¿Pero cómo puede ser esto? Ah! Son NANOMATERIALES

Por: Isidoro Poveda
La intención de este post es la de mostrar como varían las propiedades de algunos materiales cuando pasamos de escala macro a nano.
Lo primero, ¿qué es un nanomaterial? Se trata de materiales a escala nano (10-9 m.) Debido a este tamaño tan pequeño la relación entre los átomos de superficie y los del interior es mucho mayor que en materiales de tamaño mayor. Las propiedades de los materiales dependen del ordenamiento de sus átomos y de cómo se mueven los electrones dentro de ellos, luego podemos suponer que en un nano material el movimiento de los electrones estará limitado por sus dimensiones. A esto es a lo que se llama confinamiento cuántico de electrones.
Un primer ejemplo de la variación de propiedades al pasar a escala nano, lo encontramos en los nanotubos de carbono. El carbono o grafito pasa de ser débil a nivel macro para hacerse muy resistente en forma de nanotubo, ¡podemos doblarlos sin que se rompan!
CNT´s
Fig1. Nanotubos de Carbono
Hay ejemplos curiosos de materiales como el del Au que sin presentar propiedades magnéticas (el Au es diamagnético, sus átomos no tienen momento magnético y sus capas electrónicas están completas) al recubrir nanopartículas de Au con unas moléculas llamadas tioles, también diamagnéticas, se vuelven ferromagnéticas. Este ferromagnetismo aparece al inducir momentos magnéticos y anisotropía en la superficie de la nanopartícula de Au. Hablaremos de nanomagnetismo ya que si recubrimos la superficie de una macropartícula aparecerá magnetismo en los átomos de Au de la superficie unidos a la superficie del tiol, pero su relación con los átomos del interior será muy pequeña.
Por último mencionaremos el caso del Si utilizado en la construcción de transistores y fotodetectores en combinación con su óxido. El Si presenta una banda indirecta prohibida por lo que no presenta luminiscencia a Tª ambiente. Sin embargo, cuando preparamos nanopartículas de Si aparece luminiscencia a Tª ambiente debido al confinamiento cuántico antes mencionado. Se dan transiciones electrónicas cuasi directas incluso tratándose de un gap indirecto. La λ de la luz emitida por las nanopartículas de Si dependerá de su tamaño.