Nanociencia y Nanotecnología: Estudio de Sistemas a Escala Nanométrica
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Nanociencia
La nanociencia es un área emergente de la ciencia que se encarga del estudio de sistemas cuyos tamaños son del orden de nanómetros. Utiliza conceptos de física, química y biología para profundizar en la comprensión de los fenómenos que ocurren en la materia a esa escala de tamaño. Se encarga de estudiar el comportamiento de materiales en sus escalas más elementales (átomos y moléculas) de acuerdo con las leyes de la física y química aplicadas a la nanoescala.
Nanotecnología
La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia en la escala nanométrica, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia en dicha escala. A menor tamaño, mayor proporción de átomos superficiales y mayor reactividad.
Propiedades dependientes del tamaño
En la nanoescala, las propiedades de los materiales comienzan a cambiar debido a que:
- Aumenta la proporción de átomos superficiales, y sus efectos relacionados.
- Las fuerzas gravitacionales se vuelven despreciables mientras que las electromagnéticas y nucleares se intensifican.
- Las leyes de la mecánica cuántica comienzan a describir mejor el movimiento y la energía que los modelos de la física clásica.
- El movimiento molecular aleatorio se vuelve más importante.
El prefijo 'nano' en nanotecnología se refiere a la milmillonésima parte, y el término se refiere a tecnología que existe en el ámbito de la milmillonésima parte de un metro. Un nanómetro (1 nm) equivale a 10-9 metros.
La palabra 'nano' viene de la palabra griega 'nannos', que significa 'hombre muy pequeño'.
Clasificación de materiales
- Conductores: metales que conducen todos los electrones.
- Aislantes: no conducen los electrones.
- Semiconductores: estado intermedio de conducción de electrones.
La energía de banda prohibida en un semiconductor aumenta con el tamaño.
Nivel de Fermi
El nivel de Fermi es el nivel máximo de energía que puede alcanzar un electrón en estado basal.
Relación entre longitud de onda y energía
Si tengo una longitud de onda grande, tendré un 'egap' pequeño, y si tengo una longitud de onda pequeña, tendré un 'egap' grande.
Color - Longitud de onda - Energía
- Rojo - Grande - Pequeña.
- Azul - Pequeña - Grande.