Proyectos
Fabricación de nanomateriales fluorescentes por “métodos verdes” y su aplicación como sensores de iones metálicos
Resumen
Colombia es el país con la mayor biodiversidad del planeta, posee más del 10 por ciento de la variedad de especies y solo en su territorio hay 300 tipos de ecosistemas. A lo largo del país, también se encuentran cientos de yacimientos minerales. La explotación de estos yacimientos es la principal amenaza de la riqueza ecológica que alberga el país. Constantemente, miles de toneladas de residuos metálicos alcanzan los diferentes ecosistemas; a pesar que existen políticas ambientales, no existe un control por parte de las autoridades encargadas para hacerlas cumplir. Dada la necesidad de diagnosticar rápida y oportunamente el impacto de la explotación minera en los recursos naturales, este proyecto se dirige al desarrollo de un nuevo método sencillo y económico para la evaluación del impacto de los residuos metálicos provenientes de la minería en los diferentes ecosistemas. Con esa finalidad, se plantea la obtención nanomateriales fluorescentes para la detección en tiempo real de iones metálicos en solución. Los materiales corresponden a nano-cristales de ZnSe, ZnS, y ZnSe/ZnS, conocidos también como puntos cuánticos, se caracterizan por presentar un tamaño de partícula entre 2 y 20 nm, son estables al medio de reacción, no se auto-oxidan ni se fotodegradan [1]. Sus excepcionales propiedades ópticas y fluorescentes pueden aprovecharse para la detección de iones metálicos resultando en un método de fácil aplicación en comparación con los métodos analíticos tradicionales. Los puntos cuánticos se descubrieron desde hace dos décadas y se han aplicado especialmente en el campo de las celdas solares, en dispositivos optoelectrónicos y como sensores de imágenes en biología; sin embargo, su aplicación como sensores de metales se encuentra en una etapa inicial [2-4]. En estas aplicaciones, los nanocristales de CdSe han sido los más empleados debido a su intensa emisión multicolor dependiente del tamaño de partícula del cristal [5]. Su método de preparación es el más reportado (con más de 2000 citas hasta la fecha) formando nanocristales de alta calidad con excelente rendimiento cuántico de fluorescencia (entre 30-60%) [6, 7]. Sin embargo, este método de síntesis es bastante drástico pues se realiza a alta temperatura (320 °C) empleando reactivos muy contaminantes y peligrosos, como son dietilcadmio (explosivo), dietilzinc, hexametildisilatiano, trioctilfosfina (TOP), óxido de trioctilfosfina (TOPO), entre otros [6]. Se conoce que el cadmio y sus derivados son compuestos extremadamente tóxicos y causan daños irreversibles en la salud humana restringiendo sus aplicaciones a nivel biológico y medicinal. En este proyecto se propone obtener nanocristales a base de zinc, preparados por métodos “verdes” y empleando reactivos menos contaminantes que el método tradicional. Hasta la fecha muy pocos trabajos han logrado este objetivo siendo este un verdadero reto. Recientemente, Shu y colaboradores [8] reportaron la obtención de ZnSe/ZnS con acetato de zinc y tioles, en medio acuoso; nosotros realizaremos modificaciones a este método aplicando adicionalmente radiación microondas, sonoquímica y radiación UV-vis con el fin de obtener por métodos limpios nanocristales con intensa emisión multicolor. Dadas las propiedades de superficie de estos nanomateriales, se puede incorporar diferentes ligandos orgánicos capaces de coordinar iones metálicos [9-15]. En este proyecto se emplearán como ligandos tioles naturales, como L-cisteína y Lglutatión, con capacidad de coordinar iones metálicos tiofílicos (por ejemplo, Co2+, Ni2+, Cd2+, Pb2+, Hg2+, entre otros) para formar un enlace del tipo S-M. Como un resultado, la presencia de un ion metálico en el entorno del punto cuántico puede generar cambios únicos y diferenciables en las propiedades ópticas y fluorescentes de los materiales, siendo este un nuevo método para la detección en tiempo real de diferentes iones metálicos en solución.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, CREACIÓN E INNOVACIÓN DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2016-2018
Modalidad:Modalidad Única
Responsable