NANOMATERIALES
DEFICION:
Son materiales con propiedades morfológicas mas pequeñas que un
micrómetro. Algunos autores restr...
DIVISION DE NANOMATERIALES
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CLASIFICACION DE NANOMATERIALES:
- BASADOS DE CARBONO: son lo que están formados por un
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MATERIAS A LAS QUE SE APLICA:
- MEDICINA: EN LA RAMA DE LA
MEDICINA QUE APLICA
CONOCIMIENTOS DE LA
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- NANOINGENIERIA: Es una rama de
la ingeniería, que usa la
nanotecnología para diseñar
productos y sistemas a nano
escala.
• PROPIEDADES FISICAS:
- SE ADHIEREN UNAS A OTRAS.
- DISTRIBUCIÓN SEGÚN EL TAMAÑO
- LISURA O RUGOSIDAD DE SU SUPERFICIE
- ...
GRAFENO
 El grafeno, es una capa de carbono de un solo
átomo de grosor, fue descubierto en 2003 oir
Andrei Geim y Konstan...
 PROPIEDADES:
- El GRAFENO es doscientas veces
mas fuerte que el acero y,
estirándolo, mas resistente que el
diamante, pe...
- ALTA FLEXIBILIDAD Y LIGEREZA.
- TRANSPARENTE.
- AUTOENFRIABLE.
- SOPORTA LA RADIACIÓN IONIZANTE.
- MENOR EFECTO JOULE ( ...
• APLICACIONES:
- NOMBRADO COMO EL MATERIAL
DEL FUTURO, ESTE SE PODRÁ
UTILIZAR PARA REALIZAR DIFERENTES
ELECTRODOMÉSTICOS,...
Conductores
 Son materiales cuya resistencia al paso de la
electricidad es muy baja. Los mejores
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 La superconductividad fue descubierta por el
físico holandés HEIKE KAMEERLING ONNET.
Premio Nobel en 1913
 Estudiaba lo...
La resistividad eléctrica de una
sustancia mide su capacidad
para oponerse
al flujo de carga eléctrica
a través de ella.
Teoría
BCS• Considerada una de las mas
importantes de la superconductividad.
• Basada en que los portadores de carga
o ene...
Este tipo de superconductividad fue descubierta en
1986 por Karl Alexander Müller y Johannes Georg
Bednorz y fue inmediata...
Tabla 2
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o
Temper
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Crítica
Tc(°K)
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Magnéti
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Crítico
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Crítica
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 Hay treinta metales puros que exhiben
resistividad cero a bajas temperaturas, y
tienen la propiedad de excluir los campo...
Los superconductores de tipo II
también presentan el efecto
Meissner con campos
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Energía Eléctrica
Ahorran energía al no producir
calor, sino que también
admiten la transferencia de
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¿QUÉ ES UN FOTÓN?
 El fotón es la partícula elemental responsable de las
manifestaciones cuánticas del fenómeno electroma...
¿QUÉ SON LOS MATERIALES
FOTONICOS?
 Constituyen una gran variedad de materiales electrónicos
especiales
 La tecnología e...
LASER ORDENADORES
LOS DETECTORES
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES
FOTNICOS
Un material fotónico es aquel que esta estructurado de forma que su función die...
FUNCIONAMIENTO BASICO DE UN
MATERIAL FOTONICO
• Un material fotonicos representan para la luz o en general para las
ondas ...
• Cuando la luz penetra en estos materiales la radiación se difunde en cada uno de
los centros de dispersión que lo forman...
FABRICACION DE MATERIALES
FOTONICOS
• La mayoría de los materiales utilizados en la fabricación de
componentes fotonicos s...
APLICACIONES
 La comunicación
 La navegación
 Radar laser
 Guerra electrónica
 Sensores
 En la medicina
 Óptica
 Rayos laser
 Circuitos ópticos
 Celdas solares y módulos fotovoltaicos
CRISTALES FOTONICOS
 Los cristales fotónicos son nanoestructuras ópticas periódicas que
están diseñadas para afectar el m...
FABRICACION
 Su mayor desafío es la alta dimensional es la fabricación de estas
estructuras con suficiente precisión para...
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  1. 1. NANOMATERIALES DEFICION: Son materiales con propiedades morfológicas mas pequeñas que un micrómetro. Algunos autores restringen su tamaño a menos de 100 Nanómetros (Nano (10−9 ) -> 10 átomos) PROPIEDADES ESPECIALES: - Mas pequeños - Mas ligeros - Mas duros - Mas resistentes - Mas duraderos
  2. 2. DIVISION DE NANOMATERIALES - NANOCOMPUESTOS: SON MATERIALES CREADOS INTRODUCIENDO, EN BAJO PORCENTAJE, NANO PARTÍCULAS EN UN MATERIAL BASE LLAMADO MATRIZ. - NANOTUBOS: Son estructuras tubulares con diámetro manométrico. Aunque pueden ser de distintos material, lo mas conocidos son los de silicio y principalmente, los de carbono. Son canuto o tubos concéntricos, o pueden estar cerrados por media esfera de fulereno*. (son eléctricas, térmicas y mecánicas) *:forma alotrópica del carbono - NANOPARTICULAS: Se trata de partículas muy pequeñas con una dimensión menor de los 100 nm.
  3. 3. CLASIFICACION DE NANOMATERIALES: - BASADOS DE CARBONO: son lo que están formados por un gran porcentaje de carbono y adoptan formas como esferas huecas, elipsoides o tubos. - BASADOS EN METAL: Son aquellos nonamateriales que incluyen puntos cuánticos nanoparticulas de oro y plata. - DENDIMEROS: estos nanomateriales tienen la característica de ser polímeros construidos a partir de unidades ramificadas. - COMPUESTOS: Estos nanomateriales tienen la capacidad de combinar nanopartículas con otras similares o con materiales de mayor tamaño.
  4. 4. MATERIAS A LAS QUE SE APLICA: - MEDICINA: EN LA RAMA DE LA MEDICINA QUE APLICA CONOCIMIENTOS DE LA NANOTECNOLOGÍA PARA PROCEDIMIENTO MÉDICOS. (EJM: NANOPARTICULAS DE PLATA QUE SE ESTÁN USANDO PARA DESINFECTANTE Y ANTISÉPTICO.) - INFORMATICA: Para la transmisión de información se han aplicado los nanotubos. (Ejm: Chip de computadoras)
  5. 5. - NANOINGENIERIA: Es una rama de la ingeniería, que usa la nanotecnología para diseñar productos y sistemas a nano escala.
  6. 6. • PROPIEDADES FISICAS: - SE ADHIEREN UNAS A OTRAS. - DISTRIBUCIÓN SEGÚN EL TAMAÑO - LISURA O RUGOSIDAD DE SU SUPERFICIE - SU CAPACIDAD PARA DISOLVERSE • PROPIEDADES QUIMICAS: - ESTRUCTURA MOLECULAR. - SE ENCUENTRA EN ESTADO SOLIDO, LIQUIDO O GAS. - ATRACCIÓN DE MOLÉCULAS DE AGUA Y DE ACEITES O GRASAS.
  7. 7. GRAFENO  El grafeno, es una capa de carbono de un solo átomo de grosor, fue descubierto en 2003 oir Andrei Geim y Konstantin Novoselov. (Premios Nobel de Física) • El grafeno esta compuesto del elemento básico de nuestra vida, el carbono, tiene una forma hexagonal que recuerda a los enjambres de abejas y una delgadez tal que asusta, ya que no tiene volumen.
  8. 8.  PROPIEDADES: - El GRAFENO es doscientas veces mas fuerte que el acero y, estirándolo, mas resistente que el diamante, pese a su apariencia frágil en el microscopio. - El GRAFENO conduce la electricidad mejor que muchos de los materiales metálicos. Esto significa que los componentes electrónicos basados en este material serian mas eficientes y consumirían menos electricidad.
  9. 9. - ALTA FLEXIBILIDAD Y LIGEREZA. - TRANSPARENTE. - AUTOENFRIABLE. - SOPORTA LA RADIACIÓN IONIZANTE. - MENOR EFECTO JOULE ( SE CALIENTA MENOS CUANDO CONDUCE ELECTRONES). - CAPAZ DE GENERAR ELECTRICIDAD AL SER ALCANZADO POR LA LUZ. - AUTORREPARABLE: UNA LAMINA DE GRAFENO DAÑADA ES CAPAZ DE ATRAER HACIA SÍ ÁTOMOS DE CARBONO SITUADOS EN SUS PROXIMIDADES PARA REPARAR EL
  10. 10. • APLICACIONES: - NOMBRADO COMO EL MATERIAL DEL FUTURO, ESTE SE PODRÁ UTILIZAR PARA REALIZAR DIFERENTES ELECTRODOMÉSTICOS, COMPUTADORAS, TELÉFONOS CELULARES; SE PODRÁN HACER NUEVAS HERRAMIENTAS DE TRABAJO QUE FACILITARAN LAS LABORES. - CUANDO ESTE PRODUCTO SEA MAS ASEQUIBLE EN UNOS AÑOS, SE EMPLEARA EN NANOTECNOLOGÍA, BATERÍAS MAS DURADERAS, PANTALLAS FLEXIBLES, PROCESADORES ULTRA RÁPIDOS, ETC.
  11. 11. Conductores  Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) o cualquier material en estado de plasma. Aplicaciones de los conductores:  Conducir la electricidad de un punto a otro (pasar electrones a través del conductor; los electrones fluyen debido a la diferencia de potencial).  Crear campos electromagnéticos al constituir bobinas y electroimanes.  Modificar la tensión al constituir transformadores.
  12. 12.  La superconductividad fue descubierta por el físico holandés HEIKE KAMEERLING ONNET. Premio Nobel en 1913  Estudiaba los efectos que producían las temperaturas muy bajas en las propiedades de los metales.  Se dio cuenta en uno de sus experimentos con el mercurio que perdía toda su resistencia de flujo de electricidad cuando se enfriaba 4°K. (- 269° C), cuando se esperaba que disminuyera gradualmente hasta el cero absoluto.  No fue hasta 1913 que se descubre la presencia de un campo magnético lo suficientemente grande que destruía el estado de un superconductor dándole existencia a la llamada corriente eléctrica critica. TEORIA DE MESSNER Consistía en la desaparición del campo magnético enfriando al metal por debajo de su temperatura El elemento con el que se experimentaban los metales era el HELIO LIQUIDO, elemento muy costoso, dificultando los estudios para los superconductores. Capacidad que posee un material para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni perdida de energía.
  13. 13. La resistividad eléctrica de una sustancia mide su capacidad para oponerse al flujo de carga eléctrica a través de ella.
  14. 14. Teoría BCS• Considerada una de las mas importantes de la superconductividad. • Basada en que los portadores de carga o energía no eran los electrones sino pareja de electrones. • electrones = carga repelen. • Sin embargo dentro de una red cristalina (micro-estructura molecular del material) es posible que su carga sea positiva = atracción.
  15. 15. Este tipo de superconductividad fue descubierta en 1986 por Karl Alexander Müller y Johannes Georg Bednorz y fue inmediatamente reconocida por el Premio Nobel de Física de 1987. Se descubrió la existencia de superconductividad en un óxido de cobre. Ello supuso una gran sorpresa, no sólo por la temperatura crítica a la que se producía la superconductividad (-235ºC, la mayor hasta la fecha), sino también porque la superconductividad aparecía en materiales cerámicos que conducen muy mal la electricidad. Este estudio lo realizaron utilizando nitrógeno líquido, el cual también permitía enfriar los materiales, y era mucho más barato que el helio líquido que se utiliza para enfriar a temperaturas aún más bajas, cerca del llamado 0 absoluto (-273ºC). Esto hizo que se abriera la puerta al estudio de los superconductores a temperatura ambiente.
  16. 16. Tabla 2 Element o Temper atura Crítica Tc(°K) Campo Magnéti co Crítico Hc’ en Oe Element o Temper atura Crítica Tc(°K) Campo Magnéti co Crítico Hc’en Oe Ti 0,40 100 Rn 1.70 201 Ru 0.49 66 Tl 2.39 171 Zr 0.55 47 In 3.40 278 Cd 0.56 30 Sn 3.72 309 U 0.60 ~2000 Hg 4.15 411 Os 0.71 65 Ta 4.40 780 Zn 0.82 52 V 5.30 1310 Ga 1.10 51 La 5.95 1600 Al 1.20 99 Pb 7.17 803 Th 1.37 162 Nb 9.22 1944
  17. 17.  Hay treinta metales puros que exhiben resistividad cero a bajas temperaturas, y tienen la propiedad de excluir los campos magnéticos del interior del superconductor (efecto Meissner). Son llamados superconductores de Tipo I . La superconductividad existe sólo por debajo de sus temperaturas críticas y por debajo de una intensidad de campo magnético crítica. Los superconductores de Tipo I, están bien descritos en la teoría BCS.
  18. 18. Los superconductores de tipo II también presentan el efecto Meissner con campos magnéticos pequeños pero cuando el campo magnético supera una determinada magnitud permiten que el campo lo penetre parcialmente formando vórtices.  Los superconductores hecho con aleaciones se llaman superconductores de Tipo II. Además de que son mecánicamente mas duros que los superconductores de Tipo I, exhiben mayores campos magnéticos. Los superconductores de Tipo II tales como el niobio- titanio (NbTi) se usan en la construcción de imanes superconductores para
  19. 19. Energía Eléctrica Ahorran energía al no producir calor, sino que también admiten la transferencia de mucha mayor potencia que un cable de cobre con el mismo voltaje No producen altos campos electromagnéticos en sus proximidades ni efectos térmicos. Medicina Los aparatos de resonancia magnética que se utilizan en pruebas médicas de imagen, funcionan gracias a imanes creados con superconductores. Transporte Aunque actualmente su uso es muy limitado se espera que los superconductores tengan un gran impacto en el transporte. Por una parte la posibilidad de construir motores superconductores mucho más pequeños y ligeros es muy interesante para la navegación marítima. En el ámbito ferroviario los superconductores pueden utilizarse para construir trenes que levitan sobre vías magnéticas.
  20. 20. ¿QUÉ ES UN FOTÓN?  El fotón es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético.
  21. 21. ¿QUÉ SON LOS MATERIALES FOTONICOS?  Constituyen una gran variedad de materiales electrónicos especiales  La tecnología especifica bajo materiales fotonicos incluye:
  22. 22. LASER ORDENADORES
  23. 23. LOS DETECTORES
  24. 24. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES FOTNICOS Un material fotónico es aquel que esta estructurado de forma que su función dieléctrica varié periódicamente en el espacio. Se trata de materiales relativamente novedosos para inhibir la emisión espontanea y para producir localización de luz respectivamente.
  25. 25. FUNCIONAMIENTO BASICO DE UN MATERIAL FOTONICO • Un material fotonicos representan para la luz o en general para las ondas electromagnéticas, lo que semiconductores para los electrones.
  26. 26. • Cuando la luz penetra en estos materiales la radiación se difunde en cada uno de los centros de dispersión que lo forman. El resultado final es que parte de la radiación se vera reforzada mientras que otra quedara anulada en función de ciertos parámetros característicos ( longitud de onda, dirección, índice de refraccion,etc)
  27. 27. FABRICACION DE MATERIALES FOTONICOS • La mayoría de los materiales utilizados en la fabricación de componentes fotonicos son cristalinos.
  28. 28. APLICACIONES  La comunicación  La navegación  Radar laser  Guerra electrónica  Sensores  En la medicina
  29. 29.  Óptica  Rayos laser  Circuitos ópticos  Celdas solares y módulos fotovoltaicos
  30. 30. CRISTALES FOTONICOS  Los cristales fotónicos son nanoestructuras ópticas periódicas que están diseñadas para afectar el movimiento de los fotones de un modo similar al que la periodicidad de un cristal semiconductor afecta al movimiento de los electrones.
  31. 31. FABRICACION  Su mayor desafío es la alta dimensional es la fabricación de estas estructuras con suficiente precisión para prevenir perdidas debidas a la dispersión que atenúen las propiedades del cristal y que permiten su fabricación en serie

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