2. La nanotecnología 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.
3. Nanómetro El nanómetro es la unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro. Comúnmente se utiliza para medir la longitud de onda de la radiación ultravioleta, radiación infrarroja y la luz La abreviatura del nanómetro es nm. 1 nm = 1x10-9 m
4. Nanomedicina Es una rama de la nanotecnología que permitiría la posibilidad de curar enfermedades desde dentro del cuerpo y al nivel celular o molecular El padre de la nanociencia es considerado Richard feynman Muchos progresos de la nonociencia estaran entre los grandes avances tecnológicos que cambiaran el mundo
5. Un Ejemplo…Nanotubos de carbono Tienen 100 veces la resistencia del acero pero solo 1/6 de su peso Son 40 veces mas fuertes que las fibras de grafito Conducen la electricidad mejor que el cobre Pueden ser conductores o semiconductores Excelentes conductores de calor
6. Silicio El silicio 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
7. Aplicaciones del silicio 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. El dióxido de silicio (arena y arcilla) es un importante constituyente del hormigón y los ladrillos para la producción de cemento. La conductividad de puede controlar añadiendo pequeñas cantidades de impurezas llamadas dopantes El silicato de sodio también llamado vidrio es un silicato sintético solido amorfo incoloro insoluble en agua y funde 1088°C
8. Se utiliza en…. Como material refractario, se usa en cerámicas, vidriados y esmaltados. Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico en silicio, para la agricultura. Como elemento de aleación en fundiciones. Fabricación de vidrio para ventanas y aislantes. El carburo de silicio es uno de los abrasivos más importantes . Se usa en láseres para obtener una luz con una longitud de onda de 456 nm. La silicona se usa en medicina en implantes de seno y lentes de contacto.
9. Celdas solares Las celdas solares son fabricadas a base de materiales que convierten directamente la luz solar en electricidad. la mayor parte de celdas solares utilizadas a nivel comercial son de silicio es lo que se conoce como silicio Este elemento químico se encuentra en todo el mundo bajo la forma de arena, que es dióxido de silicio (SiO2), también llamado cuarcita.
10. ¿Como funciona? Su funcionamiento se basa en la diferencia de potencial que surge en una juntura PN. En una celda convencional de silicio, tal juntura se logra poniendo en contacto íntimo silicio cristalino de alta pureza ‘dopado’ o contaminado con impurezas de diferente tipo. En un caso las impurezas proporcionan un exceso de electrones en relación al material sin impurezas En el otro, ocasionan un defecto de electrones formando el silicio tipo P. Cuando se forma un contacto íntimo a nivel atómico entre ambos tipos de silicio, cierto número de los electrones en exceso migran hacia la región de ‘huecos’, formando pares electrón-hueco y dando origen a una ‘barrera’ de potencial interna que impide cualquier posible migración posterior.
11. un haz de luz incidente sobre la juntura es capaz de separar los pares electrón-hueco y forzar los electrones a saltar la barrera de potencial, creando una fuerza electromotriz (FEM) en los contactos externos de la celda. Si los contactos se conectan a un circuito externo cualquiera (por ejemplo, que contenga una resistencia) la FEM se comportará igual a la de una batería convencional; aparece una corriente eléctrica La corriente durará todo el tiempo que la juntura se mantenga iluminada
12. Catálisis Adsorción de gases sobre sólidos 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
13. Solidos cristalinos En los sólidos cristalinos, los átomos (o moléculas) ocupan posiciones regularmente distribuidas en el espacio, constituyendo una red regular llamada red cristalina. Los sólidos cristalinos pueden ser iónicos, covalentes, moleculares o metálicos Sólidos Iónicos 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. 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).
14. Sólidos Covalentes 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. Sólidos Moleculares 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.
15. Sólidos atómicos 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. Sólidos covalentes reticulares 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
16. Sólidos Metálicos 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. Redes Cristalinas
17. Características de los solidos cristalinos Las propiedades físicas de los sólidos Temperatura de fusión Capacidad para conducir la corriente Resistencia a la deformación Dureza. El sólido amorfo Estado sólido de la materia Las partículas carecen de una estructura ordenada Carecen de formas y caras bien definidas. Esta clasificación contrasta con la de sólidos cristalinos: cuyos átomos están dispuestos de manera regular y ordenada formando redes cristalinas. Son mezclas de moléculas que no se pueden apilar bien. Entre los sólidos amorfos destaca el vidrio
18. . Propiedades de los sólidos amorfos Las moléculas están distribuidas al azar Las propiedades físicas del sólido son idénticas en todas las direcciones (isotropía). Las formas amorfas tienen una temperatura característica a la cual sus propiedades experimentan cambios importantes (temperatura de transición vítrea (Tg)). En cuanto a sus propiedades elásticas, se puede afirmar que los sólidos amorfos manifiestan las propiedades de los cristales. 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).
