Nanotecnología

     El nombre de nanotubo tiene su origen del hecho que estos objetos poseen estructura tubular con diámetros del orden de un nanómetro, o sea, de un millonésimo de milímetro. El carbono puede llegar a formar nanotubos, denominados nanotubos de carbono, del mismo modo que puede formar otras estructuras atendiendo a la estructura cristalina.

     En el caso de formar nanotubos de carbono, éstos pueden ser clasificados en función de parámetros estructurales de los mismos y así podemos establecer las siguientes clasificaciones.

• Atendiendo al número de capas se pueden clasificar en:

	Nanotubos de capa múltiple (MWNT); son aquellas formadas por capas concéntricas de forma ciclíndrica, las cuales están separadas aproximadamente una distancia similar a la distancia interplanar del grafito.
	Nanotubos de capa única (SWNT); Son los que se pueden describir como una capa bidimensional de grafito enrollada formando un cilindro de décimas de micrones de longitud y radio del orden de los nanómetros, los cuales además poseen en sus extremos semiestructuras de fullerenos.

• Atendiendo a una clasificación genérica en:

• De acuerdo a los índices de Hamada (n,m):

	Nanotubos ZigZag; Tendrán esta denominación si n=m y si además poseen una helicidad de  Φ=0
	Nanotubos ArmChair; Se llamará así cuando m=0 y poseen además una helicidad de Φ=30
	Nanotubos chiral; Los nanotubos son tipo chiral si n>m>0 y si además poseen una helicidad de Φ<30

Síntesis de los nanotubos de carbono

     Aunque Sumio Lijima fue el primero en ver un nanotubo, otros se adelantaron en su fabricación. Sin saberlo los hombres de Neandertal fabricaron pequeñas cantidades de nanotubos en las hogueras con que calentaban sus cuevas. Separados por el calor, los átomos de carbono se recombinan en hollín; unos engendran glóbulos amorfos, otros unas esferas llamadas fullerenos y otros largas  cápsulas cilíndricas, los nanotubos. La ciencia ha descubierto tres formas de fabricar hollín que contiene una proporción notable de nanotubos. Hasta ahora, sin embargo, los tres métodos sufren algunas limitaciones importantes: todos producen mezclas de nanotubos con una amplia gama de longitudes, muchos defectos y variedad de torsiones.

     Los principales métodos de síntesis de nanotubos de carbono son el método de descarga por arco, el de vaporización por láser y el método de deposición química.

• Síntesis por el método de arco: Consiste en conectar dos barras de grafito con diámetros de 0.5 a 40mm a una fuente de alimentación con voltaje de 20-50V, separarlas unos milímetros y accionar el interruptor. Al saltar una chispa de corriente DC de 50-120ª entre las barras y una presión base de 400 torr de Helio, el carbono se evapora en un plasma caliente. Parte del mismo se vuelve a condensar en  forma de nanotubos.
• Síntesis por el método de vaporización por láser: Suponen el bombardeo de barras de grafito con pulsos intensos de láser para generar gas caliente de carbono a partir del que se forman los nanotubos. Ensayando con catalizadores (Fe, Co, Ni) se logran condiciones para conseguir cantidades prodigiosas de nanotubos de pared única.
• Síntesis por el método de Crecimiento de vapor: Se coloca un sustrato que actúa como catalizador de (Fe, Co, Ni) formando un filme fino de 1 a 50nm de espesor en un horno de atmósfera inerte de helio a baja presión, se calienta a 600ºC y lentamente se añade gas metano, acetileno o benceno, liberándose átomos de carbono, que se pueden recombinar en forma de nanotubos. Debido a las altas temperaturas, el metal (catalizador) se aglutina en nanopartículas separadas que sirven como centros de crecimiento que forman la base de los nanotubos; por lo tanto el tamaño de la partícula define el diámetro del nanotubo que será creado.
• Otros métodos de síntesis: Desde su descubrimiento de los nanotubos de carbono originada por la pirólisis de electrodos de grafito en atmósfera controlada de helio, los nanotubos también siendo sintetizados por otros métodos, tales como la síntesis catalítica, usando metales de transición sobre soportes de sílica alúmina y también sobre las zeolitas. Otro método es llamado proceso HIPCO, que consiste en la descomposición de monóxido de carbono en altas presiones y altas temperaturas.

Propiedades de los nanotubos

• Propiedades electrónicas:Transportan bien la corriente eléctrica, pueden actuar con característica metálica, semiconductora o también superconductora. Para que un nanotubo sea metálico debe de cumplirse que la diferencia n-m=3i debe ser múltiplo de 3, en caso contrario será semiconductor.
• Propiedades mecánicas: Es uno de los materiales más duros conocidos, presenta una altísima resistencia mecánica y una altísima flexibilidad.
• Propiedades elásticas:  Por su geometría podría esperarse que los nanotubos sean extremadamente duros en la dirección del eje, pero por el contrario son flexibles a deformaciones perpendiculares al eje. La curvatura causa aumento de la energía: los nanotubos son menos estables que el grafito, y cuanto menor es el diámetro menor es la estabilidad. Para grandes deformaciones radiales, los nanotubos pueden ser  inestables (colapso). Esto ocurre principalmente para nanotubos de gran diámetro. Las características mecánicas de los nanotubos son superiores a las fibras de carbono; resistencia a deformaciones parciales, flexibilidad, etc. Las cuales las hacen idóneas para muchas aplicaciones posibles.
• Propiedades térmicas: Presenta altísima conductibilidad térmica en la dirección del eje del nanotubo.

Este artículo fue publicado el 2-Marzo-2007 a las 1.08 am por Ana Belén Quesada bajo la categoría Nanomateriales y Nanodispositivos. Puede obtener un aviso de los comentarios a este artículo usando el RSS 2.0 feed.

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