Nanomateriales

Introduccion

Hablar de películas finas es hablar de un material a escala manométrica (10-9 metros) depositado o soportado sobre un sustrato.

Es conocido que la reducción de las dimensiones de un material hasta la escala manométrica conduce a un drástico cambio en sus propiedades con respecto al mismo material con dimensiones masivas (bulk). Tales cambios son atribuidos principalmente a efectos de confinamiento cuántico y de superficie que conducen a nuevos y únicos comportamientos físicos, químicos y biológicos de los nanos materiales, convirtiendo a los nanos materiales en el foco de atención para investigación básica y potenciales aplicaciones en diversos campos como la Medicina, Energía, Medio Ambiente, Industria y Tecnología de Alimentos y Farmacéutica.

La nanotecnología se entiende por la moleculacion de atomos o moléculas en las tres escalas nanométricas pudiendo modificar sus propiedades de acuerdo a las necesidades pertinentes, la nanotecnología estudia materiales con diversas morfologías por ejemplo: las estructuras alargadas llamadas nanorots, las esféricas llamadas nanoparticulas, nanoalmabres, nanotubos.

DEFINICION

Una película delgada se debe adherir al sustrato subyacente para poder ser útil. Dado que la película es inherentemente frágil, depende del sustrato para su apoyo estructural. Tal apoyo sólo se logra si la película está unida al sustrato por fuerzas tensas. Las fuerzas de unión pueden ser químicas; es decir, una reacción química en la superficie puede conectar la película con el material subyacente. Por ejemplo, cuando un óxido metálico se deposita en vidrio, las redes de óxido del óxido metálico del vidrio se combinan en la interfaz para formar una zona delgada de composición intermedia. En estos casos las energías de enlace entre la película y el sustrato tienen una magnitud del mismo orden que la de los enlaces químicos, es decir, de 250 a 400 KJ/mol. En algunos casos, empero, la unión entre la película y el sustrato se basa únicamente en fuerzas intermoleculares de Van der Waals y electrostáticas, como podría darse cuando una película de un polímero orgánico se deposita en una superficie metálica. Las energías que unen la película al sustrato en tales casos pudrían ser sólo del orden de 50 a 100 kJ/mol, así que las películas no son tan robustas.

Las películas delgadas se utilizan con fines de decoración o de protección: para formar conductores, resistores y otros tipos de películas en circuitos, microelectrónicas; para formar positivos fotovoltaicos que convierten energía solar en electricidad; y para muchas otras aplicaciones.

Tratamiento Térmico de Recocido:

Es un tratamiento que se da a cabo entre las temperaturas de 400 y 700 grados celcius para asegurar la formación de la fase deseada del material sintetizado. La temperatura depende de la composición química de la película, por ejemplo: estudios demuestran que la temperatura de cristalización ideal para el óxido de zinc es 400 oxido de niquel 500 grados, oxido de estaño 400 grados oxido de titanio dopado con aluminio 600 grados etc. Lo que se busca con esto es obtener una cristalografía en planos preferenciales de crecimiento.

Método Síntesis Coloidal

Es un método general utilizado para producir nano partículas metálicas en suspensión:

Coloide: Es una solución heterogénea donde la fase dispersa no se nota.

En este método el material de partida es una sal que contiene el metal que deseamos sintetizar, un solvente para formar una solución homogénea con esta sal, un agente reductor que formara un oxido estable y un agente estabilizador generalmente polimérico que mantendrá a los productos estables.

Por ejemplo: para sintetizar las nanopartículas de oro se utiliza como precursor el ácido cloraurico HAuCl4 como sal precursora se utiliza el citrato de sodio con etanol y etanol como agente reductor y solvente respectivamente, estabilizándolo con polivinil pirrolidona.

Método de síntesis Sol-Gel

El proceso sol-gel representa una nueva alternativa para la preparación de óxidos, este proceso se utiliza en la obtención de diversos materiales y consiste en la preparación de un sol, la gelación del mismo y la remoción del solvente para formar el sólido. Un sol es una dispersión de partículas coloidales en fase líquida que son suficientemente pequeñas para permanecer suspendidas por movimiento Browniano. Un gel es un sólido consistente de al menos dos fases: una fase sólida que forma una red que atrapa e inmoviliza a una fase líquida. En el proceso sol-gel la solución o precursor puede incluir alcóxidos metálicos, soluciones salinas metálicas, y otras soluciones conteniendo complejos metálicos .

Los precursores más comúnmente utilizados en el proceso sol-gel son los alcóxidos metálicos. Estos reaccionan con agua a través de las reacciones de hidrólisis y condensación (que es prácticamente una polimerización) hasta conducir a un óxido metálico amorfo, el alcohol producido durante la reacción de hidrólisis se remueve fácilmente durante el proceso. El término sol-gel se aplica entonces ampliamente para describir la síntesis de óxidos inorgánicos por los métodos de la química tradicional. Este proceso ofrece muchas ventajas cuando se compara con la ruta convencional para producir vidrios y cerámicos a partir de polvos.

El producto de las transiciones sol-gel se conoce como alcogel. Después de la transición sol-gel, la fase solvente se remueve de los poros de la red interconectada. Si se remueve mediante un tratamiento térmico convencional, el resultado es un xerogel. Si se remueve a través de evacuación supercrítica, el resultado es un aerogel. La remoción del solvente, de los poros del alcogel, tiene efectos dramáticos en

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