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¿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 Años 80 • Grafito Diamante 1985 • Kroto y Smalley 1996 • Premio Nóbel de Química ¿Por qué se llamaron fullerenos? Arquitecto Buckminster Fuller, 1964. Actualidad ¿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. Síntesis Descubrimiento de forma casual: Grafito Radiación láser, T>10000K 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. Reactividad Sufren reacciones propias de dobles enlaces localizados: REACCIONES DE ADICIÓN Adición de Hidrógeno: Reacción de Birch Adición de halógenos: F2 Br2 Cl2 •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 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 Desde su descubrimiento han despertado un gran interés: Múltiples propiedades. Alta procesabilidad. Campos de aplicación: Ciencia de los materiales. Aplicaciones biológicas. Otros. 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. • Antioxidantes y productos biofarmaceúticos. o “Esponja para radicales” o Muy efectivos como antioxidantes. o Control del daño neurológico. • Campo de la biomedicina. o Derivados organometálicos de los fullerenos . Actividad significativa contra virus que provocan el SIDA. Catalizadores. Purificación de agua y protección ante peligros biológicos. Baterías portátiles. Vehículos. Medicina. Lubricantes. CAPAS ULTRAFINAS DE GRAFITO - Estructuras bidimensionales Aplicaciones Síntesis • Síntesis química: • Excelentes aplicaciones de rendimientos bajos. transporte electrónico. • A partir de grafito: •Nueva generación de dispositivos exfoliación por medios químicos (nm). o mecánicos para obtener láminas •Manipulación de electrones como de grafito o de óxido de grafito. ondas. 1952 1889 Mugues y Chambes, EE.UU Radushkevih y Lukyanovich, Rusia ¿Qué son? •Moléculas tubulares de diámetro nanométrico. •Distintos grados de enrollamiento. 1985 Fullerenos 1991 S. Iijima Buckytubes Propiedades 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. 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. • 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