Este documento describe los nanomateriales, incluyendo su definición, propiedades, tipos como nanocompuestos, nanotubos y nanopartículas. También cubre sus aplicaciones en medicina, informática y nanoingeniería, así como propiedades físicas y químicas. Un tema clave es el grafeno y sus extraordinarias propiedades mecánicas, eléctricas y de conducción térmica.

2. 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

3. 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.

4. 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.

5. 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)

6. - NANOINGENIERIA: Es una rama de
la ingeniería, que usa la
nanotecnología para diseñar
productos y sistemas a nano
escala.

7. • 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.

8. 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.

9.  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.

10. - 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

11. • 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.

12. 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.

13.  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.

14. La resistividad eléctrica de una
sustancia mide su capacidad
para oponerse
al flujo de carga eléctrica
a través de ella.

15. 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.

16. 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.

17. 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

18.  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.

19. 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

20. 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.

22. ¿QUÉ ES UN FOTÓN?
 El fotón es la partícula elemental responsable de las
manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético.

23. ¿QUÉ SON LOS MATERIALES
FOTONICOS?
 Constituyen una gran variedad de materiales electrónicos
especiales
 La tecnología especifica bajo materiales fotonicos incluye:

24. LASER ORDENADORES

25. LOS DETECTORES

26. 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.

27. 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.

28. • 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)

29. FABRICACION DE MATERIALES
FOTONICOS
• La mayoría de los materiales utilizados en la fabricación de
componentes fotonicos son cristalinos.

30. APLICACIONES
 La comunicación
 La navegación
 Radar laser
 Guerra electrónica
 Sensores
 En la medicina

31.  Óptica
 Rayos laser
 Circuitos ópticos
 Celdas solares y módulos fotovoltaicos

32. 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.

33. 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