Superficies Flashcards
¿Qué es una superficie?
Es la capa atómica externa de un sólido que lo separa de una fase continúa. Es la parte del sólido que difiere en composición de la composición promedio. Es dónde se produce discontinuidad en las propiedades del material
¿Recubrimientos en las superficies?
En ocasiones se realizan recubrimientos para modificar las propiedades del material. Hay recubrimientos duros (1 micra), ópticos (100 nm), de material biológico como enzimas (10 nm) y de moléculas como tioles (1 nm).
¿Qué es un biosensor?
Es un sensor que determina las concentraciones de analitos en la muestra por reconocimiento biológico. Hay un elemento de reconocimiento biológico que reconoce los analitos en la muestra, y estos van al transductor donde se produce una señal.
Tipo de interacción entre el analito y el elemento de reconocimiento
A) Biocatalitica: se peoduce una reacción química y el sustrato se transforma en producto y el elemento de reconocimiento se regenera (enzimas, células, tejidos…)
B) Bioafinidad: el analito interacciona con el sistema de reconocimiento y se genera un complejo analito - receptor (anticuerpos, ADN…)
Formación de mono capas auto ensambladas de tioles
El S permite la unión a superficies de oro y puede elegir el grupo funcional que ira en su extremo controlando asi las propiedades de la superficie y el tipo de interacción con otras moléculas que se vayan a inmovilizar. Las superficies modificadas serán mas hidrofóbicas.
Importancia de las superficies
Gran importancia en diversos campos entre los que destacan:
- Catálisis heterogénea: formación de fullerenos a partir de moléculas planas catalizadas por superficies.
- Nanotecnología: tecnología del siglo XXI (nano = 10-9 nm). Permite la investigación y tecnologia a escala de 1 a 100 nm.
¿Qué es la nanotecnología?
Es la tecnología del siglo XXI. Estudia la manipulación de la materia a escala atómica y molecular. Es el desarrollo de la tecnología a nivel atómico molecular y macro molecular en la escala de 1 a 100 nm para poder comprender los fenomenos de los materiales en la nanoescala y utilizar estructuras y sustemas funcionales por su pequeño o intermedio tamaño.
¿Cómo se construye la nanotecnología?
De manera ascendente (Bottom up) donde los ladrillos son los elementos en la escala de 1 a 100 nm. Estudia de pequeño a grande. La tecnologia actual se construye de manera descendente (Top down) de grande a pequeño.
¿Porqué tienen importancia las superficies en la nanotecnología?
Porque en un material el número de átomos en la superficie es notablemente inferior a aquellos que componen su volumen. A medida que se reduce el tamaño de un objeto, su superficie crece respecto al volumen.
Relación volumen/superficie
Una consecuencia del aumento en la relación superficie volumen es que puesto que las propiedades físicas de una superficie son muy distintas a las del volumen las propiedades del material cambiarán al reducir el tamaño del objeto. A medida que los objetos se hacen más pequeños se van convirtiendo más en superficies.
Importancia del estudio de las superficies
Me fijo en la naturaleza del material. Conocer la morfología, la composición y la estructura de las capas atómicas más externas de un material sólido sirve para entender las propiedades del material y crear nuevos materiales con propiedades particulares.
Requisitos de las técnicas de caracterización de superficies
1) Detectar un número de átomos muy pequeños
2) Distinguir los átomos de la superficie de aquellos que pertenecen al volumen
3) Requieren de una superficie limpia
4) Se necesita vacío
¿Para qué se requiere de una superficie limpia?
1) Evitar contaminantes en la superficie
2) Superficie limpia en la medida
3) Para evitar la interacción de las partículas con los contaminantes
4) Se previenen descargas
¿Qué es el vacío?
El vacío es el espacio carente de materia. Es una zona donde la densidad de partículas es muy baja y la presión de los gases es menor que la presión atmosférica.
Tipos de vacío
Bajo vacío (102 - 10-1 torr)
Medio vacío (10-1 - 10-4 torr)
Alto vacío (10-4 - 10-8 torr)
Ultra alto vacío (10-8 - 10-11 torr)
Tipos de contaminantes superficiales
Componentes de la atmósfera como nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono
¿Cuánto tarda en contaminarse una superficie?
A una presión de 10-6 torr = 3 seg
A una presión de 10-8 torr = 5 min
A una presión de 10-10 torr = 8 h
¿Cómo limpio la superficie?
1) Calentando a alta T la muestra
2) Bombardeo la muestra con un gas inerte
3) Raspado mecánico o pulido de la muestra
4) Lavado ultrasónico con varios disolventes
5) Calentamiento en atmósfera reductora para eliminar óxidos
Clasificación de las técnicas de superficie según el tipo de información que proporcionan
1) Info de composición: técnicas espectroscópicas
2) Info de topografía: técnicas microscópicas
3) Info de la estructura cristalográfica: técnicas estructurales
Fundamentos de las técnicas espectroscópicas
Permiten obtener información cualitativa y cuantitativa de la composición química de la superficie de un sólido. Se basan en irradiar la muestra con un haz primario provocando uno secundario. La información se obtiene como consecuencia de la interacción del haz primario con la superficie. Cada tipo de partículas que constituyen el haz primario tienen diferente poder de penetración en el sólido.
Información que se obtiene de las técnicas espectroscópicas
Número de átomos y su concentración.
Información cualitativa y cuantitativa
Tipos de técnicas espectroscópicas
1) Espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS)
2) Espectroscopía fotoelectrónica de UV (UPS)
3) Espectroscopía electrónica Auger (AES)