Nanotecnolog铆a / Un equipo de investigadores argentinos.Est谩 recubierto de un material con poros microsc贸picos que cambia de color

El doctor Galo Soler Illia sostiene uno de los cristales Foto: CERPO-EXACTA
Susana Gallardo
Para LA NACION
Un dispositivo que permite detectar la presencia en el aire de mol茅culas espec铆ficas de un compuesto, por ejemplo, un gas t贸xico, fue dise帽ado por un equipo liderado por un profesor de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN) de la Universidad de Buenos Aires e investigador del Conicet. Ya posee una patente compartida por el Conicet y el Instituto de Ciencia de Materiales (ICM) de Sevilla, Espa帽a.
芦Se trata de cristales recubiertos con una fina pel铆cula de un 贸xido con poros del tama帽o de unos pocos nan贸metros [la millon茅sima parte del mil铆metro]禄, explica el doctor Galo Soler Illia, profesor del Departamento de Qu铆mica Inorg谩nica de la FCEyN.
Esa porosidad le confiere al material una gran superficie expuesta: por ejemplo, un gramo de 贸xido de silicio tiene entre 600 y 1000 metros cuadrados de superficie disponible para reaccionar con cualquier sustancia con la que entre en contacto. El trabajo fue realizado junto con el doctor Hern谩n M铆guez, del ICM de Sevilla, un argentino que emigr贸 en los setenta.
Para obtener los poros, se fabrica un molde con micelas, burbujas nanom茅tricas que se forman cuando un detergente se mezcla con agua. 芦Todas las micelas tienen el mismo tama帽o禄, subraya Soler Illia.
En la soluci贸n con detergente, los investigadores incluyen un compuesto inorg谩nico que forma un 贸xido alrededor de las micelas. Las unidades inorg谩nicas y las micelas se autoensamblan y forman un compuesto en el que las micelas quedan ordenadas y rodeadas por una matriz de 贸xido, como si fuera un queso gruyer. Luego, con calor, se eliminan las micelas y quedan los huecos nanom茅tricos.
El resultado es una pel铆cula delgada y transparente, muy porosa, que se deposita sobre un sustrato de vidrio. Ese producto, un peque帽o ladrillo iridiscente con dos caras, es un cristal fot贸nico. Cuando la luz incide en 茅l y traspasa ambas capas, se produce un efecto de difracci贸n e interferencia, y el cristal s贸lo refleja luz de un color dado. Es un color intenso y bien definido, que depende del 铆ndice de refracci贸n de cada uno de los componentes: el sustrato y la pel铆cula que lo recubre. As铆, el patr贸n opera como una huella digital.
Cuando sobre ese cristal se condensa un vapor o se deposita una gota de una sustancia determinada, por ejemplo, un componente de un gas, el 铆ndice de refracci贸n se modifica y cambia el patr贸n de colores. Ese cambio es percibido por un sensor que podr铆a, por ejemplo, hacer sonar una alarma. As铆 se podr铆a detectar la presencia de vapores t贸xicos en una planta de fabricaci贸n de solventes, por ejemplo, o regular las condiciones 贸ptimas para almacenar alimentos o granos.
Lo interesante es que estos materiales transmiten informaci贸n a trav茅s de la luz, en lugar de la electricidad, evitando as铆 el uso de cables. Por ejemplo, el dispositivo puede colocarse a la salida de una chimenea, y sobre 茅l se hace incidir un rayo de luz, cuya trayectoria es detectada por un sensor.
Cristales iridiscentes
Los cristales fot贸nicos tambi茅n existen en la naturaleza, por ejemplo, en las alas de las mariposas, y son los responsables de los colores iridiscentes (de arco iris) que se producen por la difracci贸n de luz. No se deben a la presencia de pigmentos, sino a la estructura porosa de las peque帽as escamas presentes en las alas de esos insectos.
Los investigadores, como arquitectos moleculares, pueden manipular los materiales y conferirles las propiedades deseadas. En esa tarea, participan qu铆micos, f铆sicos, ingenieros, entre otros. De hecho, la mayor parte del sensor en cuesti贸n fue realizada por la ingeniera Mar铆a Cecilia Fuertes, en su doctorado en ciencias de los materiales, en la Universidad Nacional de San Mart铆n, con la direcci贸n de Soler Illia.
Si bien ya se cuenta con una patente, 茅sta es de aplicaci贸n general. 芦Cuando aparezcan los compradores, tendremos que buscar el dise帽o que se ajuste a cada necesidad -reflexiona Soler Illia-. Seg煤n el tama帽o, la forma y la qu铆mica superficial de los poros, se puede determinar qu茅 mol茅culas se pegar谩n a la superficie y cu谩les no, lo que permite dise帽ar una respuesta muy espec铆fica.禄
Los investigadores poseen una 芦biblioteca禄 con los datos de cada uno de los productos. 芦As铆 podemos seleccionar un dise帽o que pueda ser 煤til, por ejemplo, al encargado de una planta que, para proteger la vida de sus operarios, necesita un sensor que dispare una alarma cuando aumenta la concentraci贸n de determinado t贸xico禄, dice.
Estos sensores 贸pticos poseen un alto valor agregado, detr谩s del cual, adem谩s de neuronas, hay una gran infraestructura. En efecto, para hacer una pel铆cula delgada porosa se necesita una bater铆a de t茅cnicas de an谩lisis, con equipos de alta complejidad, para ver 芦si la composici贸n es la deseada, si los poros est谩n donde deben estar y si tienen el tama帽o esperado禄. Son t茅cnicas electroqu铆micas, de espectrometr铆a, de difracci贸n de rayos X y microscop铆a electr贸nica, entre otras.
芦Este es uno de los roles que desempe帽a hoy la universidad: disponer de una buena infraestructura de equipos y recursos humanos para generar valor agregado禄, concluye.
Centro de Divulgaci贸n Cient铆fica de la FCEyN, de la UBA
http://www.lanacion.com.ar/nota.asp?nota_id=1083941