Los materiales nanopartículados se han convertido en un muy interesante tema de investigación en las dos décadas pasadas. Este campo esta evolucionando rápidamente y actualmente relaciona intricadamente diferentes disciplinas científicas, desde la química hasta la física, desde los materiales hasta la ciencia, la ingeniería y la biología. Las posibilidades de investigación son enormes. El impacto de esas investigaciones ha sido enorme tanto en los aspectos fundamentales de la ciencia como en su aplicación potencial a la industria, y aún continua creciendo.
Entre las diferentes clases de nanomateriales, los óxidos metálicos son los más comunes, más diversos, y probablemente la clase de materiales más rica en términos de sus propiedades físicas, químicas, y estructurales. Como resultado, numerosas aplicaciones de los óxidos metálicos han sido determinadas: cerámicas, (químico-, gas-, y bio-) sensores, láseres, absorbentes infrarrojo y solares, pigmentos, fotodectores, catalizadores y soportes para catalizadores, aislantes, dieléctricos, piezoeléctricos, ferroeléctricos, magnéticos, termistores, termoeléctricos, cubrimientos anticorrosión, celdas combustibles, baterías alcalinas y a base de litio, etc. El dióxido de sílice (la sílice, SiO2) es uno de los óxidos metálicos más utilizados debido a sus muy interesantes propiedades ópticas, sus características como aislante térmico y eléctrico, su dureza y estabilidad química. Varios métodos (en fase de vapor, fase gaseosa o método de secado o ruta de síntesis en fase líquida, método de preparación por deposición o método húmedo) han sido utilizados para sintetizar la sílice a nivel de nanoescala, los cuales depende de su uso y aplicación final. El uso industrial de la sílice requiere del control preciso de su dispersidad y propiedades adsorptivas (que son difíciles o casi imposibles de controlar utilizando los métodos de preparación en fase de vapor) y la aplicación de las rutas de síntesis económicamente favorables y ambientalmente amigables.
El desarrollo de compuestos que combinen propiedades funcionales seleccionadas de varios metales es uno de los principales desafíos de la ciencia de los materiales. Los nanocompuestos formados por partículas metálicas atrapadas en medios porosos inorgánicos (M-matriz inorgánica) son tema de amplio interés dado que el confinamiento estructural de las partículas permite la selección de sus propiedades físicas. Convencionalmente, aparatos complicados, procedimientos de control complejos y condiciones bien especiales son requeridos cuando se desean sintetizar este tipo de nanocompuestos.
Considerando las aplicaciones prácticas de los nanocompuestos que contienen metales de transición, se requiere la aplicación de un método de síntesis que sea efectivo para tanto la preparación y modificación química de los grupos OH superficiales de SiO2 y el proceso de cubrimiento de las nanopartículas de metal con la coraza- matriz de SiO2. Así, científicos están a la búsqueda de métodos simples, económicos y fácilmente controlables que van a garantizar alta estabilidad y propiedades específicas requeridas.
Esta propuesta de investigación servirá como piedra angular para el desarrollo fundamentado de preparación de los materiales nanopartículados para aplicaciones tecnológicas, particularmente en las áreas de interés de la Universidad Nacional. Se entiende que los estudiantes de pregrado en ingeniería física e ingeniería química encontrarán temas de investigación interesantes en el grupo de los materiales nanopartículados, tanto en términos de su preparación, metodologías y caracterización de sus propiedades fisicoquímicas y estructurales.
Es posible desarrollar una aproximación sistemática al estudio de materiales nanopartículados en el campo de la ciencia y la ingeniería, mediante el conocimiento integrado que relacione la estructura y las propiedades del material y de cómo es posible determinar oportunidades que pueden ser explotadas a partir de la innovación en síntesis y procesamiento. En esa dirección, los estudiantes involucrados serán provistos con amplios conocimientos en las diferentes metodologías de síntesis junto con el entendimiento de las necesidades críticas de los nuevos materiales en los diferentes campos de aplicación tales como el control ambiental, ingeniería de las reacciones, física, etc. |