domingo, 3 de junio de 2012

Molibdenita

La molibdenita es un mineral del grupo II (sulfuros), según la clasificación de Strunz; es un disulfuro de molibdeno (MoS2).

El nombre de Molibdenita deriva del vocablo griego "molybdos" que significa "plomo" pues era creencia que este mineral, quizás por su color, estaba formado por plomo. No fue hasta 1778 cuando el químico sueco Carl Scheele descubrió la existencia del molibdeno en este mineral.
La molibdenita se produce en depósitos minerales hidrotermales de alta temperatura. Entre los minerales asociados a ella se encuentran la pirita, la calcopirita, el cuarzo, la anhidrita, la fluorita y la scheelita.
 
Entre los depósitos más importantes se cuentan los depósitos de pórfidos de molibdeno diseminados en Questa, Nuevo México, EE. UU., y en las minas Henderson y Climax en Colorado, EE. UU.. La molibdenita también puede presentarse junto a depósitos de pórfido de cobre como ocurre en Arizona y Utah en EE. UU., y en México. 

Estructura

 

La Molibdenita presenta la siguiente composición 59.94 %  Mo y 40.06 %  S. Es muy abundante en la naturaleza, de estructura laminar, compuesta por una capa de átomos de Molibdeno, entre dos capas de átomos de Azufre. Esta configuración tipo sandwich le confiere propiedades especiales. Por regla general cristaliza en forma de agregados laminares o tabulares de aspecto hojoso. La estructura cristalina de tipo hexagonal, con los átomos distribuidos en capas (láminas), presenta un enlace débil (tipo Van der Waals) de una capa a otra, pero con enlace fuerte (iónico-covalente) entre los átomos de una misma capa. Las dos capas de átomos de S tienen la misma orientación relativa, es decir, cada una de ellas se proyecta sobre la otra y los átomos de Mo(IV) ocupan los huecos prismáticos trigonales entre los azufres.


 Además de ser abundante en la naturaleza, es muy fácil de separarse en capas, mediante un proceso de exfoliación. La atracción entre capas de Azufre es muy baja, con lo que el material se puede hacer deslizar para ir obteniendo sandwiches de capas Azufre – Molibdeno – Azufre.


Propiedades


Es un mineral muy  blando (como el grafito), pesado, untuoso al tacto (similar al talco), de fractura séctil y exfoliación perfecta en láminas. Es opaco, de típico brillo metálico, raya de color gris verdoso  y color gris plomo con tonos azulados.

 Molibdenita

Aplicaciones 


Actualmente, la molibdenita, es ampliamente utilizada como aditivo para lubricantes ya que les brinda propiedades de tolerancia de presiones extremas. Se forma una capa cristalina en la superficie del metal y gracias a ello, el contacto metal-metal, destructivo a largo plazo, se reduce al mínimo y se puede emplear a altas temperaturas. Pero también tiene aplicaciones dentro de la rama electrónica. Nos vamos a centrar en ésta última aplicación.

Se ha descubierto que la molibdenita podría tener algunas ventajas sobre el grafeno a la hora de fabricar los chips electrónicos del futuro. La tecnología actual, fuertemente basada en el silicio, posee algunos problemas, y a pesar de que a lo largo de los últimos años se ha conseguido mejorar su rendimiento de diferentes maneras, se trata de una tecnología que está alcanzando sus límites teóricos. Los chips más nuevos, fabricados en procesadores de 22 nanómetros, deben batallar duramente con los problemas derivados de la oxidación, que reduce su rendimiento y provoca pérdidas de energía. Los investigadores, buscando una alternativa al silicio encontraron en el grafeno un material prometedor, con el que se han creado prototipos de transistores capaces de funcionar a velocidades mucho más altas que las de sus equivalentes de silicio. Sin embargo, parece que el grafeno no es el único reemplazo posible: también existe la molibdenita.

Andras Kis ha dirigido al equipo del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausanne que ha creado los primeros circuitos integrados utilizando láminas de molibdenita. Este compuesto se puede extraer en forma natural o fabricarse haciendo reaccionar azufre con molibdeno, un elemento utilizado ampliamente en la industria del acero. Los primeros circuitos lógicos construidos con molibdenita han demostrado que se trata de una posible alternativa al silicio y al grafeno, permitiendo construir chips de mayor potencia, con componentes más pequeños. Las láminas utilizadas para construir los prototipos tienen unos 0,65 nanómetros de espesor y aproximadamente 10 micras de largo, y han sido extraídas de cristales de molibdenita de origen natural. Una vez construidos los transistores que conforman las puertas lógicas se depositó el conjunto sobre una oblea de silicio, para luego añadir los contactos de oro necesarios para conectar el chip con el mundo exterior. A diferencia del grafeno, la molibdenita pasa de un estado conductor a no conductor de la electricidad de forma nativa. Un material debe ser capaz de pasar de estado conductor a no conductor, para así diferenciar un “1” de un “0” lógico. Esto es posible gracias a una propiedad de la electrónica conocida como "banda prohibida". La molibdenita tiene presencia de capas alternadas de Azufre y Molibdeno que generan en el material una banda prohibida de 1,8 eV que sirve como control del flujo de electrones. Con este material podrían construirse procesadores mucho más pequeños y que consuman unas 100.000 veces menos energía que uno de Silicio en estado de reposo. El grafeno carece de esta "banda prohibida" y proporcionársela es algo bastante complejo.

Para conseguir que los electrones fluyan entre los electrodos de oro y la molibdenita se agregan “puentes” de óxido de hafnio para unirlos. Los trabajos sobre este material están comenzando, habrá que esperar para ver si estos prometedores resultados pueden convertir a la  molibdenita en la materia prima de los chips.


Bibliografía

 




José María Albella Martín "Láminas delgadas y recubrimientos: Preparación, propiedades y aplicaciones"; Editorial Solana e Hijos A.G. , España 2003.

Casabó i Gispert "Estructura atómica y enlace químico"; Editorial Reverté. Barcelona 2007.

Holleman-Wiberg "Inorganic Chemistry"; Academic Press Berlin-New York 1995.

NN Greenwood A Earnshow "Chemistry of the elements"; Second edition. Butterworth Helnemann. British 1997.

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