Sólido

Los metales suelen ser fuertes, densos y buenos conductores tanto de electricidad como de calor . ^{[ 43 ] [ 44 ]} La mayoría de los elementos de la tabla periódica , aquellos a la izquierda de una línea diagonal trazada desde el boro hasta el polonio , son metales. Las mezclas de dos o más elementos en las que el componente principal es un metal se conocen como aleaciones .

Desde la prehistoria, el ser humano ha utilizado metales para diversos fines. Su resistencia y fiabilidad han propiciado su uso generalizado en la construcción de edificios y otras estructuras, así como en la mayoría de los vehículos, electrodomésticos, herramientas, tuberías, señales de tráfico y vías férreas. El hierro y el aluminio son los dos metales estructurales más utilizados y, además, los más abundantes en la corteza terrestre . El hierro se utiliza con mayor frecuencia en forma de aleación, el acero, que contiene hasta un 2,1 % de carbono , lo que lo hace mucho más duro que el hierro puro.

Debido a que los metales son buenos conductores de electricidad, son valiosos en aparatos eléctricos y para transportar corriente eléctrica a largas distancias con poca pérdida o disipación de energía. Por lo tanto, las redes eléctricas dependen de cables metálicos para distribuir la electricidad. Los sistemas eléctricos domésticos, por ejemplo, se cablean con cobre por sus buenas propiedades conductoras y su fácil mecanizado. La alta conductividad térmica de la mayoría de los metales también los hace útiles para utensilios de cocina.

El estudio de los elementos metálicos y sus aleaciones constituye una parte importante de los campos de la química del estado sólido, la física, la ciencia de los materiales y la ingeniería.

Los sólidos metálicos se mantienen unidos por una alta densidad de electrones compartidos y deslocalizados, lo que se conoce como " enlace metálico ". En un metal, los átomos pierden fácilmente sus electrones más externos ("de valencia") , formando iones positivos . Los electrones libres se distribuyen por todo el sólido, que se mantiene unido firmemente por interacciones electrostáticas entre los iones y la nube electrónica. ^{[ 45 ]} La gran cantidad de electrones libres confiere a los metales sus altos valores de conductividad eléctrica y térmica. Los electrones libres también impiden la transmisión de la luz visible, lo que hace que los metales sean opacos, brillantes y lustrosos .

Los modelos más avanzados de las propiedades de los metales consideran el efecto de los núcleos de iones positivos sobre los electrones deslocalizados. Dado que la mayoría de los metales tienen una estructura cristalina, estos iones suelen estar dispuestos en una red periódica. Matemáticamente, el potencial de los núcleos iónicos puede tratarse mediante diversos modelos, siendo el más sencillo el modelo de electrones casi libres .

Los minerales son sólidos naturales formados a través de diversos procesos geológicos ^{[ 46 ]} bajo altas presiones. Para ser clasificado como un verdadero mineral, una sustancia debe tener una estructura cristalina con propiedades físicas uniformes en toda su extensión. Los minerales varían en composición desde elementos puros y sales simples hasta silicatos muy complejos con miles de formas conocidas. En contraste, una muestra de roca es un agregado aleatorio de minerales y/o mineraloides , y no tiene una composición química específica. La gran mayoría de las rocas de la corteza terrestre consisten en cuarzo ( _SiO₂ cristalino ), feldespato, mica, clorita , caolín , calcita, epidota , olivino , augita , hornblenda , magnetita , hematita , limonita y algunos otros minerales. Algunos minerales, como el cuarzo , la mica o el feldespato, son comunes, mientras que otros se han encontrado solo en unos pocos lugares del mundo. El grupo más numeroso de minerales, con diferencia, son los silicatos (la mayoría de las rocas son ≥95% silicatos), que están compuestos principalmente de silicio y oxígeno , con la adición de iones de aluminio, magnesio , hierro, calcio y otros metales.

Los sólidos cerámicos están compuestos de compuestos inorgánicos, generalmente óxidos de elementos químicos. ^{[ 47 ]} Son químicamente inertes y a menudo son capaces de soportar la erosión química que ocurre en un ambiente ácido o cáustico. Las cerámicas generalmente pueden soportar altas temperaturas que van desde 1000 a 1600 °C (1830 a 2910 °F) . Las excepciones incluyen materiales inorgánicos no óxidos, como nitruros , boruros y carburos .  

Las materias primas cerámicas tradicionales incluyen minerales arcillosos como la caolinita ; entre los materiales más recientes se encuentra el óxido de aluminio ( alúmina ). Los materiales cerámicos modernos, clasificados como cerámicas avanzadas, incluyen el carburo de silicio y el carburo de tungsteno . Ambos son apreciados por su resistencia a la abrasión y, por lo tanto, se utilizan en aplicaciones como las placas de desgaste de los equipos de trituración en las operaciones mineras.

La mayoría de los materiales cerámicos, como la alúmina y sus compuestos, se forman a partir de polvos finos, lo que da como resultado una microestructura policristalina de grano fino repleta de centros de dispersión de luz con longitudes de onda comparables a las de la luz visible . Por lo tanto, suelen ser materiales opacos, a diferencia de los materiales transparentes . Sin embargo, la reciente tecnología a nanoescala (por ejemplo, sol-gel ) ha posibilitado la producción de cerámicas policristalinas transparentes , como la alúmina transparente y sus compuestos, para aplicaciones como los láseres de alta potencia. Las cerámicas avanzadas también se utilizan en las industrias médica, eléctrica y electrónica.

La ingeniería cerámica es la ciencia y la tecnología que permite la creación de materiales, piezas y dispositivos cerámicos en estado sólido. Esto se logra mediante la aplicación de calor o, a temperaturas más bajas, mediante reacciones de precipitación a partir de soluciones químicas. El término abarca la purificación de las materias primas, el estudio y la producción de los compuestos químicos correspondientes, su transformación en componentes y el estudio de su estructura, composición y propiedades.

Mecánicamente hablando, los materiales cerámicos son frágiles, duros, resistentes a la compresión y débiles a la cizalladura y la tracción. Los materiales frágiles pueden exhibir una resistencia a la tracción significativa al soportar una carga estática. La tenacidad indica cuánta energía puede absorber un material antes de la falla mecánica, mientras que la tenacidad a la fractura (denotada K _Ic ) describe la capacidad de un material con defectos microestructurales inherentes para resistir la fractura por crecimiento y propagación de grietas. Si un material tiene un valor alto de tenacidad a la fractura , los principios básicos de la mecánica de la fractura sugieren que lo más probable es que experimente una fractura dúctil. La fractura frágil es muy característica de la mayoría de los materiales cerámicos y vitrocerámicos que suelen exhibir valores bajos (e inconsistentes) de K _Ic .

Como ejemplo de las aplicaciones de la cerámica, la extrema dureza de la zirconia se utiliza en la fabricación de hojas de cuchillo y otras herramientas de corte industriales. Cerámicas como la alúmina , el carburo de boro y el carburo de silicio se han empleado en chalecos antibalas para repeler disparos de fusil de gran calibre. Las piezas de nitruro de silicio se utilizan en rodamientos de bolas cerámicos, donde su alta dureza los hace resistentes al desgaste. En general, la cerámica también es resistente a los productos químicos y puede utilizarse en ambientes húmedos donde los rodamientos de acero serían susceptibles a la oxidación (o corrosión).

Como otro ejemplo de aplicaciones de la cerámica, a principios de la década de 1980, Toyota investigó la producción de un motor cerámico adiabático con una temperatura de funcionamiento superior a 3320 °C (6000 °F) . Los motores cerámicos no requieren un sistema de refrigeración, lo que permite una importante reducción de peso y, por consiguiente, una mayor eficiencia de combustible. En un motor metálico convencional, gran parte de la energía liberada por el combustible debe disiparse como calor residual para evitar la fusión de las piezas metálicas. También se está trabajando en el desarrollo de piezas cerámicas para motores de turbina de gas . Los motores de turbina fabricados con cerámica podrían funcionar de forma más eficiente, lo que proporcionaría a las aeronaves mayor autonomía y capacidad de carga con una cantidad determinada de combustible. Sin embargo, estos motores no se producen en serie, ya que la fabricación de piezas cerámicas con la precisión y durabilidad necesarias es difícil y costosa. Los métodos de procesamiento suelen dar lugar a una amplia distribución de defectos microscópicos que, con frecuencia, desempeñan un papel perjudicial en el proceso de sinterización, provocando la proliferación de grietas y, en última instancia, fallos mecánicos.  

Los materiales vitrocerámicos comparten muchas propiedades tanto con los vidrios no cristalinos como con las cerámicas cristalinas . Se forman como un vidrio y luego se cristalizan parcialmente mediante tratamiento térmico, lo que produce fases amorfas y cristalinas , de modo que los granos cristalinos quedan incrustados en una fase intergranular no cristalina.

Las vitrocerámicas se utilizan para fabricar utensilios de cocina (originalmente conocidos por la marca CorningWare ) y placas de cocina que presentan una alta resistencia al choque térmico y una permeabilidad extremadamente baja a los líquidos. El coeficiente de dilatación térmica negativo de la fase cerámica cristalina se compensa con el coeficiente positivo de la fase vítrea. En un punto determinado (aproximadamente el 70 % de cristalinidad), la vitrocerámica tiene un coeficiente de dilatación térmica neto cercano a cero. Este tipo de vitrocerámica exhibe excelentes propiedades mecánicas y puede soportar cambios de temperatura rápidos y repetidos de hasta 1000  °C.

La vitrocerámica también puede formarse de forma natural cuando un rayo impacta en los granos cristalinos (por ejemplo, cuarzo) presentes en la mayoría de la arena de playa . En este caso, el calor extremo e inmediato del rayo (~2500  °C) crea estructuras huecas y ramificadas, similares a raíces, llamadas fulgurita , mediante fusión .

La química orgánica estudia la estructura, las propiedades, la composición, las reacciones y la preparación, mediante síntesis (u otros medios), de compuestos químicos de carbono e hidrógeno , que pueden contener diversos elementos como nitrógeno , oxígeno y los halógenos: flúor , cloro , bromo y yodo . Algunos compuestos orgánicos también pueden contener fósforo o azufre . Ejemplos de sólidos orgánicos incluyen la madera, la parafina , el naftaleno y una amplia variedad de polímeros y plásticos .

Polímeros

Una propiedad importante del carbono en la química orgánica es su capacidad para formar ciertos compuestos, cuyas moléculas individuales pueden unirse entre sí, formando así una cadena o red. Este proceso se denomina polimerización, y las cadenas o redes resultantes son polímeros, mientras que el compuesto de partida es un monómero. Existen dos grupos principales de polímeros: los fabricados artificialmente, conocidos como polímeros industriales o sintéticos (plásticos), y los que se encuentran en la naturaleza, denominados biopolímeros.

Los monómeros pueden tener diversos sustituyentes químicos o grupos funcionales, que pueden afectar las propiedades químicas de los compuestos orgánicos, como la solubilidad y la reactividad química, así como las propiedades físicas, como la dureza, la densidad, la resistencia mecánica o a la tracción, la resistencia a la abrasión, la resistencia al calor, la transparencia, el color, etc. En las proteínas, estas diferencias otorgan al polímero la capacidad de adoptar una conformación biológicamente activa en lugar de otras (véase autoensamblaje ).

Durante siglos, se han utilizado polímeros orgánicos naturales en forma de ceras y goma laca , clasificada como polímero termoplástico. Un polímero vegetal llamado celulosa proporcionaba la resistencia a la tracción a las fibras y cuerdas naturales, y a principios del siglo XIX el caucho natural ya se utilizaba ampliamente. Los polímeros son las materias primas (las resinas) que se utilizan para fabricar lo que comúnmente se conoce como plásticos. Los plásticos son el producto final, creado tras la adición de uno o más polímeros o aditivos a una resina durante su procesamiento, a la que posteriormente se le da forma. Entre los polímeros que se han utilizado tradicionalmente y que actualmente se emplean ampliamente se incluyen el polietileno a base de carbono , el polipropileno , el cloruro de polivinilo , el poliestireno , los nylons, los poliésteres , los acrílicos , el poliuretano y los policarbonatos , así como las siliconas a base de silicio . Los plásticos se clasifican generalmente en plásticos "de uso general", "especializados" y "de ingeniería".

Los materiales compuestos contienen dos o más fases macroscópicas, una de las cuales suele ser cerámica. Por ejemplo, una matriz continua y una fase dispersa de partículas o fibras cerámicas.

Las aplicaciones de los materiales compuestos abarcan desde elementos estructurales como el hormigón armado, hasta las baldosas termoaislantes que desempeñan un papel fundamental en el sistema de protección térmica del transbordador espacial de la NASA , utilizado para proteger la superficie del transbordador del calor de la reentrada a la atmósfera terrestre. Un ejemplo es el carbono reforzado con carbono (RCC), un material gris claro que soporta temperaturas de reentrada de hasta 1510 °C (2750 °F) y protege la punta y los bordes de ataque de las alas del transbordador espacial. El RCC es un material compuesto laminado fabricado con tela de rayón grafitado e impregnado con una resina fenólica . Tras el curado a alta temperatura en un autoclave, el laminado se piroliza para convertir la resina en carbono, se impregna con alcohol furfurílico en una cámara de vacío y se vuelve a pirolizar para convertir el alcohol furfurílico en carbono. Para proporcionar resistencia a la oxidación y permitir su reutilización, las capas exteriores del RCC se convierten en carburo de silicio.  

Ejemplos domésticos de materiales compuestos se pueden observar en las carcasas de plástico de televisores, teléfonos móviles, etc. Estas carcasas suelen ser de material compuesto, formadas por una matriz termoplástica como el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), a la que se le añaden carbonato de calcio , talco , fibras de vidrio o fibras de carbono para mejorar su resistencia, volumen o dispersión electrostática. Estos aditivos pueden denominarse fibras de refuerzo o dispersantes, según su función.

De este modo, el material de la matriz rodea y soporta los materiales de refuerzo, manteniendo sus posiciones relativas. Los refuerzos aportan sus propiedades mecánicas y físicas especiales para potenciar las propiedades de la matriz. El sinergismo genera propiedades del material que no se obtienen con los materiales constituyentes por separado, mientras que la amplia variedad de materiales de matriz y refuerzo ofrece al diseñador la posibilidad de elegir la combinación óptima.

Los semiconductores son materiales cuya resistividad (y conductividad) eléctrica se encuentra entre la de los conductores metálicos y la de los aislantes no metálicos. Se ubican en la tabla periódica , descendiendo en diagonal a la derecha desde el boro . Separan a los conductores eléctricos (o metales, a la izquierda) de los aislantes (a la derecha).

Los dispositivos fabricados con materiales semiconductores son la base de la electrónica moderna, incluyendo la radio, las computadoras, los teléfonos, etc. Entre los dispositivos semiconductores se encuentran el transistor , las células solares , los diodos y los circuitos integrados . Los paneles solares fotovoltaicos son grandes dispositivos semiconductores que convierten directamente la luz en energía eléctrica.

En un conductor metálico, la corriente es transportada por el flujo de electrones, pero en los semiconductores, la corriente puede ser transportada tanto por electrones como por los " huecos " con carga positiva en la estructura de bandas electrónicas del material. Algunos materiales semiconductores comunes son el silicio, el germanio y el arseniuro de galio .

Muchos sólidos tradicionales exhiben propiedades diferentes cuando se reducen a tamaños nanométricos. Por ejemplo, las nanopartículas de oro amarillo y silicio gris son de color rojo; las nanopartículas de oro se funden a temperaturas mucho más bajas (~300  °C para  un tamaño de 2,5 nm) que las láminas de oro (1064  °C); ^{[ 48 ]} y los nanocables metálicos son mucho más resistentes que los metales masivos correspondientes. ^{[ 49 ] [ 50 ]} La gran superficie de las nanopartículas las hace extremadamente atractivas para ciertas aplicaciones en el campo de la energía. Por ejemplo, los metales de platino pueden proporcionar mejoras como catalizadores de combustible para automóviles , así como en pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM). Además, los óxidos cerámicos (o cermets) de lantano , cerio , manganeso y níquel se están desarrollando como pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). Las nanopartículas de litio, titanato de litio y tantalio se están aplicando en baterías de iones de litio. Se ha demostrado que las nanopartículas de silicio aumentan drásticamente la capacidad de almacenamiento de las baterías de iones de litio durante el ciclo de expansión/contracción. Los nanocables de silicio ciclan sin una degradación significativa y presentan un gran potencial para su uso en baterías con tiempos de almacenamiento considerablemente prolongados. Las nanopartículas de silicio también se están utilizando en nuevos tipos de células de energía solar. La deposición de películas delgadas de puntos cuánticos de silicio sobre el sustrato de silicio policristalino de una célula fotovoltaica (solar) incrementa la tensión de salida hasta en un 60 % al fluorescer la luz incidente antes de su captura. En este caso, la superficie de las nanopartículas (y las películas delgadas) desempeña un papel fundamental para maximizar la cantidad de radiación absorbida.

Muchos materiales naturales (o biológicos) son compuestos complejos con notables propiedades mecánicas. Estas estructuras complejas, surgidas a lo largo de cientos de millones de años de evolución, inspiran a los científicos de materiales en el diseño de nuevos materiales. Entre sus características definitorias se incluyen la jerarquía estructural, la multifuncionalidad y la capacidad de autorreparación. La autoorganización es también una característica fundamental de muchos materiales biológicos y del modo en que las estructuras se ensamblan desde el nivel molecular. Por lo tanto, el autoensamblaje se perfila como una nueva estrategia en la síntesis química de biomateriales de alto rendimiento.

Las propiedades mecánicas de los materiales describen características como su resistencia y su capacidad para soportar deformaciones. Por ejemplo, las vigas de acero se utilizan en la construcción debido a su alta resistencia, lo que significa que no se rompen ni se doblan significativamente bajo la carga aplicada.

Las propiedades mecánicas incluyen elasticidad , plasticidad , resistencia a la tracción , resistencia a la compresión , resistencia al corte , tenacidad a la fractura , ductilidad (baja en materiales frágiles) y dureza por indentación . La mecánica de sólidos estudia el comportamiento de la materia sólida bajo acciones externas, como fuerzas externas y cambios de temperatura.

Un sólido no presenta flujo macroscópico, como sí lo hacen los fluidos. Cualquier desviación de su forma original se denomina deformación . La proporción entre la deformación y el tamaño original se denomina deformación unitaria. Si la tensión aplicada es suficientemente baja, casi todos los materiales sólidos se comportan de tal manera que la deformación unitaria es directamente proporcional a la tensión ( ley de Hooke ). El coeficiente de esta proporción se denomina módulo de elasticidad o módulo de Young . Esta región de deformación se conoce como región elástica lineal . Tres modelos pueden describir cómo responde un sólido a una tensión aplicada:

• Elasticidad : Cuando se elimina la tensión aplicada, el material vuelve a su estado no deformado.
• Viscoelasticidad : Se trata de materiales que se comportan elásticamente, pero que también presentan amortiguación . Al eliminar la tensión aplicada, se requiere trabajo para contrarrestar los efectos de amortiguación, el cual se transforma en calor dentro del material. Esto genera un ciclo de histéresis en la curva tensión-deformación. Esto implica que la respuesta mecánica depende del tiempo.
• Plasticidad : Los materiales que se comportan elásticamente generalmente lo hacen cuando la tensión aplicada es menor que el límite elástico. Cuando la tensión supera dicho límite, el material se comporta plásticamente y no recupera su estado original. Es decir, tras alcanzar el límite elástico, se produce una deformación plástica irreversible (o flujo viscoso) que es permanente.

Muchos materiales se debilitan a altas temperaturas. Los materiales que conservan su resistencia a altas temperaturas, denominados materiales refractarios , son útiles para diversos fines. Por ejemplo, las vitrocerámicas se han vuelto extremadamente útiles para cocinar sobre encimeras, ya que presentan excelentes propiedades mecánicas y pueden soportar cambios de temperatura rápidos y repetidos de hasta 1000  °C. En la industria aeroespacial, los materiales de alto rendimiento utilizados en el diseño de exteriores de aeronaves y/o naves espaciales deben tener una alta resistencia al choque térmico. Por ello, actualmente se diseñan fibras sintéticas hiladas a partir de polímeros orgánicos y materiales compuestos de polímero/cerámica/metal, así como polímeros reforzados con fibra, teniendo en cuenta este propósito.

Debido a que los sólidos poseen energía térmica , sus átomos vibran alrededor de posiciones medias fijas dentro de la red ordenada (o desordenada). El espectro de vibraciones de la red en una estructura cristalina o vítrea constituye la base de la teoría cinética de los sólidos . Este movimiento se produce a nivel atómico y, por lo tanto, no puede observarse ni detectarse sin equipos altamente especializados, como los utilizados en espectroscopia .

Las propiedades térmicas de los sólidos incluyen la conductividad térmica , que es la propiedad de un material que indica su capacidad para conducir el calor . Los sólidos también tienen una capacidad calorífica específica , que es la capacidad de un material para almacenar energía en forma de calor (o vibraciones térmicas de la red cristalina).

Las propiedades eléctricas incluyen la resistividad y la conductividad eléctrica , la rigidez dieléctrica , la permeabilidad electromagnética y la permitividad . Los conductores eléctricos, como los metales y las aleaciones, se contraponen a los aislantes eléctricos, como los vidrios y las cerámicas. Los semiconductores presentan un comportamiento intermedio. Mientras que la conductividad en los metales se debe a los electrones, en los semiconductores tanto los electrones como los huecos contribuyen a la corriente eléctrica. Por otro lado, en los conductores iónicos , los iones son los responsables del paso de la corriente eléctrica .

Muchos materiales también presentan superconductividad a bajas temperaturas; entre ellos se incluyen elementos metálicos como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas, algunos semiconductores fuertemente dopados y ciertas cerámicas. La resistividad eléctrica de la mayoría de los conductores eléctricos (metálicos) generalmente disminuye gradualmente a medida que baja la temperatura, pero permanece finita. En un superconductor, sin embargo, la resistencia cae abruptamente a cero cuando el material se enfría por debajo de su temperatura crítica. Una corriente eléctrica que fluye por un circuito de hilo superconductor puede persistir indefinidamente sin una fuente de alimentación.

Un dieléctrico , o aislante eléctrico, es una sustancia que ofrece una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Un dieléctrico, como el plástico, tiende a concentrar el campo eléctrico aplicado en su interior, propiedad que se aprovecha en los condensadores. Un condensador es un dispositivo eléctrico capaz de almacenar energía en el campo eléctrico entre dos conductores muy próximos (denominados placas). Al aplicar voltaje al condensador, se acumulan cargas eléctricas de igual magnitud, pero polaridad opuesta, en cada placa. Los condensadores se utilizan en circuitos eléctricos como dispositivos de almacenamiento de energía, así como en filtros electrónicos para diferenciar entre señales de alta y baja frecuencia.

Los materiales pueden transmitir (por ejemplo, el vidrio) o reflejar (por ejemplo, los metales) la luz visible.

Muchos materiales transmiten algunas longitudes de onda mientras bloquean otras. Por ejemplo, el vidrio de las ventanas es transparente a la luz visible , pero mucho menos a la mayoría de las frecuencias de la luz ultravioleta que causan quemaduras solares . Esta propiedad se utiliza en los filtros ópticos selectivos de frecuencia, que pueden alterar el color de la luz incidente.

Para ciertos fines, tanto las propiedades ópticas como mecánicas de un material pueden ser de interés. Por ejemplo, los sensores de un misil guiado por infrarrojos (de búsqueda de calor) deben estar protegidos por una cubierta transparente a la radiación infrarroja . El material preferido actualmente para las cúpulas de misiles guiados por infrarrojos de alta velocidad es el zafiro monocristalino . La transmisión óptica del zafiro no cubre todo el rango del infrarrojo medio (3-5  μm), sino que comienza a disminuir en longitudes de onda superiores a aproximadamente 4,5  μm a temperatura ambiente. Si bien la resistencia del zafiro es mejor que la de otros materiales disponibles para cúpulas de infrarrojos de rango medio a temperatura ambiente, se debilita por encima de los 600  °C. Existe una disyuntiva de larga data entre el ancho de banda óptico y la durabilidad mecánica; nuevos materiales como las cerámicas transparentes o los nanocompuestos ópticos podrían proporcionar un rendimiento mejorado.

La transmisión guiada de ondas luminosas abarca el campo de la fibra óptica y la capacidad de ciertos vidrios para transmitir, simultáneamente y con baja pérdida de intensidad, un rango de frecuencias (guías de onda ópticas multimodo) con mínima interferencia entre ellas. Las guías de onda ópticas se utilizan como componentes en circuitos ópticos integrados o como medio de transmisión en sistemas de comunicación óptica.