NANOMATERIALES BASADOS EN EL CARBONO .
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NANOMATERIALES BASADOS EN EL
CARBONO.
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¿Qué son los nanomateriales?
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Tipo de nanomateriales basados en el carbono que nos vamos a encontrar:
Fullerenos
Grafenos
Nanotubos de carbono
Nanocebollas
Otras nanoformas de carbono
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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
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¿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.
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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
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ReactividadSufren reacciones propias de dobles enlaces localizados:
REACCIONES DE ADICIÓN
Adición de Hidrógeno:Reacción de Birch
Adición de halógenos:
F2Br2 Cl2
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• Reacciones de adición de oxígeno:• Adición de oxígeno Epóxido.• Adición de ozono Ozónido.
• Reacciones de cicloadición:
cicloadición [2+2] fotoquímica
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• Formación de metanofullerenos:
REACCIONES CON RADICALES LIBRES
REACCIONES DEREDUCCIÓN
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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
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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.
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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.
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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.
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Otros campos de aplicación
Catalizadores.
Purificación de agua y protección ante
peligros biológicos.
Baterías portátiles.
Vehículos.
Medicina.
Lubricantes.
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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
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Nanotubos1991198519521889
Mugues y Chambes,EE.UU
Radushkevih y Lukyanovich, Rusia
Fullerenos
S. IijimaBuckytubes
¿?
¿Qué son?• Moléculas tubulares de diámetro
nanométrico.• Distintos grados de
enrollamiento.
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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.
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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.
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• 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