Nanomateriales

Un dragón giratorio, una casa cubierta de flores y una torre de comunicaciones que parece una antorcha olímpica son solo algunos de los puntos de referencia de Barcelona diseñados por estos mejores arquitectos de Barcelona. Su trabajo tiene como objetivo devolver la arquitectura a sus raíces artesanales.

Antoni Gaudi allanó el camino para el modernismo catalán con sus diseños caprichosos y decorativos. La basílica en Sagrada Familia es el ejemplo más famoso. Pero puedes encontrar sus huellas digitales en toda la ciudad.

El más reconocido de los mejores arquitectos de Barcelona, Gaudí fue un genio creativo que fue pionero en el estilo arquitectónico Art Nouveau y el modernismo catalán. Siete de sus obras han sido declaradas patrimonio de la humanidad por la UNESCO. Sus diseños únicos se inspiraron en el estudio de la naturaleza y superaron las influencias de los estilos neogótico y oriental.

Gaudí recibió su primer encargo importante en 1883 cuando el corredor de bolsa Manel Vicens i Montaner le confió el trabajo en la Casa Vicens. El proyecto sembró las semillas de sus exploraciones arquitectónicas posteriores. Gaudí infundió su diseño con el simbolismo religioso de Renaixensa, un renacimiento artístico de las artes y oficios y el ferviente catalanismo anticastellano.

Su colaboración con el empresario Eusebi Guell I Bacigalupi le dio la oportunidad de proponer muchos proyectos arquitectónicos pioneros. Su diseño para Park Guell, que fue construido en una tierra comprada por Guell como una residencia privada para familias ricas y ahora alberga muchos de los puntos de referencia más famosos de la ciudad, es un ejemplo. Gaudi también aplicó su sistema equilibrado a varios edificios de apartamentos de varios pisos en la ciudad, incluidas Casa Batllo y La Pedrera.

Ricardo Bofill nació en Barcelona el 5 de diciembre de 1939, meses después del final de la Guerra Civil española. Su padre Emilio era desarrollador catalán y propietario de la propiedad, mientras que su madre Maria Levi era patrocinadora de arte veneciano y destacado patrocinador de la burguesía cultural en la posguerra Barcelona.

El más joven Bofill fue un rebelde incluso antes de graduarse de la Escuela de Arquitectura en 1957, agitando por las protestas de los estudiantes marxistas y liderando los disturbios que lo expulsaron. Continuó desafiando las convenciones a medida que avanzaba su carrera, con diseños que van desde soluciones ingeniosas hasta sitios difíciles del centro de la ciudad hasta castillos costeros al estilo de Kafka.

Un tema constante en su trabajo fue la reinterpretación de la historia, con un enfoque particular en la arquitectura española vernácula. Esto a menudo tomaba la forma de incorporar pedimentos, pilastras y otros elementos clásicos en estructuras de concreto modernista.

Uno de los edificios más famosos de Bofill es La Fabrica, una fábrica de cemento reutilizada en el borde de Barcelona, donde vivía y trabajaba. Es brutal pero bonito, inteligente pero simple, abandonado pero fresco, completo pero inacabado, un sueño de su propia creación.

Santiago Calatrava Valls es un arquitecto español, ingeniero estructural y escultor que se considera uno de los principales visionarios de diseño del mundo. Su trabajo se caracteriza por una fusión de elementos artísticos con estructuras de concreto y acero. Ha citado dos influencias principales: Maverick Catalonian Antonio Gaudi y el modernista finlandés-estadounidense Eero Saarinen, quien fue responsable del arco de entrada en St. Louis y otros edificios arcadores que comunican una sensación de crecimiento orgánico.

Es mejor conocido por sus puentes y edificios escultóricos, que a menudo se asemejan a los organismos vivos. Por ejemplo, la extensión del Museo de Arte de Milwaukee parece un pájaro elegante con sus alas abiertas y cerradas. Del mismo modo, la torre de torso en Malmo, Suecia, se asemeja a una columna vertebral retorcida, y la estación de tren de Lyon Airport tiene un techo con alas separadas.

Calatrava también ha diseñado una serie de espectaculares edificios públicos, como la Torre de Telecomunicaciones Montjuic en Barcelona, que se completó a tiempo para los Juegos Olímpicos de 1992. Su proyecto más ambicioso hasta la fecha es la ciudad de las artes y las ciencias y la ópera en su lugar de nacimiento, Valencia.

4. enric ruiz geli

Ruiz-Geli nació en Figueres en 1968 y estudió arquitectura en la Escuela Etsab de Barcelona. Fue un diseñador de escenario asociado con Bob Wilson para las producciones teatrales «Danton’s Tod», Salzburger Festspiele y «Time Rocker» de 1995-2000. Fundó Cloud 9 en 1997 y es el director y arquitecto principal del estudio. Sus proyectos multifacéticos incluyen diseños y edificios de escenarios, instalaciones y patentes, realizados con socios colaborativos.

Su discurso defiende la relación entre tecnología y arquitectura, basada en una comprensión clara del entorno en el que se insertan los edificios. Da conferencias y colabora con una red de laboratorios. Es un maestro de tutores para el estudio de diseño arquitectónico en la Escuela de Arquitectura de Bartlett, UCL desde 2010 y participa en redes profesionales contra el cambio climático.

Las obras de su firma están en colecciones como MOMA en Nueva York, CCA en Montreal y FRAC Center Collection en Orleans. Sus proyectos más importantes son la Villa Nurbs en Empuriebrava, una casa ecológica y futurista formada orgánicamente; Millennium Project, una modernización urbana en Valladolid; La Fundación Elbulli para el Presidente y Fundador Ferran Adria como laboratorio vivo en Cap de Creus; y Media-Itic Building, un edificio neto de energía cero en Barcelona que fue nombrado mejor edificio en el Festival Mundial de Arquitectura de 2011.

5. Arquitectos de GCA

GCA Architects es una firma reconocida por su creatividad y determinación técnica en todos sus proyectos. Su trabajo se caracteriza por un estilo de diseño minimalista barcelona con un enfoque holístico y multidisciplinario y un énfasis en la tecnología y el medio ambiente.

La firma ha completado recientemente Smart 22@, un complejo de oficinas ubicado en el distrito 22@ Technological de Poblenou. Este distrito se ha transformado de un antiguo área industrial en uno de los más cosmopolitas e innovadores de Barcelona.

Este proyecto es una celebración de la responsabilidad social heredada de la arquitectura. Su morfología se basa en la integración urbana, con un profundo respeto por los edificios adyacentes de este vecindario tradicional, como la antigua fábrica de «La Escocesa». La genética del edificio refleja el rango cromático característico del vecindario, al tiempo que combina la importancia tradicional de un material humilde como la terracota con nuevos procesos de fabricación que permiten la construcción de piezas extruidas más grandes.

Además de este proyecto, la empresa está preparando una intervención importante en el campo de la arquitectura residencial. La firma ha renovado dos edificios para transformarlos en apartamentos de lujo, así como en un edificio de oficinas que se convertirá en un hotel de cinco estrellas en el barrio gótico de Barcelona.

El campo paraguas de los nanomateriales incluye muchos tipos diferentes de materiales que tienen propiedades ópticas, magnéticas, mecánicas y químicas únicas. Van desde objetos de dimensión cero (0-D) hasta materiales 3-D con varias estructuras internas y superficiales.

Aunque la nanotecnología moderna puede parecer una nueva invención, los científicos han estado trabajando con materiales a nanoescala durante siglos. Los romanos, por ejemplo, usaron oro y plata para hacer vidrio parecían verdes pizarra desde el exterior pero rojo cuando se iluminan.

Nanopartículas

Las nanopartículas son aglomerados de átomos o moléculas que tienen un tamaño de entre uno y 100 nanómetros. Las nanopartículas pueden estar compuestas por cualquier material, incluidas sustancias orgánicas e inorgánicas, como metales y semiconductores. También se pueden diseñar para realizar diferentes funciones, como encapsular drogas o actuar como colorantes o catalizadores.

Cuando trabajan a nanoescala, los científicos deben usar microscopios especiales para poder ver las partículas y estudiar sus propiedades fisicoquímicas y las relaciones de estructura-n-función. Actualmente, hay dos tipos de microscopios utilizados para este propósito: el microscopio de fuerza atómica y el microscopio de túnel de exploración.

Uno de los usos más emocionantes de la nanotecnología está en el desarrollo de productos electrónicos flexibles, flexibles, plegables y enrollables que se pueden coser en ropa, impreso en papel o enrollados como un pergamino. Esta tecnología tiene el potencial de revolucionar la forma en que vivimos al habilitar computadoras portátiles, relojes inteligentes, tabletas con energía solar y más.

Otras aplicaciones de nanotecnología incluyen mejorar el rendimiento de los materiales de construcción y reducir la energía incorporada mediante el reciclaje o el uso de recursos renovables. Por ejemplo, las nanopartículas pueden mejorar la durabilidad del concreto para reducir los costos y los impactos ambientales. Además, la nano-bioingeniería de enzimas está permitiendo la conversión de celulosa de chips de madera, tallos de maíz y pastos perennes no fertilizados en biocombustibles.

La nanotecnología está llevando una serie de nuevos productos al mercado, como anteojos resistentes a los rasguños, pinturas resistentes a las grietas, telas repelentes con manchas y protectores solares transparentes. También puede ayudar a hacer que los automóviles sean más ligeros y más eficientes en combustible. Sin embargo, la producción y la utilización de nanomateriales aún requieren una cuidadosa supervisión y regulación para garantizar que no causen efectos nocivos en los ecosistemas marinos o impacten la salud humana. El grupo de trabajo de la OCDE sobre nanomateriales fabricados (WPMN) es un organismo importante que aborda estos problemas.

Nanocompuestos

Los nanocompuestos combinan diferentes tipos de materiales para crear materiales únicos con propiedades especiales. Por ejemplo, pueden combinar la resistencia de los materiales de refuerzo con la ductilidad o la tenacidad de las matrices de polímeros para producir un material que tenga propiedades que sean imposibles de lograr utilizando cualquier tipo de material único. Las propiedades únicas de los nanocompuestos se pueden utilizar para mejorar el rendimiento de una variedad de aplicaciones.

Estos materiales a menudo se realizan combinando nanoclusters inorgánicos, fullerenos, arcillas, metales u óxidos con polímeros. Además, las nanopartículas y biomoléculas orgánicas e inorgánicas también se pueden usar para crear nanocompuestos. Esto permite a los científicos adaptar las propiedades físicas y químicas de los nanocompuestos para adaptarse a aplicaciones específicas.

La síntesis atómicamente precisa de los nanomateriales es una dirección de investigación emocionante. Esta tecnología permitirá a los científicos controlar cómo los nanomateriales interactúan entre sí y con materiales a granel, lo que les permite producir resultados sin precedentes.

Además, la química de los nanomateriales tiene implicaciones significativas para la biología. Los investigadores están explorando el uso de nanomateriales para ayudar en la reparación celular y la regeneración de órganos, incluida la promoción del crecimiento óseo. También están buscando formas de usar nanomateriales en tratamientos médicos y cosméticos.

Los nanomateriales se utilizan en una amplia gama de productos, que incluyen envases de alimentos, tratamiento de agua, blindaje electromagnético y dispositivos de sensores. Muchos de estos materiales están diseñados para responder estímulos y reaccionar a los cambios en su entorno. Algunas de estas reacciones pueden detectarse mediante sensores ópticos, mecánicos o electroquímicos. Se pueden detectar otras reacciones mediante sensores bioquímicos o acústicos. Sin embargo, estos sensores deben poder distinguir entre sustancias similares. Esto es importante para evitar falsos positivos, lo que podría conducir a consecuencias de la salud involuntarias.

Nanotubos

Los nanotubos de carbono son un grupo de alotropas cilíndricas (variedades) de carbono que tienen diámetros medidos en nanómetros. Forman un intermedio entre fullerenos que tienen conchas cerradas y láminas de grafeno que son planas.

Los nanotubos de carbono de una sola pared (SWCNT) son la variedad más común de estas estructuras, y se usan en varias aplicaciones. Son extremadamente fuertes, tienen una alta conductividad y pueden asumir muchas formas diferentes. También se pueden utilizar para crear un nuevo tipo de motor eléctrico que tenga más eficiencia que otros tipos de motores eléctricos.

Además de su impresionante resistencia, los SWCNT tienen excelentes propiedades térmicas. Tienen una enorme cantidad de resistencia axial a la tensión, y tienen cero expansión térmica en el plano. Esto los hace increíblemente útiles para aplicaciones como sensores químicos, nanoelectrónica y fibras aditivas de refuerzo en materiales compuestos funcionales.

Se pueden hacer otros tipos de nanotubos de carbono con más de una capa, y a menudo se les conoce como nanotubos de carbono de paredes múltiples o MWCNT. Se crean mediante capas rodantes de SWCNT entre sí, y generalmente se usan en aplicaciones que requieren propiedades estructurales y conductoras.

Estas alotropas de carbono tienen la capacidad de adsorbir una amplia gama de compuestos orgánicos, haciéndolos útiles en aplicaciones ambientales, como la purificación de agua y los sistemas de administración de fármacos. Su estructura de estilo capilar significa que pueden contener gas de hidrógeno, lo que tiene el potencial de abrir una fuente completamente nueva de energía alternativa. También se están utilizando para desarrollar textiles protectores que sean más transpirables que Goretex, e incluso pueden repeler las amenazas biológicas porque sus poros tienen solo unos pocos nanómetros de ancho. Las capacidades de adsorción de los nanotubos de carbono incluso se han aplicado a aplicaciones médicas, como la administración de medicamentos y la regeneración de células nerviosas.

Nanocristales

Los nanocristales son partículas de fármacos puros y sólidos con un tamaño medio de partículas de menos de 1 nm y carácter cristalino. Se diferencian de las micropartículas y emulsiones de fármacos, ya que están compuestos completamente de la carga útil (fármaco) en lugar de un portador auxiliar, por lo que el término ‘nanocristal’ no se superpone con el campo coloidal tradicional de la ciencia de partículas que se refiere a los tamaños de partículas por encima del tamaño de las partículas sobre los Mesoscala (1 a 1,000 nm).

En la industria farmacéutica, la tecnología de nanocristales tiene el potencial de reducir el número de pasos necesarios para formular fármacos mal solubles en agua en formas de dosificación oral. Esto puede reducir la cantidad de API y generalmente reconocido como excipientes seguros (gras) necesarios en la formulación, por lo que es una alternativa atractiva a las formulaciones de forma de polvo seco convencional. Los nanocristales también tienen el potencial de mejorar la administración de fármacos. El tamaño más pequeño de los nanocristales les permite estar más fácilmente envueltos por las células en el tracto intestinal y reducir las pérdidas de absorción de fármacos.

Los nanomateriales fabricados se están utilizando en una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, los nanotubos de carbono hacen que los kayaks sean más ligeros y fuertes, mientras que las nanopartículas de óxido de titanio se agregan al protector solar, para proporcionar un filtro UV natural con una capacidad mejorada para penetrar la piel. Además, las propiedades únicas de los nanomateriales de grafeno y celulósicos se están utilizando en electrónica flexible, como paneles solares flexibles y flexibles y telas conductivas que se pueden coser o imprimir en ropa y otros materiales. Finalmente, las nanofibras de celulosa y celulosa regeneradas se pueden usar para hacer papel delgado, fuerte y transparente. Esto abre la puerta a una nueva generación de productos biodegradables y compostables. Estos productos están transformando la forma en que vivimos, trabajamos y jugamos.

Nanomateriales orgánicos

Los nanomateriales orgánicos se basan en compuestos basados en carbono y orgánicos, como los fullerenos (nanotubos de carbono y bolas Buckyball). Han atraído el interés de los investigadores debido a su potencial de estructuras más biocompatibles, fácilmente degradables y ecológicas. A menudo se usan como catalizadores y en baterías, pero también se pueden encontrar en muchos otros usos. La síntesis de nanomateriales orgánicos es un paso importante en el desarrollo de nuevas tecnologías, pero no está exenta de riesgos. Por ejemplo, las partículas de negro de carbono en la inhalación pueden irritar los pulmones y causar bronquitis. Las fibras más largas pueden alojarse profundamente en los pulmones y causar mesotelioma, un cáncer de tejido que recubre los pulmones.

En medicina, se pueden usar nanomateriales orgánicos para entregar medicamentos directamente a las células enfermas. Los investigadores están utilizando fullerenos para atacar tumores cancerosos y tratar enfermedades como la parálisis cerebral. También están experimentando con dendrímeros, que tienen múltiples ramas y pueden manipularse para dirigirse a proteínas o células enfermas específicas.

Los nanomateriales orgánicos no poliméricos están creciendo en popularidad debido a sus propiedades mecánicas superiores. Pueden aumentar la resistencia, la resistencia a la tracción y la transparencia de los materiales. También se están utilizando en la industria automotriz para reducir el peso del motor de aluminio, mejorar la economía de combustible y aumentar el rendimiento de los componentes de la batería de iones de litio.

La gran relación de superficie / volumen de nanomateriales orgánicos los hace ideales para los sensores. Se pueden cargar con una variedad de moléculas de detección que luego son reconocidas por las partículas de analitos. Una vez que la molécula está unida, el nanomaterial puede transmitir una señal eléctrica, magnética, óptica o electroquímica a registrar. Este proceso se puede hacer en un solo paso, lo que aumenta la velocidad y la precisión de los datos del sensor.

Los materiales nanoestructurados (NSM) se caracterizan por sus propiedades físicas, químicas y biológicas sintonizables. Su gran relación de superficie / volumen facilita su unión con las moléculas de detección, lo que resulta en la transformación de la variación en sus cantidades en señales características.

Los NM pueden ocurrir naturalmente, incidentales o diseñados. Este último incluye NPS, NN, nanorods, nanfibras y otras nanoestructuras compuestas de piezas interconectadas en la dimensión a nanoescala.

Definición

Los materiales nanoestructurados son aquellos que tienen elementos estructurales como grupos o cristalitos con dimensiones en el rango nanómetro (1 a 100 nm). El aumento explosivo en el interés académico e industrial en estos materiales se debe a sus propiedades físicas, químicas y biológicas únicas que difieren de sus contrapartes a granel.

Estas diferencias pueden atribuirse a su física y química dependientes del tamaño, lo que puede resultar de los efectos de confinamiento cuántico y la diferente reequilibración o mezcla de fase. También ocurren como consecuencia de la gran relación de área de superficie a volumen, que puede explotarse para generar propiedades electrónicas, magnéticas y ópticas únicas.

Algunos ejemplos de tales materiales son nanocristales, nanocables, nanotubos y materiales porosos. Pueden estar compuestos por uno o más materiales y generalmente se hacen a gran escala por la deposición, el grabado, la sinterización láser y las técnicas de fundición. Sin embargo, también son posibles enfoques simples y económicos basados en soluciones (no basados en vacío), como la electrodeposición. Esto podría facilitar la producción de metales nanocristalinos, aleaciones y compuestos de matriz de metal tanto en forma a granel como en recubrimientos. Esto es especialmente importante en los casos en que se necesitan materiales con mejor resistencia a la corrosión y dureza.

En el campo biomédico, los materiales nanoestructurados están presentes en organismos vivos que van desde microorganismos como bacterias y virus hasta organismos complejos como humanos, plantas, insectos, aves y animales. Estos materiales se pueden encontrar en los tejidos de estos organismos, por ejemplo, los huesos que están compuestos principalmente de carbonato de calcio nanoestructurado y proteínas como los anticuerpos. Las moléculas de ADN, que forman el material genético en las células vivas, también son nanoestructuras.

Algunos ejemplos de tales materiales son el nácar, la capa externa dura de las conchas de los moluscos, que es un nanocompuesto compuesto de plaquetas de aragonita Caco3 de tamaño micrométrico y de tamaño submicrómetro separado por un «GLUE» bio-macromolecular biomacromolecular. Otro ejemplo es la capacidad de los pies de gecko para adherirse a los techos. El secreto se encuentra en las crestas en sus pies, que están hechas de materiales nanoestructurados. Esto les da la capacidad de pegarse a las superficies de una manera que los adhesivos convencionales no pueden. Esto se conoce como el efecto Nacreus.

Síntesis

La síntesis de material nanoestructurado implica la manipulación de átomos y moléculas a escamas muy pequeñas. Esto se logra mediante el uso de láseres, iones enfocados y grabado químico. El resultado es una estructura que tiene dimensiones a nanoescala y puede usarse en una variedad de aplicaciones. Los materiales nanoestructurados tienen muchas ventajas sobre los materiales tradicionales. Tienen mejores propiedades mecánicas, mayor conductividad térmica y mayor eficiencia eléctrica. También se pueden incorporar a otros materiales para producir compuestos.

Hay dos formas de sintetizar materiales nanoestructurados: arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba. El primero implica comenzar con un material más grande y luego grabarlo, diseñar o tallarlo para crear las características a nanoescala. Esta técnica es la más común y se ha utilizado para hacer microprocesadores que contienen millones de nanoestructuras posicionadas con precisión. Esta tecnología se ha adaptado a una variedad de productos no electrónicos, incluidos dispositivos ópticos y mecánicos.

El método de abajo hacia arriba implica el cultivo de átomos o moléculas individuales para formar las estructuras a nanoescala. Esto es más desafiante que el método de arriba hacia abajo porque requiere un control extremadamente preciso del proceso de crecimiento. Esta técnica se ha utilizado para crear nanotubos de carbono, que tienen excelentes propiedades térmicas y eléctricas. Otros ejemplos de este tipo de material nanoestructurado incluyen nanocables, que tienen una alta sensibilidad de detección y se usan en dispositivos de sensores. Estos nuevos materiales también se pueden hacer en recubrimientos que reducen la fricción y el desgaste en las piezas móviles.

Los nanomateriales inorgánicos naturales ocurren en las esferas de la Tierra, incluida la hidrosfera, la atmósfera y la litosfera, y son producidas por especies biológicas o a través de actividades humanas. El nanomaterial natural más conocido es el diamante, pero hay muchos otros tipos de nanomateriales cristalinos, como arcillas, vidrio volcánico (como ópalos), sílice y pigmentos.

Recientemente, Peng et al. introdujo un método novedoso para sintetizar una gama de materiales inorgánicos nanoestructurados utilizando plantillas BCP estampadas. El método, conocido como síntesis de infiltración secuencial (SIS), utiliza la química de las herramientas ALD para dirigir reacciones entre precursores metálicos y cadenas de polímeros en una superficie BCP estampada. Esto permite la síntesis de características nanoscópicas bien controladas sin modificar la química BCP subyacente.

Caracterización

La caracterización de materiales nanoestructurados implica investigar y correlacionar la estructura atómica, la composición química y las propiedades fisicoquímicas de estos materiales. Esto se logra utilizando herramientas analíticas sofisticadas, como microscopía de fuerza atómica y microscopio de túnel de barrido (STM), microscopía electrónica de barrido de emisión de campo, microscopía electrónica de transmisión, difracción de rayos X y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X.

La caracterización basada en la nanotecnología se realiza a escala atómica utilizando la microscopía electrónica de transmisión corregida (TEM) de estado del arte (TEM) y microscopio de túnel de barrido (STM). Esto se realiza en estrecha colaboración con otras técnicas experimentales, incluidos el procesamiento de imágenes y las simulaciones.

Las nanopartículas y los materiales nanoestructurados se caracterizan por una gran superficie, porosidad sintonizable y propiedades fisicoquímicas únicas en comparación con sus contrapartes a granel. Estas características les permiten proporcionar un rendimiento mecánico y químico superior, las posibilidades de funcionalización de la superficie y la capacidad de formar estructuras de núcleo.

Estas propiedades fisicoquímicas únicas están permitiendo que los materiales nanoestructurados se vuelvan cada vez más relevantes en varias áreas que van desde la corrosión hasta las aplicaciones médicas. En aplicaciones de corrosión, el aumento de la dureza y la tenacidad de los metales nanoestructurados puede conducir a una mejora significativa en la resistencia a la corrosión en comparación con el acero estándar. Esto es importante porque el acero corroído tiene un impacto negativo en la trabajabilidad y la resiliencia de fatiga, mientras que también resulta en una disminución de la resistencia estructural.

Otras ventajas de los materiales nanoestructurados son su potencial para adsorbir e incorporar una amplia gama de recubrimientos y aditivos. Esto es particularmente útil para desarrollar recubrimientos inteligentes que pueden actuar como agentes de autocuración, anticorrosivos y antimicrobianos. Por ejemplo, Mercedes-Benz introdujo un material de pintura y acabado basado en nanopartículas de plata que proporciona protección de autocuración, corrosión y decoloración, además de una alta resistencia al desgaste y al desgaste. Esta tecnología es una alternativa a los recubrimientos de conversión de cromato que requieren cromo hexavalente tóxico.

Los nanomateriales a base de carbono son otra clase de NMS que se utilizan en diversas aplicaciones debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas. Están disponibles en una variedad de dimensionalidades, como nanoestructuras de fullereno 0D (bolas Buckyballs huecas), nanotubos de carbono 1D y grafeno, y nitruro de boro 2D. Se pueden incorporar a los sensores para la determinación de los medicamentos, el diagnóstico clínico y los sistemas microfluídicos. Estos NM se producen utilizando diversos métodos de producción, como la ablación con láser, la descarga de arco de plasma y la deposición de vapor químico.

Aplicaciones

La principal ventaja de los nanomateriales es que pueden poseer propiedades únicas que no se pueden encontrar en materiales a granel. Estas propiedades se deben a su pequeño tamaño y superficie alta. También se pueden manipular utilizando una variedad de técnicas, que incluyen interacciones físicas, síntesis química y biomoléculas. Los nanomateriales se pueden usar en una amplia gama de aplicaciones, desde electrónica y medicina hasta agricultura y defensa. El cuerpo humano en sí está hecho de muchos materiales nanoestructurados. Estos incluyen huesos, enzimas, proteínas y anticuerpos. Algunos investigadores incluso han creado nanoestructuras artificiales que imitan la funcionalidad de las enzimas naturales. Estos se conocen como nanozimas.

Las nanopartículas pueden ser producidas por una variedad de métodos, incluidos los físicos, químicos y autoensamblas. Los métodos físicos implican reducir el tamaño de partículas más grandes, mientras que los métodos químicos combinan NP con otros elementos o material a granel. Las nanoestructuras resultantes se pueden clasificar de acuerdo con su dimensionalidad, morfología y aglomeración.

Hay dos categorías principales de nanomateriales: cristalino y amorfo. Los NM cristalinos tienen una estructura ordenada y un tamaño de grano definido. Los NM amorfos, por otro lado, no tienen orden y son más difusos. Además, los NM cristalinos y amorfos pueden tener diferentes formas, lo que permite una amplia gama de aplicaciones.

La caracterización de materiales nanoestructurados requiere técnicas sofisticadas como la microscopía electrónica corregida por la aberración y la experimentación in situ. Estas técnicas permiten a los investigadores observar la estructura atómica de un nanomaterial y determinar su composición y reactividad química. Esta información se puede utilizar para desarrollar nuevos materiales y nanotecnologías.

Una aplicación común de nanotecnología es la producción de microprocesadores. Esto implica comenzar con grandes chips de silicio y tallar hasta la nanoescala en patrones precisos. Estas pequeñas características hacen que el chip sea más funcional y eficiente energéticamente. También pueden aumentar la velocidad y la precisión del procesador.

Otros usos de la nanotecnología incluyen la creación de stents, que se utilizan para tratar la enfermedad cardíaca. Estas estructuras pueden estar hechas de un polímero que está formado para que coincida con la anatomía del paciente, reduciendo la probabilidad de coágulos de sangre. Además, los nanomateriales pueden mejorar la durabilidad de los dispositivos médicos al aumentar su fuerza y dureza. Además, pueden reducir la cantidad de calor y fricción generados por el dispositivo.