Diferencia entre revisiones de «Nanoestructura»

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Una nanoestructura es una estructura con un tamaño intermedio entre las estructuras moleculares y microscópicas (de tamaño micrométrico) Aquí estamos hablando de la nanoescala. Generalmente, estas estructuras experimentan efectos cuánticos que no son tan obvios en estructuras de mayor tamaño y tienen por tanto propiedades físicas especiales.^[1]

Para describir nanoestructuras necesitamos diferenciar entre el número de dimensiones en la nanoescala. Las superficies sin textura tienen en la nanoescala una dimensión, es decir, el grosor de la superficie de un objeto está entre 0.1 y 100 nm. Los nanotubos tienen dos dimensiones en la nanoescala, es decir, el diámetro del tubo está entre 0.1 y 100 nm; su longitud puede ser mucho mayor. Finalmente, las nanopartículas esféricas tienen tres dimensiones en la nanoescala, es decir, la partícula tiene entre 0.1 y 100 nm en cada dimensión espacial. Los términos de nanopartículas y partículas ultrafinas (UFP) a menudo son usados como sinónimos aunque las UFP puede alcanzar el rango del micrómetro.

Aunque posiblemente los nanotubos de carbono son las nanoestructuras más conocidas, se ha encontrado u obtenido una considerable variedad de nanoestructuras, basadas en diferentes campos de la física o de la química.^[2]

Véase también

Célula solar de tercera generación

Referencias

↑ Oliva Arias A., Nuevas propiedades físicas de materiales nanoestructurados, Ingeniería 9-3, 2005, 39-46, http://www.ingenieria.uady.mx/revista/volumen9/nuevas.pdf
↑ Ver, por ejemplo, Wang, Z.L., Novel Zinc Oxide Nanostructures Discovery by Electron Microscopy, Journal of Physics: Conference Series 26, 2006, 1-6, «Structurally, ZnO is a material that has diverse structures, whose configurations are much more rich than any of the known nanomaterials including carbon nanotubes.»

Datos: Q1093894
Multimedia: Nanostructures / Q1093894

[1] Oliva Arias A., Nuevas propiedades físicas de materiales nanoestructurados, Ingeniería 9-3, 2005, 39-46, http://www.ingenieria.uady.mx/revista/volumen9/nuevas.pdf

[2] Ver, por ejemplo, Wang, Z.L., Novel Zinc Oxide Nanostructures Discovery by Electron Microscopy, Journal of Physics: Conference Series 26, 2006, 1-6, «Structurally, ZnO is a material that has diverse structures, whose configurations are much more rich than any of the known nanomaterials including carbon nanotubes.»

[1]

[2]

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 Aunque posiblemente los nanotubos de carbono son las nanoestructuras más conocidas, se ha encontrado u obtenido una considerable variedad de nanoestructuras, basadas en diferentes campos de la física o de la química.<ref>Ver, por ejemplo, Wang, Z.L., ''Novel Zinc Oxide Nanostructures Discovery by Electron Microscopy'', Journal of Physics: Conference Series 26, 2006, 1-6, «''Structurally, ZnO is a material that has diverse structures, whose configurations are much more rich than any of the known nanomaterials including carbon nanotubes.''»</ref>
-== Características ==
-El acomodo molecular en este tipo de materiales es lo que le otorga propiedades físicas bastante peculiares, que a pesar de que algunas fuentes nos indican que estos patrones no se encuentran en la naturaleza, se ha demostrado que este acomodo está presente en algunos minerales o inclusive en algunas formas de vida. Pese a que esto sea muy escaso.
-Por otro lado, la atención de los investigadores se ha visto más focalizada en encontrar la síntesis de nanoestructuras con ciertas propiedades que faciliten procesos o bien que los optimicen, por ejemplo; en la última década se ha investigado acerca de cómo sintetizar materiales nanoestructurados con elementos semiconductores para lograr un acomodo en donde estas características clásicas cambien para obtener sus nuevas características cuánticas como la [[superconductividad]].<br />
-== Riesgos ==
-Al tener este poder y la tecnología que conlleva, puede llevar a nuevas técnicas de la fabricación de objetos o darles características especiales a los materiales.
-Uno de los riegos que existen, es que está tecnología puede cambiar la manera de la producción de las armas, al igual que poder desarrollar nuevos aparatos, con un tamaño mucho menor y características especiales.
-Otro riesgo es que se pueda desarrollar la explotación de productos nanotecnológicos, gracias a sus métodos de producción y la manera de duplicidad de diseños podría llevar a grandes cambios en la economía.
-== Beneficios ==
-La nanotecnología es capaz de resolver muchos de los problemas actuales, esto es importante debido al ritmo con el que las investigaciones avanzan y se desarrollan diferentes técnicas o productos. Un problema que puede ser tomado por esta ciencia es la contaminación de agua, se pueden desarrollar nuevos tipos de filtros, combinando técnicas para hacer fibras o tubos capaces de poder contener y separar los contaminantes del agua.
-Existe también un gran campo de desarrollo en el área de la energía, como mejoras en su rendimiento y la generación de energía, se puede mejorar la fabricación de los aparatos para generar la energía, al igual que se puede buscar una manera de bajar sus costos, para que pueda ser más accesible.
-En el campo de la medicina la nanotecnología es una herramienta sumamente poderosa, la cual tiene mucho desarrollo por delante, como nuevas técnicas para tratar enfermedades, o nueva maquinaria para mejorar los tratamientos.
-== Síntesis ==
-Existen diversas maneras de componer uno de estos materiales, sin embargo, las más comunes son los métodos físicos y los métodos químicos. Dentro de los métodos físicos contamos con métodos como la pulverización catódica, o mejor conocida como [[sputtering]], llevada a cabo en una cámara de vacío, que consiste evaporar un material (generalmente un metal) “disparándole” un haz de iones energéticos para lograr que el material blanco llegue a un estado de plasma para después añadirse a otro material y así formar un recubrimiento alrededor de este formando una película delgada del material blanco en el segundo objeto. Una metáfora para entender este fenómeno es compararlo con una partida de billar a nivel atómico en donde las bolas de billar son los átomos de material y la bola blanca es el haz de iones energéticos.
-[[Archivo:Sputtering2.gif|miniaturadeimagen|''Ilustración 1: Sputtering'']]
-Otro de los métodos para fabricar este tipo de estructuras son la [[fotolitografía]], litografía, aplicación de máscaras porosas, etc; que básicamente funcionan de una manera similar a excepción de algunos factores; en pocas palabras consisten en colocar una máscara con el patrón que se desea para posteriormente “disparar” un [[haz de luz]] (generalmente radiación ultravioleta) o con un [[haz de iones]] para alterar la composición del material blanco y lograr una autoagregación del [[polímero]] que compone a la máscara. Posteriormente la máscara se retira y el resultado es una capa con pilares acomodados en cierta geometría.
-Para llevar a cabo un método químico, existe el electroless. Este método, consiste en crear un recubrimiento en la superficie de un objeto al sumergirlo completamente en una solución química. Cabe destacar que una corriente eléctrica no es necesaria en este proceso.
-== Propiedades ==
-Debido al peculiar acomodo molecular de este tipo de materiales, estos dejan de regirse por las leyes de la física clásica y empiezan a obedecer a la “controvertida mecánica cuántica” como lo llaman los autores de ''El enigma cuántico''. Así como hacen un breve énfasis en cómo la nanotecnología puede ayudar a la investigación de otros fenómenos para así acercarnos más al entendimiento de la mecánica cuántica, dicho argumento es presentado en su libro antes mencionado:
-''Un titular de un número reciente del boletín de noticias del American Institute of Physics decía: 3600 ÁTOMOS EN DOS SITIOS A LA VEZ. Y ésta era la primera frase de un artículo de 2007 publicado en Physical Review Letters, una de las revistas de física de mayor impacto: «La carrera para observar el comportamiento mecanocuántico en sistemas nanoelectromecánicos (NEMS) manufacturados nos está acercando más que nunca a la comprobación de los principios básicos de la mecánica cuántica». (pg. 150)''
-Cada característica es propia de cada de estructura, por lo tanto, se requiere generalizar las propiedades de diversas estructuras para facilitar y abreviar su explicación.
-Algunas de estas propiedades son:
-●      Opto eléctrica: Consiste en una respuesta de parte del material por un estímulo de radiación de la luz, o bien que emiten esta radiación. Es decir, estos materiales tienen la capacidad de “convertir” la energía lumínica en energía eléctrica y viceversa.
-●      Recubrimientos [[Hidrófobo|hidrofóbicos]]: Estos recubrimientos generalmente ya son fabricados como un producto final que tiene la peculiaridad de rechazar el agua, la grasa y el polvo al ser rociados sobre una superficie.
-●      [[Fotocatálisis]]: Este fenómeno se presente generalmente en nano varillas, nano hilos o recubrimientos de óxidos de metales y consiste en el material siendo estimulado por un haz de luz para después tomar el lugar de un [[Catálisis|catalizador]] para una reacción química.
-●      Recubrimiento con [[Sputtering]]: Estos recubrimientos más que nada permiten generar una película homogénea en la superficie de otro material para que esta superficie adquiera las propiedades del material con el que recubrió. Un ejemplo de esto está en la industria automotriz en donde se recubren faros de plástico con algún material capaz de reflejar la luz de una manera óptima para así tener faros de plástico recubiertos con un material reflejante muchos más ligeros y económicos. Este fenómeno también se puede lograr con un recubrimiento electroquímico.
-●      Mecánica de fibras: A pesar de no haber sido estudiado lo suficiente, se han encontrado propiedades en el acomodo conjunto de estas nano fibras. Una de estas propiedades es una dureza comparada con algunos aceros. Estas nano fibras son usadas en chalecos antibalas.
-●      [[Elasticidad (mecánica de sólidos)|Elasticidad]]: Esta elasticidad se debe a la fortaleza de los enlaces covalentes de una estructura además de la forma de la estructura (muy compacta). Este ejemplo se presenta en el grafeno.
 == Véase también ==
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-== Referencias ==
-# «Área de Materiales Nanoestructurados». ''CIMAV''. Consultado el 2019-09-30.
-# «You searched for materiales nanoestructurados». ''CIMAV''. Consultado el 2019-09-30.
-# «Riesgos de la Nanotecnología». ''www.euroresidentes.com'' Consultado el 2019-09-30.
-# «Riesgos de la Nanotecnología». ''www.euroresidentes.com'' Consultado el 2019-09-30
-# Bruce Rosenblum y     Fred Kuttner. (2016). El enigma cuántico. Avda. Diagonal, Barcelona,     Cataluña, España.: Tusquets Editores, S.A.
-# CIMAV. (2019). Área de Materiales Nanoestrucutados. 26 de septiembre de 2019, de CIMAV. Sitio web: https://cimav.edu.mx/?s=materiales+nanoestructurados
-# Guillermo     López-Polín Peña. (2015). Propiedades mecánicas de membranas de grafeno. 23 de septiembre de 2019, de Universidad Autónoma de Madrid. José Luis Morán López y José Luis Rodríguez López. (2012). Los materiales     nanoestructurados. 23 de septiembre de 2019, de Fondo de Cultura Económica, Sociedad Mexicana de Física. Sitio web: http://www.fondodeculturaeconomica.com/subdirectorios_site/libros_electronicos/desde_la_imprenta/008253R/files/publication.pdf
-# https://repositorio.uam.es/bitstream/handle/10486/674900/lopez_polin_pena_guillermo.pdf?sequence=1
-# M. Isabel Montero e     Ivan K. Schuller. (2011). Nanoestructiras: un viaje de tres a cero     dimensiones. 18 de septiembre de 2019, de Departamento de Física de la     Universidad de California. Sitio web: No encontrado
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 [[Categoría:Nanotecnología]]