Introduccion a Los Nanomateriales

FES-CUAUTITLN DEPARTAMENTO DE INGENIERA

Mtro. Felipe Daz del Castillo R. - 1 -

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLN

(UNAM)

DEPARTAMENTO DE INGENIERA

LABORATORIO DE TECNOLOGA DE MATERIALES

LECTURAS DE INGENIERA 20

INTRODUCCIN A LOS NANOMATERIALES

M. en I. Felipe Daz del Castillo Rodrguez.

CUAUTITLN IZCALLI 2012

NDICE

Pgina.

INTRODUCCIN .1

CAPITULO 1

NANOTECNOLOGA

1.1. VENTAJAS COMPETITIVAS .. 4

1.2. APLICACIONES DE LA NANOTECNOLOGA ..4

1.3. CLASIFICACIN Y CLASIFICACIN DE LOS NANOMATERIALES5

1.4. ASPECTOS INNOVADORES ..7

CAPTULO 2

NANOMATERIALES BASADOS EN CARBONO

2.1. FULLERENOS 10

2.1.1. Propiedades .11

2.1.2. Distintas variaciones de fullerenos .. 12

2.1.3. Aplicacin actual .. 16

2.1.4. Posibles riesgos 18

2.2. NANOTUBOS 18

2.2.1. Descubrimiento 20

2.2.2. Mtodos de produccin 23

2.2.3. Tipos de nanotubos de carbono y estructuras relacionadas 29

2.2.4. Propiedades ..30

2.2.5. Posibles Aplicaciones 33

2.3. GRAFENO, EL MATERIAL QUE VA A REVOLUCIONAR LA TECNOLOGA .36

2.3.1. Grafeno: entre metal y semiconductor . 42

2.3.2. Aplicaciones . 43

2.4. EL GRAFANO 46

CAPITULO 3

NANOMATERIALES METLICOS

3.1. PUNTOS CUNTICOS 48

3.1.1. Otras Aplicaciones .. 53

3.2. NANOPARTCULAS METLICAS 54

3.2.1. Mtodo de sntesis 55

3.2.2. Aplicaciones. .58

3.2.3. Nanopartculas metlicas modificadas con ciclodextrinas. 59

CAPITULO 4

DENDRMEROS

4.1. PROPIEDADES 63

4.2. SNTESIS Y CARACTERIZACIN 64

4.3. APLICACIONES ..66

CAPITULO 5

NANOCOMPOSITOS

5.1. NANOCOMPOSITOS DE MATRIZ CERMICA . .69

5.2. NANOCOMPOSITOS DE MATRIZ METLICA 70

5.3. NANOCOMPOSITOS CON MATRIZ POLIMRICA 71

5.3.1. Estructura de los nanocompositos de matriz polimrica 72

5.3.2. Tcnicas de preparacin de nanocompositos .73

5.3.3 Propiedades de los nanocompositos de matriz polimrica .74

5.4. APLICACIONES DE LOS NANOCOMPOSITOS .76

BIBLIOGRAFA .79



INTRODUCCIN

El desarrollo de la Ciencia y Tecnologa actuales implican la generacin y aplicacin del

conocimiento en muchas reas y consecuentemente el estudiante de Ingeniera debe estar al

tanto de los mismos, sin embargo, debido a la actualizacin poco frecuente de los programas

y planes de estudio y por las limitaciones propias de semestres de apenas cuatro meses de

actividades acadmicas, es difcil la actualizacin del estudiante en dichos conocimientos,

adems, dejar trabajos de investigacin no funciona de la manera deseada, ya que en

muchas ocasiones se descargan de Internet y se imprimen sin leerlos siquiera, de ese modo,

surge la idea de crear una serie de apuntes de temas bsicos para el ingeniero actual como

son: el endurecimiento superficial del acero, las fundiciones de hierro, la tribologa y el

desgaste, la superplasticidad, los avances en la industria siderrgica, superaleaciones, etc.

En este trabajo se presenta una introduccin a los nanomateriales que consideran aquellos

materiales cuyos principales componentes tengan un tamao de entre una y 100,000

millonsimas de metro, o lo que es lo mismo, de entre uno y 100 nanomilmetros. Los

nanomateriales se usan actualmente en centenares de aplicaciones y productos de consumo,

que van desde la pasta de dientes hasta las pilas, las pinturas o prendas de vestir

ATTE.

Mtro. Felipe Daz del Castillo Rodrguez



CAPTULO 1

NANOTECNOLOGA

La palabra "nanotecnologa" se usa extensivamente para definir las ciencias y tcnicas que se

aplican al nivel de nanoescala, esto es, medidas extremadamente pequeas, "nanos" que

permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus tomos. En sntesis conducira a

la posibilidad de fabricar materiales y mquinas a partir del reordenamiento de tomos y

molculas.

Nota: Recurdese que un nanmetro equivale en escala a la billonsima parte de un metro

(1 nm = 1x10-9 m). En la tabla 1.1 se presentan algunas equivalencias del nanmetro.

Tabla 1.1. Otras equivalencias del nanmetro

Milmetro: 1 mm = 1 000 000 nm

Micrmetro: 1 m = 1000 nm

Angstrom: 1 = 1/10 nm

Picmetro: 1 pm = 1/1000 nm

El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman (Breve

cronologa - historia de la nanotecnologa), Feynman (figura 1.1), quin es considerado el padre

de la "nanociencia", premio Nbel de Fsica, quin en 1959 propuso fabricar productos en base

a un reordenamiento de tomos y molculas. El gran fsico escribi un artculo que analizaba

cmo las computadoras trabajando con tomos individuales podran consumir muy poca

energa y conseguir velocidades asombrosas.



Figura 1.1. Richard Feynman, Premio Nobel de Fsica en 1959

La mejor definicin de nanotecnologa es esta: La nanotecnologa es el estudio, diseo,

creacin, sntesis, manipulacin y aplicacin de materiales, aparatos y sistemas funcionales a

travs del control de la materia a nanoescala, y la explotacin de fenmenos y propiedades de la

materia a nanoescala.

Cuando se manipula la materia a la escala tan minscula de tomos y molculas, demuestra

fenmenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, cientficos utilizan la nanotecnologa

para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades nicas

La revolucin nanotecnolgica, se asocia, por una parte, a la "fabricacin molecular" cuya

viabilidad tendra un impacto enorme en nuestras vidas, en las economas, los pases y en la

sociedad en general en un futuro no lejano. Entre los efectos, destacan sus potenciales impactos

en la medicina, la biologa, el medioambiente, la informtica, la construccin... En la actualidad

los principales avances prcticos ya se dan en algunos campos: nanopartculas, nanotubos... Los

progresos -ms cuestionados- en materia de nanorobots y autoreproduccin son objeto de

polmica entre los expertos... Lo que no cabe duda es que la revolucin ha comenzado. Y

tambin el debate sobre sus beneficios y riesgos.



Cada ao los sectores privados y pblico en todo el mundo invierten para la investigacin bsica

en nanotecnologa entre 4 y 5 mil millones de dlares. En Estados Unidos, la inversin del

gobierno rebasa los 1,500 millones de dlares por ao, Corea invierte casi 200 millones de

dlares al ao, Taiwn y China ms de cien millones y se espera que para el 2015 la inversin

alcance 1 billn (1012) de dlares. Lo anterior convierte a la nanotecnologa en el proyecto

cientfico ms grande financiado pblicamente y se siguen promoviendo iniciativas en

nanociencias para aumentar las inversiones. El nmero de artculos y patentes relacionados con

la nanotecnologa aumenta da con da

La nanotecnologa es una de las reas ms prometedoras de la ciencia y tecnologa moderna con

un gran impacto econmico y social. En ella se trabaja con elementos extremadamente pequeos

como una millonsima parte de un milmetro y an ms. Para ello, el ser humano ha tenido que

desarrollar tcnicas que le permitan, incluso, manipular la materia tomo por tomo.

1.1. VENTAJAS COMPETITIVAS

El campo de la nanotecnologa, y en particular el de los nanotubos de carbono (CNTs) es un

campo reciente, (fueron descubiertos en 1991), que puede ofrecer soluciones en campos

multisectoriales y multidisciplinares y que tiene importantes implicaciones en Ciencia y

Tecnologa.

Sus extraordinarias propiedades aseguran una revolucin en los modos en que los materiales y

productos van a ser obtenidos, siendo la investigacin a nanoescala de inters para industrias

tales como: productoras de cermicas, metalurga, lminas delgadas, electrnica, materiales

magnticos, dispositivos pticos, catalizadores, almacenamiento de energa y biomedicina.

1.2. APLICACIONES DE LA NANOTECNOLOGA

La tendencia va a la alza ya que en 1997 se invirti a nivel mundial 430 millones de dlares y

en el ao 2006 ya eran 12.4 mil millones de dlares. Se estima que la venta de productos a base

de nanotecnologa lleguen a 2.6 billones de dlares en el 2015. En slo una dcada, ya se

cuentan con ms de 3,000 productos reconocidos y son mltiples los que se estn creando

alrededor del mundo.



2.- Amplio campo de accin.- Debido a su naturaleza, la nanotecnologa aplica en diferentes

reas con una gran versatilidad de aplicaciones. Lo anterior facilita encontrar una rama que

pueda satisfacer a diferentes gustos e intereses de un emprendedor o inversionista.

3.- Incremento de la calidad de vida.- Gran cantidad de avances en nanotecnologa basan sus

estudios en el incremento de la calidad de vida y en cmo favorecer al medio ambiente. La

manipulacin de la materia a este nivel permite crear soluciones para los principales problemas

ambientales, de salud, de construccin, energa, etc., colocando a la nanotecnologa como la

industria con mayor proyeccin en impacto social y econmico.

4.- Inversin a futuro.- Las oportunidades que se abren a diario hablan de una constante

innovacin y evolucin; por ello, las inversiones realizadas en la actualidad, son consideradas

inversiones a futuro. La nanotecnologa es una industria que da con da descubre nuevas formas

de ser aplicada y por tanto de creacin de nuevos productos.

5.- Productos innovadores y mltiples beneficios.- Gracias a la naturaleza de la nanotecnologa,

las recientes aplicaciones y productos creados a partir de ella suelen tener soluciones

innovadoras a problemas no resueltos anteriormente, o bien, ofrecer mejores resultados con un

nivel de precisin o duracin mayor. Hablar de un producto a base de nanotecnologa, es hablar

de soluciones inteligentes.

Expertos en economa y negocios ya lo han declarado en fechas anteriores; las cifras alrededor

del mundo en inversin por esta industria, los nuevos centros de investigacin, planes de

estudio, institutos, etc., son slo una muestra del impulso que da a da crece. En la actualidad,

ya son diversos los nano-productos tanto en tiendas especializadas como en canales ms

accesibles y la misma publicidad cotidiana

1.3. DEFINICIN Y CLASIFICACIN DE LOS NANOMATERIALES

Los nanomateriales son materiales con propiedades morfolgicas ms pequeas que un

micrmetro en al menos una dimensin. A pesar del hecho de que no hay consenso sobre el

tamao mnimo o mximo de un nanomaterial, algunos autores restringen su tamao de 1 a 100

nm, una definicin lgica situara la nanoescala entre la microescala (1 micrmetro) y la escala

atmica/molecular (alrededor de 0.2 nanmetros).



La idea es sencilla, muchas de las propiedades de los materiales dependen de cmo se

comporten los electrones que se mueven en su seno o de cmo estn ordenados los tomos en la

materia. En un material nanomtrico, el movimiento de los electrones est muy limitado por las

dimensiones del propio material. Adems la proporcin de tomos en la superficie con respecto

al interior es con mucho, ms alta que en materiales de tamao ms elevado. Por consiguiente, si

se reducen las dimensiones de un material, se modifican sus propiedades y en consecuencia se

pueden disear materiales con propiedades a la carta.

La Agencia del Medio Ambiente (EPA) de EUA ha clasificado los nanomateriales actuales en

cuatro tipos, a saber:

Basados en carbono

Estos nanomateriales estn compuestos mayoritariamente por carbono y suelen adoptar formas

como esferas huecas, elipsoides o tubos. Los nanomateriales de carbono con forma elipsoidal o

esfrica se conocen como fullerenos, mientras que los cilndricos reciben el nombre de

nanotubos. Estas partculas tienen muchas aplicaciones posibles, incluido el desarrollo de

recubrimientos y pelculas mejoradas, materiales ms ligeros y resistentes y diversas

aplicaciones en el campo de la electrnica.

Basados en metales.

Estos nanomateriales incluyen puntos cunticos, nanopartculas de oro y plata y xidos

metlicos como el dixido de titanio.

Dendrmeros

Estos nanomateriales son polmeros de tamao nanomtrico construidos a partir de unidades

ramificadas. La superficie de un dendrmero tiene numerosos extremos de cadena, que se

pueden adaptar para desempear funciones qumicas especficas. Esta propiedad se podra

utilizar tambin para la catlisis. Adems, debido a que los dendrmeros tridimensionales

contienen cavidades interiores en las que se pueden introducir otras molculas, pueden ser tiles

para la administracin de frmacos.



Compuestos

Los compuestos combinan las nanopartculas con otras nanopartculas o con materiales de

mayor tamao. Las nanopartculas, como arcilla a nanoescala, ya se estn aadiendo a

numerosos productos, desde piezas de automviles a materiales de empaquetado, para mejorar

sus propiedades mecnicas, trmicas, protectoras, etc.

1.4. ASPECTOS INNOVADORES

El aspecto innovador de los materiales carbonosos de escala nanomtrica, fullerenos y

nanotubos, reside en que renen las siguientes propiedades:

1. Habilidad para trabajar a escala molecular, tomo a tomo. Esto permite crear grandes

estructuras con fundamentalmente nueva organizacin molecular.

2. Son materiales de "base", utilizados para la sntesis de nanoestructuras va autoensamblado.

3. Propiedades y simetra nicas que determinan sus potenciales aplicaciones en campos que van

desde la electrnica, formacin de compositos, almacenamiento de energa, sensores o

biomedicina



CAPTULO 2

NANOMATERIALES BASADOS EN CARBONO

El carbono es el elemento qumico ms estudiado. Resulta fundamental en biologa y medicina,

pero tambin en la produccin de energa y la conservacin del medio. A travs de sus

compuestos, forma parte de numerosos materiales de gran importancia en nuestra vida cotidiana.

La sntesis del carbono en las estrellas constituye una etapa bsica del ciclo por el cual se

forman muchos otros tomos. Durante largo tiempo se consider que el carbono puro, a

temperatura y presin ambientes, exista en forma de dos tipos de materiales: el grafito, que

utilizamos en las minas de los lpices, constituido por lminas apiladas fciles de separar, y el

diamante, de estructura cbica cristalina. Se sabe que el grafito es ligeramente ms estable que

el diamante. No es frecuente que existan materiales con caractersticas muy distintas formados

por el mismo elemento qumico. Resulta por ello bastante sorprendente que la investigacin

cientfica durante el ltimo tercio del siglo XX y los aos que llevamos del XXI haya

descubierto an ms formas de carbono en la naturaleza. En los aos setenta del siglo pasado se

estudiaron los compuestos intercalares de grafito. Constan de lminas muy finas de grafito, que

pueden ser superconductoras, entre capas de otros materiales. Tambin en los setenta se

estudiaron de forma intensiva polmeros como el poliacetileno, que puede considerarse una

cadena muy larga de tomos de carbono, con algunos enlaces saturados con hidrgeno.

En los aos ochenta se descubri, en el espacio interestelar, el fullereno, una molcula de

sesenta tomos de carbono (C60) y con forma de baln de ftbol, figura 2.1. Se sintetizaron

molculas de carbono parecidas de mayor tamao.



Figura 2.1. Fullerenos en el espacio exterior

En los noventa se descubrieron los nanotubos de carbono, lminas muy finas de grafito

enrolladas en forma de tubo. Finalmente, a principios del presente siglo, se demostr que podan

aislarse y manipularse lminas de grafito con un espesor de un solo tomo: el grafeno.

Figura 2.2. El verstil carbono



2.1. FULLERENOS

Los fullerenos (a veces escrito fulerenos) son la tercera forma ms estable del carbono, tras el

diamante y el grafito. El primer fullereno se descubri en 1985 y se han vuelto populares entre

los qumicos, tanto por su belleza estructural como por su versatilidad para la sntesis de nuevos

compuestos, ya que se presentan en forma de esferas, elipsoides o cilindros. Los fullerenos

esfricos reciben a menudo el nombre de buckyesferas y los cilndricos el de buckytubos o

nanotubos. Reciben este nombre de Buckminster Fuller, que emple con xito la cpula

geodsica en la arquitectura.

El hallazgo casual del fullereno se produjo al irradiar un disco de grafito con un lser y mezclar

el vapor de carbono resultante mediante una corriente de helio. Cuando se examin el residuo

cristalizado, se encontraron molculas constituidas por 60 tomos de carbono. Intuyendo que

estas molculas tenan una forma semejante a la cpula geodsica construida con motivo de una

Exposicin Universal en Montreal en 1967 por el arquitecto Buckminster Fuller, fueron

nombradas como Buckminsterfullerenos o ms comunmente como fullerenos

Hasta el siglo XX, el grafito y el diamante eran las nicas formas alotrpicas conocidas del

carbono. En experimentos de espectroscopa molecular, se observaron picos que correspondan

a molculas con una masa molecular exacta de 60, 70 o ms tomos de carbono. Harold Kroto,

de la Universidad de Sussex, James Heath, Sean O'Brien, Robert Curl y Richard Smalley, de la

Universidad de Rice, descubrieron el C60 y otros fullerenos en 1985, en un experimento que

consisti en hacer incidir un rayo lser sobre un trozo de grafito. Ellos esperaban efectivamente

descubrir nuevos altropos del carbono, pero suponan que seran molculas largas, en lugar de

las formas esfricas y cilndricas que encontraron. A Kroto, Curl y a Smalley se le concedi el

premio Nobel de Qumica en 1996, por su colaboracin en el descubrimiento de esta clase de

compuestos. El C60 y otros fullerenos fueron ms adelante observados fuera del laboratorio (ej.

en el holln de una vela). Hacia el ao 1991, era relativamente fcil producir unos cuantos

gramos de polvo de fullereno usando las tcnicas de Donald Huffman y Wolfgang Krtschmer.



La purificacin del fullereno era un desafo para los qumicos hasta hace poco cuando un equipo

de investigadores espaoles desarroll un nuevo proceso de obtencin. Los fullerenos

endodricos han incorporado, entre los tomos de la red, iones u otras molculas ms pequeas.

El fullereno es un reactivo habitual en muchas reacciones orgnicas como por ejemplo en la

reaccin de Bingel, descubierta en 1993.

2.1.1. Propiedades

A comienzos del siglo XXI, las propiedades qumicas y fsicas de fullerenos todava estn bajo

intenso estudio, en laboratorios de investigacin pura y aplicada. En abril de 2003, se estaba

estudiando el potencial uso medicinal de los fullerenos, fijando antibiticos especficos en su

estructura para atacar bacterias resistentes y ciertas clulas cancergenas, tales como el

melanoma.

Los fullerenos no son muy reactivos debido a la estabilidad de los enlaces tipo grafito, y son

tambin muy poco solubles en la mayora de disolventes. Entre los disolventes comunes para los

fullerenos se incluyen el tolueno y el disulfuro de carbono. Las disoluciones de

buckminsterfullereno puro tienen un color prpura intenso. El fullereno es la nica forma

alotrpica del carbono que puede ser disuelta. Los investigadores han podido aumentar su

reactividad uniendo grupos activos a las superficies de los fullerenos. El buckminsterfullereno

no presenta "superaromaticidad", es decir, los electrones de los anillos hexagonales no pueden

deslocalizar en la molcula entera.

Se pueden atrapar otros tomos dentro de los fullerenos; de hecho existen evidencias de ello

gracias al anlisis del gas noble conservado en estas condiciones tras el impacto de un meteorito

a finales del periodo Prmico. En el campo de la nanotecnologa, la resistencia trmica y la

superconductividad son algunas de las caractersticas ms profundamente estudiadas.



2.1.2. Distintas variaciones de fullerenos

Desde el descubrimiento de los fullerenos en 1985, las variaciones estructurales de los

fullerenos han evolucionado mucho ms all de los distintos grupos de ellos mismos (CXX).

Ejemplos de fullerenos incluye:

Buckyball fullerenos: El miembro ms pequeo es el C20. Otros ejemplos incluyen

C26, C36, C50, C70, C72, C76, C80, C82, C84 y C60; este ultimo siendo el ms comn

del grupo y tambin conocido como Buckminsterfullerene C60. XX nmero arraigado a la

letra C constituye el nmero de atomos de carbono presente.

Nanotubos

Megatubos

Polimeros

Nano"Cebollas"

Vinculados "bola y cadena" dmeros

Anillos fullerenos

Grafeno

El Buckminsterfullereno o fullereno de C60

El fullereno ms conocido es el buckminsterfullereno. Se trata de un fullereno formado por 60

tomos de carbono (C60), en el que ninguno de los pentgonos que lo componen comparten un

borde; si los pentgonos tienen una arista en comn, la estructura estar desestabilizada (vase

pentaleno). La estructura de C60 es la de una figura geomtrica truncada y se asemeja a un baln

de ftbol (domo geodsico), constituido por 20 hexgonos y 12 pentgonos, con un tomo de

carbono en cada una de las esquinas de los hexgonos y un enlace a lo largo de cada arista,

figura 2.3.



Figura 2.3. Fullereno C60

Molcula C36 Stickyball

Los fsicos Charles Piskoti y Alex Zettl, junto con el qumico Jeff Yarger de la Universidad de

California, Berkeley; reportaron en la edicin Naturaleza de junio 25,1998 que pudieron aislar

una esfera de fullereno con slo 36 tomos de carbono, figura 2.4. Este descubrimiento fue

examinado por Robert F. Service en la publicacin CIENCIA del 26 de junio de 1998 (VOL .

280), el cual escribi un artculo titulado "Nuevos fullerenos redondos de la Familia"

Curt Suplee del diario Washington Post del lunes 29 de junio de 1998 (Pg. A03), escribi sobre

"36 tomos adhesivos que podran dar un futuro muy brillante al carbono". El reporte de

R.F.Service observa que pruebas desarrolladas al nuevo fullereno demostraron que es mucho

ms reactivo qumicamente que su primo grande C60, lo que podra hacerlo transformarse en

todo, desde superconductores de alta temperatura hasta materiales de alta resistencia.




El C36 es inestable para empezar, de ah su apodo de "stickyball". Debido a su capacidad para

enlazarse con otros tomos, la molcula C36 podra producir nuevas sustancias estables por

medio de su inusual estructura, resultando en tiles propiedades pticas y electrnicas. Entre las

propiedades alcanzables puede ser la superconductividad. Zettl opino que en contraste con la

molcula C60 la C36 en teora sugiere que la molcula ms pequea ", debe ser an mejor en un

superconductor de temperatura." Zettl tambin especul que C36 podra "ser interesante por

razones mdicas." Por ejemplo, podra ser capaz de extraer toxinas del torrente sanguneo. Los

Buckyballs son buenos en robo de compuestos llamados "radicales libres" que impiden la

capacidad de auto-regeneracin en clulas. Pero el problema es, Zettl seal, "usted no puede

extraerlas del cuerpo" una vez que se ha llenado el buckyball de cosas desagradables. Sin

embargo, el tamao ms pequeo de C36 "podra ser una ventaja real."

Resumen publicado por el laboratorio Berkeley en relacin a la molcula C36

Investigadores del laboratorio Berkeley, Alex Zettl, Steven Louie, Marvin Cohen y colegas, han

sintetizado y aislado fullerenos C36 para el diseo de nuevos materiales. C36 es qumicamente

ms reactivo que C60 debido a su mayor porcentaje de miembros de 5 anillos, por lo que forma



una gran variedad de compuestos estables. Por ejemplo, los fullerenos C36 pueden ser

recubiertos con otros elementos, tales como F o Cl, para desarrollar buckyballs con propiedades

similares al tefln.

Los investigadores tambin han producido un fullereno slido C36; la primera vez que ha sido

sintetizado un fullereno ms pequeo al C60. Las molculas en estado slido que pueden

formarse en diferentes estructuras, se unen por enlace covalente formando un slido

polimerizado. Estos slidos, (fulleritas de puro carbono C36), se espera posean altas

temperaturas de transicin de superconductividad. Adems cuando algunos de los tomos de

carbono se sustituyen por otros elementos como el nitrgeno, fusiones selectas se acortaran y la

temperaturas de transicin de superconductividad se espera que aumentar an ms.

Las numerosas posibilidades para los materiales diseados a partir de fullerenos C36 incluyen:

Molculas C36 halogenadas para lubricantes; materiales C36 para captura de marcadores

radioactivos en imgenes mdicas; pelculas de molculas C36 con enlace covalente para

catalizar reacciones qumicas; tomos magnticos atrapados dentro de fullerenos C36 en enlace

covalente, para dispositivos de grabacin. Materiales basados en C36 pueden ser usados tambin

para los detectores de infrarrojos, otros medios pticos y aplicaciones electrnicas.

Aplicaciones tecnolgicas

-Lubricantes

-Superconductores

-Imgenes Mdicas

-Catlisis qumica

-Dispositivos de Grabacin

Ventajas de la molcula C36

Mayor reactividad qumica que la molcula C60. Esto significa ms compuestos tiles.

Altas temperaturas de transicin de superconductividad



Otros fullerenos

El fullereno C20 es el ms pequeo de todos, no tiene hexgonos, slo 12 pentgonos, mientras

que el C70, tiene 12 pentgonos al igual que el buckminsterfullereno, pero tiene ms hexgonos,

y su forma en este caso se asemeja un baln de rugby. Un nanotubo es una sustancia integrada

por fullerenos polimerizados, en los que los tomos de carbono a partir de un determinado punto

enlazan con los tomos de carbono de otro fullereno.


2.1.3. Aplicacin actual

Una aplicacin actual es el uso del fullereno C60 en la fabricacin del aceite TECHNOS C60

5W40 (En Europa, precio por unidad: 10.56 Impuesto incluido)

Figura 2.6. Aceite Bardahl Technos C60 con partculas de fullereno C60

La frmula exclusiva antifriccin BARDAHL POLAR PLUS - FULLERENE proporciona una

capa triple de proteccin:



Una pelcula de lubricante, una zona de molculas polares ms las molculas fullereno C60

como mecanismo de proteccin final, figura 2.7.

Figura 2.7. Capa triple de proteccin sobre el metal

Y acta de la manera siguiente:

La frmula POLAR PLUS forma una pelcula molecular lubricante que, fijndose

qumicamente sobre el metal, crea una barrera de proteccin permanente reduciendo

drsticamente la friccin sobre las partes del motor.

La molcula FULLERENE C60 acta como nanorodamientos, interponindose entre las

partes metlicas, reduciendo la friccin y aumentando la potencia del motor.

El FULLERENE C60 adicionado a la FORMULA POLAR PLUS asegura prestaciones

netamente superiores respecto a los lubricantes convencionales.

Sus principales propiedades son:

Lubricante de rendimiento superior para motores diesel y gasolina de ultima generacin

equipados con sistemas post tratamiento de los gases, que requieran lubricante LOW ASH (bajo

contenido en cenizas)

Gracias a su exclusiva tecnologa, BARDAHL presenta un lubricante FUEL ECONOMY y alta

viscosidad HTHS.



Este producto garantiza prestaciones excepcionales en trminos de proteccin anti-friccin y

anti-desgaste, una alta fluidez del lubricante incluso en condiciones de muy baja temperatura as

como una excepcional estabilidad de la viscosidad con variaciones de temperatura.

Tecnologa LOW ASH por su bajo contenido de cenizas sulfatadas, fsforo y sulfuro.

Idneo para aplicaciones deportivas, gracias a la FORMULA BARDAHL POLAR PLUS

FULLERENE, que incrementa el rendimiento del motor preservndolo del desgaste y la

corrosin. TECHNOS C60 garantiza una mayor longevidad y una mxima proteccin a todos

los rganos mecnicos del motor.

2.1.4. Posibles riesgos

Considerando la reactividad de los fullerenos, stos se tornan potencialmente txicos sobre todo

si se toma en cuenta que son materiales lipoflicos que tienden a ser almacenados por los

organismos en zonas de tejidos grasos. De ah que Eva Oberdorster (2004) haya corroborado

que los fullerenos como el C60 pueden inducir un estrs oxidante en los cerebros de los peces

rbalo. Ms aun, Lovern y Klaper (2006) sugieren un considerable grado de mortalidad del

Daphnia Magna (un diminuto crustceo, popular alimento para peces de acuario, y usualmente

utilizado por su sensibilidad en estudios de ecotoxicolgicos) cuando son expuestos a

nanopartculas de dixido de titanio (TiO2) y al fullereno C60.

Otros estudios han sealado que, adems de que ciertos nanomateriales podran ser efectivos

como agentes bactericidas tanto para bacterias positivas como negativas en un cultivo dado, en

particular los fullerenos del tipo C60 podran potencialmente inhibir de modo importante el

crecimiento y la respiracin de los microbios (EPA 2005).

2.2. NANOTUBOS

En qumica, se denominan nanotubos a estructuras tubulares cuyo dimetro es del orden del

nanmetro (nm). Existen nanotubos de muchos materiales, tales como silicio o nitruro de boro,

pero generalmente el trmino se aplica a los nanotubos de carbono o CNTs (Carbon Nanotubes),

figura 2.8.



Figura 2.8. Nanotubos de carbono

Los nanotubos de carbono son una forma alotrpica del carbono, como el diamante, el grafito o

los fullerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lmina de grafito enrollada

sobre s misma. Dependiendo del grado de enrollamiento y la manera como se conforma la

lmina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto dimetro y geometra interna.

Los nanotubos conformados como si las esquinas de un folio se uniesen por sus extremos

formando un canuto, se denominan nanotubos monocapa, o SWNTs (Single-Walled

Nanotubes) Existen tambin nanotubos cuya estructura se asemeja a la de una serie de tubos

concntricos, incluidos unos dentro de otros a modo de "muecas matriuska" y lgicamente de

grosores crecientes desde el centro a la periferia. Estos ltimos son los nanotubos multicapa o

MWNTs (Multi-walled Nanotubes). Se conocen derivados en los que el tubo est cerrado por

media esfera de fullereno, y otros que no estn cerrados.



a) b)

Figura 2.9. a) nanotubos monocapa b) Nanotubos multicapa

Los nanotubos estn siendo estudiados activamente, como los fullerenos por su inters

fundamental para la qumica y por sus aplicaciones tecnolgicas. Es, por ejemplo, la primera

sustancia conocida por la humanidad capaz de sustentar indefinidamente su propio peso, una

condicin necesaria para la construccin de un ascensor espacial.

2.2.1. Descubrimiento

1889. El primer antecedente descrito sobre la produccin de filamentos carbonosos a partir de

vapor se debe a Hugues y Chambers, que patentaron en EE.UU un procedimiento para la

fabricacin de filamentos de carbono utilizando como gases precursores hidrgeno y metano en

un crisol de hierro.

En 1952 y L. V. Radushkevich y V. M. Lukyanovich, publicaron imgenes claras de 50 tubos de

carbono de dimetro nanomtrico en el diario oficial de qumica fsica en la Unin Sovitica.

Este descubrimiento fue en gran medida inadvertido, ya que el artculo fue publicado en idioma

ruso, los cientficos occidentales y el acceso a la prensa sovitica, fue hecho casi imposible

durante la guerra fra. Es probable que los nanotubos de carbono se produjeran antes de esta

fecha, pero fue la invencin del microscopio de transmisin de electrones o TEM

(Transmission electron microscopy), quien permiti la visualizacin directa de estas estructuras.



1953. Con el desarrollo del microscopio electrnico, Davis, Slawson y Rugby describen la

produccin unos filamentos entre 100 y 200 nm, de forma helicoidal, a partir de la

desproporcin de CO catalizada por hierro a 450C, permaneciendo ste en la punta de los

filamentos. A la vez que los filamentos, se producan tambin carbono amorfo y carburos de

hierro.

1958. Hillert y Lange realizan una exhaustiva caracterizacin estructural de estos filamentos,

corroborando la presencia de una partcula metlica en la punta. Los dimetros de estos

filamentos oscilaban entre 10 y 100 nm y posean una estructura altamente graftica.

1970s. En esta dcada comienza a estudiarse de forma exhaustiva la generacin de filamentos de

carbono por procesos catalticos, a partir de distintos precursores (hidrocarburos o CO) y usando

como catalizadores diversos metales (Fe, Co, Ni, etc.). Caben destacar dos grupos principales de

trabajo:

El grupo de RTK Baker, del Departamento de Energa Atmica Britnico, que siempre trabaj a

escala de laboratorio. Principalmente utilizaron mezclas de acetileno e hidrgeno y catalizadores

de diferentes metales (Ni, Co, Fe, Cr). Inicialmente trabajaron con nanopartculas de Ni

soportadas, las cuales deban estar en estado elemental para ser activas, y propusieron un

modelo de crecimiento, en el que el hidrocarburo difunda a travs de la partcula metlica

debido a un gradiente de temperatura, condensando carbono en la parte posterior. Este grupo

defini estos materiales como filamentos de carbono (para diferenciarlos de las fibras).

Los nanotubos de carbono se han producido y observado bajo una variedad de condiciones

desde antes de 1991. Un documento de Oberlin, Endo, y Koyama publicado en 1976, muestra

claramente las fibras huecas de carbono a escala nanomtrica, utilizando una tcnica de

crecimiento por vapor o CVD (Chemical Vapor Deposition). Adems, los autores mostraron una

imagen TEM de un compuesto de nanotubos de una sola pared de grafito. Posteriormente, Endo

se refirio a esta imagen como un nanotubo de pared simple o monocapa (SWNT).

Adems, en 1979, John Abrahamson present pruebas de nanotubos de carbono en la 14

conferencia bienal de carbono en la universidad estatal de Pennsylvania. El documento de la

conferencia, describe los nanotubos de carbono como las fibras de carbono que se producen de



nodos del mismo compuesto, durante una descarga por arco. Se plante la caracterizacin de

estas fibras, tanto como la hiptesis para su crecimiento en una atmsfera de nitrgeno a baja

presin.

En 1981 un grupo de cientficos soviticos public los resultados de la estructura qumica y

caracterizacin de las nanopartculas de carbono, producido por una desproporcin termo-

cataltica de monxido de carbono. Usando imgenes TEM y patrones de XRD, los autores

sugirieron que sus "cristales tubulares de carbono multicapa, fueron formados mediante el

enrollamiento de capas de grafito en forma de cilindros. Adems, ellos especularon que durante

el proceso de enrollamiento de capas de carbono en un cilindro, son posibles muchos arreglos

diferentes de grafito en forma de redes hexagonales. Se platearon dos posibilidades de estas

distribuciones: En forma circular (nanotubo silln) y en forma espiral, helicoidal (tubo quiral).

En 1987, le fue entregada una patente de los EE.UU. a Howard G. Tennent de Hyperion

Catlisis, por la produccin de fibrillas discretas cilndricas de carbono", con un dimetro de

entre 3.5 y alrededor de 70 nanmetros, longitud 10 el dimetro, un orden exterior de la

regin de mltiples capas esencialmente continuas de tomos de carbono ordenados, y un

distinto ncleo interno...

En el ao 2006 un artculo escrito por Marc Monthioux y Vladimir Kuznetsov en el Carbon

Journal, describe el interesante y a menudo errneo origen de los nanotubos de carbono. Un

elevado porcentaje de universitarios y de literatura popular, atribuye el descubrimiento de tubos

huecos de carbono compuestos de grafito a Sumio Iijima de NEC en 1991.

El descubrimiento de Iijima de los nanotubos de carbono en el material insoluble de varillas de

grafito quemadas por mtodo de arco, cre la "revolucin investigativa" que est ahora asociada

con nanotubos de carbono. Los estudios de nanotubos de carbono, se aceleraron enormemente

despus de los descubrimientos independientes hechos por Bethune de IBM y Iijima de NEC; en

nanotubos de carbono de pared simple y mtodos especficamente para la produccin de estos,

mediante la adicin de catlisis por transicin metlica al carbono en una descarga por arco. La

tcnica de descarga por arco era bien conocida, por producir el afamado Buckminster fullereno a

escala preparativa. Esos resultados parecieron ampliar la carrera de descubrimientos

accidentales de fullerenos.



2.2.2. Mtodos de produccin

Deposicin qumica en fase de vapor (CVD) Mtodo del sustrato

Desarrollada por Morinubo Endo, de la Universidad de Shinshu en Nagano.

Se coloca un sustrato en un horno, se calienta a 600 C y lentamente se aade metano, gas,

liberando tomos de carbono, que se pueden recombinar en forma de nanotubos, figura 2.10.

Figura 2.10. Esquema de un reactor CVD para la sntesis de nanotubos

Fase primera.- Preparacin de los catalizadores:

Se dispersan nanopartculas de un metal de transicin sobre un substrato. Dado que el elemento

activo es el metal en estado elemental, es necesario un tratamiento de reduccin con hidrgeno

para inducir la nucleacin de partculas catalticas en el sustrato. A partir de este momento el

catalizador ha de estar ya en todo momento en atmsfera controlada libre de aire

Fase segunda: Crecimiento de los nanotubos:

Se introduce en el sistema la fuente de carbono para producir el crecimiento de los nanotubos.

Las temperaturas utilizadas para la sntesis de nanotubos por CVD se hallan generalmente

comprendidas entre 650 y 900C. Suele emplearse un reactor tubular, introducido en un horno

elctrico, para llevar a cabo ambas etapas, pasando de una a otra mediante los flujos de gases y

las temperaturas. Durante la etapa de crecimiento de nanotubos, suele seguir utilizndose

hidrgeno como gas portador ya que este inhibe la formacin de carbono amorfo.



Cuando se desea producir VGCF engordadas, suele realizarse una tercera etapa de

engrosamiento, donde se disminuye la relacin de hidrgeno y se incrementa la temperatura

para favorecer el craqueo.

El mtodo del sustrato es verstil y permite obtener los distintos tipos de filamentos con alta

selectividad. Sin embargo, al ser un proceso discontinuo que requiere de unos tiempos de

residencia elevadsimos, las cantidades a producir son muy pequeas, por lo que los costes son

elevadsimos.

De los mtodos desarrollados para la sntesis de nanotubos, la tcnica CVD se muestra la ms

prometedora para la escala industrial en trminos de relacin precio/unidad. Hay ventajas

adicionales para la sntesis de nanotubos por CVD. De los diferentes mtodos de obtencin de

nanotubos, CVD es la nica tcnica capaz de lograr un crecimiento directamente sobre un

sustrato determinado. Sin embargo, en las dems tcnicas, los nanotubos deben ser recopilados

posteriormente. Los lugares de crecimiento son controlables por deposicin cuidadosa de un

catalizador. Adems no hay otros mtodos de crecimiento, por ahora, que se hayan desarrollado

para producir nanotubos alineados verticalmente.

Sus caractersticas son:

Rendimiento normal: de 20 a casi 100 por cien.

Ventajas: la tcnica de CVD es el ms sencillo de los tres mtodos para su aplicacin a

escala industrial. Podra emplearse para fabricar nanotubos largos, necesarios en las

fibras empleadas en materiales compuestos.

Limitaciones: Los nanotubos fabricados as suelen ser de pared mltiple y a veces estn

plagados de defectos. De ah que los tubos tengan slo una dcima de la resistencia a la

traccin respecto a los fabricados por la descarga de arco.

Mtodo del Catalizador Flotante.

Este mtodo fue desarrollado en la dcada de 1980 por los grupos de Endo y Tibbetts para la

produccin de VGCF. Hoy en da, es una forma vlida de la obtencin de nanotubos, nanofibras

o VGCF, aunque el control de lo que ocurre es bastante ms complicado que en el mtodo del

sustrato. La idea de este mtodo es producir de forma continua, en un nico proceso continuo,



los nanofilamentos catalticos, introduciendo en el reactor sus reactivos. Por lo tanto, todas las

etapas descritas en el mtodo del sustrato (preparacin del catalizador, generacin de

nanopartculas de metal elemental, crecimiento de nanofilamentos (y engrosamiento) debe tener

lugar en un nico reactor.

Como fuente de catalizador suele utilizarse Fe principalmente, y en concreto rgano metlicos

de Fe para que la generacin de las nanopartculas metlicas activas sea ms factible. Se utilizan

tanto Fe (CO)5 como ferroceno. No se han encontrado en la bibliografa ningn trabajo en el que

se obtengan nanofilamentos en catalizador flotante alimentando sales el reactor.

Figura 2.11. Mtodo del catalizador flotante

Para que los volmenes del reactor no sean muy grandes y su diseo sea factible, la reaccin

debe tener una cintica razonable, muy superior a la del mtodo del sustrato. Para ello hay que

incrementar mucho la temperatura, con la inevitable formacin de holln por craqueo de la

fuente de carbono. Para minimizar la formacin de holln, el tiempo de residencia ha de ser muy

pequeo, del orden de segundos. Este gran incremento de la cintica se consigue aadiendo una

fuente de S (H2S, tiofeno), en cantidades aproximadamente equimolares con el metal. La



funcin del S no est clara, aunque parece que tiene que ver con la generacin de partcula

fundida.

Ablacin Lser

La "ablacin lser" es un proceso que consiste en vaporizar un blanco de grafito mediante la

radiacin de un pulso lser, en un reactor de alta temperatura y en presencia de un gas inerte,

figura 2.12. Los nanotubos se forman cuando el grafito vaporizado entra en contacto con la

superficie fra, condensando sobre las paredes del reactor.

Figura 2.12. Esquema del montaje horno-lser

Este procedimiento suele presentar un rendimiento tpico del 70% en peso y produce nanotubos

monocapa, con un dimetro que puede controlarse variando la temperatura en el interior del

reactor.

Rendimiento normal: Hasta un 70 por ciento.

Ventajas: Producen nanotubos de pared nica con una gama de dimetros que se pueden

controlar variando la temperatura de reaccin.

Limitaciones: Este mtodo necesita lseres muy costosos.



Descarga de arco

Desde 1991, la presencia de nanotubos se ha podido observar en el holln producido al provocar

un arco elctrico entre dos electrodos de grafito, figura 2.13. La corriente tpica para producir

dicho arco era de unos 100 A, y paradjicamente lo que se pretenda era producir fullerenos.

La primera vez que se produjeron nanotubos de carbono, de forma masiva, fue usando un

mtodo similar al anterior, por dos investigadores del Laboratorio de Investigacin Bsica de la

compaa NEC.

a) b) c)

Figura 2.13. (a) Esquema del aparato para formar CNT por mtodo de arco de descarga) b)

Imagenes SEM de H2arc MWNTs como se recogen c) purificado por radiacin IR

En dicho proceso se observ que el carbono contenido en el electrodo negativo sublimaba

debido a las altsimas temperaturas producidas por la descarga que provocaban el arco voltaico.

Esta tcnica es el mtodo ms importante usado en la sntesis de nanotubos, puesto que fue la

primera en la que la produccin de esta forma alotrpica era apreciable.



La descarga de arco es un tipo de descarga elctrica continua que genera luz y calor muy

intensos. Se produce entre dos electrodos enfrentados dentro de una atmsfera de gas inerte a

baja presin. Por los electrodos de grafito, se hace pasar una corriente intensa, (cientos de

amperes) la cual hace sublimar los tomos de carbono de la superficie de los electrodos,

formando un plasma alrededor de estos. En un arco abierto al aire y a presin normal, (una

atmsfera) el electrodo positivo alcanza una temperatura de unos 3.000 C.

El rendimiento tpico usando esta tcnica, es del orden del 30% en peso y los productos

obtenidos son tanto nanotubos monocapa, como multicapa de una longitud tpica de unas 50

micras.

Se puede combinar con el mtodo de purificacin por oxidacin, desarrollado por Ebbesen en

1994, que consiste en el calentamiento de la fullerita extrada despus de la descarga a 1000 K,

en una atmsfera de oxgeno durante 30 minutos. Este procedimiento permite evaporar las

diferentes clases de fullerenos y dejar los nanotubos aislados. Tambin se emplea para evaporar

las paredes ms externas de los nanotubos de tipo multicapa, y tambin para abrir los extremos

de los mismos.

Rendimiento normal: Hasta un 30 por ciento en peso.

Ventaja: las altas temperaturas y los catalizadores metlicos aadidos a las barras puede

producir nanotubos de pared nica y mltiple con pocos defectos estructurales..

Limitaciones: Los tubos tienden a ser cortos (50 micras o menos) y depositarse en

formas y tamaos aleatorios.

Electrolisis

Es el mtodo menos empleado

Los MWNT se forman cunado una corriente pasa entre dos electrodos de grafitos inmersos en sales inicas fundidas Por ejemplo: LiCl a 600 C

El material obtenido se compone de MWNTs, partculas metlicas encapsuladas en

carbono, carbono amorfo y filamentos de carbono

Slo produce MWNTs, con dimetros de 10-20nm, longitud>500nm y slo unas pocas paredes.



Figura 2.14. Imagen TEM caracterstica de MWNTs obtenidos electroqumicamente

2.2.3. Tipos de nanotubos de carbono y estructuras relacionadas

Nanotubos Monocapa

La mayora de nanotubos de una sola pared (SWNT) tienen un dimetro de cerca de 1

nanmetro, con una longitud del tubo que pueden ser muchos miles de veces ms. La estructura

de un SWNT, puede ser conceptualizado por un envoltorio de un tomo de espesor de la capa de

grafito llamado grafeno sin fisuras en un cilindro. La forma en que la hoja de grafeno envuelve,

est representado por un par de ndices (n, m), llamado el vector quiral. Los nmeros enteros m

y n indican el nmero de vectores unitarios a lo largo de dos direcciones, en el panal de cristal

enrejado de grafeno. Si m = 0, los nanotubos se llaman "zigzag". Si n = m, los nanotubos son

llamados "silln". En caso contrario, se les llama "quirales".

Figura 2.15. Nanotubos monocapa a) Tipo Zig-zag b) Tipo Silln c) Tipo quiral



Los nanotubos de pared simple son una muy importante variedad de nanotubos de carbono, ya

que presentan importantes propiedades elctricas que no se muestran en las diversas variaciones

de tubos multicapa de carbono o (MWNT). Los nanotubos de pared simple son los ms

probables candidatos para miniaturizacin de electrnicos ms all de la escala micro-

electromecnica; la base actual de la electrnica moderna. El bloque de construccin ms bsico

de estos sistemas es el cable elctrico, y los SWNTs pueden ser excelentes conductores. Una til

aplicacin de SWNTs es en el desarrollo de los primeros transistores intramoleculares de efecto

de campo (FETS). La produccin de la primera puerta lgica utilizando SWNT FETS, ha

pasado recientemente a ser posible tambin. Para crear una puerta lgica se debe tener ambos,

un p-FET y un n-FET; porque los SWNTs son p-FETS cuando se exponen al oxgeno y n-FETS

cuando no expuestos al oxgeno, es posible proteger la mitad de SWNTs a una exposicin de

oxgeno, mientras se expone la otra mitad al oxgeno. Esto resulta en un nico SWNT que acta

como una puerta NO lgica con ambos p y n-tipo de FETS dentro de la misma molcula.

Los nanotubos de pared simple o monocapa son todava muy caros de producir, alrededor de

1,500 dlares por gramo al ao 2000, y el desarrollo de tcnicas ms asequibles de sntesis es

vital para el futuro de la nanotecnologa de tubos de carbono. Si los medios ms baratos de

sntesis no pueden ser descubiertos, sera financieramente imposible aplicar esta tecnologa a

escala comercial. Varios proveedores ofrecen SWNTs producidos por descarga por arco por

entre 50-100 dlares por gramo al ao 2007.

2.2.4. Propiedades:

1. Elevada relacin radio/longitud que permite un mejor control de las propiedades

unidireccionales de los materiales resultantes;

2. Electrnicamente pueden comportarse como metlico, semimetlico o aislante

dependiendo de su dimetro y helicidad. Se ha demostrado su comportamiento

electrnico-cuntico monodimensional. Recientes estudios sugieren que podran ser

utilizados en pantallas planas por su buena capacidad como emisores de electrones.

3. Elevada fuerza mecnica. Se ha comprobado que tienen mayor resistencia mecnica y

mayor flexibilidad que las fibras de carbono.



4. Sus propiedades pueden modificarse encapsulando metales en su interior llegndose a

obtener nanocables elctricos o magnticos, o bien gases, pudiendo ser utilizados para el

almacenamiento de hidrgeno o como sistema de separacin de gases.

Tenacidad:

Los nanotubos son ahora mismo los elementos con mayor resistencia fsica encontrados sobre la

tierra, en trminos de elasticidad, consecuencia del tipo de enlaces covalentes entre los carbonos

del nanotubo

Los nanotubos de carbono son las fibras ms fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto

es de 10 a 100 veces ms fuerte que el acero.

Por encima de una tensin muy elevada, los nanotubos sufren una deformacin plstica, lo que

quiere decir que es una deformacin permanente

Cintica:

Los nanotubos multicapa, si se encuentran anidados de forma precisa, pueden desplazarse unos

dentro de otros sin apenas friccin. Esta propiedad tiene grandes aplicaciones en la

nanotecnologa molecular (colocar en el sitio justo cada tomo)

Figura 2.16. Nanotubos multicapa



Elctricas:

Se puede determinar la naturaleza elctrica de los nanotubos fijndose en sus valores (n,m)

Carcter metlico: Aparte de todo nanotubo del tipo armchair (n=m) , Si n m es un

mltiplo de 3, entonces es un nanotubo metlico

Carcter de semiconductor: Todos los dems.

En teora los nanotubos metlicos pueden tener una capacidad elctrica 1000 veces mayor que la

de metales como la plata o el cobre.

Trmicas:

Todos los nanotubos son buenos conductores trmicos, poseyendo una propiedad especial

llamada "conduccin balstica". Se predice que los nanotubos podrn transmitir alrededor de 20

veces ms calor que metales como el cobre.

Transporte unidimensional

Debido a sus nanodimensiones, el transporte de los electrones en un nanotubo de carbono se

producir de forma cuntica y los electrones slo se podrn propagar a travs del eje del

nanotubo. Debido a esta propiedad de transporte especial se suele referirse a los nanotubos de

carbono como unidimensionales.

Defectos:

Como cualquier material, los nanotubos de carbono pueden tener defectos en su composicin

que pueden variar en mayor o medida sus propiedades. Por ejemplo:

Vacos atmicos (vacancias). La inexistencia de tomos en lugares que deban ocupar

puede generar un gran descenso en la tenacidad de los nanotubos.

Piedra de Gales: (Stone Wales) Se crea una disposicin especial de tomos de carbono en

forma de par heptgono-pentgono (en vez de los habituales hexgonos). Este aparente

pequeo cambio puede producir grandes cambios en la tensin de los nanotubos, debido

a que su estructura es muy pequea y un pequeo cambio en la cadena de tomos tiene

como consecuencia grandes efectos en toda la cadena.



Las propiedades elctricas tambin se pueden ver afectadas por la presencia de defectos que

suelen producir una disminucin de la conductividad del nanotubo aunque tambin se pueden

encontrar efectos de tipo magntico.

Las propiedades trmicas se ven fuertemente afectadas por los defectos.

En la tabla 2.1 se muestra un resumen de las propiedades ms importantes de los nanotubos.

Tabla 2.1. Se muestra un resumen de las propiedades de los nanotubos Propiedad Nanotubos de pared nica Por comparacin con otras

sustancias o elementos

Tamao 0.6 a 1.8 nanmetros de dimetro La litografa de haz electrnico puede crear lneas de 50 nm de ancho.

Densidad 1.33 a 1.40 g/cm3 El aluminio tiene una densidad de 2.7 g/cm3

Resistencia a la traccin 45 mil MPa Las aleaciones de acero de alta resistencia se rompen a alrededor de 2 mil MPa

Elasticidad Pueden doblarse a grandes ngulos y vuelven a su estado original sin dao.

Los metales y las fibras de carbn se fracturan ante similares esfuerzos.

Capacidad de transporte de corriente

Estimada en mil millones de amperes por centmetro cuadrado

Los alambres de cobre se funden a un milln de amperes por centmetro cuadrado aproximadamente.

Emisin de campo Pueden activar fsforos con 1 a 3 volts si los electrodos estn espaciados una micra

Las puntas de molibdeno requieren campos de 50 a 100 V/m y tienen tiempos de vida muy limitados.

Transmisin de Calor Se predice que es tan alta como 6,000 W por metro por kelvin, a temperatura ambiente.

El diamante casi puro transmite 3,320 W/mK

Estabilidad trmica Estable an a 2,800 C en el vaco, y 750 C en aire.

Los alambres metlicos en microchips funden entre 600 y 1000C.

2.2.5. Posibles Aplicaciones

Debido al reciente descubrimiento y desarrollo de los nanotubos, cada da se desarrollan nuevas

e interesantsimas aplicaciones que podran tener estos compuestos en toda clase de variadas

reas de la ciencia y ramas industriales, figura 2.17. Sin embargo, la mayora de estas

aplicaciones se encuentran en un estado muy primitivo, incluso en fase de gestacin, debido

justamente a su corta edad, ver tabla 2.2



a) b)

Figura 2.17. a) Modelo de transistor CNT vertical. b) Fibras de carbono crecidas por CVD,

1m de dimetro, utilizadas como conectores

Tabla2.2. Posibles aplicaciones y la idea que las ha generado.

LA IDEA

Sondas qumicas y genticas.

"Hebra de ADN"

Un microscopio con punta de nanotubo puede localizar una hebra de ADN e identificar los marcadores qumicos que revelan cual de las variables posibles de un gen presenta la hebra

Memoria mecnica "RAM no voltil"

Se ha ensayado una pantalla de nanotubos depositada sobre unos bloques de soporte como funcin de dispositivo de memoria binaria, con voltajes que fuerzan el contacto entre tubos (estado "encendido") o su separacin (estado "apagado").

Nanopinzas Dos nanotubos, unidos a los electrodos en una barra de vidrio, se abren y cierran a travs de un cambio de voltaje. Estas pinzas se emplean para aprisionar y mover objetos de 500 nanmetros de tamao.

Sensores supersensibles Los nanotubos semiconductores cambian se resistencia de un modo drstico cuando se exponen a lcalis, halgenos y otros gases a temperatura ambiente. Da ah la esperanza en lograr mejores sensores qumicos.

Almacenamiento de hidrgeno y iones

Los nanotubos podran almacenar hidrgeno en su interior hueco y liberarlo gradualmente en pilas de combustible baratas y eficientes. Albergan tambin iones de litio, que podran llevarnos a pilas de mayor duracin

Materiales de mxima resistencia

Incrustados en un material compuesto, los nanotubos disfrutan de enorme elasticidad y resistencia a la traccin. Podran emplearse en coches que reboten en un accidente o edificios que oscilen en caso de terremoto en lugar de agrietarse.

Microscopio de barrido de mayor resolucin.

"Esta aplicacin esta lista para comercializarse"

Unidos a la punta de un microscopio de sonda de barrido, los nanotubos pueden amplificar la resolucin lateral del instrumento en factor de diez o ms, permitiendo representaciones claras de las protenas y otras molculas.



La posibilidad de introducir metales, carburos u xidos metlicos dentro de nanotubos de

carbono de multicapas, puede alterar significativamente sus propiedades mecnicas y

electrnicas. Algunas de las aplicaciones que tendran lugar al sintetizar nanotubos llenos con

ciertos metales seran:

1) Producir dispositivos de alta densidad de almacenamiento de datos utilizando nanotubos

llenos con materiales magnticos en su interior, formando as nanoalambres .

2) El uso de nanotubos de carbono como emisores de electrones para pantallas de TV y

monitores de computadoras ultra delgados. Sin embargo, para poder emplear de forma

comercial los nanotubos de carbono vacos o llenos, es necesario controlar su crecimiento,

longitud, dimetro y cristalinidad, as como reducir sus costos de produccin.

Aplicaciones Estructurales

Debido a las excelentes propiedades mecnicas de los tubos de carbono, se han propuesto

interesantes aplicaciones tan variadas como:

Ropa.

Chaquetas militares: que sean muy resistentes y a la vez informen del estado del

individuo que las lleva.

Hormign: Para incrementar la resistencia a la tensin.

Polietileno: Para aumentar su elasticidad.

Equipamiento deportivo: Para aumentar su fuerza y disminuir su peso.

Volantes de inercia

Puentes

Se han descrito algunos otros usos que casi parecen pertenecer ms a la ciencia ficcin, que al

mundo de la materia. como se puede apreciar con el Ascensor Espacial de la figura 2.18



Figura 2.18. Los cientficos se proponen lanzar un satlite esttico al espacio a 36,000 kilmetros

sobre el ecuador de la Tierra y desde el satlite esttico baja un cable de nanomaterial. Aprovechando

este cable, se instalar un ascensor para subir y bajar, de manera que est hecha una nave espacial

tipo ascensor.

2.3. GRAFENO, EL MATERIAL QUE VA A REVOLUCIONAR LA TECNOLOGA

Es el material de moda, uno de esos descubrimientos que pocas veces suceden en la ciencia,

dicen algunos. Sus vastas propiedades prometen dejar una nueva generacin de dispositivos

electrnicos decenas de veces ms rpidos, pequeos o incluso plegables. Un mercado de

millones se abre para quien apueste fuerte; mientras Asia y EUA se posicionan, Europa estudia

la posibilidad de explotar este recurso descubierto en sus fronteras

Diagrama de un ascensor espacial: 1. rbita geoestacionaria, 2. Centro de masas, 3. Contrapeso, 4. Cable, 5. Cabina, 6. Tierra (dibujo sin escala).



Figura 2.19. Las posibilidades del grafeno

En el ao 2004 se descubri el grafeno. Mejor dicho, hace ocho aos se aisl por primera vez.

Del grafito, el mismo de las minas del lpiz de su mesa, sali casi por casualidad una fina

lmina (tan delgada que tiene un tomo de espesor) con la ayuda de una vulgar cinta aislante.

Sin embargo, la ciencia no entiende de casualidades, as que el material se caracteriz, se vieron

sus propiedades y aplicaciones. Fibra ptica y computadoras decenas de veces ms rpidas,

paneles solares o sensores de todo tipo son algunas de las posibilidades que ofrece de este

material fino, resistente, flexible, transparente y superconductor por citar algunos de sus

prodigios. Sus padres, Andre Geim y Kostya Novoselov, ganaron el premio Nobel en Fsica en

el ao 2010, (figura 2.20) y el pblico, ya desde 2012, empezar a disfrutar de este material.



Figura 2.20. Los creadores del grafeno

El nombre proviene de grafito + eno. En realidad, la estructura del grafito puede considerarse

como una pila de un gran nmero de lminas de grafeno superpuestas. Los enlaces entre las

distintas capas de grafeno apiladas se debe a fuerzas de Van der Waals e interacciones entre los

orbitales de los tomos de carbono.

Figura 2.21. Estructura de una membrana de grafeno desarrollada por la Universidad de

Berkeley



En el grafeno, la longitud de los enlaces carbono-carbono es de aproximadamente 1.42 . Es el

componente estructural bsico de todos los dems elementos grafticos incluyendo el grafito, los

nanotubos de carbono y los fulerenos. Esta estructura tambin se puede considerar como una

molcula aromtica extremadamente extensa en las dos direcciones del espacio, es decir, sera el

caso lmite de una familia de molculas planas de hidrocarburos aromticos policclicos llamada

grafenos.

Figura 2.22.Grafito, formado por capas de grafeno que interaccionan dbilmente entre si.

El grafeno es un material bidimensional que cuenta con slo un tomo de grosor. Su estructura

laminar plana de grafito est compuesta de tomos de carbono que forman una red hexagonal.

Su apariencia puede parecer frgil y delicada ya que a simple vista el grafeno es como una tela

transparente y flexible. Sin embargo, se trata de un material extremadamente resistente que

adems sirve de conductor de la electricidad.

Cada una de esas capas de carbono, est o no integrada al grafito, es una capa de grafeno y su

espesor es tal que un solo gramo bastara para cubrir totalmente un campo de ftbol.

El hallazgo del grafeno fue, sin lugar a dudas, algo sorprendente. Hasta ese momento, tanto la

teora como el experimento indicaban que no era posible la existencia de estructuras cristalinas

bidimensionales desligadas del cristal volumtrico. Los clculos indicaban que tal estructura

sera inestable, y que tendra que colapsar para formar una estructura tridimensional normal.



A partir del descubrimiento comenz una intensa investigacin acerca de las propiedades del

grafeno. Su alta transparencia ptica y gran conductividad elctrica lo hacen un buen candidato

para la confeccin de electrodos transparentes, aplicables a dispositivos tales como pantallas de

cristal lquido, celdas fotoelctricas orgnicas y diodos orgnicos emisores de luz. Su

flexibilidad y alta resistencia mecnica tambin resultan ventajosas en comparacin con las de

otros materiales que se utilizan en la microelectrnica. Otra posible aplicacin podra ser la

confeccin de ultracondensadores, con una capacidad de almacenar carga elctrica y energa

mucho mayores que las de los existentes hasta el momento.

Propiedades

Entre las propiedades ms destacadas de este material se incluyen:

Algunos cientficos de la Universidad de Ilinois en Michigan aseguran que el grafeno

tiene propiedades de autoenfriamiento.

Alta conductividad trmica y elctrica.

Alta elasticidad y dureza.

Resistencia (200 veces mayor que la del acero).

El grafeno puede reaccionar qumicamente con otras sustancias para formar compuestos

con diferentes propiedades, lo que dota a este material de gran potencial de desarrollo.

Soporta la radiacin ionizante.

Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero ms flexible.

Menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los electrones.

Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio.

Genera electricidad al ser alcanzado por la luz.

Un slido futuro

Las pruebas han sido llevadas a cabo por Jaffrey Kysar y James Hone, profesores de ingeniera

mecnica de la Universidad de Columbia, y consistieron en la medicin de la fuerza que se

necesita para romper el grafeno. Para ello tuvieron que utilizar como no poda ser de otro

modo diamante, asimismo otra forma alotrpica del carbono y mineral natural de extrema

dureza, con un 10 asignado en la clsica escala de dureza de Mohs.



Figura 2.23. Una malla de grafeno de un tomo de espesor demuestra su resistencia

soportando la presin de un punzn de diamante.

Para medir la resistencia del grafeno se hicieron agujeros de un micrmetro de ancho sobre una

lmina de silicio y se puso en cada uno de estos una muestra perfecta de grafeno; a continuacin

rompi el grafeno con un instrumento puntiagudo hecho de diamante. La tensin que alcanz el

grafeno antes de romperse fue de 130 GPa esto es 264 veces mayor a la que soporta la tela de

araa. Para darnos una mejor idea de la magnitud de estas propiedades imaginemos que si se

tuviera un hilo de tela de araa del grueso de un lpiz se podra detener un avin Boeing 747 en

pleno vuelo. Esto coloca al grafeno como el material ms fuerte del mundo.

Sobre esta misma idea, Hone propuso a Technology Review una curiosa analoga. Compar las

pruebas realizadas por l y Kysar con poner una cubierta de plstico sobre una taza de caf y

medir la fuerza que requerira pinchar esa cubierta con un lapicero.

Pues bien, segn explic Hone, si en lugar de plstico lo que se pusiera sobre la taza de caf

fuera una lmina de grafeno, despus situramos encima el lpiz, y en lo alto de ste

colocramos un automvil que se sostuviera en equilibrio sobre l, la lmina de grafeno ni se

inmutara.

Claro que esto sera muy difcil, no slo por la dificultad de poner un automvil sobre un

lapicero, sino porque es extremadamente difcil conseguir una muestra de grafeno perfecto al

nivel macrscpico de los lapiceros y las tazas de caf (Slo una muestra minscula puede ser



perfecta y super-resistente, asegur Hone); pero la comparacin es perfectamente vlida porque

sa es proporcionalmente la resistencia del grafeno a nivel microscpico.

2.3.1. Grafeno: entre metal y semiconductor

Propiedades electrnicas

Los materiales se clasifican en metlicos y aislantes, segn los electrones en su interior puedan

desplazarse mediante campos elctricos o no. Esta clasificacin constituy uno de los primeros

xitos de la aplicacin de la mecnica cuntica al estudio de los slidos.

La naturaleza ondulatoria de los electrones induce su difraccin por la red cristalina; ello genera

regiones prohibidas de energa (brechas), en las que los electrones no se pueden propagar. Slo

cuando la brecha de energa no es excesivamente grande (del orden de 1 electronvolt), sta

puede superarse bajo condiciones, lo que caracteriza a los materiales semiconductores (vase el

recuadro Grafeno, entre metal y semiconductor). El grafeno es un material fuera de lo

comn. Sus propiedades electrnicas lo sitan a caballo entre el conjunto de los metales y el de

los semiconductores. Puede existir una situacin intermedia entre tener o no el nivel de Fermi

(nivel energtico ms alto ocupado) en la brecha que separa las bandas de energa?

La respuesta a esta pregunta se encuentra en la sorprendente forma de las bandas del grafeno: en

las proximidades del nivel de Fermi, el valle de la banda desocupada de menor energa (banda

de conduccin) se halla pegado en un solo punto a la cima de la banda ocupada de mayor

energa (banda de valencia).



Figura 2.24. Las propiedades metlicas o aislantes de un material vienen determinadas por la posicin

del nivel de Fermi (eF) y su estructura de bandas electrnicas. El nivel de Fermi corresponde al nivel

energtico ms alto ocupado. Los niveles energticos desocupados ms bajos conforman la banda de

conduccin (lila); los niveles ocupados de mayor energa, la banda de valencia (fucsia). En los

metales, la banda de conduccin y la de valencia se solapan. En los no metales, en cambio, aparece

una brecha energtica que dificulta el paso de los electrones de una banda a otra. El grafeno es un

material fuera de lo comn. Sus propiedades electrnicas lo sitan a caballo entre los metales y los

semiconductores.

2.3.2. Aplicaciones

El grafeno conduce la electricidad mejor que muchos materiales metlicos, porque los

electrones pueden viajar en lnea recta entre los tomos sin dispersarse. Esto podra significar

que unos componentes electrnicos basados en este material seran ms eficientes y consumiran

menos electricidad. Un hipottico chip confeccionado con este tipo de transistores sera ms

rpido y permitira crear computadoras ms veloces.

El primer transistor de grafeno fue presentado en 2004, pero no funcionaba muy bien al tener

prdidas de corriente y no poder pasar a un estado bajo convenientemente. Esto se deba

precisamente a que los electrones se movan demasiado bien entre los tomos.



En marzo de 2007 el profesor Andre Geim y sus colaboradores de la University of Manchester

presentaron un transistor hecho con grafeno. El transistor, era ms de cuatro veces ms pequeo

que el ms pequeo confeccionado en silicio, adems de ms eficiente. Para su confeccin se

utiliz una lmina de grafeno de una dcima de nanometro de espesor, es decir, el espesor de un

slo tomo. A diferencia de otros transistores de ese tamao, ste no requera temperaturas

criognicas o complejos sistemas de produccin.

Figura 2.25. El transistor monoatmico estaba confeccionado enteramente en una lmina de

grafeno. Los elementos centrales son puntos cunticos que permiten a los electrones fluir de

uno a uno. Los puntos cunticos estn conectados a una regin ms ancha que funciona

como la barrera de los transistores de efecto tnel. Foto: University of Manchester.

En diciembre de 2008, IBM hizo pblico que haban logrado fabricar transistores de grafeno

operando a frecuencias del orden de GHz Anteriormente, en ese mismo ao, se haba reportado

la construccin de un transistor ultrapequeo (1 tomo de espesor, 10 tomos de ancho). Los

transistores son la base de los circuitos integrados y de toda la electrnica moderna.

A lo largo de los aos, los transistores de silicio han ido reduciendo su tamao hasta los 45

nanmetros (nm), tecnologa de fabricacin en la que se basa actualmente Intel y AMD, sta

ltima para los chipsets grficos. Esto ha permitido que la Ley de Moore se haya cumplido hasta

el momento y que, cada 2 aos, el nmero de transistores en un circuito integrado se haya

podido duplicar. De hecho, si se consulta el roadmap de Intel, ya existen previsiones para los 32

nanmetros a corto plazo, e incluso para los 10 nanmetros. Sin embargo, la utilizacin de



transistores de silicio tiene el lmite mximo en esta cantidad, 10 (nm), tamao a partir del cual

el material deja de comportarse de forma estable.

Los nuevos transistores de grafeno trabajarn a temperatura ambiente, condicin imprescindible

para poder formar parte de los dispositivos electrnicos modernos. Ahora es necesario descubrir

un mtodo prctico de fabricacin, antes de que pueda utilizarse para aplicaciones comerciales.

Ahora bien, la tecnologa podr aplicarse a transistores ultra rpidos, dispositivos

micromecnicos y sensores de tamao microscpico. Actualmente el proceso de fabricacin de

transistores incluye cierto elemento de suerte, lo que provoca que la mitad de los intentos

realizados terminen en procesos defectuosos. No obstante, Novoselov destaca que pronto sern

capaces de descubrir una metodologa mucho ms eficaz. Segn lo indicado, parece que los

chipsets fabricados a partir de grafeno ser de vital importancia durante los prximos aos para

la industria tecnolgica.

Sobre la posibilidad de que Silicon Valley se transforme un da en Grafeno Valley o, lo que es

lo mismo, que el silicio desaparezca de la produccin de dispositivos electrnicos, los expertos

lo tienen claro. 2024 es el horizonte para un posible fin de la nanoelectrnica basada en silicio,

cuando el lmite de los siete nanmetros (un nanmetro es una millonsima parte de un metro)

de distancia para 10,000 millones de transistores en cada chip se alcanzar (el recalentamiento

impedir meter ms). Ms all, uno de los sustitutos es el grafeno El problema del silicio ser

la disipacin del calor, pero cuidado, el 99 por ciento de los aparatos se seguirn haciendo en

silicio, explica Emilio Lora Tamayo, experto en transistores del Centro Nacional de

Microelectrnica.

Uno de los problemas de la monocapa de grafeno es la ausencia de banda prohibida. Es muy

buen conductor pero, a diferencia de otros materiales, no tiene banda prohibida, que es la que

permite interrumpir del todo el flujo de corriente. Con los transistores monocapa, el apagado no

era una operacin cien por cien eficiente. Hasta que se dio con el grafeno bicapa. Los

investigadores de la Universidad de Manchester acaban de anunciar nuevos resultados en el

estudio del material de dos capas, aunque el problema es que todava no hay un mtodo bueno

para crecer este grafeno en grandes proporciones.



2.4. EL GRAFANO

En enero del ao 2010 la revista Science report el descubrimiento del grafano, tambin en la

Universidad de Manchester. El grafano posee una estructura monocapa similar a la del

grafeno, con la diferencia de que los tomos de carbono, adems de estar enlazados entre s, lo

estn tambin a tomos de hidrgeno ubicados a ambos lados de la capa. A diferencia del

grafeno, el grafano no conduce la corriente elctrica. Los enlaces con el hidrogeno amarran

los electrones responsables de la buena conductividad elctrica del grafeno, convirtindolo en

un aislante. No obstante, el grafano mantiene las buenas propiedades mecnicas de su

antecesor: muy buena resistencia mecnica, alta densidad y flexibilidad. Al calentar a una

temperatura suficientemente alta el hidrogeno se elimina, y el grafano se convierte de nuevo en

grafeno.

En principio, controlando la ubicacin de los tomos de hidrogeno en la malla del grafeno sera

posible construir materiales aislantes con regiones intermedias conductoras principio de

operacin de infinidad de dispositivos grafano electrnicas-. Pero quizs lo ms importante sea

que el descubrimiento del grafano abre las puertas a muchas otras modificaciones. Con el

grafeno conductor en un extremo, y el aislante grafano en el otro, no es difcil vislumbrar una

gran familia de nuevos materiales que aparecern al sustituir el hidrgeno por tomos de otro

tipo. Por ejemplo, en principio parece posible sustituir el hidrgeno, o parte de l, con flor,

cuyas posibilidades de enlace con el carbono son similares a las del hidrgeno. As se obtendra

un nuevo material con propiedades diferentes al grafeno y al grafano.

Andr Geim y Kostya Novoselov, quienes dirigen el grupo de investigaciones de la Universidad

de Manchester, han expresado: La industria moderna de semiconductores utiliza todos los

elementos de la tabla peridica, aislantes, semiconductores y metales. Pero Qu tal si un solo

material pudiera ser modificado para cubrir el espectro completo necesario en todas las

aplicaciones electrnicas? Dada la gran cantidad de investigadores trabajando actualmente en

este sentido, es muy posible que tales materiales aparezcan mucho antes de lo que se pudiera

imaginar.



Figura 2.26. Estructura del grafano

Los cientficos observaron que, en el xido de grafeno obtenido mediante la oxidacin de

grafito, al ser superpuesto en delgadas lminas permite distribuir el peso que soportan a travs

de toda su estructura. Esta caracterstica le confiere una dureza mayor a la de otra famosa

estructura basada en el carbono: el diamante. Todas estas caractersticas lo hacen ideal para la

construccin de elementos de proteccin del cuerpo humano frente a ataques externos.

Figura 2.27. . Con el xido de grafeno es posible crear lminas tan resistentes como el acero.



CAPITULO 3

NANOMATERIALES METLICOS

3.1. PUNTOS CUNTICOS

La visin futurista de robots de tamao microscpico que patrullan por el torrente sanguneo

llevando molculas de frmacos o detectando virus y clulas cancerosas se acerca a la

realidad con los puntos cunticos o 'tomos artificiales'. Son nanoestructuras creadas en el

laboratorio que ahora empiezan a llegar al mercado y lo hacen por la puerta grande.

Figura 3.1. Visin futurista de los puntos cunticos en la medicina

Los puntos cunticos (qdots o quantum dots en ingls) o tomos artificiales son nanoestructuras

creadas en el laboratorio que miden millonsimas de milmetro nanmetros. Inventadas

hace casi dos dcadas, tienen un sinfn de aplicaciones en reas tan variadas como las

telecomunicaciones, la computacin cuntica, la seguridad o la biomedicina.

En el mundo macroscpico, los puntos cunticos pueden tener el aspecto de una simple pastilla

plana, o estar disueltos en un lquido. Nadie sospechara que esa sustancia ha sido construida en

el laboratorio partiendo de unos pocos tomos, con tcnicas que manipulan la materia a escalas

de nanmetros. A esas dimensiones el material se convierte en una matriz sobre la que han



crecido estructuras, como pirmides o montaas, formadas por unos pocos cientos o miles de

tomos. Esas estructuras son los puntos cunticos.

Lo especial es que, en ellos, los electr

Introduccion a Los Nanomateriales

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