Un químico de la RUDN creó la tecnología para la síntesis de nanoesferas poliméricas para su uso en la producción de dispositivos electroquímicos. El método no requiere ningún tensioactivo y produce nanopartículas de un tamaño predeterminado. Los resultados del estudio se publicaron en Química de polímeros .

Las nanopartículas utilizadas para aplicaciones industriales deben tener la misma forma y tamaño, independientemente del material del que estén hechos. Ese es un desafío difícil de lograr tanto en el laboratorio como para la producción industrial. En algunos casos, las nanopartículas con incluso unas pocas decenas de nanómetros de diferencia de tamaño no realizan las funciones requeridas. Rafael Luke de la Universidad RUDN, junto con colegas de China y Pakistán, propuso un método simplificado para crear nanoesferas poliméricas de tamaño controlado.

La nueva tecnología se basa en el proceso sol-gel de síntesis de polímeros. Los científicos mezclan una serie de monómeros e inician reacciones de hidrólisis y policondensación. Estos procesos conducen a la formación de un sol, una solución de partículas diminutas, incluyendo partículas nanométricas de una sustancia sólida o burbujas de gas. Tras su posterior procesamiento, el sol se concentra al estado de un gel homogéneo o exuda las nanopartículas individuales (por ejemplo, por centrifugación). Para que las partículas resultantes sean homogéneas, es necesario aplicar tensioactivos al sol o utilizar una matriz.

Los investigadores obtuvieron nanopartículas sintetizando compuestos de polibenzoxazina, un grupo de polímeros que se pueden producir a partir de varios monómeros en condiciones bastante suaves. A diferencia de la mayoría de los investigadores anteriores, los químicos de la RUDN lograron sintetizar polibenzoxazina en forma de nanopartículas sin utilizar matrices ni tensioactivos. Los químicos han encontrado concentraciones específicas de los monómeros (floroglucina, parafenilendiamina, y formaldehído) disueltos en agua y etanol que, en combinación con un calentamiento suave (hasta 75 ° C), condujo a la formación de nanoesferas de tamaño uniforme. Los autores sugieren que el efecto se logra gracias al uso de parafenilendiamina. Participa en la reacción y actúa como catalizador. Los investigadores y los fabricantes pueden establecer el tamaño deseado de nanopartículas variando la concentración de los monómeros iniciales y la proporción en las soluciones de agua y etanol. Esa es una ventaja adicional del nuevo método. En el experimento, Los investigadores de la sección lograron producir nanoesferas con un diámetro de 105, 157 y 186 nm.

Las nanopartículas de este tipo se pueden utilizar en electroquímica. Los investigadores de la RUDN carbonizaron las nanoesferas poliméricas en una atmósfera de nitrógeno a 800 ° C y obtuvieron nanoesferas de carbono que contenían nitrógeno. que conservaba el mismo tamaño y forma. Estas nanopartículas se utilizaron para crear electrodos. Las nanoesferas de carbono demostraron una alta capacidad eléctrica. En el futuro, se pueden utilizar para crear supercondensadores y fuentes de corriente química.

"El enfoque tradicional para la síntesis de dichos polímeros requiere el uso de tensioactivos o matrices. Controlan directamente el tamaño de las partículas y construyen la estructura del material, "explica Rafael Luka, director del Diseño Molecular y Síntesis de Compuestos Innovadores para Medicina. “Nuestro enfoque te permite dejar de usarlas. Ya hemos probado una de las posibles aplicaciones de las nanopartículas obtenidas. Las nanoesferas de carbono que contienen nitrógeno sin activación adicional se utilizaron como supercondensador y demostraron el potencial para ser utilizadas en el campo de la conversión de energía y almacenamiento."