Estructura Cristalina Hexagonal Compacta 3y2r4r

TRABAJO DE INVESTIGACION Nº 1 ESTRUCTURA CRISTALINA HEXAGONAL COMPACTA En la estructura hexagonal compacta los átomos ocupan los vértices de un prisma hexagonal regular, los centros de las bases y los centros de los triángulos alternos en que puede descomponerse la sección intermedia del prisma. Las longitudes axiales de esta estructura son la arista de la base, a, y la altura del prisma, c.

Figura 1. Estructura cristalina hexagonal compacta La estructura hexagonal compacta se construye a partir de la red de Bravais denominada hexagonal simple, pero asociando a cada nudo de la red no un único átomo la estructura obtenida en ese caso no aprovecharía bien el espacio 2 1 1 sino una pareja de átomos, situados en las posiciones N y N+( 3 , 3 , 2 ) siendo N la posición de cualquier nudo de la red HS.

Figura 2. Red hexagonal simple

Figura 3. Base atómica Celdilla unidad de la red hexagonal simple, y base atómica necesaria para construir la estructura hexagonal compacta. De esta estructura pueden destacarse las siguientes características: - Átomos por celdilla El número total de átomos por celdilla es de 6: bases) + 1*3 (en la capa intermedia) +

1 ∗12 6

1 ∗2 2

(en el centro de las

(en los vértices del prisma). No

obstante, se plantea una duda, porque en la capa intermedia se cuentan seis porciones de átomos (y antes se cuentan sólo 3). Se observa, no obstante, que sólo tres de dichas porciones tienen sus centros dentro de la celdilla; los tres restantes lo tienen en celdillas contiguas. Y se advierte, además, que el volumen que les falta a las porciones atómicas que tienen su centro en el interior de la celdilla, es, precisamente, el que aportan las porciones que tienen su centro fuera, y que, por lo tanto, son tres los átomos con que contribuye el plano intermedio. - Número de Coordinación El número de coordinación de la estructura HC es 12, como puede comprobarse fácilmente haciendo recuento del número de vecinos del átomo del centro de una base. - Direcciones de mayor concentración atómica Los átomos están en o a lo largo de las aristas de las bases del prisma (son direcciones de máxima compacidad), por lo que a = 2 r. Por otro lado, los tres átomos intermedios junto con cada uno de los átomos del centro de las

bases, forman un tetraedro perfectamente regular. A partir de ello, puede obtenerse la relación:

c=

2∗√ 6 ∗a 3

(1)

- Fracción de Empaquetamiento Al igual que ocurre en la CCC. La fracción de empaquetamiento resulta ser del 74%. Es también, por tanto, una estructura de máxima fracción de empaquetamiento. - Planos de mayor concentración atómica (compacidad) Los planos de máxima compacidad son los paralelos a las bases del prisma hexagonal. - Intersticios Hay un total de 6 intersticios octaédricos y 12 intersticios tetraédricos por celdilla. Dejamos al lector el ejercicio de identificarlos.

Figura 4. Red HS

Figura 5. Base atómica

DEFECTOS EN LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS Imperfecciones en las redes cristalinas: Las imperfecciones se encuentran dentro de la zona de ordenamiento de largo alcance (grano) y se clasifican de la siguiente manera:

Defectos puntuales (puntos defectuosos): Defectos puntuales: Los defectos puntuales son discontinuidades de la red que involucran uno o quizá varios átomos. Estos defectos o imperfecciones, pueden ser generados en el material mediante el movimiento de los átomos al ganar energía por calentamiento; durante el procesamiento del material; mediante la introducción de impurezas; o intencionalmente a través de las aleaciones. Huecos: Un Hueco se produce cuando falta un átomo en un sitio normal. Las vacancias se crean en el cristal durante la solidificación a altas temperaturas o como consecuencia de daños por radiación. A temperatura ambiente aparecen muy pocas vacancias, pero éstas se incrementan de manera exponencial conforme se aumenta la temperatura. Defectos intersticiales: Se forma un defecto intersticial cuando se inserta un átomo adicional en una posición normalmente desocupada dentro de la estructura cristalina. Los átomos intersticiales, aunque mucho más pequeños que los átomos localizados en los puntos de la red, aun así son mayores que los sitios intersticiales que ocupan; en consecuencia, la red circundante aparece comprimida y distorsionada. Los átomos intersticiales como el hidrógeno a menudo están presentes en forma de impurezas; los átomos de carbono se agregan al hierro para producir acero. Una vez dentro del material, el número de átomos intersticiales en la estructura se mantiene casi constante, incluso al cambiar la temperatura.

Defectos sustitucionales: Se crea un defecto sustitucional cuando se remplaza un átomo por otro de un tipo distinto. El átomo sustitucional permanece en la posición original. Cuando estos átomos son mayores que los normales de la red, los átomos circundantes se comprimen; si son más pequeños, los átomos circundantes quedan en tensión. En cualquier caso, el

defecto sustitucional distorsiona la red circundante. Igualmente, se puede encontrar el defecto sustitucional como una impureza o como un elemento aleante agregado deliberadamente y, una vez introducido, el número de defectos es relativamente independiente de la temperatura.

Importancia de los defectos puntuales: Los defectos puntuales alteran el arreglo perfecto de los átomos circundantes, distorsionando la red a lo largo de quizás cientos de espaciamientos atómicos, a partir del defecto. Una dislocación que se mueva a través de las cercanías generales de un defecto puntual encuentra una red en la cual los átomos no están en sus posiciones de equilibrio. Esta alteración requiere que se aplique un esfuerzo más alto para obligar a que la dislocación venza al defecto, incrementándose así la resistencia del material.

Defectos lineales(dislocaciones): Las dislocaciones son imperfecciones lineales en una red que de otra forma sería perfecta. Generalmente se introducen en la red durante el proceso de solidificación del material o al deformarlo. Aunque en todos los materiales hay dislocaciones presentes, incluyendo los materiales cerámicos y los polímeros, son de particular utilidad para explicar la deformación y el endurecimiento de los metales. Podemos identificar dos tipos de dislocaciones: la dislocación de tornillo y la dislocación de borde. Dislocación de tornillo: La dislocación de tornillo se puede ilustrar haciendo un corte parcial a través de un cristal perfecto, torciéndolo y desplazando un lado del corte sobre el otro la distancia de un átomo.

Figura 6. Dislocación de tornillo Dislocaciones de borde:

Una dislocación de borde se puede ilustrar haciendo un corte parcial a través de un cristal perfecto, separándolo y rellenando parcialmente el corte con un plano de átomos adicional. El borde inferior de este plano adicional representa la dislocación de borde.

Figura 7. Dislocación de borde

Dislocaciones mixtas: Las dislocaciones mixtas tienen componentes tanto de borde como de tornillo, con una región de transición entre ambas. El vector de Burgers, sin embargo, se conserva igual para todas las porciones de la dislocación mixta.

Figura 8. Dislocación mixta: la dislocación de tornillo en la cara frontal del cristal gradualmente se convierte en dislocación de borde en el costado del cristal

Importancia de las dislocaciones: Aunque en algunos materiales cerámicos y polímeros puede ocurrir deslizamiento, el proceso de deslizamiento es de particular utilidad para entender el comportamiento mecánico de los metales. En primer término, el deslizamiento explica por qué la resistencia de los metales es mucho menor que el valor predecible a partir del enlace metálico. Si

ocurre el deslizamiento, sólo es necesario que se rompa en algún momento una pequeña fracción de todas las uniones metálicas a través de la interface, por lo que la fuerza requerida para deformar el metal resulta pequeña. Segundo, el deslizamiento le da ductilidad a los metales. Si no hay dislocaciones presentes, una barra de hierro sería frágil; los metales no podrían ser conformados utilizando los diversos procesos, que involucran la deformación para obtener formas útiles, como la forja. En tercer lugar, controlamos las propiedades mecánicas de un metal o aleación al interferir el movimiento de las dislocaciones. Un obstáculo introducido en el cristal impedirá que en una dislocación se deslice, a menos que apliquemos mayor fuerza. Si es necesario aplicar una fuerza superior, entonces el metal resulta ser más resistente. Estos obstáculos pueden ser defectos puntuales o borde de grano. En cuarto lugar, se puede prevenir el deslizamiento de las dislocaciones achicando el tamaño de grano o introduciendo átomos de diferente tamaño, que son las aleaciones. En los materiales se encuentran enormes cantidades de dislocaciones. La densidad de dislocaciones, o la longitud total de dislocaciones por unidad de volumen, generalmente se utiliza para representar la cantidad de dislocaciones presentes. Densidades de dislocación de 10ˆ-6 cm/cm3 son típicas en los metales más suaves, en tanto que se pueden conseguir densidades de hasta 10ˆ-12 cm/cm3 deformando el material.

Defectos planares: (superficies externas y límite de grano) Defectos de superficie: Modelo de cristalización en la solidificación de metales La estructura final resultante está constituida por un agrupamiento de granos o cristales de forma irregular, pero guardando cada uno una orientación fija y bien determinada.

Figura 9. Diagrama de solidificación de materiales puros. Ts es la temperatura de fusión Los defectos de superficie son las fronteras o planos que separan un material en regiones de la misma estructura cristalina, pero con orientaciones cristalográficas distintas, y la superficie externa de un material. En las superficies externas del material la red termina de manera abrupta. Cada átomo de la superficie ya no tiene el mismo número de coordinación y se altera el enlace atómico. Asimismo, la superficie puede ser muy áspera, contener pequeñas muescas y quizá ser mucho más reactiva que el interior del material. En líquidos, los átomos en la superficie tienen mayor energía porque no tienen todos sus átomos vecinos. Esto hace que al tratar de minimizar la energía se tiende a reducir el número de átomos en esta condición, por lo tanto, tienden a reducir la superficie respecto al volumen, esto geométricamente corresponde a una esfera.

Cristalización El crecimiento de los cristales que se inicia en los centros o núcleos de cristalización en el metal líquido, no puede ser uniforme a causa de los diferentes factores de la composición del metal, la velocidad de enfriamiento y las interferencias que se producen entre ellos mismos durante el proceso de crecimiento.

Límites de grano: La microestructura de la mayor parte de los materiales está formada por muchos granos. Un grano es una porción del material dentro del cual el arreglo atómico es idéntico. Sin embargo, la orientación del arreglo atómico, o de la estructura cristalina, es distinta para cada grano. En la figura se muestran de manera esquemática tres granos; la red de cada uno de ellos es idéntica, pero están orientados de manera distinta. La frontera de grano, que es la superficie que separa los granos, es una zona estrecha en la cual los átomos no están correctamente espaciados. Esto quiere decir que, en algunos sitios, los átomos están tan cerca unos de otros en la frontera de grano que crean una región de compresión y en otras áreas están tan alejados que crean una región de tensión.

Figura 10. Los átomos cerca de las fronteras de los tres granos no tienen un espaciamiento o arreglo de equilibrio. Un método para controlar las propiedades de un material es controlando el tamaño de los granos. Reduciendo el tamaño de éstos se incrementa su número y, por tanto, aumenta la cantidad de fronteras de grano. Cualquier dislocación se moverá solamente una distancia corta antes de encontrar una frontera de grano, incrementando así la resistencia del metal. Se puede relacionar el tamaño de grano con la tensión de fluencia del material. Los límites de grano tienen una influencia importante sobre las propiedades del metal, su número y tamaño esta en función de la tasa de nucleación y los índices de crecimiento de este. Una vez que el metal se ha solidificado, se puede modificar el tamaño y numero de granos, ya sea por deformación o tratamiento térmico, lo cual permitirá que sus propiedades mecánicas varíen considerablemente, la siguiente ecuación muestra su influencia en el esfuerzo de cadencia:

β=k 1 + Donde: β: Esfuerzo de Cadencia k1 y K2: Constantes del Material D: Tamaño del Grano

Enfriamientos: De los metales puros:

k2 D−2

(2)

Los metales puros y los Eutécticos, solidifican a temperatura constante, la solidificación se inicia cuando el metal liquido se enfría hasta su punto de solidificación, luego la temperatura se mantiene uniforme hasta que la solidificación concluye, mientras esta transformación ocurre el calor latente de solidificación que desprende el metal, mantiene la temperatura constante. Si este se enfriase en completa uniformidad y estuviese exento de impurezas de cualquier índole, podría generarse una cristalización a partir de cristales al azar dentro del líquido(Nucleación).

Figura 11. Curva de enfriamiento de un metal puro

De aleaciones: Se necesitan dos condiciones para el crecimiento del sólido primero, que el crecimiento requiere que el calor latente de fusión, que se disipa durante la solidificación del líquido, sea eliminado de la interface sólido líquido. Segundo, y a diferencia de los metales puros, debe ocurrir la difusión tal de manera que durante el enfriamiento las composiciones de las fases sólida y líquida sigan las curvas de sólidos y de líquidos. El calor latente de fusión es eliminado a lo largo de un rango de temperaturas, y así a curva de enfriamiento muestra un cambio en pendiente, en vez de una meseta plana. Para poder conseguir esta estructura final en equilibrio, la velocidad de enfriamiento debe ser extremadamente lenta. Debe permitirse el tiempo suficiente para que los átomos de primero y el segundo se difundan y produzcan las composiciones equilibradas. En la mayor parte de las situaciones prácticas, la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida para permitir este equilibrio.

Figura 12. Curva de enfriamiento en una aleación de materiales

Poliformismo y Alotropía: Elementos y compuestos que tienen diferentes estructuras cristalinas en distintos rangos o condiciones de temperatura y presión, esto se debe a un cambio en el tipo de cristal que forman los átomos. Caso HIERRO (tratamiento térmico). Este material cambia su arreglo atómico entre CCaC a CCC y su número de coordinación cambia de 12 y 8. Esto ocurre a 910 ºC. Su temperatura de fusión es a 1500 ºC. El caso del carbono, que permite que Haya dos estructuras diferentes, como es el caso del carbón y del diamante La importancia de esto es que, si el hierro es calentado, cambia drásticamente su volumen, achicándose.

NUMERO DE COORDINACION EN ESTRUCTURAS ATOMICAS El número de coordinación de estructuras atómicas es el número de átomos que están en o con un átomo en particular del material. El número de coordinación puede interpretarse como el número de vecinos próximos que tiene cada átomo del material. Por ejemplo, para la estructura cubica centrada en el cuerpo (BCC), el átomo ubicado en el centro del cubo está en o con los ocho átomos de los vértices. El número de coordinación para esta estructura es de 8.

Figura 13. Numero de coordinación para una estructura cubica centrada en el cuerpo

NANOMATERIALES

Nanotecnología. La nanotecnología trabaja en procesos científicos sobre tamaños de un nanómetro, o lo que es lo mismo, en tamaños mil veces más pequeños que un cabello humano, lo que le permite trabajar con átomos, moléculas y células. La nanotecnología se inserta directamente en el campo del diseño, lo que quiere decir, que conforman y sintetizan materiales a través del control de la materia a nanoescala para construir nanopartículas que tengan diferentes utilidades a las de la materia original. La nanotecnología aprovecha los nuevos fenómenos físicos relacionados con los efectos cuánticos que se presentan a esa escala de manipulación de la materia. La nanotecnología es una nueva tecnología convergente, lo que quiere decir que puede ser relacionada con otros tipos de conocimientos, lo que estimula a que aumente la potencialidad de sus aplicaciones. Las propiedades electrónicas, magnéticas, ópticas o mecánicas de las nanopartículas son muy sensibles a su tamaño y se pueden modificar variando la forma y dimensiones del compuesto. Por este motivo las nanopartículas resultan muy atractivas para fabricar dispositivos electrónicos y están destinados a tener un papel estelar en las nuevas tecnologías del siglo XXI.

Nanociencia. La nanociencia es distinta a las otras ciencias porque aquellas propiedades que no se pueden ver a escala macroscópica adquieren importancia, como por ejemplo propiedades de mecánica cuántica y termodinámicas. En vez de estudiar materiales en su conjunto, los científicos investigan con átomos y moléculas individuales. Al aprender más sobre las propiedades de una molécula, es posible unirlas de forma muy bien definida para crear nuevos materiales con nuevas e increíbles características. Ahora bien, con el concepto anterior claro podemos definir que las nanociencias se enfocan en el estudio de las propiedades de los átomos y moléculas, tanto propiedades físicas, biológicas y químicas de las nanoparticulas, además de la forma de producirlos y la manera de ensamblarlos con el fin de poder crear los nano-objetos.

Identificación de nanomateriales. –

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Materiales Nanoestructurados

Una fracción de material comúnmente posee en su interior moléculas organizadas en granos de dimensiones por lo general de micrómetros y milímetros de diámetro, estos granos están constituidos habitualmente con poblaciones de miles de millones de átomos. Una misma fracción de material nanoestructurado, posee poblaciones granulares inferiores a un par de miles de átomos y en donde los granos moleculares alcanzan un tamaño máximo de 100 nanómetros de diámetro. Entonces, los materiales nanoestructurados poseen el 0.001 por ciento de átomos en comparación con un material común de igual volumen, además los granos nanoestructurados son entre mil y cien veces más pequeños que los del material original. Todo esto conlleva a una mayor ligereza de peso y ahorro de materia, además de las nuevas características que adquieren y que potencian enormemente el material.

Aplicaciones Cerámicas nanoestructuradas, imanes permanentes de alta temperatura para motores de aviones; materiales ferromagnéticos, almacenamiento de información, refrigeración; catalizadores basados en hidrógeno; materiales para almacenamiento de hidrógeno; sensores y actuadores.

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Nanopartículas y Nanopolvos

Las Nanopartículas tienen unidades más grandes que las de los átomos y las moléculas, cuando menos una dimensión menos de los 100nm, obviamente estas nanoparticulas son creadas artificialmente en los laboratorios. Además otra de sus particularidades es que poseen características propias, es decir que no obedecen a la química cuántica, ni a las leyes de la física clásica. En la actualidad el estudio de las nanopartículas es un área de intensa investigación científica, debido a una extensa variedad de potenciales aplicaciones. Entre los campos más prometedores están los campos biomédicos, electrónicos y ópticos. Aunque por lo general las nanoparticulas

están sirviendo para el perfeccionamiento e innovación de materiales ya existentes, existen también en el campo de la biomedicina nanoparticulas que han demostrado ser capaces de eliminar tumores y además de que éstas son biodegradables y orgánicas.

Figura 14. Nanoparticulas

Aplicaciones. En la Biomedicina, sirve para la liberación de fármacos, tratamientos contra el cáncer. En la Ingeniería como sensores químicos, vidrios autolimpiables, tintas magnéticas y conductoras. Para el tratamiento de aguas con procesos fotocatalíticos, sirve para recubrimientos textiles repelentes de agua y suciedad. En el área de la electrónica para crear memorias de alta densidad, pantallas con dispositivos de emisión basados en óxidos conductores.

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Nanocápsulas

La mayor aplicación de las nanocápsulas está sin duda en el campo de la medicina, ya sea para combatir enfermedades o ayudar con la liberación de fármacos en puntos específicos dentro del cuerpo humano. Además el desarrollo de las nanocápsulas se enfoca en intervenir las mismas para que se acumulen en un punto deseado, la principal vía para lograr este objetivo es posiblemente modificar las propiedades físico-químicas de las nanocápsulas. La investigación acerca de las nanocápsulas aspira solucionar los problemas que aparecen, como son los efectos secundarios de los fármacos además de complicaciones en el tratamiento de la enfermedad.

Figura 15. Nanocapsulas

Aplicaciones Liberación de fármacos, industria de la alimentación, cosméticos, tratamiento de aguas residuales, componentes de adhesivos, aditivos aromáticos en tejidos, fluidos magnéticos.

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Nanotubos de Carbono

Tal vez uno de los nanomateriales más interesantes y con mayor potencial de aplicación sean los nanotubos. Son estructuras cilíndricas con diámetro nanométrico. Aunque pueden ser de distinto material, los más conocidos son los de silicio, pero principalmente, los de carbono ya que unas de las principales características de este último son su gran conductividad, y sus propiedades térmicas y mecánicas. Existen diferentes tipos de estructuras para formar un nanotubo, siendo la estructura, la influencia principal que decida las características finales como lo son las eléctrica, térmicas o mecánicas del nanotubo. Debido a la importancia de los nanotubos, aquí se presenta brevemente su historia; en 1991 Sumio Iijima, descubrió los nanotubos que desde ahí han revolucionado la nanociencia. Él encontró un cilindro hueco que se había formado en la punta de un electrodo de grafito, tenía un diámetro de unos pocos nanómetros y una longitud de unas cuantas micras. Estaba hecha de carbono puro, había descubierto los nanotubos de carbono. Desde su descubrimiento hasta la actualidad, las aplicaciones reales y potenciales de los nanotubos van creciendo de forma impresionante. En su conjunto el material constituido es un perfecto semiconductor por lo que es posible que los nanotubos de carbono desempeñen el mismo papel que realizo el silicio en los circuitos electrónicos en su debido momento, pero ahora a escala molecular, donde los demás semiconductores dejan de funcionar.

Estas características auguran que los nanotubos representan el futuro de los dispositivos en la electrónica debido a su alta velocidad de funcionamiento y además de otros usos relacionados que se les pueden dar. De momento, con los nanotubos de carbono ya se han fabricado componentes básicos de los ordenadores, siendo el próximo paso, construir circuitos electrónicos y siendo optimistas en pocos años fabricar ordenadores basados en nanotecnología.

Figura 16. Nanotubos de carbono

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Propiedades de los nanotubos de Carbono

Propiedades eléctricas Al tener en cuenta la complejidad electrónica de los nanotubos, además de las reglas cuánticas que rigen la conductividad, la conducción en los nanotubos de carbono se transforma a un tipo de conducción cuántica, en ocasiones los nanotubos incluso pueden presentar superconductividad. Normalmente en un dispositivo común si se representa voltaje frente a intensidad de corriente se obtiene una línea recta, o sea, V=IR, cosa diferente sucede con los nanotubos de carbono y la conducción cuántica que muestra no es directamente proporcional, sino que ahora su gráfica presenta una línea escalonada ya que la conductividad de los nanotubos es 3 órdenes de magnitud mayor que la de los materiales actualmente usados (respecto al cobre que es el material mas usado). Su conductividad depende de relaciones geométricas, o sea, del número de capas, su torsión o diámetro. Otro aspecto importante a resaltar es que estos valores además de la resistencia del nanotubo no dependen de su longitud, a diferencia de lo que ocurre con los cables normales en donde su resistencia es directamente proporcional a su longitud. Propiedades mecánicas

Actualmente es la fibra más resistente que se puede fabricar, esta capacidad se debe a la estabilidad y robustez de los enlaces entre los átomos de carbono. Ahora bien, al hablar de deformación también este nanomaterial posee grandes ventajas ya que frente a esfuerzos de deformación muy intensos son capaces de hacerlo enormemente y de mantenerse en un régimen elástico. Esta última característica también se puede mejorar al hacer que varios tubos se unan como una cuerda, de este modo al romperse un nanotubo, la fractura no se propagaría a los demás nanotubos ya que son independientes. En general, ante pequeños esfuerzos los nanotubos pueden funcionar como resortes extremadamente firmes o pueden deformarse drásticamente y volver posteriormente a su forma original frente a cargas mayores. En general es común aceptar que los nanotubos son 100 veces más resistentes que el acero, y 6 veces más ligeros. Propiedades térmicas Son enormemente estables térmicamente, tanto para valores en el vacío como para mediciones en el aire, estas mediciones están referenciadas a valores estándar utilizados para la medición de materiales de cualquier tipo. Además, las propiedades de los nanotubos pueden modificarse atrapando metales o inclusive gases en su interior.

Aplicaciones Polímeros conductores, cerámicas altamente tenaces, apantallamientos electromagnéticos, componentes para membranas y células solares, nanoosciladores en orden de giga-Hertz, puntas nanoscópicas, músculos artificiales.

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Materiales Nanoporosos

Los materiales nanoporosos vendrían a ser como esponjas, pero con poros nanométricos, materiales en donde los poros ocupan una gran fracción de su volumen total y presentan una significativa cantidad de superficie por gramo. Un material tan poroso en un área lo tan pequeña posible sirve para, por un lado, porque muchas reacciones ocurren más rápido sobre determinadas superficies, y por otro, porque podemos rellenar los poros con lo que queramos: polímeros, metales o diferentes tipos de moléculas lo que lleva a descubrir peculiares comportamientos del material. Esta posibilidad de combinación de materiales abre las puertas a una variedad asombrosa de aplicaciones.

Figura 17. Materiales Nanoporosos

Aplicaciones Catalizadores para reducir la emisión de contaminantes, aislantes, en aplicaciones medioambientales como purificación de aguas, eliminación de contaminantes, atrapadas y eliminación de metales pesados, células solares orgánicas, supercondensadores para almacenar energía, almacenamiento de gases.

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Nanofibras

Una nanofibra es una fibra con diámetro menor a 500 nanómetros. Cuando los átomos de carbono se unen para construir un diamante lo hacen mediante cuatro enlaces covalentes y forman una rígida red tridimensional que le confiere a la preciada gema su proverbial dureza. Cuando se unen para construir grafito, los átomos de carbono lo hacen a través de tres enlaces covalentes situados en un plano; la estructura sigue siendo muy resistente en este plano, pero es débil en dirección perpendicular. Una forma de aprovechar esta resistencia es orientar estos planos de forma que las direcciones de máximo esfuerzo estén contenidas en ellos. Basta imaginar unas mil hojas y tirar en la dirección paralela a las hojas en vez de hacerlo en dirección perpendicular. Arrollando estas hojas, como si fueran las de un cigarro puro, se pueden obtener fibras de carbono muy resistentes. Desde hace tiempo se han venido produciendo fibras de carbono con este material, la cuales se utilizan para fabricar implementos deportivos como palos de golf, cañas de pescar, para elaborar ciertas partes de bólidos de fórmula uno o incluso para diferentes partes aviones de combate. Otra aplicación es la de protección contra bacterias, los agentes que componen la nanofibra absorben los elementos dañinos desconocidos y los descomponen por medios químicos, pero el problema radica en que se hace difícil desechar los agentes tóxicos producidos.

Figura 18. Nanofibras

Aplicaciones. Filtros, tejidos, cosméticos, esterilización, separaciones biológicas, ingeniería de tejidos, biosensores, órganos artificiales, implantes, liberación controlada de fármacos. Purificar el agua obteniendo la energía para hacerlo por medio de la luz del sol.

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Nanohilos

Un nanohilo es un cable con un diámetro del orden de un nanómetro. Los nanohilos pueden ser definidos como estructuras que tienen un tamaño lateral restringido a diez o menos nanómetros por lo general, aunque científicos turcos en la Universidad Bilkent de Ankara están logrando crear nanohilos de 15 nanómetros de diámetro y de una longitud libre. Los nanohilos debido a su relación longitud–ancho han sido considerados como materiales unidimensionales, por lo que presentan llamativas propiedades que no se han visto en materiales de 3 dimensiones, ya que en estos nanohilos no se producen efectos físicos cuánticos en los bordes. Por ello también se los llama hilos cuánticos. Existen varios tipos de nanohilos, hilos metálicos semiconductores y aisladores, estos dependen del elemento con que se los produzca que puede variar desde

el níquel a oro, platino, titanio o silicio... Los electrones, que transmiten la corriente, necesitan cierta cantidad de átomos juntos para transmitirse de forma fluida; cuando la anchura de su 'carretera' es menor, su movimiento se ve obstaculizado por los átomos del borde del material y se ralentiza. Esto lleva a pensar que se obtendrán grandes velocidades de transmisión.

Figura 19. Nanohilos

Aplicaciones Tiene gran potencial para ser aplicados en electrónica, optoelectrónicos, así como a dispositivos nanoenectromecanicos.

dispositivos

BIBLIOGRAFIA. –     

http://www.mim-us.es/estructuras_cristalinas/hc.html http://descom.jmc.utfsm.cl/proi/materiales/ESTRUCTURAS.htm#IMPERFECCIONE SENLASREDESCRISTALINAS http://blog.utp.edu.co/metalografia/4-diagrama-de-equilibrio-y-procesos-desolidificacion-de-sustancias-puras-y-mezclas/ http://www.uca.edu.sv/facultad/clases/ing/m210031/Tema%2002.pdf http://www.monografias.com/trabajos90/nanotecnologia-nanomateriales-y-susaplicaciones/nanotecnologia-nanomateriales-y-sus-aplicaciones.shtml