Un equipo de investigadores de la Universidad de Florida Central ha creado un nuevo nanomaterial que repele el agua y puede permanecer seco incluso sumergido bajo el agua.

El descubrimiento podría abrir la puerta al desarrollo de superficies repelentes al agua más eficientes, pilas de combustible y sensores electrónicos para detectar toxinas. El trabajo está documentado en la historia de portada de la publicación de este mes. Materiales avanzados diario.

Debashis Chanda, profesor del Centro de Tecnología de Nanociencia de la UCF, dirigió el equipo que creó estas novedosas películas superhidrófobas y recubrimientos a partir de nanomateriales. Se inspiró en la naturaleza y evolución de ciertas plantas y especies biológicas.

"Ser repelente al agua o hidrofobicidad es la herramienta de la naturaleza para proteger y autolimpieza de plantas y animales contra patógenos como hongos, crecimiento de algas y acumulación de suciedad, "Dice Chanda." Tomamos nuestras señales de la estructura de una hoja de loto y sintetizamos materiales nanoestructurados basados ​​en cristales moleculares de fullerenos ".

Fullerenos (C ₆₀ y C ₇₀ ) se construyen agrupando moléculas de carbono, el bloque de construcción básico del universo. El carbono se presenta en varias formas. En circunstancias especiales, 60 o 70 de estas moléculas de carbono pueden unirse para formar una estructura cerrada en forma de jaula, llamados fullerenos. Estas jaulas pueden apilarse unas sobre otras para formar cristales altos llamados fulleritas.

Al colocar una gota de un gel creado a partir de fulleritas en cualquier superficie, se activa un estado súper repelente al agua, Dice Chanda. La estructura única en forma de jaula del gel no interfiere con el material original que se está tratando, lo que significa que conservan sus propiedades funcionales únicas. Eso significa que la nueva super superficie se puede usar potencialmente para dividir el agua, desinfección bacteriana, generación de hidrógeno o electrocatálisis, todo lo cual se puede generar en entornos fluidos.

"Por ejemplo, el nuevo gel facilita la separación de la electrocatálisis, lo que podría conducir a pilas de combustible más eficientes, "Dice Chanda." El mismo gel puede conducir a mejores aceptores de electrones, que son clave en el desarrollo de detectores y sensores de alta sensibilidad para gases tóxicos. Hay mucho potencial. Es muy emocionante ".

La mayoría de las superficies hidrófobas informadas anteriormente se han logrado mediante el diseño de patrones microscópicos que implican procesos complejos de litografía o grabado que no se pueden realizar en todas las superficies. Y no todas las superficies hidrofóbicas desarrolladas previamente permanecen secas cuando se sumergen bajo el agua durante más de unos pocos minutos a una cierta profundidad de agua.

"Descubrimos que las películas de fullerita muestran una repelencia al agua extrema independientemente de la dirección del flujo de agua e incluso bajo un flujo continuo de agua sobre ellas, "Dice Chanda." Incluso cuando están sumergidas a 60 centímetros de agua durante varias horas, las películas permanecen secas. Incluso descubrimos que pueden capturar y almacenar gases bajo el agua en forma de plastrones, una forma de burbujas atrapadas que imitan la milagrosa mosca alcalina del lago Mono de California ".

Rinku Saran, un becario postdoctoral en el laboratorio de Chanda, y el autor principal del estudio dice que está entusiasmado con el potencial.

"Debido a que estas superficies superhidrofóbicas se crean en un proceso muy fácil y sencillo utilizando fullerenos de carbono puro, anticipamos que se pueden explotar en muchos experimentos y aplicaciones de la vida real, "Dice Saran.