Tipos de Nanomateriales
¿Cuáles son las dos categorías principales de nanomateriales basadas en la dimensionalidad?
Isodimensional y Anisodimensional
¿En qué se diferencia la estructura de una nanopartícula de la de un material a granel?
Proporción mayor de átomos en la superficie
¿Cuáles son los factores clave que influyen en las propiedades de los nanomateriales?
El tamaño, la forma, la composición química y la química de la superficie.
Definir qué son los nanotubos y su importancia en el campo de la nanotecnología.
Son alótropos del carbono con una estructura cilíndrica. Su importancia radica en su extraordinaria resistencia, conductividad eléctrica y térmica, siendo uno de los materiales más prometedores para futuras aplicaciones tecnológicas.
Dé un ejemplo de un nanomaterial 0D.
Puntos cuánticos, fullerenos o nanopartículas esféricas.
¿Cuál es la importancia de la superficie en los nanomateriales?
Aumenta reactividad química, capacidad de adsorción e interacción con el entorno.
¿Por qué los nanomateriales presentan propiedades dependientes del tamaño?
Porque a escala nanométrica, los efectos cuánticos se vuelven significativos y la alta relación superficie-volumen altera las propiedades electrónicas, ópticas y magnéticas en comparación con el material a granel.
Comparar los nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) y los de pared múltiple (MWCNT) en términos de estructura y propiedades.
Los SWCNT consisten en una sola capa de grafeno enrollada y tienen mejores propiedades electrónicas. Los MWCNT consisten en varias capas concéntricas, son más fáciles de producir y tienen mayor resistencia mecánica y térmica, pero sus propiedades eléctricas son más complejas.
Nombra un nanomaterial 2D común que se utiliza a menudo en aplicaciones electrónicas.
Grafeno.
Explicar la estructura de un nanotubo y sus implicaciones para diversas aplicaciones.
Un nanotubo es una estructura cilíndrica formada por átomos de carbono enrollados. Esta estructura le confiere una alta resistencia mecánica y propiedades eléctricas únicas.
¿Cómo interactúan los nanomateriales con la luz, lo que da lugar a propiedades ópticas únicas?
Plasmones de superficie, que provocan una fuerte absorción y dispersión de la luz en colores específicos dependiendo del tamaño. También pueden mostrar fluorescencia por confinamiento cuántico.
¿Cuáles son las posibles aplicaciones de los nanotubos en diversas industrias?
En electrónica (transistores), materiales compuestos (estructuras para aviones, bicicletas), almacenamiento de energía (baterías, supercondensadores), y medicina (administración de fármacos).
Describir las propiedades únicas de los nanomateriales de carbono en comparación con otros tipos.
Alta conductividad eléctrica y térmica, resistencia mecánica excepcional y gran área superficial.
Comparar y contrastar las estructuras cristalinas y amorfas de los nanomateriales.
Los nanomateriales cristalinos tienen un ordenamiento atómico regular y de largo alcance, lo que les da propiedades bien definidas. Los amorfos carecen de este orden, lo que puede mejorar propiedades como la solubilidad o la flexibilidad.
Discutir las propiedades mecánicas de los nanomateriales y sus aplicaciones en nanotecnología.
Más resistentes y duros que sus contrapartes a granel. Esto se aprovecha para crear materiales compuestos ultraligeros y resistentes para la industria aeroespacial, automotriz y de equipamiento deportivo.
Discutir los desafíos y avances en la síntesis de nanotubos a gran escala.
Los desafíos incluyen controlar la quiralidad (su ángulo de enrollamiento, que define si es metálico o semiconductor), la pureza y el alto costo de producción. Los avances se centran en métodos como la deposición química de vapor (CVD) para mejorar el control y reducir los costos.
¿Cómo se clasifican los nanomateriales en función de su composición?
Basados en carbono, inorgánicos y poliméricos.
Discutir cómo los defectos en la estructura de los nanomateriales pueden afectar sus propiedades.
Los defectos pueden alterar drásticamente las propiedades. Pueden disminuir la resistencia mecánica o la conductividad, pero también pueden ser beneficiosos al crear sitios activos para catálisis o modificar las propiedades ópticas.
Explicar la importancia de la química de superficies en la determinación de las propiedades de los nanomateriales.
La química de la superficie determina cómo el nanomaterial interactúa con su entorno. Permite la funcionalización para mejorar la biocompatibilidad, la dispersión en un medio o para dirigirlo a células específicas en aplicaciones médicas.
¿Cómo influyen los defectos de los nanotubos en sus propiedades mecánicas y eléctricas?
Los defectos pueden reducir drásticamente su resistencia mecánica al actuar como puntos de fractura. Eléctricamente, pueden aumentar la resistencia y actuar como barreras para el transporte de electrones, alterando su conductividad.