Transcript NANOMATERIALES BASADOS EN EL CARBONO.

¿Qué son los nanomateriales?
Tipo de nanomateriales basados en el carbono
que nos vamos a encontrar:
Fullerenos
Grafenos
Nanotubos de carbono
Nanocebollas
Otras nanoformas de
carbono
Años 80
• Grafito
Diamante
1985
• Kroto y
Smalley
1996
• Premio
Nóbel de
Química
¿Por qué se
llamaron fullerenos?
Arquitecto Buckminster Fuller, 1964.
Actualidad
¿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.
Síntesis
 Descubrimiento de forma casual:
Grafito
Radiación láser,
T>10000K
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.
Reactividad
Sufren reacciones propias de dobles enlaces localizados:
REACCIONES DE ADICIÓN
 Adición de Hidrógeno:
Reacción de Birch
 Adición de halógenos:
F2
Br2
Cl2
•Reacciones de adición de oxígeno:
•Adición de oxígeno  Epóxido.
•Adición de ozono  Ozónido.
•Reacciones de cicloadición:
cicloadición [2+2]
fotoquímica
•Formación de metanofullerenos:
REACCIONES CON
RADICALES LIBRES
REACCIONES DE
REDUCCIÓN
Otros fullerenos
 Existen otros además del C60: C20, C70, C76, C78, C80, C84…
•Fullerita
Red en la que cristaliza C60
Impurificación con metales: semiconductores y
superconductores.
•Fullerenos endoédricos:
Mx@Cn
 Desde su descubrimiento han despertado un gran interés:
 Múltiples propiedades.
 Alta procesabilidad.
 Campos de aplicación:
 Ciencia de los materiales.
 Aplicaciones biológicas.
 Otros.
La 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.
•
Antioxidantes y productos biofarmaceúticos.
o “Esponja para radicales”
o Muy efectivos como antioxidantes.
o Control del daño neurológico.
•
Campo de la biomedicina.
o Derivados organometálicos de los fullerenos .
Actividad significativa contra virus que provocan el SIDA.
 Catalizadores.
 Purificación de agua y protección ante peligros
biológicos.
 Baterías portátiles.
 Vehículos.
 Medicina.
 Lubricantes.
CAPAS ULTRAFINAS DE GRAFITO
- Estructuras bidimensionales
Aplicaciones
Síntesis
• Síntesis química:
• Excelentes aplicaciones de
rendimientos bajos.
transporte electrónico.
• A
partir
de
grafito:
•Nueva generación de dispositivos
exfoliación por medios químicos
(nm).
o mecánicos para obtener láminas
•Manipulación de electrones como
de grafito o de óxido de grafito.
ondas.
1952
1889
Mugues y
Chambes,
EE.UU
Radushkevih y
Lukyanovich,
Rusia
¿Qué son?
•Moléculas tubulares de diámetro
nanométrico.
•Distintos grados de enrollamiento.
1985
Fullerenos
1991
S. Iijima
Buckytubes
Propiedades
 Elevada relación longitud/radio.
 Distintos comportamientos electrónicos.
 Elevada fuerza mecánica.
Síntesis
Descarga de arco: barras de grafito actuando como cátodo y
ánodo.
CVD, deposición catalítica de vapor.
Láser.
Electrolisis.
Son materiales únicos en cuanto a estructura y propiedades.
CAMPOS DE APLICACIÓN
 Materiales.
 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.
• 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