo microfabricado, para la detección resonante de fuerzas. Este sistema de detección fue también implementado y probado en un microscopio comercial que opera en condiciones de ultra alto vacío y bajas temperaturas. Con dichos microscopios se han estudiado las propiedades eléctricas y mecánicas diferentes nanoestructuras incluyendo contactos de tamaño atómico, moléculas en superficie, nano-capacitores y grafito. Es de destacar también el desarrollo experimental de una nueva técnica de electroexfoliación local de grafeno sobre grafito y su explicación por medio de un modelo teórico. / This work has been supported by the Departamento de Física of the Universidad Nacional de Costa Rica and the grants MAT2007-65487, 31099-E and CONSOLIDER CSD2007-0010, and partly by the European Union through MolSpinQIP.

El procesamiento de información usado hoy en día, está basado fundamentalmente en la industria de los semiconductores. Los imanes moleculares están siendo estudiados actualmente como una gran alternativa o complemento a la electrónica de semiconductores por sus grandes aplicaciones en el desarrollo de los sistemas electrónicos, informáticos y en el campo de la biomedicina entre otros, debido a su fácil miniaturización y posibilidad de formar puertas lógicas de tamaños inferiores a 10 nanómetros. Los imanes moleculares presentan un ordenamiento magnético a nivel molecular en vez de los sistemas tridimensionales comunes. Estas moléculas pueden presentar ordenamiento magnético permanente o histéresis. El fenómeno del magnetismo se debe a estados fundamentales de alto spin y a la anisotropía magnética de estos compuestos. En nuestro caso, vamos a estudiar diversas moléculas consideradas imanes moleculares como son los Polioxometalatos (POMs), ftalocianinas de doble capa [1], anillos de Cr7Ni[2] y así como las distintas moléculas que puedan ser sintetizadas durante el tiempo que dure este proyecto y presenten características de imán molecular. Cabe destacar la importancia que adquieren los POMs, debido a la estrecha colaboración existente con el grupo de Eugenio Coronado de la Universidad de Valencia, tomando importancia las moléculas sintetizadas en el Instituto de Ciencia Molecular ICMOL. Además, también existen colaboraciones con químicos españoles como son Jaume Veciana y Tomás Torres. Los POMs son óxidos metálicos formados por condensación de compuestos de coordinación, que forman estructuras estables perfectamente de- --finidas. Los POMs adquieren propiedades de imanes moleculares, cuando el átomo central que se encuentra en el centro de la estructura es un elemento de transición, más concretamente un lantánido como son el Disprosio y el Erbio [3]. Los POMs formados con estos metales presentan un bloqueo de su momento magnético a temperaturas cercanas a los 5K, por lo que son unas moléculas candidatas para el desarrollo de la computación cuántica. Por otra parte, en este momento existe un gran interés en el desarrollo de dispositivos electrónicos basados en el carbono, más concretamente en las láminas de grafeno, debido a sus posibilidades de sustituir al silicio en algunos elementos de los dispositivos electrónicos. El grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina en forma de panal de abeja mediante enlaces covalentes que se formarían a partir de la superposición de los híbridos sp² de los carbonos enlazados. El grafeno presenta una gran cantidad de nuevas propiedades electrónicas y magnéticas [4][5][6], que están siendo estudiadas actualmente, y que han cobrado gran relevancia en campo del desarrollo de la electrónica actual. Por esto, estamos muy interesados en el estudio de propiedades magnéticas y electrónicas en superficies de grafito-grafeno, modificadas mecánicamente, para sus posibles aplicaciones en sistemas electrónicos a escala nanométrica Presentamos un breve resumen de cada uno de los capítulos que componen este manuscrito. El capítulo 2 explica todas aquellas técnicas y conceptos básicos que hemos tenido que usar, aprender y fabricar para el desarrollo de esta Tesis doctoral, como son la comprensión de las barreras túnel y sus distintos mecanismos y modelos para su entendimiento teórico y no solo experimental. Además describimos como hemos fabricado el microscopio de efecto túnel con el que se han desarrollado la mayoría del trabajo aquí presentado. También describimos las distintas técnicas espectrométricas y electroquímicas con las cuales se han analizado los datos obtenidos con el STM. Además explicamos las técnicas criogénicas y de alto vacío aplicadas al set up experimental durante el desarrollo de las medidas. Con la conclusión de este trabajo, habremos demostrado la gran versatilidad y capacidad que tiene el STM. No solo como microscopio para obtener imágenes con resolución subatómica sino como su capacidad como espectrómetro y manipulación a escala nanométrica. Los avances experimentales en el campo de la nanoelectrónica molecular, obtenidos a la conclusión de este manuscrito, ayudaran en un futuro al desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos más potentes que los actualmente conocidos, haciendo posible el cumplimiento de la Ley de Moore previamente mencionada al inicio de esta introducción.

La Hipertermia con Nanopartículas Magnéticas (HNM) es una terapia oncológica basada en el calentamiento de tumores mediante nanopartículas magnéticas (NPM) incorporadas al tejido, que absorven energía de un campo de radiofrecuencia (RF) externo. Este calentamiento puede provocar necrosis (termoablación) o fomentar apoptosis selectiva de las células tumorales en combinación con terapias convencionales. A fin de optimizar la técnica, se busca desde la ciencia de materiales maximizar la potencia específica absorvida del campo por las NPM (SAR: Specific Absorption Rate). Para esto es necesario contar con modelos contrastados experimentalmente que aumenten la comprensión del mecanismo de interacción entre el campo, las NPM y el entorno de las mismas. En el marco de esta tesis doctoral, se encontraron las ecuaciones diferenciales para la magnetización de sistemas de NPM en función del campo y de la temperatura a partir de un modelo de dos pozos con agitación térmica. Las ecuaciones fueron resueltas numéricamente mediante una implementación Matlab para sistemas ordenados y desordenados con y sin dispersión de tamaños pudiendo simular a partir de ellas ciclos de magnetización DC y RF y procesos ZFC-FC que permiten explorar las condiciones óptimas de muestra y campo para la aplicación. Los resultados numéricos fueron contrastados con datos experimentales obtenidos de diferentes muestras de NPM soportadas en medios fluidos y sólidos. Con el fin de estudiar la respuesta magnética en las condiciones de la aplicación, se diseñó e implementó un sistema inductivo que permite relevar los ciclos de magnetización RF. Mediante este sistema se realizaron mapas de SAR en función de la amplitud (0 kA/m <H0<60 kA/m ) y frecuencia (50 kHz<f<300 kHz) del campo aplicado. Los resultados obtenidos brindan abundante información tanto sobre el mecanismo básico de interacción NPM-campo como sobre las mejores condiciones para la aplicación final.

El objetivo principal de la presente investigación fue el estudio de la adsorción de fenol, 2-nitrofenol, 4-nitrofenol y 2,4-dinitrofenol con nanofibras de carbono (CNF) como adsorbente mediante el uso de un diseño experimental aplicando el modelo factorial de Box Wilson. El uso de este modelo permitió estudiar el efecto en conjunto de diferentes variables (pH, fuerza iónica y concentración inicial del adsorbato) y encontrar las condiciones óptimas para la adsorción. Las CNF fueron sintetizadas por el método CVD utilizando una mezcla de etileno e hidrógeno en un reactor tubular de lecho fijo empleando un catalizador de Ni/SiO2 por 4h a 873K. El material adsorbente (CNF) fue caracterizado mediante diferentes técnicas instrumentales: ATR, FTIR, DRX, SEM, EDX, sorción de N2, titulación Boehm y pHPZC. El análisis por DRX permitió la determinación de las fases cristalográficas en la estructura y la naturaleza grafítica del material. Se encontraron dos picos representativos de planos grafíticos (d101, 44,52° y d002, 25,76°). La titulación Boehm permitió determinar los grupos ácidos superficiales: fenólicos 12,22±0,28 mmolH+/gCNF, lactónicos 6,47±0,12 mmolH+/gCNF y carboxílicos 0,89±0,17 mmolH+/gCNF. La espectroscopia infrarroja (FTIR) permitió identificar los grupos funcionales. El análisis por SEM mostró que las nanofibras se encuentran aglomeradas, sin un ordenamiento aparente, relacionado posiblemente con la alta temperatura empleada en la síntesis (600°C). El análisis elemental realizado (EDX) indica la presencia de solo dos elementos: C (96,4%) y Ni (3,36%), éste último relacionado con el catalizador empleado en la síntesis. Mediante la sorción de N2 se determinó que las CNF tenían un área superficial de 120m2.g-1. Las CNF resultaron ser mayoritariamente micro-mesoporosas, lo que podría favorecer la adsorción de moléculas grandes como el fenol y los nitrofenoles. La isoterma de adsorción de N2 fue de tipo IV, según la clasificación IUPAC, típica de materiales carbonosos. El punto de carga cero encontrado fue de 6,5. El estudio de la cinética de adsorción permitió determinar los tiempos de equilibrio que fueron: 250min para fenol, 300min para 4-nitrofenol y 2,4-dinitrofenol y 400min para 2-nitrofenol. Se aplicó el diseño experimental en base al modelo factorial de Box-Wilson con dos variables (pH y fuerza iónica) y tres variables (pH, fuerza iónica y concentración inicial de adsorbato). A partir de los ensayos propuestos por el diseño factorial se obtuvieron ecuaciones de regresión (funciones de respuesta) de dos y tres variables utilizando el software estadístico JMP® 7.0.1. En base al análisis matemático de estas funciones, se determinó que las condiciones de máxima adsorción para todos los adsorbentes fueron pH = 1 y 20%NaCl. Las condiciones medias fueron pH = 7 y 10%NaCl y las condiciones menos favorables fueron pH = 13 y 0%NaCl. A partir de estas condiciones se realizaron las isotermas de adsorción. Utilizando el software de química computacional HyperChemTM 8.0.3 se realizaron los cálculos de densidad electrónica para los adsorbatos de estudio bajo diferentes condiciones de pH. Se encontró que, para todas las especies adsorbidas, las condiciones ácidas aumentan la electrofilicidad del anillo aromático por una disminución de la densidad electrónica en él mismo. Además, la sustitución de un grupo nitro (NO2) en la estructura lleva a un aumento de la electrofilicidad (disminución de la densidad de carga en el anillo) por su carácter atractor, lo que se tradujo en un aumento de la adsorción. Así mismo, para elucidar el posible mecanismo de adsorción se determinaron las isotermas de adsorción. Los resultados experimentales se correlacionaron con seis modelos de isotermas: Freundlich, Langmuir, Elovich, Temkin, Redlich-Peterson, Dubinin-Radushkevich. En general, se encontró que la adsorción se produce en centros activos con una superficie mixta y con una distribución homogénea de energía. El orden descendente obtenido en relación con a la capacidad de adsorción promedio fue: 2,4-dinitrofenol > 4-nitrofenol > 2-nitrofenol > fenol. Este orden se explica mediante el efecto del pH y la fuerza iónica en la adsorción. El pH tiene el efecto de protonar/desprotonar al adsorbato y este hace variar la electrofilicidad que es determinante en la adsorción. Por otro lado, la fuerza iónica está relacionada con el efecto de “salting out”, que hace cambiar la solubilidad de los adsorbatos debido a la presencia de electrólitos en solución.

[pt] Esta tese investiga a Nanotecnologia Computacional Inteligente, isto é, o apoio de técnicas de Inteligência Computacional (IC) nos desafios enfrentados pela Nanociência e Nanotecnologia. Por exemplo, utilizam-se as Redes Neurais para construir sistemas de inferência capazes de relacionar um conjunto de parâmetros de entrada com as características finais das nanoestruturas, permitindo aos pesquisadores prever o comportamento de outras nanoestruturas ainda não realizadas experimentalmente. A partir dos sistemas de inferência, Algoritmos Genéticos são então empregados com o intuito de encontrar o conjunto ótimo de parâmetros de entrada para a síntese (projeto) de uma nanoestrutura desejada. Numa outra linha de investigação, os Algoritmos Genéticos são usados para a otimização de parâmetros de funções de base para cálculos ab initio. Neste caso, são otimizados os expoentes das funções gaussianas que compõem as funções de base. Em outra abordagem, os Algoritmos Genéticos são aplicados na otimização de agregados atômicos e moleculares, permitindo aos pesquisadores estudar teoricamente os agregados formados experimentalmente. Por fim, o uso destes algoritmos, aliado ao uso de simuladores, é aplicado na síntese automática de OLEDs e circuitos de Autômatos Celulares com Pontos Quânticos (QCA). Esta pesquisa revelou o potencial da IC em aplicações inovadoras. Os sistemas híbridos de otimização e inferência, por exemplo, concebidos para prever a altura, a densidade e o desvio padrão de pontos quânticos auto-organizáveis, apresentam altos níveis de correlação com os resultados experimentais e baixos erros percentuais (inferior a 10%). O módulo de elasticidade de nanocompósitos também é previsto por um sistema semelhante e apresenta erros percentuais ainda menores, entorno de 4%. Os Algoritmos Genéticos, juntamente com o software de modelagem molecular Gaussian03, otimizam os parâmetros de funções que geram expoentes de primitivas gaussianas de funções de base para cálculos hartree-fock, obtendo energias menores do que aquelas apresentadas nas referencias. Em outra aplicação, os Algoritmos Genéticos também se mostram eficientes na busca pelas geometrias de baixa energia dos agregados atômicos de (LiF)nLi+, (LiF)n e (LiF)nF-, obtendo uma série de novos isômeros ainda não propostos na literatura. Uma metodologia semelhante é aplicada em um sistema inédito para entender a formação de agregados moleculares de H2O iônicos, partindo-se de agregados neutros. Os resultados mostram como os agregados podem ser obtidos a partir de diferentes perspectivas, formando estruturas ainda não investigadas na área científica. Este trabalho também apresenta a síntese automática de circuitos de QCA robustos. Os circuitos obtidos apresentam grau de polarização semelhante àqueles propostos pelos especialistas, mas com uma importante redução na quantidade de células. Por fim, um sistema envolvendo Algoritmos Genéticos e um modelo analítico de OLEDs multicamadas otimizam as concentrações de materiais orgânicos em cada camada com o intuito de obter dispositivos mais eficientes. Os resultados revelam um dispositivo 9,7% melhor que a solução encontrada na literatura, sendo estes resultados comprovados experimentalmente. Em resumo, os resultados da pesquisa permitem constatar que a inédita integração das técnicas de Inteligência Computacional com Nanotecnologia Computacional, aqui denominada Nanotecnologia Computacional Inteligente, desponta como uma promissora alternativa para acelerar as pesquisas em Nanociência e o desenvolvimento de aplicações nanotecnológicas. / [en] This thesis investigates the Intelligent Computational Nanotechnology, that is, the support of Computational Intelligence (CI) techniques in the challenges faced by the Nanoscience and Nanotechnology. For example, Neural Networks are used for build Inference systems able to relate a set of input parameters with the final characteristics of the nanostructures, allowing the researchers foresees the behavior of other nanostructures not yet realized experimentally. From the inference systems, Genetic Algorithms are then employees with the intention of find the best set of input parameters for the synthesis (project) of a desired nanostructure. In another line of inquiry, the Genetic Algorithms are used for the base functions optimization used in ab initio calculations. In that case, the exponents of the Gaussian functions that compose the base functions are optimized. In another approach, the Genetic Algorithms are applied in the optimization of molecular and atomic clusters, allowing the researchers to theoretically study the experimentally formed clusters. Finally, the use of these algorithms, use together with simulators, is applied in the automatic synthesis of OLEDs and circuits of Quantum Dots Cellular Automata (QCA). This research revealed the potential of the CI in innovative applications. The hybrid systems of optimization and inference, for example, conceived to foresee the height, the density and the height deviation of self-assembled quantum dots, present high levels of correlation with the experimental results and low percentage errors (lower to 10%). The Young’s module of nanocomposites is also predicted by a similar system and presents percentage errors even smaller, around 4%. The Genetic Algorithms, jointly with the package of molecular modeling Gaussian03, optimize the parameters of functions that generate exponents of primitive Gaussian functions of base sets for hartree-fock calculations, obtaining smaller energies than those presented in the literature. In another application, the Genetic Algorithms are also efficient in the search by the low energy geometries of the atomic clusters of (LiF) nLi +, (LiF) n and (LiF) nF-, obtaining a set of new isomers yet not propose in the literature. A similar methodology is applied in an unpublished system for understand the formation of molecular cluster of ionic H2O from neutral clusters. The results show how the clusters can be obtained from different perspectives, forming structures not yet investigate in the scientific area. This work also presents the automatic synthesis of robust QCA circuits. The circuits obtained present high polarization, similar to those proposed by the specialists, but with an important reduction in the quantity of cells. Finally, a system involving Genetic Algorithms and an analytic model of multilayer OLEDs optimize the concentrations of organic material in each layer in order to obtain more efficient devices. The results reveal a device 9.7% better that the solution found in the literature, being these results verified experimentally. In summary, the results of the proposed research allow observe that the unpublished integration of the techniques of Computational Intelligence with Computational Nanotechnology, here named Intelligent Computational Nanotechnology, emerges as a promising alternative for accelerate the researches in Nanoscince and the development of application in Nanotechnology.