NANOMATERIALES BASADOS EN EL

CARBONO.

¿Qué son los nanomateriales?

Tipo de nanomateriales basados en el carbono que nos vamos a encontrar:

Fullerenos

Grafenos

Nanotubos de carbono

Nanocebollas

Otras nanoformas de carbono

Arquitecto Buckminster Fuller, 1964.

Actualidad

• Premio Nóbel de Química

1996

• Kroto y Smalley

1985

• Grafito• Diamant

e

Años 80

¿Por qué se llamaron fullerenos?

¿?

Fullerenos

¿Qué son los fullerenos?

Alótropos estables del carbono, formados por anillos hexagonales y pentagonales.

La familia de fullerenos: C20, C60, C70, C76, C79, C80, C84 …

El más importante es el BUCKMINSTTERFULLERENO, C60.

Síntesis Descubrimiento de forma casual:

Grafito Fullerenos

Desarrollo de varias rutas: Descarga con arco: extracción hollín con benceno y

separación cromatográfica de C60 y C70.

Síntesis controlada a partir de precursores: síntesis de heterofullerenos, papel fundamental en la electrónica.

Radiación láser, T>10000K

ReactividadSufren reacciones propias de dobles enlaces localizados:

REACCIONES DE ADICIÓN

Adición de Hidrógeno:Reacción de Birch

Adición de halógenos:

F2Br2 Cl2

• Reacciones de adición de oxígeno:• Adición de oxígeno Epóxido.• Adición de ozono Ozónido.

• Reacciones de cicloadición:

cicloadición [2+2] fotoquímica

• Formación de metanofullerenos:

REACCIONES CON RADICALES LIBRES

REACCIONES DEREDUCCIÓN

Existen otros además del C60: C20, C70, C76, C78, C80, C84…

Otros fullerenos

• FulleritaRed en la que cristaliza C60

Impurificación con metales: semiconductores y superconductores.

• Fullerenos endoédricos:Mx@Cn

Aplicaciones de los fullerenos Desde su descubrimiento han despertado un

gran interés: Múltiples propiedades. Alta procesabilidad.

Campos de aplicación: Ciencia de los materiales. Aplicaciones biológicas. Otros.

Ciencia de los materialesLa incorporación de los fullerenos en polímeros dota potencialmente al polímero de las propiedades de los

fullerenos.

• Polímeros con propiedades de limitadores ópticos.

• Campo de los cristales líquidos.

• Células fotovoltaicas orgánicas. Producción de energía solar: eficiencias 5%.

• Polímeros en el campo de la electrónica. Polímeros transistores y fotodetectores.

Aplicaciones biológicas de los fullerenos

• Antioxidantes y productos biofarmaceúticos.

o“Esponja para radicales”oMuy efectivos como antioxidantes.oControl del daño neurológico.

• Campo de la biomedicina.oDerivados organometálicos de los fullerenos .

Actividad significativa contra virus que provocan el SIDA.

Otros campos de aplicación

Catalizadores.

Purificación de agua y protección ante

peligros biológicos.

Baterías portátiles.

Vehículos.

Medicina.

Lubricantes.

GrafenosCAPAS ULTRAFINAS DE GRAFITO

- Estructuras bidimensionales

Síntesis• Síntesis química:

rendimientos bajos.

• A partir de grafito:

exfoliación por medios

químicos o mecánicos

para obtener láminas de

grafito o de óxido de

grafito.

• Excelentes aplicaciones

de transporte electrónico.

• Nueva generación de

dispositivos (nm).

• Manipulación de electrones

como ondas.

Aplicaciones

Nanotubos1991198519521889

Mugues y Chambes,EE.UU

Radushkevih y Lukyanovich, Rusia

Fullerenos

S. IijimaBuckytubes

¿?

¿Qué son?• Moléculas tubulares de diámetro

nanométrico.• Distintos grados de

enrollamiento.

Síntesis

Elevada relación longitud/radio.

Distintos comportamientos electrónicos.

Elevada fuerza mecánica.

Propiedades

Descarga de arco: barras de grafito actuando

como cátodo y ánodo.

CVD, deposición catalítica de vapor.

Láser.

Electrolisis.

Aplicaciones de los nanotubosSon materiales únicos en cuanto a estructura y

propiedades.

CAMPOS DE APLICACIÓNMateriales.

Materiales nanorreforzados. Uso estructural: Ligeros y gran resistencia mecánica.

Electrónica. Nanocircuitos, emisores de campo, filtros RF,

memorias, optoelectrónica, grabado y espintrónica.

Sensores. Químicos/ biológicos, mecánicos, térmicos,

electromagnéticos y de emisión de campo.

• Biotecnología y química.• Adsorción y absorción, catálisis, electrosíntesis y medicina.

• Energía.• Almacenamiento y conversión.

• Mecánica.• Actuadores, amortiguadores, dispositivos para fluidos,

tribología, NEMS y MEMS.

• Instrumentación científica.• Microscopios de sonda de barrido.

• Fotónica.• Filtros, espejos, supresores de ruido e interruptores.

En general es un mercado MUY INCIPIENTE