Un equipo de científicos de todo EE. UU. Ha encontrado una nueva forma de crear interconexiones moleculares que pueden dar a una determinada clase de materiales nuevas y emocionantes propiedades. incluida la mejora de su capacidad para catalizar reacciones químicas o recolectar energía de la luz.

En un nuevo estudio, investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), la Universidad de California-Los Ángeles, la Universidad de California-Santa Bárbara, La Universidad Purdue y la Universidad de Oregon han desarrollado un método para crear redes enlazadas de óxidos metálicos que podrían tener interesantes propiedades catalíticas o electrónicas.

Los óxidos metálicos son de interés para los científicos debido a sus propiedades químicas y electrónicas únicas. Algunos, como dióxido de titanio, se utilizan comúnmente en aplicaciones fotovoltaicas y fotocatalíticas debido a su capacidad para absorber la luz.

La clave para formar estas redes de óxidos metálicos es el boro, que cuando se recoce con óxidos metálicos conduce a la formación de racimos interconectados térmicamente robustos y estables que actúan como hebras de pegamento que conectan una red de óxido metálico.

"Este pegamento tiene la capacidad de ser un componente clave de todo el sistema reactivo, cambiando las propiedades que los óxidos metálicos tenían por sí solos, "dijo Alexander Spokoyny, químico en UCLA.

La formación de la red de boro-óxido metálico proporciona un punto de partida para futuros estudios de diferentes materiales que podrían combinar sus propias propiedades naturales con la ventaja añadida de una estructura similar "reticulada".

"Queremos saber, por ejemplo, si podemos transferir nuestro conocimiento de esta malla a un material como el dióxido de silicio. Las propiedades fotocatalíticas de estos materiales son extraordinarias en comparación con el dióxido de titanio, "dijo el químico de Argonne Max Delferro.

En el futuro, los investigadores buscan diseñar una manera de crear materiales hechos a medida con precisión perfeccionando cómo los grupos interconectados de "pegamento" de boro se intercalan dentro del óxido metálico. "Si podemos unir estas moléculas exactamente donde queremos que estén, nos dará una poderosa capacidad para fabricar y comprender materiales híbridos con una amplia gama de usos, "Dijo Spokoyny.

Debido a que estos materiales son tan nuevos, los investigadores creen que tienen un gran potencial sin explotar. "No estamos afirmando que la misión se haya cumplido por completo de ninguna manera; todavía hay partes de la química que no comprendemos y apreciamos por completo, "Dijo Delferro.

El equipo de investigación incluyó a la química de Argonne Karena Chapman, que trabaja en la fuente de fotones avanzada (APS) del laboratorio, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. Chapman y Spokoyny se conocieron cuando fueron nombrados para Noticias de química e ingeniería la lista de "Doce talentosos" en 2016, y estableció la colaboración que condujo a la investigación.

Según Chapman, miembro del Grupo de Ciencias Estructurales en la división de Ciencias de Rayos X de APS, la caracterización estructural del material implicó el uso de análisis de función de distribución de pares de rayos X realizado en la APS, que proporciona información estructural local sobre las posiciones relativas de los átomos.

Chapman, Delferro y Spokoyny señalaron que los esfuerzos del equipo de investigación para producir y analizar este nuevo material estaban tan interconectados como el propio material híbrido descubierto. "Hay vínculos cruzados tanto a nivel molecular como humano, "Este trabajo demuestra que trabajamos mejor y somos más fuertes cuando estamos conectados", dijo Delferro.

Un artículo basado en la investigación, "Un enfoque de enlace cruzado molecular para óxidos metálicos híbridos, "apareció en la edición del 5 de marzo de Materiales de la naturaleza .