Nanoestructuras funcionales
Investigadores del Cimav optimizan el desarrollo de materiales nanoestructurados en base a óxidos y metales nobles que al aplicarles luz promueven o facilitan reacciones químicas capaces de descomponer contaminantes, inhibir el crecimiento de bacterias o incluso generar hidrógeno (considerado el combustible del futuro). Esto es lo que se conoce como proceso fotocatalítico, es decir, la respuesta que sufre el material al momento de ser iluminado.
Actualmente grupos de investigación a nivel mundial realizan trabajos similares usando luz ultravioleta para activar el efecto fotocatalítico. Sin embargo el reto actual es el empleo de luz solar o iluminación convencional (fluorescente) con la finalidad de aprovecharlas para obtener el mismo resultado.
El Cimav trabaja en líneas de investigación orientadas a buscar materiales y métodos de fabricación más económicos, eficientes y fáciles de implementar en la industria.
La técnica desarrollada en el Cimav utiliza sales para generar nanomateriales, en base a óxidos y metales nobles, con diferentes estructuras como nanopartículas, nanovarillas, nanohilos o recubrimientos.
Los materiales nanoestructurados tienen la posibilidad de ser depositados en cerámica, vidrio o metal y es factible incluirlas en pisos o paredes. También los substratos sobre el que se depositan los materiales, pueden ser planos (cerámicos comerciales, láminas de vidrio) o al interior o exterior de tubos.
Lo innovador de esta investigación es que se están estudiando nanoestructuras en base a nanovarillas de óxido de cinc para la degradación de materia orgánica o generación de hidrógeno.
Su importancia es que pueden implementarse como materiales antibacteriales en hospitales, fábricas de producción de alimentos o baños públicos, sitios donde la higiene es fundamental.
Con las investigaciones del Cimav sería factible eliminar hasta en un 90% las bacterias presentes en sitios de alto riesgo. Así mismo, los resultados pueden, por ejemplo, implementarse en plantas tratadoras de agua.
Nanovarillas de óxido de cinc depositadas sobre vidrio.
El sistema podría conformarse colocando los materiales nanoestructurados (formadas con nanovarillas) en la pared interior de un tubo transparente que permita penetrar la fuente de luz solar hasta llegar al recubrimiento por donde atraviese agua en estado de agitación. En el momento que entre la luz del sol se activa el proceso físico químico de la película provocando la degradación de la materia orgánica. Con este método se ha logrado a nivel de laboratorio limpiar hasta en un 90-95 % el agua contaminada.
Por otro lado, este equipo de investigadores del Cimav ha realizado proyectos de desarrollo tecnológico en colaboración con empresas especializadas en vidrios y cerámicas con el objetivo de mejorar sus productos para algunas de sus aplicaciones como, por ejemplo, control solar o resistencia al desgaste.
Es un grupo capaz de desarrollar materiales nanoestructurados, recubrimientos resistentes, conductores transparentes, recubrimientos ópticos y materiales para adsorción de metales pesados con el objetivo de atender las necesidades de cada cliente y escalar a nivel industrial los materiales que desarrollan. Es decir, los trabajos mencionados son sólo un ejemplo de los alcances que se pueden realizar en el equipo de Recubrimientos Nanoestructurados.
Los especialistas buscan trabajar principalmente con materiales que abunden en la naturaleza, que no sean tóxicos, que puedan desarrollarse por técnicas de bajo costo e implementarse en la industria. Sus investigaciones han generado patentes nacionales e internacionales y artículos en revistas indexadas de alto impacto.
Líneas de Investigación
- Síntesis, caracterización microestructural y propiedades de materiales nanoestructurados en base a óxidos y metales nobles.
- Mono-capa o multicapas, dopadas o compuestas.
- Nanopartículas sólidas o mesoporosas, dopadas o compuestas.
- Nanovarillas, sólidas o núcleo-coraza, dopadas o compuestas.
- Nanotubos de carbono y grafenos.
- Aplicaciones de materiales nanoestructurados funcionales.
- Fotocatálisis para remediación ambiental o generación de hidrógeno.
- Recubrimientos química o mecánicamente resistentes.
- Conductores transparentes.
- Recubrimientos ópticos para filtrar luz ultravioleta, visible o infrarroja cercana.
- Adsorción de metales pesados y otros contaminantes acuosos.
- Desarrollo de dispositivos optoelectrónicos.
- Aplicaciones de la microscopía electrónica.