Un grupo de especialistas de la Stanford University de Estados Unidos ha avanzado en el desarrollo de métodos más simples, eficaces y rápidos para revestir nanocables, utilizando cadenas de pequeñas partículas. Con los nuevos revestimientos, los nanocables incrementan su rendimiento eléctrico y catalítico. El avance, además podría propiciar el diseño de baterías, paneles solares y catalizadores más eficientes.
Los nanocables resultan vitales en el campo de la nanotecnología, y aunque desde hace tiempo se sabe que la optimización de su superficie a través de los revestimientos o “decoraciones” empleadas podría incrementar su eficacia, hasta el momento no existían enfoques demasiado prometedores en ese campo.
Sin embargo, el empleo de sinuosas cadenas de nanopartículas de óxido de metal o metales nobles podría ser la llave para el surgimiento de una nueva etapa en este punto. Así lo creen los ingenieros e investigadores de la Stanford School of Engineering, que han difundido sus hallazgos en una nota de prensa de la Stanford University y en un artículo publicado en el medio especializado Nano Letters.
La optimización de este desarrollo en el futuro podría desembocar en la confección de mejores baterías de litio, células solares de película delgada más eficientes y una mayor eficacia en los catalizadores empleados para producir nuevos combustibles sintéticos, entre otros campos de aplicación.
Mayor superficie, mayor eficacia
Según el profesor Xiaolin Zheng, uno de los responsables de la investigación, hay que pensar en este nuevo sistema como en un árbol. Los nanocables son el tronco y resultan muy efectivos para transportar los electrones, que serían la “savia” en este mecanismo, pero sin embargo estarían limitados en cuanto al área disponible en la superficie.
Los nuevos revestimientos desarrollados funcionarían como las ramas y las hojas, que se esparcen en toda la estructura y aumentan significativamente el área de la superficie. A nanoescala, la superficie tiene una gran importancia en aplicaciones de ingeniería tales como paneles y células solares, baterías o catalizadores, porque los procesos dependen en parte de la disponibilidad de sitios activos en la superficie del material.
En consecuencia, una mayor área de superficie significa un incremento en las posibilidades para que las reacciones necesarias en los procesos se concreten, como por ejemplo en el caso de los sistemas de división de agua que generan combustible de hidrógeno a partir de la luz solar.
Otra aplicación de importancia para estos nuevos revestimientos o accesorios a utilizar en los nanocables es la detección de pequeñas concentraciones de productos químicos en el aire, con el propósito de alertar sobre la presencia de toxinas o explosivos. Gracias a una mayor superficie disponible en los nanocables, también sería mayor la probabilidad de detección de estas sustancias.
Un gran avance
Aunque desde hace tiempo se viene trabajando en el diseño de este tipo de revestimientos para los nanocables en centros especializados de todo el mundo, los métodos obtenidos para la creación de los mismos no eran muy eficaces, ya que resultaban demasiado lentos y desembocaban en el diseño de capas de nanopartículas extremadamente gruesas, mientras que el aumento de la superficie disponible tampoco era muy significativo.
El éxito de la metodología desarrollada por Zheng y su equipo se sustenta en la aplicación primaria de un gel a base de disolventes y sal, que optimiza los procesos posteriores. Además de quedar sorprendidos por los resultados obtenidos, los ingenieros utilizaron sofisticados microscopios y espectroscopios en el Stanford Nanocharacterization Laboratory para obtener adecuadas visualizaciones de sus creaciones y observar a fondo los fenómenos.
Después de aplicar los revestimientos, la estructura resultante aumenta la superficie disponible en los nanocables en un porcentaje mucho mayor al observado en métodos anteriores. El método permite trabajar con múltiples materiales para el desarrollo de los nanocables y nanopartículas, ofreciendo además un grado de control de la ingeniería del proceso sin precedentes hasta hoy, lo que permite adaptar las estructuras a los requerimientos específicos en cada caso.
El nuevo método también garantiza que las pequeñas nanopartículas puedan distribuirse uniformemente a través de los nanocables. Modificando la concentración de nanopartículas parecen asimismo inacabables las posibilidades de diseño para los revestimientos, variando el tamaño de los mismos de decenas a cientos de nanómetros y su densidad de decenas a cientos de partículas por micrómetro cuadrado, entre otros factores.