Diamante Nanocristalino
Las capas de diamante nanocristalino (NCD) elaboradas mediante un proceso de deposición en vapor químico (CVD) constituyen materiales para la ingeniería de un gran interés debido a una combinación excepcional de propiedades físicas superiores. El interés en NCD ha aumentado durante los últimos años con las actividades de investigación relacionadas a las Nanotecnologías. Existen muchas investigaciones apuntando a la generación de nuevas aplicaciones con altos impactos sociales y económicos en distintas áreas como son la nano electrónica, la bioelectrónica, los implantes médicos, la nano-fabricación, los sistemas nano-electo- mecánicos (NEMS) y la electroquímica.
NANOCARBON se enfoca en la elaboración de NCD a baja temperatura de sustrato y con alto rendimiento para su integración con materiales sensibles a la temperatura como son los polímeros y los semiconductores en varias tecnologías emergentes. NANOCARBON y sus colaboradores han sido los primeros en reportar la síntesis de aglomerados de nanocristales de diamante sobre polímeros.
Además, NANOCARBON está investigando un nuevo y más eficiente método para sintetizar NCD.
Síntesis de Nanocristales de Diamante sobre un Polímero
Synthesis of diamond nanocrystals on polyimide film,
F. Piazza, F. Solá, O. Resto, L.F. Fonseca and G. Morell, Diamond and Related Materials 18, 113 (2009)
Synthesis of diamond at sub 300°C substrate temperature,
F. Piazza, G. Morell, Diamond and Related Materials, 16(11) 1950 (2007)
Nanoalambres de Diamante
Existe un recién, fundamental y tecnológico, interés en nanoalambres de diamante (DNWs), el homólogo de los nanotubos de carbono (CNTs) para la hibridación sp3. Muchas nuevas propiedades de los DNWs han sido predichas teóricamente y avances en su síntesis podrían llevar al descubrimiento de nuevas potenciales propiedades, como fue el caso durante la fase inicial de investigación de los CNTs. DNWs son muy prometedores para la electrónica de alta temperatura y alta potencia, la nanoelectrónica, la bioelectrónica, la computación cuántica y los detectores de ultra violetas resistentes a las radiaciones.
Hasta ahora, la fabricación de redes densas de largos DNWs, alineados verticalmente sobre un sustrato, mediante un método tipo bottom-up ha sido elusiva a pesar de los potenciales beneficios. NANOCARBON está investigando tal método que permitiría el desarrollo de tecnologías emergentes.
Nanotubos de Carbono
Los nanotubos de carbono (CNTs) prometen tener importantes aplicaciones en Nanotecnología. NANOCARBON concentra sus esfuerzos en el estudio de membranas de CNTs (MCNT) para la nanofiltración y la desalinización del agua. La desalinización del agua mediante la ósmosis reversa (RO) se ha destacado como una atractiva tecnología para producir agua dulce. Sin embargo, es necesario desarrollar nuevas y más eficientes membranas. Un aumento del flujo de agua a través de MCNT, 10,000 veces mayor que lo que predice las teorías de hidrodinámica clásica ha sido evidenciado. Esto reduce la energía necesaria para empujar el agua a través de las membranas y tiene el potencial de reducir el costo energético de la RO. Sin embargo, la filtración de los iones Na+ y Cl- no ha sido evidenciada. El objetivo de NANOCARBON es desarrollar una nueva MCNT para la filtración de bacterias y virus nanométricos del agua y su desalinización para reducir su escasez y las enfermedades resultantes. Esto requiere de un mejor entendimiento del transporte selectivo de fluidos a través de MCNTs. Además de la producción de agua dulce, tales membranas podrían contribuir al desarrollo de nuevos dispositivos de nanofiltración en otras importantes aplicaciones como son la filtración de CO2 de las plantas productoras de energía, la filtración de varios químicos en las industrias alimenticias y farmacéutica, y la entrega de medicamentos a través de la piel.
Diamond-Like Carbon
Las capas de carbono amorfo, conteniendo una alta proporción de enlaces sp3 entre los átomos de carbón, conocidas como Diamond-like Carbon (DLC) o tetrahedral amorphous carbon, han sido el objeto de un considerable interés durante las últimas 4 décadas. Esto se debe a una combinación de propiedades físicas y químicas que se acercan a las del diamante y que están promocionados por los enlaces sp3 entre los átomos de carbón. Además, los DLC pueden ser elaborados a una temperatura cerca de la temperatura ambiente con una rapidez de crecimiento razonable (típicamente de 50 nm/min) y su producción es más económica que la del diamante nanocristalino que típicamente requiere una temperatura por encima de los 400°C. Recientemente, NANOCARBON ha realizado progresos para reducir la temperatura del sustrato durante la síntesis de los NCD y logró sintetizar nanocristales de diamante sobre la superficie de un polímero, sin embargo, la rapidez de crecimiento permanece insuficiente para permitir las aplicaciones potenciales. En consecuencia, los DLC son materiales competitivos y rentables para la Ingeniería con un amplio rango de aplicaciones, existentes y potenciales, principalmente como revestimiento protector duro, contra la corrosión y el desgaste mecánico, en áreas como son los dispositivos magnéticos o ópticos de almacenamiento de datos, ventanas ópticas, implantes médicos y herramientas, y más recientemente como plantilla para la litografía de nano-impresión (nano-imprint lithography, NIL). Además, es un potencial candidato para sustituir el silicio en sistemas micro-y nano-electromecánicos (NEMS / MEMS). NANOCARBON está investigando nuevas aplicaciones para los DLC como lo son nuevos revestimientos bactericidas.
Wettability of Hydrogenated Tetrahedral Amorphous Carbon,
F. Piazza, G. Morell, Diamond and Related Materials, 18, 43 (2009)
Non-linear effects in collision cascades and high-energy shock waves during ta-C:H growth,
F. Piazza,O. Resto, G. Morell, Journal of Applied Physics, 102, 013301 (2007)