Nano

Actas 2006-2007

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Nanomateriales para aplicaciones avanzadas.
Javier García Martínez, Gonzalo Abellán, Adela I. Carrillo, Noemi Linares. Laboratorio de Nanotecnología Molecular. www.ua.es/grupo/nanolab Dpto. Química Inorgánica, Universidad de Alicante. Carretera San Vicente s/n, E-03690, Alicante. e-mail: j.garcia@ua.es

Abstract
La síntesis de nanomateriales es actualmente una de lasramas más activas dentro de la nanociencia. La definición de nanomateriales engloba aquellos en los que al menos una de sus dimensiones se encuentra en el rango de la nanoescala, es decir, entre 1 y 100 nanómetros. La cualidad más importante y sorprendente de esta nueva familia de materiales es el desarrollo de importantes propiedades dependientes del tamaño cuando sus dimensiones alcanzan el rangonanométrico. El auge experimentado por la investigación en el campo de los nanomateriales en los últimos años pone de manifiesto las potenciales aplicaciones de estos materiales en muy diversos sectores tanto de la sociedad como de la industria.

Introducción
Una de las clasificaciones propuestas más acertada para los nanomateriales los divide en base a sus dimensiones o la de alguno de suscomponentes. [1] Se establecen así cuatro categorías: 0D, 1D, 2D y 3D, indicándose con esta nomenclatura cuántas de las dimensiones de la nanoestructura superan el rango de la nanoescala (ver Figura 1). Así, y según la definición de nanomaterial dada con anterioridad, no se deberían incluir en la categoría de nanoestructuras los materiales llamados 3D, ya que todas sus dimensiones serán mayores de100 nm. Sin embargo, se consideran materiales nanoestructurados 3D a aquellos en los que se utilizan nanoestructuras (0D, 1D o 2D) como bloques de construcción, replicándose en las 3 direcciones del espacio de forma ordenada. La importancia de estas nanoestructuras viene determinada por la cantidad de aplicaciones en campos tan diversos como la catálisis, la separación, el transporte de fluidos, elsuministro controlado de medicamentos y almacenamiento de gases, compuestos orgánicos, contaminantes y energía.[2] Actualmente, la tendencia general en la investigación de nanoestructuras, y la de nuestro grupo en particular, va dirigida hacia la preparación de materiales nanoestructurados ‘a medida’, es decir, desarrollar estrategias sintéticas que permitan crear materiales con propiedadesdeterminadas según las aplicaciones que se requieran en cada caso.

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Actas 2006-2007

(A)

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(C)

25 nm

Figura 1. Imágenes de microscopía electrónica de transmisión de diferentes matriales nanoestructurados. (A) Nanopartícula de Pd (nanoestructura 0D), (B) Nanotubo de sílice (nanoestructura 1D) y (C) Sílice con porosidad ordenada de forma cúbica en el rango de los nanómetrosconocida como MCM48 (nanoestructura 3D). La producción de nuevos nanomateriales se puede llevar a cabo mediante dos estrategias diametralmente opuestas, por un lado, técnicas descendentes o “top-down” (reducción del tamaño de materiales másicos hasta límites nanométricos), y por otro, técnicas ascendentes o “bottom-up” (síntesis de nanomateriales mediante unidades de construcción más pequeñas).Centrándonos en las técnicas ascendentes, el uso de unidades de construcción de tamaño nanométrico permite la preparación de sólidos organizados a varias escalas con gran precisión (ver Figura 2). [3]

Figura 2. Esquema de tres técnicas de construcción de nanomateriales. a) Utilización de plantillas (en rojo) que inducen la formación del sólido (amarillo) a su alrededor y que mantienen su forma originaldurante la síntesis. b) Autoensamblaje de componentes individuales (azules y verdes) en estructuras supramoleculares en torno a las cuales crece el sólido (amarillo). c) Mediante el uso de moldes (azul oscuro) es posible preparar sólidos (amarillo) que replican sus huecos mediante el crecimiento restringido en el espacio. La organización del sólido se consigue mediante el control preciso de las...