Un método para crear nanopartículas sin utilizar disolventes podría conducir a una electrónica respetuosa con el medio ambiente.

Las nanopartículas de composición y tamaño controlable tienen un gran potencial en electricidad, dispositivos ópticos y químicos, pero deben crearse de forma segura y rentable. Kazuhiro Takanabe y sus compañeros de trabajo de KAUST ahora informan sobre un método simple para sintetizar nanopartículas de sulfuro metálico a baja temperatura sin usar solventes dañinos para el medio ambiente.

Sulfuros metálicos, que son materiales cristalinos que combinan uno o más átomos de metal con átomos de azufre, tener excelente electrónica, Propiedades ópticas y termoeléctricas. Las nanopartículas de estos materiales son una perspectiva interesante para el desarrollo de dispositivos miniaturizados. Pero, El desarrollo de dispositivos tan pequeños depende de una simple, método eficiente y seguro para la creación de nanoestructuras de sulfuro metálico, preferiblemente a escala comercial. El método ideal no debería exigir el uso de altas temperaturas o disolventes que tengan un impacto negativo en el medio ambiente o la salud humana.

Takanabe y su equipo ahora demuestran un método sin solventes para crear una amplia gama de nanopartículas de sulfuro metálico utilizando un compuesto orgánico que contiene azufre llamado tiourea.

Significativamente, los materiales de sulfuro objetivo pueden incluso sintetizarse al aire libre. "Nuestro objetivo era hacer que la síntesis sea a la vez simple y sólida, "dice Takanabe.

El equipo agrega tiourea y un óxido o nitrato del metal (o metales) a un crisol. Cuando se calienta a una temperatura relativamente baja de aproximadamente 200 ° C, la tiourea se derrite. Esto proporciona los átomos de azufre requeridos y también juega el mismo papel que un solvente en un enfoque convencional, actuando como los centros de base que reaccionan con la fuente de metal.

Los investigadores utilizaron su método para producir nanopartículas complejas de sulfuro metálico cuaternario, a saber, CuGa2In3S8. Se observó que se formaba simultáneamente un polímero orgánico alrededor de las nanopartículas de sulfuro, creando una capa de cobertura. Caracterizaron los materiales utilizando técnicas de resonancia magnética nuclear de estado sólido (RMN) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (TEM) para investigar su morfología y comprender el polímero de recubrimiento.

Takanabe explica cómo el Laboratorio central de imágenes y caracterización de KAUST fue crucial en este paso. "En este papel, el Core Lab llevó a cabo el análisis de materiales con RMN y TEM, que fue crucial para relacionar el tamaño de las nanopartículas de sílice con sus propiedades dieléctricas. El análisis TEM produjo las imágenes de las nanopartículas, adquirido a una resolución de escala nanométrica y, por lo tanto, facilitó la estimación de las dimensiones de las nanopartículas. Es más, el prisma de electrones instalado en el instrumento TEM permitió determinar las distribuciones espaciales de los elementos constituyentes en las nanopartículas, que también resultó ser igualmente importante en este trabajo ".

Los resultados muestran que un polímero de nitruro de carbono orgánico se forma de manera controlable en el exterior, sin embargo, la composición exacta de este polímero depende de la temperatura de síntesis y de las proporciones de precursores.

El equipo de Takanabe indicó la utilidad de sus nanopartículas usándolas como fotocatalizador para la evolución de hidrógeno. donde los iones de azufre venenosos se vuelven seguros en una solución acuosa. "Este estudio abre el nuevo protocolo de síntesis de nanopartículas de sulfuro metálico, que son útiles para diversas aplicaciones, "dice Takanabe.

"Tenemos la suerte de que este Core Lab proporcione a los investigadores análisis de materiales de alta calidad mediante la adquisición de instrumentación de última generación y el mejor talento, " él añade.