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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