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

¿Por qué se llamaron fullerenos? Actualidad Premio Nóbel de Química 1996 Kroto y Smalley 1985 Grafito Diamante Años 80 ¿? Arquitecto Buckminster Fuller, 1964. ¿Por qué se llamaron fullerenos?

¿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.

Radiación láser, T>10000K Síntesis Descubrimiento de forma casual: Grafito 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. Radiación láser, T>10000K

Reactividad REACCIONES DE ADICIÓN Adición de Hidrógeno: Sufren reacciones propias de dobles enlaces localizados: REACCIONES DE ADICIÓN Adición de Hidrógeno: Reacción de Birch Adición de halógenos: Br2 Cl2 F2

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 Fullerita Fullerenos endoédricos: 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

Aplicaciones de los fullerenos Desde su descubrimiento han despertado un gran interés: Múltiples propiedades. Alta procesabilidad. Campos de aplicación: Ciencia de los materiales. Aplicaciones biológicas. Otros. 11

Ciencia de los materiales 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. 12

Aplicaciones biológicas de los fullerenos Antioxidantes y productos biofarmaceúticos. “Esponja para radicales” Muy efectivos como antioxidantes. Control del daño neurológico. Campo de la biomedicina. Derivados organometálicos de los fullerenos . Actividad significativa contra virus que provocan el SIDA. 13

Otros campos de aplicación Catalizadores. Purificación de agua y protección ante peligros biológicos. Baterías portátiles. Vehículos. Medicina. Lubricantes. 14

Grafenos Aplicaciones Síntesis CAPAS ULTRAFINAS DE GRAFITO - Estructuras bidimensionales Aplicaciones Síntesis Síntesis química: rendimientos bajos. A partir de grafito: exfoliación por medios químicos o mecánicos para obtener láminas de grafito o de óxido de grafito. Excelentes aplicaciones de transporte electrónico. Nueva generación de dispositivos (nm). Manipulación de electrones como ondas.

¿? Nanotubos ¿Qué son? 1889 1952 1991 1985 S. Iijima Fullerenos Mugues y Chambes,EE.UU Radushkevih y Lukyanovich, Rusia S. Iijima Buckytubes Fullerenos ¿Qué son? Moléculas tubulares de diámetro nanométrico. Distintos grados de enrollamiento.

Propiedades Síntesis 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.

Aplicaciones de los nanotubos 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. 18

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