Síntesis de Nanopartículas Metálicas por Condensación en Gas Inerte: Producción, Colisiones y Formación
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Síntesis de Nanopartículas Metálicas por Condensación en Gas Inerte
Síntesis por condensación con gas inerte: El proceso más importante es el de evaporación-condensación. En este proceso se introduce un sólido metálico en una cámara con cierto vacío y se introduce a su vez un gas noble (Ar). El Ar hace más fácil la condensación. En una parte de la cámara se introduce un dedo frío, que es una zona que se mantiene a muy baja temperatura, se suele emplear N2 líquido.
Por termodifusión las partículas metálicas terminan condensando en la superficie del dedo frío, en forma de polvo. Gracias a este método se producen nuevos procesos de producción. Se parte de un precursor metálico al cual se le aporta energía, mediante calentamiento por efecto Joule, o mediante láser para arrancar átomos del material; también se pueden emplear electrodos. En la cámara se introduce un gas de transporte que produce un flujo que arrastra las moléculas. Este gas tiene varias funciones: facilita las colisiones entre partículas, pero también reduce la temperatura, lo que produce la sobresaturación del gas y la condensación de las partículas. Existe otra posibilidad: no utilizar solamente el precursor sólido sino una mezcla de precursores sólidos y alguno gaseoso; de esta manera se produce una reacción in situ.
Probabilidad de Colisión entre Partículas
Probabilidad de colisión entre 2 partículas: Esta probabilidad permite entender la dependencia del tamaño de partícula en función de la posibilidad existente de coagulación y condensación. Para entenderlo es necesario utilizar parámetros geométricos. Cuando dos partículas se acercan se crean unas fuerzas electrostáticas. Esta fuerza provoca la desaceleración de las partículas que se van acercando haciendo que el parámetro de colisión sea: P12=cte · Tª · (d1d2)-0,5. La probabilidad de colisión es proporcional a la raíz cuadrada del producto de sus diámetros.
Partículas Monodominio
Partículas Monodominio: Al ser partículas muy pequeñas no poseen paredes de Bloch y en consecuencia el campo coercitivo y la remanencia aumentan drásticamente. Se usan como almacenamiento de datos magnéticos. La reducción del tamaño de grano depende de la constante de tiempo de la medición.
Formación de Partículas
Formación de partículas:
Nucleación
Nucleación: Interacción de átomos o moléculas hasta formar una unidad básica estable. Es importante la presencia de un tamaño mínimo ya que si no será reabsorbido.
Condensación
Condensación: Cuando el núcleo es estable se condensa, es un proceso aleatorio que depende del gas vapor que fomenta el crecimiento de la partícula.
Coagulación
Coagulación: Dos partículas o núcleos forman uno más grande, disminuye la energía superficial.
Aglomeración
Aglomeración: Choque de partículas o interacción de clusters, se pegan con enlaces de Van der Waals. Con sinterización la unión es fuerte.