Crédito:Asociación RUVID
Un equipo de investigación multidisciplinario de la Universitat Jaume I (UJI) en colaboración con el Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF) de Brasil ha demostrado por primera vez la síntesis eficiente de tungstato de bismuto (Bi 2 WO 6 ) mediante un método hidrotermal asistido por microondas y su posterior irradiación con láser de femtosegundos, que es responsable de la cristalización total de Bi 2 WO 6 .
El tungstato de bismuto es un semiconductor importante con diferentes morfologías, lo que permite diferentes aplicaciones tecnológicas. El objetivo de la investigación ha sido obtener un Bi cristalino 2 WO 6 con una morfología muy definida y con propiedades adecuadas, para ser utilizado como fotocatalizador en la degradación de compuestos nocivos para la salud.
El trabajo fue realizado por Juan Andrés, jefe del Laboratorio de Química Teórica y Computacional; Gladys Mínguez-Vega y C. Doñate-Buendía del Instituto de Nuevas Tecnologías de Imagen (INIT) de la UJI, Profesor Elson Longo, director de la CDMF, e Ivo M. Pinatti y Amanda F. Gouveia del mismo centro. Ha sido publicado en la revista Informes científicos , titulado "Organización estructural inducida por irradiación láser de femtosegundos y cristalinidad de Bi 2 WO 6 . "
La investigación que ha dado lugar a esta publicación se realizó durante una estancia del Dr. Ivo Pinatti del CDMF en el Laboratorio de Química Teórica y Computacional de la UJI. Se utilizaron diferentes técnicas de caracterización experimental para dilucidar, a nivel atómico, el orden estructural y electrónico en resumen, media y larga distancia de este semiconductor. Estos resultados coincidieron con las predicciones derivadas de cálculos mecano-cuánticos, utilizando métodos y técnicas de química teórica y computacional. Por otra parte, los resultados teóricos permitieron diseñar y dirigir la síntesis para obtener Bi 2 WO 6 con una morfología específica y con propiedades adecuadas para ser posteriormente utilizado en una aplicación tecnológica o industrial.
Controlar la organización estructural y la cristalinidad de los semiconductores es clave para mejorar su desempeño en aplicaciones tecnológicas. El método hidrotermal, asistido por microondas, es el procedimiento más rápido y económico para poder manipular y obtener materiales con diferentes morfologías. Es más, es un método de síntesis verde, respetuoso con el medio ambiente y muy eficiente para desarrollar nuevos materiales y optimizar sus propiedades. La investigación muestra que, a pesar de que el material sintetizado es puro, sin contaminantes ni fases indeseadas, tenía poca cristalinidad. La posterior irradiación del material con el láser de femtosegundos permitió la cristalización completa de este semiconductor.
El presente trabajo es una muestra más de la originalidad de los proyectos de I + D + i desarrollados desde el Laboratorio de Química Teórica y Computacional de la UJI, que se basa en la combinación de teoría y simulación con experimentación. Esta estrategia ha permitido encontrar y diseñar relaciones estructura-actividad y obtener propiedades físicas y químicas de materiales innovadores para aplicaciones tecnológicas específicas. En este caso, el potencial de Bi sintetizado 2 WO 6 como catalizador para la obtención de hidrógeno, para la degradación de tintes o fármacos, y como bactericida, Se está estudiando un agente fungicida y antiviral.
Durante más de quince años, y gracias a la colaboración entre el Laboratorio de Química Teórica y Computacional de la UJI y el CDMF en Brasil, se ha podido sintetizar nanomateriales que se utilizan como catalizadores avanzados y agentes biológicos, así como desarrollar y optimizar los procesos de fabricación.
Por otra parte, Se han obtenido nuevos materiales y se han modulado sus propiedades para aplicaciones tecnológicas, como sensores de gas, fotocatalizadores, y materiales que contienen nanopartículas de plata, sintetizado por irradiación de electrones o láser, con propiedades bactericidas y antifúngicas muy potentes. Es más, Se han obtenido 14 patentes y se han creado distintas empresas de base tecnológica (spin-offs y start-ups).
La consolidación de este perfil multidisciplinario e interdisciplinario, junto con la calidad de los resultados obtenidos a la vanguardia del conocimiento, es un paso adelante en la ciencia básica y orientada, y ha logrado posicionar al Laboratorio de Química Teórica y Computacional de la UJI como un referente internacional en el desarrollo e implementación de nuevas tecnologías en materiales avanzados y nanotecnología. Su director, Profesor Juan Andrés, ha establecido un nuevo campo de I + D + i en un amplio marco de actuación en el que la química, física, mecánica cuántica, ciencia de materiales y superficies, catálisis y nanotecnología convergen.
