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Respuesta:
Metales usados en alta tecnología afrontan un futuro incierto
Con el fin de evaluar el estado de todos los metales, los investigadores desarrollaron una metodología que caracteriza la criticidad en tres áreas: el riesgo de suministro, las implicaciones ambientales y la vulnerabilidad a las restricciones de la oferta impuesta por los humanos. Así, vieron que las limitaciones de suministro de muchos metales críticos en el sector de la electrónica emergente (incluyendo galio y selenio) son el resultado de los riesgos de suministro.
Metales usados en alta tecnología afrontan un futuro incierto
Las implicaciones ambientales de la minería y el procesamiento presentan los mayores desafíos en el caso de los metales del grupo del platino, oro y mercurio. Para los elementos de aleación de acero (incluyendo cromo y niobio) y elementos utilizados en las aleaciones de alta temperatura (tungsteno o wolframio y molibdeno)
Explicación:
Respuesta: Nanoestructuras del carbono , Materiales semiconductores bidimensionales , Materiales nanoporosos , Materiales topológicos , Nanocelulosa
Explicación:1. Nanoestructuras del carbono
Son quizá los que más fama han alcanzado en la última década. Entre ellos están los nanotubos de carbono (NTC), los fullerenos y el grafeno, que hacen parte de una misma familia ya que todos son diferentes formas alotrópicas del carbono.
Los NTC, que se caracterizan por ser extremadamente duros, resistentes y flexibles, se han usado en baterías recargables, piezas de automóviles, artículos deportivos y filtros de agua.
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2. Materiales semiconductores bidimensionales
Una desventaja del grafeno es que no es un semiconductor, lo que limita algunas de sus aplicaciones. En la búsqueda de semiconductores 2D han sido obtenidos materiales muy interesantes como el fosforeno, un material compuesto por capas de un átomo de fósforo organizadas en una estructura hexagonal. Aunque fue sintetizado apenas en 2014, sus aplicaciones en electrónica son muy esperanzadoras.
En esta misma familia están el siliceno y el antimoneno, materiales formados por láminas de átomos de silicio y antimonio, respectivamente. El primero ha sido usado para construir baterías con mayor eficiencia y vida útil. El antimoneno ha demostrado ser altamente estable en diferentes medios y se proyecta para aplicaciones en tecnologías optoelectrónicas como nuevos diodos emisores de luz (LED).
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3. Materiales nanoporosos
Aplicaciones como purificación, separación y almacenamiento de gases, adsorbentes y filtros moleculares han atraído la atención en los últimos tiempos por el reto ambiental contemporáneo. Y allí los materiales porosos juegan un gran papel. Entre ellos, las redes metalorgánicas (MOF del inglés) han sobresalido. Sus características únicas de alta porosidad, elevada área superficial interna, flexibilidad y capacidad de incorporar funcionalidades específicas las hacen especiales y han incrementado su investigación. Otro ejemplo de material nanoporoso llamativo es la upsalita, un carbonato de magnesio (MgCO3) obtenido en 2011 en la universidad de Uppsala (Suecia), que ha sorprendido por sus propiedades súper absorbentes.
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4. Materiales topológicos
La topología es una rama de la matemática que estudia las propiedades que no cambian en cuerpos geométricos bajo deformaciones. Aplicarla al estudio de materiales permitió el descubrimiento de nuevos sistemas con propiedades exóticas. Entre ellos están los aislantes topológicos (materiales que son aislantes eléctricos en el interior y conductores en la superficie), los superconductores topológicos (materiales que pueden conducir la electricidad sin perder energía en forma de calor gracias a la acción de fermiones de Majorana, partículas que son su propia antipartícula) y los semimetales topológicos (presentan las mismas propiedades electrónicas del grafeno pero en 3D).
Sus aplicaciones se centran en la fabricación de dispositivos que, como el computador cuántico, permitirán procesar y resolver problemas millones de veces más rápido que los dispositivos actuales. El premio Nobel de Física en 2016 fue otorgado a investigadores de fases topológicas.
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5. Nanocelulosa
Un desafío ambiental inmediato es la sustitución del plástico, un polímero que representa un grave problema debido a su dificultad para descomponerse. Entre los mejores candidatos está la nanocelulosa, material que se obtiene con base en celulosa que ha sido descompuesta, purificada y reconstruida en dimensiones nanométricas.
La celulosa es el biopolímero más abundante en la naturaleza y constituye uno de los componentes estructurales de las plantas, aunque también se encuentra en algas y algunos animales marinos.
Una vez procesada es posible obtener nanocelulosa, que ha sorprendido por ser un material resistente a altas temperaturas, flexible, fácil de modificar químicamente, transparente y buen conductor de la electricidad. Pero su mayor ventaja es que no genera residuos contaminantes, lo que lo convierte en un nanomaterial totalmente ecológico y con cero impacto ambiental.
Cremas para la piel, nuevos textiles, papel y cementos mejorados son otros ejemplos de productos en donde se está usando nanocelulosa con resultados satisfactorios.
No cabe duda que el futuro está cada vez más al alcance de nuestras manos y serán los nuevos materiales los que nos ayudarán a construir una nueva era.