Tendencias21
Diseñan materiales compuestos con propiedades ópticas y eléctricas a la carta

Diseñan materiales compuestos con propiedades ópticas y eléctricas a la carta

Un grupo de investigación de la Escuela Universitaria Politécnica de la Universidad del País Vasco/EHU ha creado materiales compuestos nanoestructurados, formados por polímeros y nanopartículas semiconductoras, con propiedades ópticas y eléctricas específicas que varían con el tamaño, según lo deseado.

Diseñan materiales compuestos con propiedades ópticas y eléctricas a la carta

Añadiendo nanopartículas semiconductoras a los polímeros, el grupo de investigación «Materiales + Tecnologías» (GMT) de la Escuela Universitaria Politécnica de la UPV/EHU (Donostia-San Sebastián) ha creado materiales compuestos nanoestructurados con propiedades ópticas y eléctricas específicas que varían con el tamaño.

Dichas propiedades permiten a los investigadores sintetizar partículas del tamaño correspondiente a las propiedades deseadas, y, agregando dichas partículas a los polímeros, dotar al producto final de una propiedad concreta u otra.

En la Escuela Universitaria Politécnica de Donostia-San Sebastián trabajan con partículas que actúan como puntos cuánticos, concretamente con nanopartículas compuestas de cadmio y selenio. Una de las características de los puntos cuánticos es que las propiedades ópticas y eléctricas de la partícula varían con el tamaño.

En el caso de las partículas compuestas de cadmio y selenio, dicha variación ocurre en nanopartículas inferiores a 10 nanómetros -un nanómetro es igual a la millonésima parte de un milímetro-, y, «por tanto, no es lo mismo tener una nanopartícula de 3 nanómetros o de 6 nanómetros», explica Haritz Etxeberria, investigador del departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente de la UPV/EHU y autor de la investigación, en una nota de prensa de dicha Universidad.

Ello permite sintetizar nanopartículas con propiedades muy concretas, y, posteriormente, introduciendo dichas nanopartículas en otros materiales, el investigador puede preparar nuevos materiales compuestos con propiedades preseleccionadas. «A las propiedades intrínsecas de los materiales básicos se les puede añadir otras a través de las nanocargas: nanopartículas, nanoarcillas, fibras… Finalmente, uniendo las propiedades de unos y otros, se obtienen materiales con nuevas propiedades», dice Etxeberria.

Los investigadores buscan en la optoelectrónica, en la biomedicina y en el campo de los paneles solares las aplicaciones para las partículas que funcionan como puntos cuánticos.

El trabajo realizado por Etxeberria ha consistido en sintetizar nanopartículas compuestas de cadmio y selenio, y, después, analizar métodos para insertar dichas nanopartículas en un polímero. El principal reto suele ser, precisamente, dispersar bien las nanopartículas en el polímero; si no se consigue eso, el material compuesto no tendrá las propiedades que se le pueden conferir a través de las nanopartículas.

«Las nanopartículas, al ser tan pequeñas, tienden a agregarse. Por tanto, se obtienen grandes aglomerados, que aparecen mezclados en diferentes fases. Pero, al aumentar el tamaño, pierden las propiedades que tienen como nanopartículas», subraya Etxeberria.

Fases del trabajo

En la primera fase del trabajo de investigación, Etxeberria ha sintetizado nanopartículas de seleniuro de cadmio de diferentes tamaños, y, teniendo en cuenta la importancia que tiene el tamaño en las propiedades de la partícula, ha analizado varios parámetros de síntesis, para optimizar la síntesis de las nanopartículas y obtener nanopartículas de seleniuro de cadmio con el tamaño y las propiedades deseadas.

En la segunda fase, ha analizado metodologías para insertar y dispersar nanopartículas de un tamaño concreto (de entre 3 y 4 nanómetros) en el polímero. Para ello, ha trabajado con un copolímero de bloque compuesto de poliestireno y polibutadieno.

«Hemos utilizado copolímeros de bloque, porque permiten obtener fases. Tienen ingredientes inmiscibles entre sí, pero, al estar unidos unos a otros, crean unos ordenamientos de fase a nivel nanométrico, y permiten agregar nanopartículas que tienen afinidad con una fase u otra», explica Etxeberria.

El objetivo de Etxeberria ha sido dispersar las nanopartículas de seleniuro de cadmio en la fase de poliestireno. Para ello, ha probado diferentes técnicas de funcionalización. La funcionalización significa que a las nanopartículas se les agregan en la superficie moléculas que las convertirán en miscibles con la fase seleccionada, para que se dispersen bien en el polímero. Los mejores resultados se han obtenido a través de la técnica grafting through.

«Con la técnica grafting through, las nanopartículas se colocan en el entorno donde tiene lugar la polimerización del estireno. Así, el polímero crece a veces desde la superficie de la nanopartícula, otras partículas quedan atrapadas entre las cadenas de polímeros, y también se crea el polímero libre», aclara Etxeberria. El resultado es un material que tiene afinidad con el poliestireno, que confiere una dispersión homogénea deseada al mezclarlo con el copolímero de bloque.

Así lo han demostrado las mediciones realizadas con el material compuesto creado: el material compuesto tiene las mismas características ópticas y eléctricas que tenían inicialmente las nanopartículas. En vista de los buenos resultados de la técnica, Etxeberria está ahora trabajando con otros materiales, como la celulosa.

Referencias bibliográficas:

Haritz Etxeberria, Iñaki Zalakain, Iñaki Mondragon, Arantxa Eceiza, Galder Kortaberria. Generation of nanocomposites based on polystyrene-grafted CdSe nanoparticles by grafting through and block copolymer. Colloid and Polymer Science (on line) (2013). DOI: 10.1007/s00396-013-2927-8.

Haritz Etxeberria, Iñaki Zalakain, Agnieszka Tercjak, Galder Kortaberria, Iñaki Mondragon.
Functionalisation of semiconductor CdSe nanoparticles with polystyrene brushes by radical polymerization. Journal of Nanoscience and Nanotechnology (2013).

Haritz Etxeberria, Iñaki Zalakain, Raquel Fernandez, Galder Kortaberria, Iñaki Mondragon
Controlled placement of polystyrene-grafted CdSe nanoparticles in self assembled block Copolymers. Colloid and polymer science (on line) (2012). DOI 10.1007/s00396-012-2765-0.

Haritz Etxeberria, Galder Kortaberria, Iñaki Zalakain, A. Larrañaga, Iñaki Mondragon. Effect of different aqueous synthesis parameters on the size of CdSe nanocrystals. Journal of Material Science (2012).

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una pequeña luna de Saturno parecida a la “Estrella de la Muerte” de Star Wars contiene un océano oculto 8 febrero, 2024
    Por debajo de la superficie repleta de cráteres de Mimas, una de las lunas más pequeñas de Saturno, se esconde un océano global de agua líquida de reciente formación. El satélite posee tan sólo unos 400 kilómetros de diámetro y presenta un notable parecido con la “Estrella de la Muerte”, una estación espacial imperial que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Logran controlar un objeto virtual con la mente durante un sueño lúcido 8 febrero, 2024
    Un grupo de participantes en un nuevo estudio científico logró manejar un vehículo virtual a través de un avatar únicamente con su mente, mientras sus cerebros permanecían en la fase REM del sueño. Además de profundizar en los misterios de la consciencia humana, la innovación podría facilitar el acceso a nuevos desarrollos tecnológicos, como un […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un proyecto global trabaja para crear de forma colaborativa un cerebro robótico general 8 febrero, 2024
    El auge de la inteligencia artificial generativa impulsa un proyecto global que trabaja para crear un cerebro robótico general, capaz de generar androides como los que hemos visto hasta ahora solo en la ciencia ficción. Pero es cuestión de tiempo que convivamos con ellos en perfecta armonía. Ya no es una utopía.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La IA está capacitada para resolver dilemas morales cuando conduce vehículos autónomos 8 febrero, 2024
    Los sistemas de IA muestran significativas similitudes éticas con las reacciones humanas ante dilemas morales, lo que los acreditan para conducir vehículos autónomos tal como lo harían las personas.
    Redacción T21
  • Los huracanes se están volviendo tan fuertes que ya no existen categorías para clasificarlos 7 febrero, 2024
    Cinco tormentas en la última década tuvieron velocidades de viento que pertenecen a una hipotética categoría 6 en la escala de huracanes Saffir-Simpson: el fenómeno obligaría a los científicos a crear una nueva clasificación, capaz de reflejar la virulencia de los huracanes en la actualidad. Las causas principales del fenómeno tienen su origen en el […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un asteroide habría explotado sobre la Antártida hace unos 2,5 millones de años 7 febrero, 2024
    Un asteroide se desintegró sobre el continente antártico hace aproximadamente 2,5 millones de años: la evidencia proviene de un análisis químico de más de 100 pequeños trozos de roca extraterrestre, que se han preservado dentro de las enormes capas de hielo. Hasta el momento, solo se conocen otros dos eventos de explosiones aéreas antiguas en […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean la primera niña de inteligencia artificial del mundo 7 febrero, 2024
    La primera niña IA del mundo ha sido creada por científicos chinos, que la han dotado de emociones e intelecto y de la capacidad de aprender de forma autónoma. Se comporta como si tuviera tres o cuatro años y representa un avance significativo para el campo de la inteligencia artificial general.
    Redacción T21
  • Oponerse a la regulación de los pesticidas no es la solución al problema de los agricultores 7 febrero, 2024
    Los agricultores que se movilizan en España y Europa se oponen con firmeza a las nuevas regulaciones europeas en materia de pesticidas, lo que representa una amenaza mayor para la salud pública que tener una central nuclear al lado de casa: estos químicos han costado miles de vidas y enfermos crónicos, al tiempo que han […]
    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia
  • El arte existió antes del surgimiento de los humanos modernos 6 febrero, 2024
    Nuevas investigaciones sugieren que nuestros parientes humanos arcaicos, como los neandertales, ya contaban con las capacidades cognitivas para desarrollar arte: el hallazgo de ejemplos cada vez más antiguos de expresión artística en el registro arqueológico confirmaría esta hipótesis. Sin embargo, aún se discute si estas manifestaciones creativas pueden catalogarse como arte.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren una nueva supertierra que podría ser un mundo habitable 6 febrero, 2024
    Un planeta extrasolar del tipo supertierra, denominado TOI-715 b y aproximadamente una vez y media más ancho que la Tierra, podría ser capaz de albergar vida: orbita dentro de la zona habitable de una enana roja, a escasa distancia de nuestro planeta. Además, podría estar acompañado de otro cuerpo planetario, con un tamaño casi idéntico al […]
    Pablo Javier Piacente