Nanomateriales

Nanomateriales

Son materiales con propiedades morfológicas estructurales que hace que al menos una de sus dimensiones esté en el intervalo de 1-100 nanometros (nanoescala). En términos generales su preparación se realiza a partir de procesos de síntesis, en la llamada aproximación botom-up, donde los bloques constituyentes se configuran y agrupan mediante estrategias controladas.

Unaclasificación, que no pretende ser exhaustiva, podría ser la siguiente: •

Nanocompuestos: son materiales formados por nanofases; con una microestructura compuesta por granos/cristalitos o partículas con dimensiones nanométricas y materiales amorfos, que integran

componentes distintos mezclados a escala nanométrica. En base a sus dimensiones o la de alguno de sus componentes se establecen cuatrocategorías: 0D, 1D, 2D y 3D, indicándose con esta nomenclatura cuántas de las dimensiones de la nanoestructura superan el rango de la nanoescala. No se deberían incluir en la categoría de nanoestructuras los materiales llamados 3D, ya que todas sus dimensiones serán mayores de 100 nm. Sin embargo, se consideran materiales nanoestructurados 3D a aquellos en los que se utilizan nanoestructuras (0D, 1Do 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, el suministro controlado de medicamentos y almacenamiento de gases, compuestos orgánicos, contaminantes y energía.

•Nanopartículas: son partículas con dimensiones controladas del orden de unidades, decenas o centenas de nanómetros. No

obedecen a la química cuántica, es decir…., ni las leyes de la física

1

clásica.

En

conclusión,

poseen

características

propias.

Las

nanopartículas pueden ser semiconductoras, metálicas, óxidos, fullerenos, magnéticas, puntos cuánticos, etc.

•Nanotubos: de carbono o no carbonados, compositos, nanohilos (metálicos, semiconductores, óxidos, etc.), nanopuntas, nanowiskers. Se distingue el nanotubo de carbón como la fibra más fuerte que se conoce pudiendo ser de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso, y posee propiedades eléctricas conductivas importantes.

•

Superficies ordenadas

nanomodeladas

(nanopatterned),disposiciones

nanomagnéticas

(nanomagnetic

arrays),

nanoestructuras multicapas, etc. •

Materiales

porosos

(a

nivel

nanométrico)

y

materiales

nanocompositos que se puedan fabricar a partir de ellos (sílica, alúmina, zeolitas, etc.). •

Nanocapas: recubrimientos con espesores suficientemente delgados como para ser incluidos en el concepto de nanoescala. Típicamente sehabla de nanocapas ferroeléctricas, fotónicas, magnéticas…

•

Nanoestructuras biológicas, materiales biomiméticos.

Muchas de las propiedades de los materiales dependen de cómo se comporten los electrones que se mueven en su seno y de cómo estén ordenados los átomos en la materia. En un nanomaterial, el movimiento de los electrones está muy limitado por las dimensiones del propio material.Además, la proporción de átomos en la superficie con respecto al interior es mucho más alta que en materiales de tamaño más elevado. Por consiguiente, si reducimos

2

las dimensiones de un material, modificaremos sus propiedades y en consecuencia podremos diseñar materiales con propiedades a la carta. Para ejemplificar esta afirmación un buen ejemplo seria el proceso que realiza el carbono ografito, que deja de ser ese material débil a nivel macromolecular, para convertirse a nivel nano en nanotubos superresistentes.

La nanotecnología es la ciencia que estudia el diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. En la...