Sintesis de materiales luminiscentes

Una de las orientaciones de desarrollo de nuevos materiales se encarga de los compuestos químicos con propiedades luminiscentes. El tipo de grano, la morfología, la aglomeración y la estabilización de la superficie impactan en la eficiencia de los compuestos, sin embargo la síntesis convencional de polvos lumínicos involucran altas temperaturas y reacciones en estado sólido, lo cual favorece a la aglomeración de los granos, teniendo tamaños mayores a 20 micras.

Es por eso que se necesitan usar nuevos métodos para producir polvos de menor tamaño, el cual pueda aumentar las propiedades y mejor control de los parámetros estructurales. Entre estas técnicas, esta la química coloidal, teniendo la gran ventaja de que no aglomera las partículas, dejando libre a procesos de estabilización de la superficie y la habilidad de crear capas delgadas con procesos sol-gel.

Un buen ejemplo son las nanopartículas core-shell de CdSe y ZnS, dopadas con Mn, cuyos valores de luminiscencia son altos y su tamaño es adecuado. Pocos compuestos se han desarrollado en esta área, pero dichas nanopartículas, así como los ortovanadatos de itrio (YVO4) que son buenos precursores para dichas investigaciones también.

Nanosistemas coloidales

A principios del siglo XXI, empezó a existir un enorme interés en el campo de las nanociencias y las nanotecnologías, debido a que las propiedades de la materia que se encuentran intermedias entre la escala molecular y partículas visibles poseen características muy particulares. Dado a esto, en la última década se ha desarrollado el campo de la síntesis de nanopartículas.

Una de los mayores retos que brindaran grandes resultados en la nanotecnología es el control, síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados, obteniendo un potencial de fabricación de materiales a bajo costo y gran escala. Para ello, se necesitan utilizar estructuras coloidales, que son buenos para retener partículas de pequeño tamaño, logrando evitar la aglomeración de ellos.

Para que una partícula coloidal sea considerada a escala nanométrico, debe ser unos cuantos nanómetros de largo, y debe ser estabilizada por una corriente eléctrica. El término “nanopartículas” es general y puede ser usada siempre y cuando cumpla con las características dimensionales, y el termino “nanocoloide” se usa por la dispersión de las partículas estabilizadas electrostáticamente. A continuación se muestra una tabla con los distintos tamaños y sus denominados nombres, para comprender un poco mejor la terminología del material a emplear.

Los coloides nanoestructurados se utilizan desde épocas muy antiguas, incluso sin saber que existían. En el imperio romano, pudieron lograr coloides embebidos de nanopartículas metálicas en vidrio para mejorar su calidad, su color y su estructura básica. En específico, formaban sistemas de oro y rubí.

Para comprender el fenómeno, algunos investigadores como Mie y Tyndall, llegaron a la conclusión del comportamiento físico y óptico de las nanopartículas coloidales, siendo nanopartículas no esféricas que absorbían y disipaban la luz en diferentes longitudes de onda. Las nanopartículas pueden tener morfologías de esferas, formas dendríticas, copos, etc. Y se diseñan a partir del tipo de síntesis que se usa. También, dependiendo de la forma, va a cambiar la forma de la cristalinidad, la dispersión, la estructura y por supuesto, las características físicas y ópticas que tendrá el material a macro escala.

Nanotecnologia para descontaminar el suelo

La aplicación de la nanotecnología parece no tener límites, y actualmente se están desarrollando trabajos científicos en los que se demuestra que la aplicación de determinadas nanopartículas resulta una tecnología muy competente para la recuperación de suelos contaminados. En la actualidad el número de emplazamientos contaminados es muy elevado, especialmente en áreas donde la actividad industrial ha sido intensa durante los últimos años. Esta contaminación está asociada a diversas familias de contaminantes, como son los aceites minerales, disolventes, metales pesados, pesticidas, etc.

Las propiedades de las nanopartículas de hierro elemental hacen que reaccionen muy eficientemente con los compuestos contaminantes del suelo, degradándolos o alterando su naturaleza, para hacerlos menos peligrosos. De este modo permiten una mayor eficiencia y rapidez en los procesos de descontaminación de emplazamientos, frente a otras tecnologías más convencionales. Además, son muy versátiles, dado que pueden aplicarse al tratamiento de diferentes tipos de contaminantes con buenos resultados.

En esta línea, la Unidad de Construcción de Tecnalia se encuentra trabajando en diferentes proyectos para la aplicación de esta tecnología en suelos contaminados con diferentes sustancias (disolvente, metales pesados, pesticidas, etc.), con el objetivo de optimizar los resultados obtenidos en los tratamientos de remediación de áreas contaminadas. Hasta el momento, las experiencias llevadas a cabo apuntan a resultados muy prometedores.

Arboles con nanoparticulas de oro

Cientificos del Centro de Investigación en Ciencias Aplicadas de la Academia Sinica en Taiwan, han logrado crear farolas de iluminación naturales con árboles y nanopartículas de oro.

Con el proposito de crear una iluminacion eficiente sin uso de productos toxicos, lograron utilizar nanoparticulas de oro en plantas de Bacopa caroliniana, con esto se indujo clorofila en las hojas para producir una iluminacion de color rojo. Cuando las hojas eran expuestas a luz ultra violeta, las nanopartículas de oro producían un color azul-violeta fluorescente que emite un resplandor rojizo luminoso de la clorofila alrededor.

De acuerdo al investigador, el bio-LED podría utilizarse para hacer árboles luminosos en carretera durante la noche. Esto ahorraría energía y absorbería el CO2, por que la luminiscencia de bio-LED haría que el cloroplasto realice la fotosíntesis.

Manejo de nanoparticulas

Que organizaciones existentes podrían ser utilizadas para el control de las NP’s?

La GHS (global harmonized system) podría especificar y estandarizar la información de los peligros de las nanoparticulas, y hacer que la WHMIS (world hazardous materials information system) obligara a que los productos con NPs estuvieran etiquetados con sus peligros. También podría ser utilizada para el control de estas la TDG (transportation of dangerous goods act).

Cuáles son los peligros más importantes que se tienen al manejar productos con nanoparticulas?
Explosión, Fuego, reacción con diferentes productos y pueden tener efectos catalíticos no deseados.

Que daños pueden ocasionar las nano partículas estando en el medio ambiente?
Las nanoparticulas tienen mucha movilidad en el ambiente por su diminuto tamaño, así puede llegar a contaminar animales y plantas, e inclusive podría llegar a dañar a los humanos que se alimentan de los productos contaminados.

Qué equipo de protección es necesario utilizar en el manejo de NP´s?
Se debe de cuidar el sistema respiratorio, y al mismo tiempo se debe de tener cuidado de la piel.
Para el cuidado del sistema respiratorio se recomienda utilizar cuando menos un respirador de presión positiva equipado con filtros P100.
Para el cuidado de la piel, se deben utilizar trajes especiales, y un sistema de detección de nanoparticulas en el aire, pero aun no es posible determinar la efectividad de esto, ya que las nanoparticulas pueden ser demasiado pequeñas que pasen a través de la protección.

Para que me sirven las herramientas de redes sociales

En mi caso como estudiante de último semestre de nanotecnología, podría hacer un blog relacionado con esa ciencia, en el que pondría noticias diarias de lo que está pasando en todo el mundo en el área de la nanotecnología, este sería un portal muy interesante, ya que las personas podrían encontrar la información condensada de los nuevos descubrimientos del área, esta idea de ser visitada y comentada muy frecuentemente, podría hacer que investigadores, tanto como instituciones se interesen en contactarme para que se publique en mi blog algo que ellos quieran relacionado al tema, esto podría tener ventajas como el trato directo con personas muy importantes en el área que próximamente pudiera estar trabajando con ellos. Para el mismo caso, pero comunicación más rápida, subiría abstractos de mis publicaciones en el blog a twitter, para así llegar más rápido a un mayor número de personas y que estas mismas participen en mi blog y puedan RT a sus followers la información que estoy dando, logrando tener más personas que me sigan interesados en el tema para lograr mi objetivo. Grabaría videos de mi haciendo experimentos sencillos y complicados, utilizando las diferentes herramientas y equipo necesario para dar a entender a la gente que los puedo manejar a un buen nivel, y pondría tutoriales de cómo hacer mediciones correctas y tips que haya aprendido en el transcurso de la universidad, los videos serian en ingles con subtítulos en español, para demostrar mi manejo del idioma y que llegue a más personas que podrían estar interesadas con el tema. Claro en cada uno de estos pondría links hacia mis otras redes sociales para que se complementen y la gente tenga fácil acceso a ellos.

Magnetos Moleculares

Hace ya un par de miles de años que los seres humanos se maravillan por todo lo que no entienden y en algún momento de su historia tocó el turno a los magnetos. El magnetismo despertó en muchas personas el interés suficiente como para dedicar su vida entera en las rocas que eran capaces de atraer metales.

Algún tiempo después, el científico Hans Cristians Orsted descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo, pero fue Michael Faraday el que descubrió la inducción electromagnética siendo nombrado padre del electromagnetismo.

Unos siglos más tarde, se descubrió el por qué de las propiedades magnéticas, esta carga proviene de los espines de los electrones y también se sabe que no existen monopolos magnéticos. Con los conocimientos que se han ido adquiriendo a través de los siglos, ahora se pueden manipular con un nivel mayor de exactitud el campo magnético de un material, sabiendo aparear o desaparear electrones, podremos crear materiales paramagnéticos o diamagnéticos.

Desde hace tiempo se conocen los materiales metálicos que poseen propiedades magnéticas y a pesar de que estos todavía tienen un gran potencial, se ha empezado a buscar contrapartes orgánicas que posean las mismas características. La idea es buscar estos espines electrónicos en los orbitales p, esto pareciera ser posible si es en estos orbitales donde se da la conducción en materiales orgánicos.

Pero esto no sería todo lo que se busca para los nuevos materiales magnéticos, ya conociendo las propiedades de los materiales inorgánicos y con la ventana abierta al nuevo mundo de los materiales magnéticos orgánicos, podemos pensar en el también relativo nuevo mundo de la organometálica, por un lado tenemos las características que sólo pueden proporcionar los orbitales d de un metal y por el otro, una molécula orgánica con propiedades similares no restará fuerza a esta característica.

El futuro de los 3 materiales, tiene todavía muchísimo potencial, eso sin hablar de los también recientes ferrofluidos. En este renacimiento de los materiales magnéticos se logran ver muchas más aplicaciones y un mejor control de las propiedades, el conocer las bases del fenómeno nos abre una gran gama de opciones, llegando a pensar inclusive en los monopolos magnéticos descritos sólo en teorías matemáticas.

Aplicaciones

Los materiales magnéticos orgánicos u organometálicos pueden ser usados en el área de biomedicina, siendo posible su aplicación en la liberación controlada de fármacos, o en el direccionamiento eficaz hacia tumores o células específicas.

Sensores moleculares

Pensando en una perspectiva bottom-up puede ser utilizado en autoensamblaje

MEMS y NEMS

En el campo de la electrónica, donde el almacenamiento de datos es a través de dispositivos magnéticos.

Mas info :

• Joel S. Miller. Organometallic- and Organic-Based Magnets: New Chemistry and New Materials for the New Millennium. University of Utah. 2000.