Investigadores del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València,
junto con investigadores de la Universidad de Bucarest, han desarrollado un nuevo
material catalizador, compuesto por grafeno y nanopartículas metálicas orientadas,
que ayudaría a incrementar la eficiencia en la producción de fármacos y productos
fitosanitarios o compuestos para electrónica, entre otras aplicaciones. Los resultados
de su trabajo han sido publicados recientemente en la revista Nature Communications.
Además del material en sí, la principal novedad del trabajo desarrollado por los
investigadores se encuentra en el proceso de obtención: han sido capaces de
conseguir el film de grafeno conteniendo las nanopartículas orientadas metálicas, ya
sea de cobre u oro, en una sola etapa.
“La unión entre los dos componentes del material y que las nanopartículas adquieran
la orientación adecuada espontáneamente redunda directamente en la eficiencia y
funcionalidad del nuevo material como catalizador. Comparado con los compuestos
metálicos solubles utilizados actualmente, es entre cien mil y un millón de veces más
activo”, explica Hermenegildo García, investigador del Instituto de Tecnología Química.
Para comprender la importancia de las prestaciones del material diseñado,
Hermenegildo García explica que el proceso de fabricación del material en un único
paso tiene cierta analogía con que “fuéramos capaces de poner la calles y los edificios
de una ciudad y que estos estuvieran correctamente orientados. El nuevo material
favorece el acoplamiento entre los reactivos que van a dar lugar a los fármacos y
compuestos fitosanitarios, formándose un nuevo enlace de forma fácil y eficiente”,
explica García. El origen de esta mayor actividad reside en que las partículas metálicas de tamaño nanométrico presentan la ordenación más adecuada para unir los
reactivos.
Obtención del producto
El proceso para la obtención del grafeno con nanopartículas orientadas se inicia con la
purificación de la materia prima –algas y piel de gambas-. Posteriormente, los
biopolímeros naturales se impregnan con los iones metálicos y se disponen como una
película sobre cuarzo, calentándose el sistema a altas temperaturas (1200 grados). En
estas condiciones el biopolímero se convierte en grafeno. Mientras, los metales van
generando las nanopartículas que se asientan sobre el grafeno.
“Continuando con la analogía, el proceso es similar a formar primero las calles de la
ciudad, que sería el grafeno, y una vez que éstas se han formado, los edificios, que
serían las nanopartículas metálicas, se colocan en el lugar correcto, lo que ayuda a una
adecuada orientación. Esto favorece la mayor eficiencia del material obtenido”,
concluye García.
Ana Primo, Ivan Esteve-Adell, Juan F. Blandez, Amarajothi Dhakshinamoorthy, Mercedes Álvaro, Natalia
Candu, Simona M. Coman, Vasile I. Parvulescu y Hermenegildo García. High Catalytic Activity of
Oriented 2.0.0 Copper(I) Oxide Grown on Graphene Film. Nature Communications. DOI:
10.1038/ncomms9561