FISICA DE SEMICONDUCTORES

APORTE TRABAJO COLABORATIVO NO. 1

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)

BOGOTÁ

26 DE MARZO DE 2015

MATERIAS Y MATERIAS PRIMAS DE NANO MATERIALES

Nanotecnología también llamada ciencia de lo oculto por sus efectos o reacciones ocurren a escalas macroscópicas.

Se define como nanotecnología la ciencia de lo pequeño o la revolución tecnológica hacia lo pequeño pero a que se le llama pequeño.

Pequeño nos puede parecer como un diámetro de un cabello humano pero se esto se tendrá que reducir a decenas de miles para llegar al dominio de la nanotecnología; para hablar del tema hay que definir lo que es un nanómetro donde este es la mil millonésima parte de un metro podemos imaginarlos por ejemplo cogiendo una regla y la distancia entre un milímetro a otro dibujar un millón de rayitas.

Y la nanociencia se diferencia por que en lugar de estudias muchos compuestos esta estudia lo esencial o sea el átomo o una molécula con sus propiedades químicas y fiscas. Entonces podemos definir la:

Nanotecnología como el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación de aplicaciones de materiales, aparatos y sistemas funcionales a nanoescala.

Y los Nanomateriales son: Materiales con propiedades morfológicas más pequeñas que un micrómetro en el menos una dimensión y estos se clasifican en 4 tipos: Carbono, metal, dendimetros y compuestos. Algunos tipos son: nanopartículas, nanoestructurados, nano tubos, nanoporosos, nanocapsulas, nanofibras, nano hilos

Nanoestructuras biológicas: materiales biomimeticos a escala manométrica, plimeros usados como base para el crecimiento de la piel o gomas antimicrobianas

La nanotecnología son las ramas de la ciencia y la tecnología que trabajando juntas desarrollan nuevos materiales y dispositivos aprovechando propiedades atómicas y moleculares a escala de los nanómetros.

Los nanomateriales son aquellos en los cuales introducimos nuevas propiedades introduciéndole nano sistemas; actualmente alrededor del mundo científicos de diferentes áreas utilizan el micro y nanotecnologías con aplicaciones que van en mejoras de productos de uso diario hasta el desarrollo de innovaciones que da respuesta a los desafíos que enfrenta la humanidad.

Se denomina ciencia horizontal al trabajo interdisciplinario entre profesionales de distintas áreas que forman un equipo de trabajo para darle solución a los problemas que faltan en la ciencia.

En la actualidad se desarrolla y comercializan artículos utilizando la nanotecnología solo en el área de la salud y belleza en el año 2006 la marca nesy tiene en el mercado mundial 125 productos los más comunes cosméticos con nano partículas para favorecer su absorción y pantallas solares.

También se utiliza las nanotecnologías en la producción de componentes electrónicos en el procesamiento de las telas anti manchas, antiarrugas, con protección ante los rayos uv , en pinturas que resisten el rayado o en artículos deportivos como las raquetas de tenis o palos de joker ; pero la nanotecnología además de ser utilizada en el desarrollo de productos masivos también tiene una participación fundamental en el desarrollo de la infinidad de otras aplicaciones como por ejemplo en el medio ambiente se verá beneficiado por las nanotecnologías aplicadas en la recuperación de fluidos líquidos o para optimizar la eliminación de gases contaminantes también en los sectores agrícolas y ganaderos se difundirá el uso de las nano capsulas para la administración de fertilizantes y otros agroquímicos en forma más eficiente .

Por otra parte la tecnología de la información también se verá revolucionada por las nano electrónicas o electrónica molecular.

La nanotecnología permite crear nuevos materiales, dispositivos y sistemas mediante el control de la materia en esa escala diminuta del nanómetro, pero para poder trabajar en esa escala es necesario ver los átomos y poder manipularlos; esto es algo que se logró a partir de 1981 gracias a la aparición del microscopio de barrido de efecto túnel y a sus técnica derivadas. Este es el único que nos da resolución atómica, que nos da imágenes de átomos y moléculas y sus defectos en forma individual.

Otra de la característica del microscopio es que también se puede mover ciertos átomos y se pueden disponer de una manera formando por ejemplo un arreglo circular, triangular etc. Por lo tanto el microscopio es una herramienta única y una herramienta ideal para trabajar en el mundo de la ciencia porque permite llevar a cabo el objetivo que es crear objetos de tamaño manométricos de manera prediseñada.

Hay dos formas de fabricación o enfoques de la nanotecnología

1. De arriba hacia abajo los dispositivos que se llama top-down en el inglés que quiere decir deduciendo las dimensiones cada vez más hasta llegar a tener transistores mini chips cada vez más pequeños

2. Metodología de construcción o fabricación de objetos es de bajo hacia arriba bottom-up que quiere decir ir sumando o agregando moléculas en forma muy controlada para construir objetos precisos; esto son tendencias que actualmente están en procesos de investigación en cualquier momento pasara a una escala industrial y va a permitir construir los chips del futuro.

La miniaturización o la reducción se tamaño se inició en 1947 cuando se cambiaron los tubos de vacíos por transistores pero en 1958 apareció el primer circuito integrado se cree que desde esta

fecha inicio la miniaturización y unos de los creadores de Intel dijo que cada 18 meses incluiría más transistores en sus procesadores.

El cual se calcula que el crecimiento para para los años 2021 pero en los años 2018 habrá problemas por sobrecaliento de los chip

La fabricación de objetos se inicia de abajo hacia arriba y hacer química física en la etapa atómica y molecular para hacer objetos más grandes.

Aplicaciones de la nanotecnología:

Automóviles: Reducir peso, reducir su contaminación y el consumo de combustibles.

Biomedicina: para atacar células cancerígenas.

En la aviones de combate

En las prendas de vestir

Construcción de obras civiles

Y en la agricultura

Su fabricación se realiza con procedimientos muy básicos químicos como: precipitación, aerosoles, síntesis etc.

En su fabricación se debe tener en cuenta que sucede en su interior y su exterior por ser tan pequeños lógicamente están más expuestos en 1 gramo de nano partículas hay 1000m2 superficie expuesta.

Se sintetizan nanopartículas de óxido de titanio que adsorben contaminantes y con la ayuda de la luz se destruyen este proceso es llamado fotocatálisis.

Nano tubos de carbonos son muy utilizados en nuestra vida cotidiana como en las raquetas de tenis y prótesis y son muy utilizadas en los sistemas espaciales.

Ventajas: reducir la contaminación, mejorar el rendimiento la resistividad y longitividad del material.

Desventajas: Desecho tóxicos, contaminación del agua y su utilización en actividades bélicas y terroristas