E1 Dimensionalidad y Clasificación

Tópico

La dimensionalidad de esta nanoestructura, si se trata de un punto cuántico prácticamente sin extensión en ninguna dirección (0D), de un nanohilo o nanotubo extendido en una única dirección (1D), de una lámina extendida en dos direcciones (2D), o de una nanopartícula extendida de forma comparable en las tres direcciones (3D), es la que determina la forma en que escala su razón superficie-volumen a medida que esta nanoestructura crece o se reduce de tamaño: cuantas menos dimensiones tenga esta nanoestructura extendida, más rápido crece esta razón superficie-volumen a medida que su tamaño característico se reduce. Que esta nanoestructura sea 0D, en lugar de 1D, 2D o 3D, hace que esta razón superficie-volumen escale de la manera más pronunciada posible frente a una reducción de su tamaño característico.

Que esta razón superficie-volumen sea elevada, según la dimensionalidad y el tamaño característico de esta nanoestructura, incrementa la fracción de átomos superficiales de esa misma nanoestructura: la proporción de todos sus átomos que se encuentran, específicamente, en su superficie expuesta, en lugar de rodeados por completo de otros átomos dentro de su volumen interior. Que esta razón superficie-volumen sea mayor hace que esta fracción de átomos superficiales también sea mayor, acercándose, en el límite de una nanoestructura extremadamente pequeña, a que prácticamente todos sus átomos sean átomos superficiales.

Por eso este modelo, con la dimensionalidad y la razón superficie-volumen con las que se abrió, hace que esta misma fracción de átomos superficiales sea, en definitiva, la que determina cuándo los efectos de superficie de esta nanoestructura dominan sobre el comportamiento que tendría el mismo material en su forma bulk: cuando esta fracción de átomos superficiales es alta, el comportamiento de esta nanoestructura queda gobernado por lo que ocurre en su superficie, y ya no por el comportamiento promedio de un volumen interior comparativamente pequeño. Que esta fracción de átomos superficiales, determinada aquí a partir de la dimensionalidad y el tamaño de esta nanoestructura, sea la base dimensional de otros dos modelos de este conjunto hace que ambos dependan directamente de ella: el que describe la energía superficial de esta nanoestructura, proporcional a esta misma fracción de átomos superficiales, y el que describe la funcionalización de su superficie, que reutiliza esta misma área superficial como el espacio disponible sobre el que anclar cualquier recubrimiento funcional.

ID:4450