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Mecanosintesis

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by

Arturo López

on 11 October 2012

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Transcript of Mecanosintesis

Métodos de síntesis de materiales para aplicación en celdas solares Mecanosíntesis Chemical Bath Deposition 1891 327 a.C - 287 a.C 1791 - 1897 Wilhelm Ostwald.
Introduce el término mecanoquímica en su libro de Química general. Michael Faraday.
Deshidratación espontánea de sales por tratamiento mecánico. 1823 - 1897 Mathew Carey Lea.
Descomposición de halogenuros de Ag. Primer mecanoquímico. + Cinabrio (HgS) Vinagre Cuº Hgº Pesar 2FeCl + CuCl + 6NaOH + 1/2O CuFe O + 3H O + 6NaCl Pulverizar base Incorporar Homogeneizar Moler por Lavar con agua Lavar con acetona Secar a TA reactivos sales reactivos 30 minutos ¿Qué es? - Es un método químico utilizado para depositar películas delgadas o formar nanoestructuras de materiales aislantes, semiconductores y metales. Descripción del método - Esta técnica se basa en transformaciones químicas de precursores y la obtención de una entidad definida durante el proceso de reacción. - Se diferencia del método de depósito por precipitación, porque en CBD no se usan soluciones sobresaturadas de los precursores. CBD Reacciones que se pueden llevar a cabo CBD redox (depósito electrolítico) M + Reductor M + oxidante + o Ag + PO H Ag o + 2 CBD por intercambio de ligantes (depósito en fase líquida) ML + NX MX + NL 2 2 SiF + 4H + BO SiO + H O + BF -2 2 4 -3 2 2 + 3 - 2 - Descomposición de reactivos (depósito por baño químico) M + XB MX + Subproductos +2 Cd(NH ) + SC(NH ) + 2OH CdS + CN H + 2H O +2 4 2 2 3 2 - 2 2 Técnica - El sustrato se sumerge en una solución que contiene los precursores.

- Involucra 2 pasos: nucleación y crecimiento de partícula.

- Se forma ion por ion o cluster por cluster. Segunda guerra mundial 1869 1884 Gracias al descubrimiento de la fotoconductividad IR de películas de PbS, el método CBD tuvo desarrollo a nivel industrial para producir detectores IR de PbS y PbSe. C. Puscher:

- Primer depósito CBD de capas delgadas de semiconductores (PbS, Cu-S y Sb-S) 1835 Justus Von Liebig:

-Primer depósito por baño químico.
-Depósito de Ag reducida con formaldehído (Espejo de Ag). Emerson y Reynolds:

- Depósito de PbS por reacción entre tiourea y tartrato de plomo alcalino sobre diversos sustratos como: porcelana, acero, ebonita, hierro y latón.
- Depósitos muy adherentes. 1982 K. L. Chopra:

Reportó 20 diferentes materiales no metálicos sintetizados por CBD Ventajas Químicas Físicas Ambientales Económicas - Como se puede llevar a cabo a T.A. permite reducir o evitar la oxidación o corrosión del sustrato.

- Variando la concentración de la solución de precursores, se puede tener control sobre el tamaño de partícula.

- Como es un método heterogéneo, la separación de fases es más sencilla. - Amigable con el medio ambiente.

- Se puede llevar a cabo a T.A., por lo que se reduce el consumo energético.

- El disolvente más utilizado en CBD es agua. - Como son procesos lentos, se facilita la orientación de cristalitos y ayuda a mejorar la estructura granular.

- Se pueden producir películas delgadas de gran área. - Se puede llevar a cabo a T.A., por lo tanto se reduce el consumo energético.

- No requiere de equipos costosos.

- Fácilmente escalable a nivel industrial. Desventajas - Puede haber disolución del sustrato durante el proceso de depósito.

Solución: Modificar tiempos de inmersión.

- Se pueden desperdiciar reactivos en la solución sobrante. ¿Qué es? - Es un método químico utilizado para obtención de nanoestructuras de materiales metálicos, óxidos, semiconductores, aleaciones metálicas y materiales amorfos por tratamiento mecánico. Descripción del método Técnica - Las reacciones se llevan a cabo en cualquier estado de agregación.

- La energía para llevar a cabo el proceso involucra un tratamiento mecánico.

-Se puede obtener el material directamente o mediante activación mecanoquímica.

- Los reactivos deben ser seleccionados de modo que haya una diferencia máxima en sus propiedades ácido-base para eficientar el proceso. MACBD - Proceso usado en microelectrónica y optoelectrónica.

- Reacciones con altos rendimientos y en tiempos más cortos.

- Tamaño de partícula pequeño.

- Pequeña distribución de tamaño de partícula, así como homogeneidad en la forma de la partícula.

- Alta pureza y disminución de reacciones laterales indeseadas. Microwave Assisted Chemical Bath Deposition - Mediante un proceso mecánico se hacen reaccionar los precursores. - De ser necesario se someten a un tratamiento térmico. Ventajas Químicas Físicas Ambientales Económicas - Estabilización de fases que por otros métodos resultarían metaestables.

- Variando la concentración de la solución de precursores, se puede tener control sobre el tamaño de partícula.

- Separación de fases sencilla. - Amigable con el medio ambiente.

- Se puede llevar a cabo a T.A., por lo que se reduce el consumo energético.

- No es necesario el uso de disolventes.

- Residuos fácilmente tratables. - Es posible obtener compuestos con tamaño de partícula controlado. - Se puede llevar a cabo a T.A., por lo tanto se reduce el consumo energético.

- No se requiere el uso de disolventes.

- No requiere de equipos costosos.

- Fácilmente escalable a nivel industrial. Desventajas - Poco control sobre la distribución en el tamaño de partícula.

Solución: Uniformidad en el proceso de molienda. 2 2 2 2 4 2 ¿ ¡Gracias! ? REFERENCIAS

- Baláz, Peter. Mechanochemistry in nanoscience and mineral engineering, Ed. Springer, Eslovaquia, 2008, p. 2

- Boldyrev, Vladimir. Mechanochemistry and mechanical activation of solids, Russian Chemical Reviews, 2006, Vol. 75, No 3, pp. 177-189

- Chopra, K. L., et al. Physics of thin films, 12 (1982) 201

-Katz, Evgeny (Editor), Molecular and supramolecular information processing. Ed. Wiley-VCH, Alemania, 2012, pp. 123-124

- Lincot, D., Hodes, G. Chemical solution deposition of semiconducting and non-metallic films. Ed. The electrochemical society, Inc., E.U.A., 2006, pp. 1-7

- López Mérida, Arturo. Mecanosíntesis de ferritas nanoestructuradas, Tesis de licenciatura, Toluca, México, Universidad Autónoma del Estado de México, 2011, pp. 54-57
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