Propiedades Físicas de los Nanomateriales

Punto de Fusión.

Propiedades Mecánicas.

Propiedades Ópticas.

Conductividad Eléctrica.

Propiedades Magnéticas.

Índice

Reducción de tamaño

de partícula

Incremento de

energía superficial

Disminución de

punto de fusión

Punto de Fusión

• Se ha encontrado que las nanopartículas de metales, semiconductores, gases inertes muestran una disminución en la temperatura de fusión en comparación con su estado en bulto.

Fig. 1. [Ph. Buffat y J.-P. Borel, Phys. Rev. A13, 2287 (1976).]

Bulk Au con Tb= 1337 K

Fig.2.https://www.ttu.ee/public/m/Mehaanikateaduskond/Instituudid/Materjalitehnika_instituut/MTX9100/Lecture6_SizeEffects.pdf

Propiedades Mecánicas

Incrementan su resistencia mecánica con diámetros menores a 10 μm.

Fig. 3. Kittel Charles Introduction to Solid State Physics 8Th Edition

Las propiedades mecánicas de los materiales incrementan con la disminución del tamaño.

Mejor resistencia mecánica

nanoalambres, whiskers.

Incremento en resistencia por alta perfección

interna.

Perfección caras laterales.

Pequeña sección

transversal, menor

probabilidad imperfecciones.

NaCl Whiskers

Fig. 4.[Z. Gyulai, Z. Phys. 138, 317 (1954).]

Tamaño de grano.

Cu tamaño de grano de

6 nm

5 veces mayor micro dureza

Cu recocido con tamaño

de 50 μm

Pd tamaño de grano de

5-10 nm

5 veces mayor micro dureza

Pd con tamaño de grano 100

μm

Cu nanocristalin

o limite elástico 400

MPa

6 veces mayor

Cu con tamaño de

grano grueso

Fig. 5. (a) Probeta para ensayo de tensión de metal nanocristalino. (b) Gráfica esfuerzo-deformación. [Y. Champion, C. Langlois, S.

Guérin-Mailly, P. Science 300, 310 (2003).]

Las propiedades ópticas de los nanomateriales pueden ser significativamente diferentes a las propiedades en bulk.

Aplicaciones: Detector óptico, sensores, fotocatálisis, biomedicina.

Propiedades Ópticas

Bulk Nanopartículas A

uAu

Nanopartículas de Au coloidal de 10 nm absorben la luz verde y por lo tanto se aprecian rojas.

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Fluorescencia de nanopartículas coloidales core-shell de CdSe-CdS.

Azul- diámetro 1.7 nm.Rojo-diámetro 6nm

Fig. 7. Cortesía de H. Weller, University of Hamburg.

La conductividad eléctrica disminuye con reducción en tamaño de la partícula, incrementando la dispersión superficial.

Los electrones experimentan dispersiones elásticas e inelásticas.

Conductividad Eléctrica

En nanotubos y películas delgadas, la dispersión superficial de los electrones resulta en una reducción de la conductividad eléctrica.

Dimensión critica

Mean-free path

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El ferromagnetismo en materiales Bulk desaparece y se obtiene superparamagnetismo en escala nanométrica debido a la enorme energía superficial.

La temperatura de Curie disminuye con la reducción del tamaño de partícula.

En un material ferroeléctrico policristalino, las propiedades ferroeléctricas pueden desaparecer cuando las partículas son mas pequeñas.

Propiedades Magnéticas

Se estudio el efecto del tamaño en la transición de fase ferroeléctrica en partículas de PbTiO3

menores de 50 nm

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Nanostructures and Nanomaterials sintesis, propiedades y aplicaciones. Guozhong Cao. Imperial College Press.

Size matters: why nanomaterials are different. Emil Roduner. Chemical Society.

http://www1.na.infn.it/TIMSI/materialicorsi/iavarone/Nanophysics&Nanotechnology/LECTURE_3_2010.pdf

Referencias