Nanomateriales

Los Nanomateriales son aquellos materiales que tienen propiedades morfológicas más pequeñas que un micrómetro es casi imposible de medir el material, a pesar de su diminuto tamaño no existe un rango mínimo o máximo acerca de este, algunos autores importantes de grandes teorías marcan su rango mínimo y máximo de 1nm a 100nm, para esto se utiliza una nanoescala entre la microescala (1 micrómetro) y la escala atómica/molecular, que es alrededor de 0.2nanómeros.

Un aspecto único que tiene la nanotecnología es que tiene una nueva aparición de efectos mecánicos cuánticos, como por ejemplo: “efecto del tamaño de cuanto” en el que las propiedades electrónicas de los sólidos se ve alterada con una gran reducción en el tamaño de partículas. Este efecto no tiene importancia al ir de macro a micro dimensiones, pero se vuelve dominantes cuando la nanoescala es alcanzada.

Otro aspecto importante de los Nanomateriales es que varias propiedades físicas cambian cuando se compara con sistemas macroscópicos. Las nuevas propiedades de los Nanomateriales están sujetos a la investigación nanomecánica, donde sus actividades catalíticas revelan novedosas propiedades con la interacción de materiales como los biomateriales.

La nanotecnología puede ser imaginada como la extensión de las disciplinas tradicionales hacia la consideración explícita de las mencionadas propiedades. Además, las disciplinas tradicionales pueden ser reinterpretadas como aplicaciones específicas de nanotecnología. Esta reciprocidad dinámica de ideas y conceptos contribuye a la comprensión moderna del campo. Ampliamente hablando, la nanotecnología es la síntesis y aplicación de ideas provenientes de la ciencia y la ingeniería hacia la comprensión y producción de materiales y dispositivos novedosos.

¿Cómo se procesan los nanomateriales?

Algo que tienen de fascinantes los Nanomateriales es la manera de cómo se manifiestan sus propiedades en función de aspectos tan simples como la forma, el tamaño y su composición.

Lograr que estos aspectos estén en el objetivo deseado ha permitido establecer una línea de evolución para los materiales nano escalares como propone el físico Wolfgang Parak1.

Inicialmente se obtienen métodos que permiten la producción de nanomateriales metálicos que consisten de un 70% de los elementos que los componen son metálicos, ya sean semiconductores basados en carbono, etc. Algo que llama mucho la atención es el desarrollo de estrategias para controlar el tamaño del material aspecto de gran importancia para checar las propiedades físico-químicas. Así como drásticamente depende del tamaño en la escala manométrica. La temperatura de fusión que para el oro es de 1064°C se reduce a 900°C cuando se alcanza un tamaño de 5 nanómetros.

Otro aspecto para su elaboración se orienta para los esfuerzos de control para mantener la forma. Esta cualidad geométrica puede parecer poco relevante pero juega un gran papel importante en el comportamiento de la materia en la nanoescala. Por ejemplo el carbono.

1) Wolfgang Parak. Faculty of Physics, University of Marburg, Renthof 7, 35037 Marburg, Germany

Este elemento puede ensamblarse en topologías esférica, tubular, planar, tetraédrica, hexagonal, etc. Este es un aspecto que le confiere al carbono la extraordinaria riqueza de posibilidades estructurales que originan materiales variados como el diamante, el grafito, nanotubos, fullerentos, nanofribras y grafeno entre otros.

En la actualidad ya se cuenta con métodos sintéticos que permiten controlar el tamaño y forma estructural del carbono con gran precisión y reproductibilidad.

Otra fase que podría clasificar a los nanomateriales como de cuarta generación corresponde al control de la composición. Este quizás uno de los más difíciles aspectos de los procesos de producción de nanomateriales como es bien conocido para obtener una mejor respuesta del material (ejemplo: mejorar la actividad catalítica o eléctrica) se suele escoger combinaciones de diferentes elementos atómicos que debidamente organizados proporcionan el comportamiento deseado. Como son estructuras core-shell, nano aleaciones, híbridos y nanocompostes entre otros, son algunas estructuras composicionales que están siendo sintetizadas e investigadas hoy en día.

Para la fabricación de los nanomateriales existen dos vías diferentes, se les conoce como “de arriba hacia abajo” y la manera de “abajo hacia arriba”

Para el método de arriba hacia abajo, se utiliza para la fabricación de transmisores y otros componentes electrónicos, se fabrican por maneras de litografía que consiste en transferir un patrón o realizar un dibujo sobre un semiconductor. Esto consiste en depositar materiales de manera controlada en cualquier lugar de la superficie respetando un patrón previamente diseñado. Este proceso consta de varias etapas y se puede trasferir directamente.

Para el método de “abajo hacia arriba” los químicos, físicos y biólogos moleculares construyen nano sistemas a partir de unidades de construcción manométricas o nano ladrillos, en los últimos años se ha desarrollado una impresionante manera de métodos de fabricación de gran variedad de estas unidades manométricas, desde nano partículas de todas las clases hasta polímeros o biomoleculas programadas.

Este procedimiento está muy relacionada con las rutas de síntesis molecular que los químicos vienen haciendo desde

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