Esta figura ilustra la facilidad con la que se pueden preparar gramos de muchos tipos diferentes de nanopartículas de óxido en un solo paso. La primera fila de viales de muestra muestra las soluciones salinas iniciales de los diferentes elementos. La segunda fila muestra el producto después de la reacción con superóxido de potasio (KO2) y la adición de metanol. La fila inferior muestra los gramos de nanopartículas después de ser purificadas por centrifugación. Crédito:Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU.
Los científicos de la División de Ciencia y Tecnología de Materiales del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. (NRL) han desarrollado un nuevo proceso de un solo paso utilizando, por primera vez en este tipo de síntesis, superóxido de potasio (KO2) para formar rápidamente nanopartículas de óxido a partir de soluciones salinas simples en agua.
"Típicamente, la síntesis de nanopartículas de óxido implica la reacción lenta de un agente oxidante débil, como el peróxido de hidrógeno, con soluciones diluidas de sales metálicas o complejos en sistemas de disolventes tanto acuosos como no acuosos, "dijo el Dr. Thomas Sutto, Químico de investigación de NRL. "La rápida reacción exotérmica del superóxido de potasio con las soluciones salinas da como resultado la formación de nanopartículas de óxido o hidróxido insolubles".
Una ventaja importante de este método es la capacidad de crear grandes cantidades de materiales. NRL ha demostrado que se pueden preparar grandes cantidades (más de 10 gramos) de nanopartículas de óxido en un solo paso, que es aproximadamente cuatro órdenes de magnitud de rendimiento más alto que muchos otros métodos. Las concentraciones de metales, generalmente en la cantidad milimolar (mM), debe ser bajo para evitar la agregación de las nanopartículas en grupos más grandes que podrían limitar significativamente la cantidad de material que se puede preparar en cualquier momento.
Se ha demostrado que las nanopartículas de óxido son componentes cruciales en numerosas aplicaciones que incluyen dispositivos electrónicos y magnéticos, almacenamiento y generación de energía, y aplicaciones médicas tales como nanopartículas magnéticas para su uso en imágenes por resonancia magnética (MRI). En todas estas aplicaciones, El tamaño de las partículas es fundamental para la utilidad y función de las nanopartículas de óxido:la disminución del tamaño de las partículas da como resultado un aumento de la superficie. que puede mejorar significativamente el rendimiento de la nanopartícula de óxido.
Para demostrar la aplicabilidad a gran escala de este nuevo método, Se han preparado nanopartículas de óxido o hidróxido a partir de elementos representativos de la tabla periódica para producir rápidamente óxidos o hidróxidos de tamaño nanométrico. Además de los elementos convertidos en nanopartículas de óxido en la ilustración anterior, También se ha demostrado que las nanopartículas de óxido se pueden preparar a partir de metales de transición de segunda y tercera fila, e incluso semi-metales como el estaño, bismuto, talio y plomo.
Un aspecto interesante de esta técnica es que también se puede utilizar para producir mezclas de nanopartículas. Esto se ha demostrado mediante la preparación de materiales más complejos, como el óxido de litio y cobalto, un material de cátodo para baterías de litio; óxido de bismuto y manganeso, un material multiferroico; y un material de óxido de cobre y bario superconductor de itrio (K) de 90 grados Kelvin. Como tal, esta nueva ruta sintética a las nanopartículas de óxido también es muy prometedora para una multitud de otros catalizadores, eléctrico, magnético, o procesos electroquímicos, desde nuevos cátodos hasta la preparación de soluciones de otros tipos de materiales cerámicos.
