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2002 síntesis, caracterización y propiedades de materiales funcionales 06
- 1. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales Javier Méndez Pérez-Camarero Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
- 2. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades Con Propiedades Mecánicas Con Propiedades Eléctricas Con Propiedades Magnéticas Con Propiedades Optoelectrónicas Materiales Catalíticos Biomateriales Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados II. Proyecto de Investigación Introducción: Sexto Programa Marco Objetivo Herramientas Grupo de Estructura de Sistemas Nanoestructurados Colaboraciones Futuras Líneas de Actuación
- 3. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades Con Propiedades Mecánicas: Recubrimientos, Cerámicas, Vidrios, Materiales de Construcción Estado del Arte Recubrimientos Síntesis Caracterización Propiedades Con Propiedades Eléctricas Con Propiedades Magnéticas Con Propiedades Optoelectrónicas Materiales Catalíticos Biomateriales Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados II. Proyecto de Investigación
- 4. • Materiales para el espacio • Fulerenos • Recubrimientos • Láminas delgadas • Cerámicos (Biomateriales) • Conductores Materiales prop. Mecánicas Estado del arte Materiales para el espacio, Montero (ICMM) Nanotubos SEM: Recubrimiento de diamante, Albella (ICMM)
- 5. Síntesis Métodos Físicos (PVD) – Deposición por Haz de Iones (IBAD) – Bombardeo (Sputtering) Métodos Químicos (CVD) – Deposición en Fase Vapor de Baja Presión (LPCVD) – Deposición en Fase Vapor por Plasma (PACVD): • RF, microondas Materiales prop. Mecánicas Sistema IBAD (ICMM) Recubrimientos SEM: recubrimiento de óxido silicio (superficie) (ICMM)
- 6. Caracterización Microestructural: SEM, TEM, AFM Térmica: conducción térmica, expansión térmica Mecánica: deformación, impacto, indentación Análisis de superficies: XPS, fotoemisión, Auger Materiales prop. Mecánicas Recubrimientos SEM: recubrimiento de óxido silicio (ICMM)
- 7. Propiedades Resistencia mecánica Resistencia térmica Resistencia a la corrosión: inertes Láminas delgadas Multicapas Materiales prop. Mecánicas Recubrimientos TEM (transversal) Multicapas TiN/AlN (ICMM)
- 8. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades Con Propiedades Mecánicas Con Propiedades Eléctricas: Baterias, Ferroeléctricos Piezoeléctricos y Piroeléctricos, Superconductores... Estado del Arte Pizoeléctricos Síntesis Caracterización Propiedades Con Propiedades Magnéticas Con Propiedades Optoelectrónicas Materiales Catalíticos Biomateriales Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados II. Proyecto de Investigación
- 9. Piezoeléctricos (PZT) - Memorias FRAM - Tecnologías de gran precisión - Sensores Estado del arte Cristal ferroeléctrico: el átomo del centro se mueve Materiales prop. Eléctricas Nanoposicionado
- 10. Síntesis Piezoeléctricos PZT Materiales prop. Eléctricas Métodos Físicos - Mezcla - Molido - Granulación - Compactado Métodos Térmicos - Calcinado - Sinterizado Métodos Químicos: - Sol-gel Recubrimientos (Electrodos): • Bombardeo • Por Impresión Piezoeléctricos PZT
- 11. Caracterización Mecánicas: resolución, histéresis Térmica: dependencia con temperatura Histéresis Desplazamiento (resolucion <1nm) Materiales prop. Eléctricas Dependencia con la temperatura Piezoeléctricos PZT
- 12. Propiedades Piezoeléctricidad - Temperatura de Curie - Coeficiente de enlongacion - Voltaje de ruptura Apilamiento de discos piezoeléctricos Materiales prop. Eléctricas Piezoeléctricos PZT Piezoeléctricos PZT
- 13. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades Con Propiedades Mecánicas Con Propiedades Eléctricas Con Propiedades Magnéticas: Multicapas ferromagnéticas, polímeros ferromagnéticos, partículas... Estado del Arte Multicapas Síntesis Caracterización Propiedades Con Propiedades Optoelectrónicas Materiales Catalíticos Biomateriales Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados II. Proyecto de Investigación
- 14. Nanopartículas magnéticas con usos médicos Multicapas: válvulas de spin Memorias monodominio Materiales prop. Magnéticas Estado del arte Resonancia magnética del cerebro Memoria de monodominios Nanopartículas de óxido de hierro “Spin valve”: multicapas → GMR
- 15. Epitaxia de haces moleculares (MBE) – Co/Cu/Co – FeNi/Cu/FeNi – FeNI/Co/Cu/Co/FeNi – Bombardeo Materiales prop. Magnéticas Síntesis Multicapas ferromagnéticas Multicapas
- 16. Ciclo de histéresis Materiales prop. Magnéticas CaracterizaciónMulticapas Parkin PRL 71 (93)
- 17. Materiales prop. Magnéticas Propiedades Magnetoresistencia gigante en multicapas Acople ferro o antiferromagnético en función del espesor del separador Magnetoresistencia gigante Acople (espesor del separador) Multicapas
- 18. Materiales prop. Magnéticas Aplicaciones Lector de disco magnético Válvula de spin • Válvulas de spin, • memorias • lectores Multicapas Sensor GMR: Geometría CIP
- 19. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades Con Propiedades Mecánicas Con Propiedades Eléctricas Con Propiedades Magnéticas Con Propiedades Optoelectrónicas: Materiales Orgánicos, Semiconductores, Cristales Fotónicos... Estado del Arte Dispositivos Orgánicos Síntesis Caracterización Propiedades Materiales Catalíticos Biomateriales Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados II. Proyecto de Investigación
- 20. • Dispositivos orgánicos • displays • TFT (polímeros) • CCD • Cristales fotónicos Estado del arte Materiales prop. Optoelectrónicas CCD Cristal fotónico (ópalo) de esferas de sílice Dispositivo basado en una única molécula orgánica
- 21. Síntesis Bombardeo de iones (mascaras) Estampado Interferometría Autoorganización Materiales prop. Optoelectrónicas Estampado de un polímero Bombardeo de iones Dispositivos Orgánicos Interferometría
- 22. Caracterización Estructural: STM, AFM Electrónica: diagrama de conducción, teoría Óptica: elipsometría, IR, Fotoluminiscencia Simulación teórica: transmisión en benceno, A. Di Carlo Conducción PTCDA sobre S-GaAs, Park (TUC) Materiales prop. Optoelectrónicas Dispositivos Orgánicos Imagen AFM: transistor formado con un nanotubo TransmissionCoefficient Energy [eV]
- 23. Propiedades Alta luminosidad Crecimiento Autoensamblado Flexibilidad Bajo coste Ecológicos Materiales prop. Optoelectrónicas Dispositivos Orgánicos Display basado en materiales orgánicos Visión de Futuro: el ordenador orgánico OLED
- 24. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades Con Propiedades Mecánicas Con Propiedades Eléctricas Con Propiedades Magnéticas Con Propiedades Optoelectrónicas Materiales Catalíticos: Zeolitas Metales y Aleaciones,... Estado del Arte Zeolitas Síntesis Caracterización Propiedades Biomateriales Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados II. Proyecto de Investigación
- 25. • Metales y aleaciones • Paladio, Platino • ternarios • Zeolitas Aluminosilicatos hidratados Materiales Catalíticos Zeolitas Materiales híbridos Estado del arte
- 26. • Naturales • Magmas ricos en sílice • Sol-gel - NaOH - NaAl(OH)4 - Na2(SiO3) Materiales Catalíticos Síntesis Síntesis de una zeolita Zeolitas gel zeolita + nutriente
- 27. Materiales Catalíticos CaracterizaciónZeolitas Estructural: SEM, TEM Composición de los productos de la reacción o filtrado SEM: Faujasita X Disminución de residuos al aumentar % zeolita
- 28. Materiales Catalíticos PropiedadesZeolitas Materiales porosos Catálizadores Filtros Absorbentes Ópticas (colores vivos) Porcentajes de Aromáticos a partir de metanol Estrucutra de poros en una zeolita
- 29. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades Con Propiedades Mecánicas Con Propiedades Eléctricas Con Propiedades Magnéticas Con Propiedades Optoelectrónicas Materiales Catalíticos Biomateriales: Metales y Aleaciones, Recubrimientos Cerámicos... Estado del Arte Biomateriales Síntesis Caracterización Propiedades Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados II. Proyecto de Investigación
- 30. • todo tipo de implantes • biocompatibilidad Estado del arte Camino de perfección Biomateriales Futuros dispositivos implantados
- 31. Síntesis Recubrimientos • ablación láser • proyección por plasma • oxidación • evaporación Biomateriales Biomateriales para implantesEvitar corrosión Biomateriales
- 32. Caracterización Técnicas electróquímicas Técnicas de fotoemisión y espectroscopía Auger SEM, AFM, difracción de rayos X Estudio de dureza, tracción mecánica, desgaste,... Estudios in vivo Biocompatibilidad Regeneración del tejido Biomateriales SEM: implante en el interior de un hueso Rayos X de una prótesis Biomateriales Crecimiento de tejido en torno a un implante
- 33. Propiedades Cerámicas • Bioinertes • Biactivas • Biodegradables Biomateriales Biomaterial para implante Biocompatibilidad Aplicaciones Implantes osteoarticulares Biomateriales
- 34. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades Con Propiedades Mecánicas Con Propiedades Eléctricas Con Propiedades Magnéticas Con Propiedades Optoelectrónicas Materiales Catalíticos Biomateriales Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados II. Proyecto de Investigación
- 35. • química verde • materiales biodegradables • biocompatibilidad Estado del arte Materiales Verdes Materiales verdes
- 36. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades Con Propiedades Mecánicas Con Propiedades Eléctricas Con Propiedades Magnéticas Con Propiedades Optoelectrónicas Materiales Catalíticos Biomateriales Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados: Láminas Delgadas, Puntos Cuánticos, Nanopoartículas... Estado del Arte Puntos Cuánticos Síntesis Caracterización Propiedades II. Proyecto de Investigación
- 37. • Nanopartículas • Puntos cuánticos Estado del arte Materiales Nanoestructurados CdSe: Nanocristales semiconductores Alivisatos, MRS Bull. XX (95) Ge/Si: Cuantum dot
- 38. • Epitaxia de haces moleculares (MBE) • Bombardeo • Litografía Síntesis Materiales Nanoestructurados Puntos Cuánticos MBE: 1 atomic layer materials Propiedades de crecimiento GeSi: la tensión superficial induce nanopiramides Teichert Phys Rep 365 (02)
- 39. • Fotoluminiscencia • Capacitancia • AFM, TEM, STM Caracterización Materiales Nanoestructurados Puntos Cuánticos AFM, InAs/GaAs J.M.García APL 71 (97) Fotoluminiscencia excitada, AlGaAs Weman
- 40. • Estados localizados • Autoorganización 3D • Amplificación de las propiedades Fotoluminiscencia (laser, LED) Propiedades Materiales Nanoestructurados Puntos Cuánticos 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1 nm 3 nm 5 nm Longitud de onda (micras) 1 1.251.15 Fotoluminiscencia a RT, J.M.García APL 71 (97) GeSi: crecimiento autoorganizado, Teichert Phys Rep 365 (02) Estado localizado: Fe/Cu(111) a 4 K, Eigler
- 41. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades • Con Propiedades Mecánicas • Con Propiedades Eléctricas • Con Propiedades Magnéticas • Con Propiedades Optoelectrónicas • Materiales Catalíticos • Biomateriales • Materiales Verdes • Materiales Nanoestructurados II. Proyecto de Investigación
- 42. Líneas de Evolución de los Materiales Funcionales Multifuncionalidad Multidisciplinariedad
- 43. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades II. Proyecto de Investigación Introducción: Sexto Programa Marco Objetivo: "Crecer y estudiar Materiales Orgánicos Nanoestructurados" Etapas Requisitos Futuras Líneas de Actuación
- 44. VI Programa Marco Fenómenos a escala molecular Líneas de Investigación Genomic BioTecnología para la salud Tecnología de la sociedad de la información Aeronáutica y Espacio Seguridad alimentaria y riesgos Desarrollo Sostenido Ciudadanos y Gobernancia Nanotecnología Materiales inteligentes N. Procesos 1. Nanotecnología y Nanociencia 2. Materiales Multifuncionales 3. Nuevos Dispositivos Nuevos Materiales Instrumentación Conocimiento básico Nuevos Procesos Proyecto de Investigación Introducción
- 45. • Propiedades específicas de las moléculas • Amplificación de las propiedades por el carácter local (OQD) y por el carácter periódico • Propiedades nuevas del cristal Proyecto de Investigación Crecer y estudiar “Materiales Nanoestructurados Orgánicos” Objetivo
- 46. ¿Cómo conecta con los materiales funcionales? Con Propiedades Mecánicas Con Propiedades Eléctricas Con Propiedades Magnéticas Con Propiedades Optoelectrónicas Materiales Catalíticos Biomateriales Materiales Verdes Materiales Nanoestructurados Introducción Proyecto de Investigación
- 47. H.Brune Surface Science Reports 31 (98) • Redes de agregados de plata sobre aleación de Ag-Pt(111) Idea - Motivación Proyecto de Investigación Objetivo
- 48. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades II. Proyecto de Investigación Introducción: Sexto Programa Marco Objetivo: "Crecer y estudiar Materiales Orgánicos Nanoestructurados" Etapas Fundamentos Posibilidades Integración Aplicaciones Recursos Futuras Líneas de Actuación
- 49. A.1. Superficies reconstruidas A.2. Reconstrucciones Inducidas Adsorción Redes Ordenadas B. Barreras de Difusión Adsorción Redes Ordenadas C. Superficies Escalonadas Hilos 1. Reconstrucciones 2. Reconstrucciones inducidas 3. Superficies Escalonadas 4. Materiales Nanoestructurados 5. Propiedades del Material Orgánico Formar Multicapas de material orgánico Nanoestructurado Dispositivos orgánicos basados en Materiales orgánicos nanoestructurados AplicaciónIntegraciónPosibilidadesFundamentos Proyecto de Investigación Etapas
- 50. A.1 Superficies reconstruidas Las esquinas de reconstrucción son mínimos locales de la energía, “atrapan” los adátomos o moléculas en difusión J.Soler Au (111) (22×√3) JMéndez Mínimos en la Energía Proyecto de Investigación Relajación de tensiones (strain-relief) Fundamentos
- 51. A.2 Reconstrucciones Inducidas 2MLAg/Pt(111) InAs/GaAs(111) InAs/GaAs(110) Belk et al. JVSTA (97) Brune en Metales en Semiconductores Dislocaciones y zonas de distinto apilamiento Proyecto de Investigación Fundamentos Superficies heterogéneas con distintos parámetros de red
- 52. Adsorción Redes Ordenadas Difusión inducida en Au(111) JMéndez JVSTB 14 (96) Co/Au(111) Padovani et al. Formación de redes de agregados metálicos Proyecto de Investigación Nucleación en las esquinas
- 53. B. Barreras de Difusión 0.66 eV 0.62 eV 0.30 eV 0.28 eV Faulted half Unfaulted half 108K Pb/Si (111) J.-L. Li et al. PRL 88(2002) In/Si(111) Adsorción preferente en una semicelda de la reconstrucción debido a una ligera diferencia energética entre ambas Oscar Custance Proyecto de Investigación Fundamentos 300K
- 54. Adsorción: Redes ordenadas Tl/Si(111) J.-L. Li et al. PRL 88(2002) In/Si(111) Vitali et al. PRL 83 (99) Proyecto de Investigación Redes metálicas
- 55. C. Superficies Escalonadas Adsorción preferente en los escalones: decoración de los escalones Proyecto de Investigación CaF2/CaF1/ Si Resultado: Hilos Fundamentos
- 56. 1. Reconstrucciones Proyecto de Investigación Red Orgánica Ordenada (Cristal Bidimensional Orgánico CBO) Posibilidades + Moléculas
- 57. 2MLAg/Pt(111) Brune Proyecto de Investigación 2. Reconstrucciones Inducidas Red Orgánica Ordenada (Cristal Bidimensional Orgánico CBO) Posibilidades
- 58. Chema Gómez-R. Vicinal Surface Proyecto de Investigación 3. Superficies Escalonadas Hilos Orgánicos Posibilidades
- 59. Fe/Cu/Pt(111) Brune JMéndez ASS 142 (99) Cr-Al2O3(110) Proyecto de Investigación 5. Propiedades del material orgánico • Magnéticas • Ópticas • Químicas • Electrónicas • ... Posibilidades
- 60. Ge/Si Proyecto de Investigación Formar Multicapas de Material Orgánico Nanoestructurado Teichert, Phys. Rep. 365 (2002) Integración
- 61. • OLED (Organic Light Emission Devises) • Sensores • OQD (Organic Quantum Dots) GaAs (dopado n+ ) GaAs (dopado n+ ) Dispositivo OQD Jorge García Proyecto de Investigación Aplicaciones Dispositivos orgánicos basados en Materiales orgánicos nanoestructurados
- 62. Proyecto de Investigación Conocimiento Básico • Dónde se sitúan las moléculas • Síntesis de las moléculas • Propiedades Requerimientos Caracterización • Formación de nanoestructuras Determinación de las Propiedades • Ópticas • Eléctricas
- 63. Proyecto de Investigación José Ángel Martín Gago Radiación Sincrotrón Elisa Román Fotoemisión rayos X Pedro de Andrés Teoría Francisca López Análisis Electroquímico José Luis Sacedón Análisis de Rugosidad Javier Méndez STM, STS Celia Rogero LEED I/V, STM Proyecto CiCYT: Sistemas Moleculares Nanoestructurados: estructura, propiedades y su respuesta al campo electromagnético Recursos: Grupo de Estructura de Sistemas Nanométricos Equipo Especialidades
- 64. Proyecto de Investigación • Microscopio de Efecto Túnel (STM) • Espectroscopía Auger • Difracción de electrones (LEED) • Evaporadores (PVD) Recursos: Herramientas Sistema de Ultra-alto Vacío Sistema UHV
- 65. Proyecto de Investigación Dentro del CSIC Dr. Ana Ruiz, Dr. Fernando Agulló (iniciándose) Dr. Jorge García (INMM) España Dr. Juan José Palacios (Alicante) Prof. Arturo Baró, Prof. Flores, Prof. Soler (UAM) Internacionales DIODE: Gales, Roma, Paderborn, Madrid... Prof. Joost Wintterlin (Munich) Prof. Horst Niehus (Humboldt) Recursos: Colaboraciones Integración en Redes: • Nacionales • Nanociencia • Nanospain • Internacionales • Phantoms
- 66. Proyecto de Investigación Solicitar al VI Programa Marco a través del proyecto DIODE : Red Marie Curie: “Adsorción de moléculas orgánicas es superficies Nanoestructuradas” Red de Excelencia: “Silicio Bio-Activo” BIAS (Sistema Híbridos: biológicos – inorgánicos) Establecer una Red española de “Electrónica Molecular” Futuras Líneas de Actuación
- 67. Proyecto de Investigación Línea de Investigación punteras: Prioritarias dentro del VI Programa Marco Plan Quinquenal del MCyT Realizables dentro del grupo al que pertenezco Conclusiones
- 68. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales Javier Méndez Pérez-Camarero Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) Consejo Superior de Invesitgaciones Científicas (CSIC)
- 69. Proyecto de Investigación Integración en Redes: • Nacionales • Nanociencia • Nanospain • Internacionales • Phantoms • Electroquímica en superficies • Crecimiento y Caracterización de Aleaciones Bi-dimensionales • Adsorción e interacción de moléculas orgánicas e inorgánicas sobre superficies • Siliciuros de tierras raras crecidos epitaxialmente sobre Si • Sistemas Inteligentes para Simulación y Visualización de Información Científica http://www.icmm.csic.es/esisna/ Recursos: Grupo de Estructura de Sistemas Nanométricos
- 70. Síntesis, Caracterización y Propiedades de Materiales Funcionales I. Clasificación de los materiales en función de sus propiedades II. Proyecto de Investigación Introducción: Sexto Programa Marco Objetivo: Crecer y estudiar Materiales Orgánicos Nanoestructurados Etapas Recursos Requerimientos Herramientas Grupo de Estructura de Sistemas Nanoestructurados Colaboraciones Futuras Líneas de Actuación Conclusiones
- 71. Ir(100) Gillarowski & Méndez SS 448 (2000) Kern et al. PRL 67 (91) O-Cu(110) Crecimiento preferencial Cu - Ir(100) Gillarowski & Méndez SS 448 (2000) Proyecto de Investigación 4. Materiales Nanoestructurados Materiales Orgánicos Nanoestructurados Posibilidades
Notas del editor
- Como segundo tipo, los materiales con proopiedades electricas: baterias, piezoelectricos, piroelectricos, superconductores. De entre ellos hablare de los piezoelectricos PZT, ya que es línea de investigación dentro del instituto de Materiales
- Los Piezoelectricos PZT son ceramicas feroelectricas cristalinas. Que varian en funcion del campo electrico de tener estructura cubica a rectangular, y esto ocurre porque el atomo del medio puede desplazarse a lo largo de una direccion. Tienen pues dos la propiedad piezoelectrica (se alargan al apolicarles un campo. Se usan en memorias FRAM (memorias ferroelectricas de acceso random), tecnologias de alta precision, sensores,
- Se sintetizan siguiendo un proceso que mezcla metodos físicos y termicos. Mezcla moolido, granulado con el coagulante, sinterizacion, vuelta al molido, sinterización y finalmente compactado, cortado en una cortadora en medio aceitoso. Tambien se preparan por el metodo sol-gel: que consiste en transformacion de solucion coloidal a un gel (una matriz solida interlazada que contiene otra matriz gaseosa o liquida tambien interlazada). Finalmente los recubriemento metalicos para los contactos se realizan por bombardeo o por impresión o pintado.
- LA caracterizacion de sus propiedades mecanicas: midiendo el desplazamiento que ejercen en funcion del campo. Midiendo la reolucion, la estbilidad, la histeresis. Y ademas su respuesta a la temperatura, ver la varicion de la tempoeratura de curie a la que pierden sus propiedades, en funcion de parametros decomposicion.
- La propiedad mas importante es la piezoelectricidad. Que se presenta en una magnitud mucho mas alta que en mat poiezoelectricos naturales. Hay gran variedad de estos materiales (PZT,PT, PMN, PZN) De uno a otro varian la tempoeratura de curie, la sensibilidad, el potenial de ruptura. Otras ceramias ferroelectricas tienen como propiedad la piroelectricidad
- El siguiente grupo de materiales son los mat con propiedades magneticas: multicapas ferromagneticas, particulas ferromagneticas, polimeros, etc. Entre ellos he escogido las multicapas (usadas como valvulas de spin). Tambien hay un grupo en eol oinstituto que hacen multicapas ferromagneticas. Ademas me parecen muy interesantes.
- En l estado del arte de los materiales de los mat. Magneticos, destacar el uso de nanoparticulas magneticas, como marcadores en usos medicos (imagen de resonancia de un cerebro), las memorias monodominio (para evitar efectos de borde) y las valvulas de spin(formadas por multicapas que he escogido para desarrollar en este punto.
- Las multicapas se crecen por tecnicas de epitaxia de haces moleculares (MBE)alternando materiales ferromagneticos Co, FeNi, con materiales sin carácter magnetioco que actuan como separadores como el cobre o el rutenio
- Se caracterizan midiendo su respuesta magnetica, midiendo el ciclo de histeresis que presentan
- Como propiedad más importante es ta la magnetoresistencia gigante que hace que se utilicen como memorias, ya que en presencia de un campo cambian de un estado antiferromanetico a ferromagnetico ly la resistencia que presentan cambia sensiblemente. Mencionar que pueden tener un acoplo ferro o antiferromagnetico en funcion del espesor
- Se denominan valvulas de spin, porque presentan una resistencia distinta a el up o down en funcion del estado en que esten (3 estados). Se aplican en lectores,de hecho, los lectores actuales utilizan estos sistemas.
- El siguiente grupo son los mateiales con propiedades optoelectronicas: semiconductores organicos, inorganicos, cristales fotonicos...etc de este grupo hablare de los dispositivos organicos
- El el estado del arte mencionar los dispositivos ya clasicos (posiblemente anticuados en comparacion de los cristales fotonicos (hay un grupo en el instituto de cristales fotonicos) y de los dispositvos moleculares o organicos . En este caso tenemos un dispositivo basado en una sola molecula.
- Estos dispositvos organicos se forman por tecnicas que se empolean en los mat semiconductores inorganicos, como el bombardeo (haciendo uso de masacaras) por tecnicas de interferometria haciendo incidir dos laser obtenemos un patron de interferenia y este patron marca el material organico. Y por tecnicas de estampado. Donde a partir de un molde creado por bombardeo electronico para a estampar los motivos del molde en el mat organico. Señalar que un punto importante en estos mat. Es la posibilidad de hacer uso de sus propiedades de autoorganizacion a la hora de formar dispositivos
- La caracterizacion, se realiza por tecnicas como el stm y afm (caract. Estructural), mediante medidas de conduccion y simulaciones teoricas para entender sus propiedades de transporte. Medidas opticas (fotoluminiscencia, elipsometria,
- Sus propiedades son en primer lugar a nivel basico, se pueden considerar como semiconductores inhomogeneos, que no van a funcionarde igual modo que los semiconductores inorganicos. Y requieren un entendimiento global (van a responder en funcion del istema en el que se encuentren) En cuanto a las propiedades son la fotoluminiscencia de hay el haer dispositivos LED (OLED) de tamaños muy reducidos. Son flexibles, bajo coste, ecologicos, etc... Una prevision optimista mia es la posibilidad de que tengamos ordenadores organicos integrado en una tarjeta de credito en pocos años. Con memorias organicas, hilos onductores organicos, transistores organicos... En definitiva un ordenador flexible, desechable(biodegradable) de bajo coste y tamaño muy reducido (rapido, bajo consumo)
- Materiales cataliticos tenemos las zeolitas y los catalizadores clasicos (Pd, Pt, aleaciones...)
- He escogido las zeolitas, por un lado se investiga dentro del ICMM sobre zeolitas, a parte de la gran impacto en revistas cientificas. Señalar en este punto los materiales hibridos, que combinan capas de zeolitas con otras moleculas (o son zeolitas que contienen otras moleculas) funcionales y por lo tanto combinan propiedades
- En cuanto a La sisntesis , las zeolitas se encuentran en la naturaleza, formadas a partir de magmas ricos en silice (en el proceso de enfriamiento) y se pueden sintetizar a partir de procesos sol-gel, mediante compuestos de NaOH, NaAlOH4 y Na2Sio3 mezclado en medio acuosos para formar un gel y a partir de el se forma la zeolita + un nutriente. Podemos decoir, que las zzeolitas son geles altamente cristalinos que contienen redes de poros
- Su caracterizazion estructural se hace mediante SEM y TEM. Y se analizan los productos resultantes de la reaccion en caso de ser usados como catalizadores o filtros
- Son materiales porosos con propiedades cataliticas, siven como filtros, son absorbentes. He incluso presentan propiedades ópticas (similares a los cristales iónicos) colores muy vivos. Señalar la posibilidad de combinar propiedades de otros materiales si se integran en la estrucutra de la zeolita
- Los biomateriales son metales y aleaciones, y recubrimientos ceramicos con propiedades biocompatibles (como implantes)
- Se trata de materiales que se integran con materiaol biologico y no producen rechazo (biocompatibilidad). Se busca que el material biologico se regenere. Se realizan todo tiop de implantes en sustitucion de tejidos oorganicos (husos, protesis) e incluso señalar la posibilidad de incluir dispositivos que permitirian por ejemplo que un invidente pueda ver. Para ello combinariamos propiedades
- He escogido los recubrimientos ceramicos. En el departamento Dr. Francisca Lopez investiga en este campo. Se realizan por metodos de ablacion laser, por proyeccion de plasma, por evaporacion, por oxidacion. Evitan la corrosion del metal -implante
- Para caracterizarlos tenemos tecnicas electroquomicas (ver su respuesta a medios quimicos), tecnicas de fotoemision, Auger (ve la omposicion), tecnicas SEM, AFM, rayos X, estudios de dureza, desgaste... En estos estudios realizados en vivo lo que se busca es la regeneracion del tejido (para ello se utilizan tintes y marcadores para ver el tejido nuevo que se forma, y si aparece rechazo
- Sus propiedades son resistentes a la corrosion (inertes), a veces se busca que sean bioactivos (que exciten la regeneracion del tejido), otras veces que sean biodegradables. Pero en general biocompatibles
- Como penultimo punto los materiales verdes
- Simplemente señalar que es un tema vivo, donde se busca materiales biodegradables, que no dañen en medio “quimica verde”
- Finalmente los materiales nanoestrucutrados: donde incluyo laminas delgadas, puntos cuanticos
- Señalar en este apartado, la posibilidad de hacer nanoparticulas, y a su vez cristales con estas particulas. Se habla de cristales sinteticos, cuyas propiedades dependen del numero de átomos de la nanoparticula, estas cumplen la funcion del átomo He escogido en este caso los puntos cuanticos. De gran relevancia en las investigaciones actuales
- Se pueden crecer mediante diversos metodos. Mediante epitaxia de haces moleculares, con sistemas bastante complejos (una de las herramintas fundamentales de la nanotecnoologia) donde se pueden crecer muestras de una forma controlada. Por bombardeo, jugando con los parametros de energia y temperatura, dosis, induciendo la formacion de islas. Por tecnicas de litografia tradicionales. Se hace uso de las propiedades del crecimiento de los materiales, por ejemplo las tensiones que aparecen al depositar mat. Con distinto parametro de red, se inducen tensiones que se relajan omando piramoides, como en el caso de Ge/si
- Se caracterizan por AFM, STM, TEM por fotoluminiscencia y medidas de capacidad
- Presentan propiedades de localizacion. Amplificacion de propiedeades de volumen, fotoluminiscencia. Y al crecerlos en 3D aparecen efecotos de acoplo y crecen de forma ordenada
- Como resumen, como conclusion, mi vision de las lineas de evoluion de los materiales funcionales en general. Señalando en primer lugar que hemos visto interrelaciones entre los materiales, materiales que pertenecen a mas de un grupo dentro de la clasificaion. Dos puntos: 1. Estamos pasando de la nanociencia a la nanotecnologia. Estudiamos los procesos nano y queremos aplicarlos. En este poso se encuentran los materiales funcionales. 2. Las lineas de evolucion son hacia materiales multifunionales y hacia la multidiscioplinariedad 8interar el conocimiento de diversas disciplinas. Un ejemplo ue ilustra estos dos puntos seria el siguiente. Queremos curar el cancer. Para ello debemos sisntetizar moleculas funcionales que reconozcan las celulas cancirigenas y se peguen a ellas. Estas moleculas ademas deberian llevar marcadores, tener propiedades magneticas para que laspodamos seguir. Y deben llevar el medicamento. Por lo tanto estamos hablando de materiales multifuncionales. Y ademas estamos hablando de integrar disciplinas: medicina, biologia, quimica y fisica.
- Como introduccion sirva el VI programa marco. Que señala en su tercer pounto la nanotecnoloia, los materiales y los nuevos
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