Área Superficial (Surface-to-Volume Ratio)

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1 Área Superficial (Surface-to-Volume Ratio)
Los nanomateriales tienen una gran área superficial. El área superficial es aquella que está expuesta y es responsable de hacerla funciones particulares del material. Esto implica que se puede hacer más con mucho menos material. El área superficial alta es importante en la nanotecnología y los sistemas biológicos. Esto tiene implicaciones importantes en las funciones y límites de éstas en los distintos materiales y organismos. Los materiales que tienen un área superficial grande reaccionan más rápidamente ya que hay más superficie para llevar a cabo su trabajo, minimizando la energía libre o la energía de activación de los procesos. ¿Cómo se genera el Area Superficial en los nanomateriales? # de operaciones de corte Sn (cm2) 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256 1/512 1/1024 dn (nm) Sn (m2) 19.0 9.5 4.8 2.4 1.2 Si comenzamos con un cubo de 1 cm3 y hacemos 24 operaciones de corte, terminamos con una superficie que equivale a la de un campo de “football” Ahora se exponen 3 caras nuevas, el doble de las caras expuestas anteriormente 1 operación de corte crea 8 cubos de tamaños iguales cubo de 1 cm3 1 Operacion de corte n operacion de corte a cada cubo n operaciones de corte Se repite para cada cubo, creando 8 cubos nuevos por cada cubo que habia anterioiormente Cada operación de corte expone el doble de caras nuevas por cubo Estructuras Fractales: Estructuras que se repiten a si misma en menor escala o tamaño Todas las estructuras presentadas tienen un área superficial alta, que les confieren unas propiedad especiales: Nanoárboles (a), Corales (b), Árboles (c), Rayo (d), Costas (e) Largo de la Costa = d(1.26) a b c d e Materiales Creados en UPR: Celda de Combustible de Metanol e- H+ CO2 O2 Ejemplos Sistemas Biológicos: Ejemplos de organelos y tejidos especializados que tienen un área superficial grande Las crestas del mitocondrias, (a) y (b), proveen mucha área para almacenar energía. El tracto intestinal (c) tiene bellos en la superficie de las paredes, (d) y (e), para poder absorber más nutrientes. escala = 10.0 μm El tamaño del poro de un Mentos© poroso es 10 micrones. Esto hace que la formación de burbujas ocurra más rápidamente ocasionando un “volcán” al añadirlo a un refresco. H2O CH3OH Catalítico Fabricado en UPR-RP cátodo Ru/Pt/C membrana a b c a b c d e Nanotubos (a), Nanoárboles (b) de Carbono y Carbón Activado (c)