Elementos o materiales utilizados en la nanotecnologia

Plan your projects and define important tasks and actions

Get Started. It's Free
or sign up with your email address
Rocket clouds
Elementos o materiales utilizados en la nanotecnologia by Mind Map: Elementos o materiales utilizados en la nanotecnologia

1. Qué es nanotecnologia?

1.1. La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.

2. Materiales

2.1. Nanometro

2.1.1. Es la unidad de longitud que equivale a una mil-millonésima parte de un metro. Comúnmente se utiliza para medir la longitud de onda de la radiación ultravioleta, radiación infrarroja y la luz

2.1.2. La abreviatura del nanómetro es nm.

2.1.3. 1 nm = 1x10-9 m

3. Elementos

3.1. Silicio

3.1.1. Es un elemento químico metaloide, número atómico 14 y situado en el grupo 4 de la tabla periódica de los elementos formando parte de la familia de los carbono ideos de símbolo Si. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre

3.1.2. Aplicaciones:

3.1.2.1. Tiene un interés especial en la industria electrónica y microelectrónica como material básico para la creación de obleas o chips que se pueden implantar en transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrónicos.

3.1.2.2. El dióxido de silicio (arena y arcilla) es un importante constituyente del hormigón y los ladrillos para la producción de cemento.

3.1.2.3. La conductividad de puede controlar añadiendo pequeñas cantidades de impurezas llamadas dopantes

3.1.2.4. El silicato de sodio también llamado vidrio es un silicato sintético solido amorfo incoloro insoluble en agua y funde 1088°C

3.1.3. Cómo se utiliza?

3.1.3.1. Como material refractario, se usa en cerámicas, vidriados y esmaltados.

3.1.3.2. Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico en silicio, para la agricultura.

3.1.3.3. Como elemento de aleación en fundiciones.

3.1.3.4. Fabricación de vidrio para ventanas y aislantes.

3.1.3.5. El carburo de silicio es uno de los abrasivos más importantes

3.1.3.6. .

3.1.3.7. Se usa en láseres para obtener una luz con una longitud de onda de 456 nm.

3.1.3.8. La silicona se usa en medicina en implantes de seno y lentes de contacto.

3.1.4. Ejemplo de aplicacion

3.1.4.1. Celdas solares

3.1.4.1.1. Para que son y como funcionan?

3.2. Catálisis

3.2.1. Para que sirve?

3.2.1.1. Absorción de gases sobre sólidos

3.2.2. Como actúa?

3.2.2.1. Cuando una molécula de gas golpea una superficie sólida, puede rebotar o quedar fijada sobre la superficie, es decir, sufrir adsorción. En ese último caso a continuación, la molécula adsorbida puede difundirse (moverse) sobre la superficie, quedarse fija, sufrir una reacción química o disolverse en el interior del sólido

3.3. Solidos cristalinos

3.3.1. Qué son?

3.3.1.1. En los sólidos cristalinos, los átomos (o moléculas) ocupan posiciones regularmente distribuidas en el espacio, constituyendo una red regular llamada red cristalina.

3.3.2. Cómo pueden ser?

3.3.2.1. Iónicos

3.3.2.1.1. En los sólidos iónicos, la red está formada por iones alternadamente positivos y negativos, resultantes de la transferencia de un electrón (o más) de un tipo de átomo para el otro.

3.3.2.1.2. La estabilidad de la red cristalina es mantenida por la atracción electroestática entre los iones presentes, tales como los iones Na+ e Cl- en la molécula NaCl (cloruro de sodio) y los iones Li+ e F- en la molécula LiF (fluoruro de litio).

3.3.2.1.3. En los sólidos iónicos, la red está formada por iones alternadamente positivos y negativos, resultantes de la transferencia de un electrón (o más) de un tipo de átomo para el otro.

3.3.2.1.4. La estabilidad de la red cristalina es mantenida por la atracción electroestática entre los iones presentes, tales como los iones Na+ e Cl- en la molécula NaCl (cloruro de sodio) y los iones Li+ e F- en la molécula LiF (fluoruro de litio).

3.3.2.2. Covalentes

3.3.2.2.1. En los sólidos covalentes no existe transferencia de carga entre los átomos para formar iones, como el caso de los cristales iónicos, pero un compartimiento de pares de electrones de valencia entre los átomos. La estructura cristalina de un sólido covalente queda definida por la direccionalidad del enlace covalente. Por ejemplo, los átomos tetravalentes de carbono, germanio y silicio forman enlaces covalentes en las combinaciones moleculares.

3.3.2.3. Moleculares

3.3.2.3.1. En los sólidos moleculares constituidos por moléculas apolares, los electrones se encuentran emparejados y no pueden formar enlaces covalentes. Las moléculas conservan su individualidad pero están enlazadas Las fuerzas de Van der Waals son bastante débiles y son derivadas de la interacción entre dipolos eléctricos. Por el movimiento de los electrones alrededor de los núcleos en una molécula apolar puede suceder que, por un breve instante, la distribución de carga sea tal que parte de la molécula se vuelva positiva en la parte negativa.

3.3.2.4. Metálicos

3.3.2.4.1. Un sólido metálico es formado a partir de átomos con algunos electrones débilmente ligados en las capas más externas, electrones estos que pasan a moverse por todo el sólido cuando de su formación.

3.3.2.5. Atómicos

3.3.2.5.1. El diamante sólo contiene átomos de carbono, y es, por tanto, un sólido atómico. Es una de las formas en las que se presenta en la naturaleza el elemento carbono. El átomo de carbono tiene cuatro electrones en su última capa, por lo que le faltan otros cuatro para completar la capa. Puede hacerlo compartiendo electrones con otros cuatro átomos de carbono. Sin embargo, cada uno de los cuatro átomos de carbono que rodean al primero sólo ha compartido un electrón con ese primer átomo de carbono, por lo que le quedan otros tres, que compartirá con otros tres átomos de carbono.

3.3.2.6. Covalentes reticulares

3.3.2.6.1. Algunos compuestos, como el dióxido de silicio (cuarzo) de la simulación de la derecha, de fórmula SiO2, tienen muchas características de las sustancias covalentes, pero son muy duros y tienen elevados puntos de fusión y ebullición. En estos compuestos no existen moléculas individuales, como en el yodo

3.3.3. Características

3.3.3.1. Las propiedades físicas de los sólidos

3.3.3.2. Temperatura de fusión

3.3.3.3. Capacidad para conducir la corriente

3.3.3.4. Resistencia a la deformación

3.3.3.5. Dureza.

3.4. Sólido amorfo

3.4.1. Características

3.4.1.1. Estado sólido de la materia

3.4.1.2. Las partículas carecen de una estructura ordenada

3.4.1.3. Carecen de formas y caras bien definidas.

3.4.1.4. Esta clasificación contrasta con la de sólidos cristalinos: cuyos átomos están dispuestos de manera regular y ordenada formando redes cristalinas.

3.4.1.5. Son mezclas de moléculas que no se pueden apilar bien.

3.4.1.6. Entre los sólidos amorfos destaca el vidrio

3.4.2. Propiedades

3.4.2.1. Las moléculas están distribuidas al azar

3.4.2.2. Las propiedades físicas del sólido son idénticas en todas las direcciones (isotropía).

3.4.2.3. Las formas amorfas tienen una temperatura característica a la cual sus propiedades experimentan cambios importantes (temperatura de transición vítrea (Tg)).

3.4.2.4. En cuanto a sus propiedades elásticas, se puede afirmar que los sólidos amorfos manifiestan las propiedades de los cristales.

3.4.2.5. Respecto al magnetismo, los metales amorfos presentan las propiedades magnéticas más notables, comportándose como materiales ferromagnéticos (aquellos en los que se produce un ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos en la misma dirección y sentido).  

4. Por qué se utilizan?

4.1. Porque tienen una estructura muy fácil de manipular y mezclar con otros elementos, para crear nuevas soluciones o compuestos.