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!
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.
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