Nano Materiales

Introducción

Aunque la idea de llevar a cabo manipulaciones a escalas cada vez más pequeñas ha sido de alrededor durante bastante tiempo el nacimiento de la nanotecnología, por lo menos a nivel ideológico, suele remontarse a un discurso de Richard Feynman en el 12 1959 reunión de la American Physical Sociedad. En su discurso, Feynman propuso manipulaciones para aplicaciones tales como el almacenamiento de datos a la escala de un solo átomo. Sería más de dos décadas antes de que el documento reconoce por primera vez en la nanotecnología molecular fue publicada.

Nanotecnología

Una de las motivaciones de la nanociencia es tratar de entender cómo se comportan los materiales cuando los tamaños de muestra son cerca de dimensiones atómicas. La Figura 1 muestra una imagen de nanofibrillas que son de 10 a 100 veces menor en diámetro que las fibras textiles convencionales. En comparación con un cabello humano, que es ca. 80.000 nm de diámetro, las nanofibras son 1.000 veces menor en diámetro. Cuando la escala de longitud característica de la microestructura es en el 1 - 100 nm de rango, se hace comparable con las escalas de longitud crítica de los fenómenos físicos, resultando en los llamados "efectos de tamaño y forma." Esto conduce a propiedades únicas y la oportunidad de utilizar tales materiales nanoestructurados en nuevas aplicaciones y dispositivos. Los fenómenos que ocurren en esta escala de longitud son de interés para los físicos, químicos, biólogos, ingenieros eléctricos y mecánicos e informáticos, lo que hace la investigación en nanotecnología una actividad de frontera en la ciencia de materiales.

Figura 1. Una foto de nanofibras se muestra con un cabello humano como referencia (reproducido con permiso de Tecnologías Espín, Inc.)

En el seguimiento de la evolución nano, se ha dicho que no importa lo que los resultados del mercado en el corto plazo o largo plazo, la nanociencia nunca volverá a ser una industria en sí misma, sino una ciencia de muchas vías de aplicación, y la posibilidad de que podría redefinir la dirección de varios industries.Esta visión permite reconocer que la nanotecnología no es una "tecnología", sino "un conjunto de tecnologías", produciendo una serie de avances técnicos que se filtran en muchos mercados diferentes. Dentro de este marco, el mundo de la nanotecnología se puede dividir en tres grandes categorías: materiales nanoestructurados, nanoherramientas y nanodispositivos. Los diversos componentes de estas categorías se ilustran esquemáticamente en la Tabla 1.

Tabla 1. Ilustración esquemática del mundo de la nanotecnología.

Nanoherramientas

Nanoherramientas son dispositivos que manipulan la materia a nano o régimen atómica. Dispositivos tales como microscopios de fuerza atómica, microscopios de sonda atómica, dispositivos de deposición de capas y herramientas de nanolitografía, pueden manipular la materia en el régimen atómica o molecular. Algunos otros nanoherramientas incluyen técnicas de fabricación, análisis e instrumentos de metrología, y software para la investigación y desarrollo de nanotecnología. Se utilizan en litografía, la deposición química de vapor (CVD), la impresión 3-D, y nanofluidics. Nanofluidics, el estudio del comportamiento fluido escala nanométrica, por ejemplo, el estudio de la dinámica de las gotitas adsorbidas sobre superficies de bajo shearing se utiliza sobre todo en áreas tales como el diagnóstico médico y biosensores.

Nanodispositivos

Nanodispositivos son un sistema completo con componentes nanoestructurados que lleva a cabo en función asignada que no sea la manipulación nanomatter. Los nanodispositivos primero en el mercado eran cuántica biodetectors puntos fluorescentes. Los dispositivos MEMS se utilizan como acelerómetros en los airbags de automóviles. Muchas aplicaciones prometedoras otras están en desarrollo, tales como dispositivos de memoria nanoelectric, nanosensores y sistemas de administración de fármacos. Componentes para nanodispositivos incluirá los nanomateriales semiconductores, moléculas orgánicas, polímeros y productos químicos de alta pureza y materiales.

Materiales nanoestructurados

En esta sección:

• Los materiales nanocristalinos (Nano Metales)

• Los nanotubos de carbono / Fullerenos

• Los dendrímeros (nanopartículas orgánicas)y nano arcillas

• Silsesquioxanos poliédricos (inorgánicos-orgánicos nanopartículas híbridas)

• Las nano-productos intermedios

• Materiales biomédicos

• Materiales magnéticos

Nanocompuestos

Nanoestructurados (NSM) materiales son materiales con una microestructura de la escala de longitud característica de la cual es del orden de unos pocos (típicamente 1-100) nanómetros. La microestructura se refiere a la composición química, la disposición de los átomos de la estructura (atómica), y el tamaño de un sólido en una, dos o tres dimensiones. Efectos que controlan las propiedades de los materiales nanoestructurados incluyen los efectos de tamaño (donde las escalas de longitud críticos de los fenómenos físicos se vuelven comparable con el tamaño característico de los bloques de construcción de la microestructura), los cambios de la dimensionalidad del sistema, los cambios de la estructura atómica, y aleación de componentes (por ejemplo, elementos) que no son miscibles en el sólido y / o el estado fundido.

La síntesis, caracterización y tratamiento de materiales nanoestructurados son parte de un campo emergente y de rápido crecimiento. Investigación y Desarrollo en este campo hace hincapié en los descubrimientos científicos en la generación de materiales controlados con características microestructurales, la investigación sobre su transformación en materiales a granel con propiedades de ingeniería y funciones tecnológicas, y la introducción de nuevos conceptos de dispositivos y métodos de fabricación.

Los materiales nanoestructurados se pueden agrupar en nanopartículas (los bloques de construcción), nano-productos intermedios, y nanocompuestos. Pueden estar en o lejos del equilibrio termodinámico. Por ejemplo, los materiales nanoestructurados

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