Telururo de bismuto - Bismuth telluride
 Cristal único de telururo de bismuto
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 Estructura atómica: ideal (l) y con un defecto gemelo (r)
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 Micrografía electrónica de telururo de bismuto maclados
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA |
100.013.760 
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| Número CE | |
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PubChem CID
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| UNII | |
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| Bi 2 Te 3 | |
| Masa molar | 800,76 g / mol |
| Apariencia | polvo gris |
| Densidad | 7,74 g / cm 3 |
| Punto de fusion | 580 ° C (1,076 ° F; 853 K) |
| insoluble | |
| Solubilidad en etanol | soluble |
| Estructura | |
| Trigonal , HR15 | |
| R 3 m, No. 166 | |
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a = 0,4395 nm, c = 3,044 nm
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Unidades de fórmula ( Z )
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3 |
| Riesgos | |
| Ficha de datos de seguridad | Sigma-Aldrich |
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |
| punto de inflamabilidad | incombustible |
| NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
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PEL (permitido)
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TWA 15 mg / m 3 (total) TWA 5 mg / m 3 (resp) (puro) ninguno (dopado con sulfuro de selenio ) |
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REL (recomendado)
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TWA 10 mg / m 3 (total) TWA 5 mg / m 3 (resp) (puro) TWA 5 mg / m 3 (dopado con sulfuro de selenio) |
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IDLH (peligro inmediato)
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ND (puro y dopado) |
| Compuestos relacionados | |
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Otros aniones
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Óxido de bismuto (III) Trisulfuro de bismuto Seleniuro de bismuto |
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Otros cationes
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Telururo de arsénico Telururo de antimonio |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
El telururo de bismuto (Bi 2 Te 3 ) es un polvo gris que es un compuesto de bismuto y telurio, también conocido como telururo de bismuto (III). Es un semiconductor que, cuando se alea con antimonio o selenio , es un material termoeléctrico eficiente para refrigeración o generación de energía portátil. Bi 2 Te 3 es un aislante topológico y, por tanto, presenta propiedades físicas dependientes del espesor.
Propiedades como material termoeléctrico
El telururo de bismuto es un semiconductor de capas estrechas con una celda unitaria trigonal. La estructura de la banda de valencia y conducción se puede describir como un modelo de muchos elipsoidales con 6 elipsoides de energía constante que están centrados en los planos de reflexión. Bi 2 Te 3 se escinde fácilmente a lo largo del eje trigonal debido a la unión de Van der Waals entre átomos de telurio vecinos. Debido a esto, los materiales a base de telururo de bismuto utilizados para aplicaciones de generación de energía o enfriamiento deben ser policristalinos. Además, el coeficiente de Seebeck de Bi 2 Te 3 a granel se compensa alrededor de la temperatura ambiente, lo que obliga a los materiales utilizados en los dispositivos de generación de energía a ser una aleación de bismuto, antimonio, telurio y selenio.
Recientemente, los investigadores han intentado mejorar la eficiencia de los materiales basados en Bi 2 Te 3 mediante la creación de estructuras en las que se reducen una o más dimensiones, como nanocables o películas delgadas. En uno de esos casos , se demostró que el telururo de bismuto de tipo n tiene un coeficiente de Seebeck mejorado (voltaje por diferencia de temperatura unitaria) de -287 μV / K a 54 ° C.Sin embargo, uno debe darse cuenta de que el coeficiente de Seebeck y la conductividad eléctrica tienen una compensación: un coeficiente de Seebeck más alto da como resultado una menor concentración de portadores y una menor conductividad eléctrica.
En otro caso, los investigadores informan que el telururo de bismuto tiene una conductividad eléctrica alta de 1,1 × 10 5 S · m / m 2 con su conductividad térmica reticular muy baja de 1,20 W / (m · K), similar al vidrio ordinario .
Propiedades como aislante topológico
El telururo de bismuto es un aislante topológico bien estudiado. Se ha demostrado que sus propiedades físicas cambian a espesores muy reducidos, cuando los estados de su superficie conductora están expuestos y aislados. Estas delgadas muestras se obtienen mediante epitaxia o exfoliación mecánica.
Los métodos de crecimiento epitaxial, como la epitaxia de haz molecular y la deposición de vapor químico orgánico metálico, son métodos comunes para obtener muestras delgadas de Bi 2 Te 3 . La estequiometría de las muestras obtenidas mediante tales técnicas puede variar mucho entre los experimentos, por lo que la espectroscopia Raman se utiliza a menudo para determinar la pureza relativa. Sin embargo, las muestras delgadas de Bi 2 Te 3 son resistentes a la espectroscopía Raman debido a su bajo punto de fusión y su escasa dispersión del calor.
La estructura cristalina de Bi 2 Te 3 permite la exfoliación mecánica de muestras delgadas escindiendo a lo largo del eje trigonal. Este proceso tiene un rendimiento significativamente menor que el crecimiento epitaxial, pero produce muestras sin defectos ni impurezas. De manera similar a la extracción de grafeno de muestras de grafito a granel, esto se hace aplicando y quitando cinta adhesiva de muestras sucesivamente más delgadas. Este procedimiento se ha utilizado para obtener escamas de Bi 2 Te 3 con un espesor de 1 nm. Sin embargo, este proceso puede dejar cantidades significativas de residuos de adhesivo en un sustrato estándar de Si / SiO 2 , lo que a su vez oscurece las mediciones de microscopía de fuerza atómica e inhibe la colocación de contactos en el sustrato para propósitos de prueba. Las técnicas de limpieza habituales, como el plasma de oxígeno, la acetona hirviendo y el alcohol isopropílico, son ineficaces para eliminar los residuos.
Aparición y preparación
La forma mineral de Bi 2 Te 3 es la telurobismutita, que es moderadamente rara. Existen muchos telururos de bismuto naturales de diferente estequiometría , así como compuestos del sistema Bi-Te-S- (Se), como Bi 2 Te 2 S ( tetradimita ).
El telururo de bismuto se puede preparar simplemente sellando polvos mezclados de bismuto y telurio metálico en un tubo de cuarzo al vacío (crítico, ya que una muestra sin sellar o con fugas puede explotar en un horno) y calentarla a 800 ° C en un horno de mufla .
Ver también
Referencias
enlaces externos
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Medios relacionados con el telururo de bismuto en Wikimedia Commons - Telururo de bismuto y sus aleaciones (Capítulo 4.5 de la disertación de Martin Wagner)
- CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos - Telururo de bismuto, sin dopar
