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Sonoquímica para células solares de alta eficiencia

Un equipo científico financiado con fondos europeos ha facilitado nuevas alternativas para el diseño de estructuras electrónicas de la materia a nanoescala. Los resultados posibilitan la transformación de las nanopartículas semiconductoras en células solares eficientes que almacenen energía para una utilización posterior.
Sonoquímica para células solares de alta eficiencia
En el contexto del proyecto SONO ENGINEERING (Electronic structures sono-engineering of semiconductor nanoparticles for efficient solar energy exploitation), un equipo investigador estudió la ultrasonicación como una técnica de tratamiento térmico para diseñar eficazmente las estructuras electrónicas de las nanopartículas semiconductoras coloidales.

Concretamente, el trabajo se centró en la síntesis sonoquímica de las nanopartículas. La sonoquímica se vale de ondas acústicas de alta frecuencia para los procesos químicos, mientras que el mecanismo que causa los efectos sonoquímicos en los líquidos se basa en el fenómeno de la cavitación.

Mediante la utilización de esta técnica, el equipo científico ahondó en los aspectos físicos de las burbujas acústicas y, especialmente, en la liberación de energía durante el colapso de las burbujas. En el primer intento las nanopartículas hidrofílicas se sometieron a ultrasonidos directamente en una fase aceitosa a fin de diseñar nanopartículas pequeñas con un tamaño inferior a cien nanómetros. Otro método consistió en la utilización de copolímeros para modificar nanopartículas de óxido de zinc que después se atraían hacia la superficie de las burbujas de cavitación. Por último, el equipo introdujo surfactantes de cargas opuestas para darle propiedades hidrofóbicas a las nanopartículas.

El equipo científico también estudió la aplicación de ondas acústicas en las nanobarras de nitruro carbónico a fin de conseguir la separación fotoelectroquímica del agua. Aunque se demostró que la ultrasonicación puede influir en la estructura electrónica, también se identificó que la fotoactividad de las nanobarras artificiales era débil. El equipo modificó la técnica de síntesis de las películas de nitruro carbónico grafítico, las cuales se utilizan como material de electrodo para aumentar la conductividad. Mediante el estudio de la gran afinidad existente entre la película de nitruro carbónico grafítico y el sustrato de vidrio con óxido de estaño dopado con flúor, el equipo del proyecto reveló el valor más elevado de la densidad de fotocorriente para los dispositivos fotoelectroquímicos basados en este material de electrodo.

El proyecto SONO ENGINEERING estudió con éxito las interacciones de las burbujas de cavitación para la síntesis de los distintos tipos de nanomateriales, desde nanopartículas a cápsulas de ingeniería nanométrica. Además, se recurrió a la sonoquímica para sintetizar cápsulas porosas de proteínas en las interfases de cavitación. Estudios posteriores revelaron que los tamaños de los poros de las proteínas pueden ajustarse colocando las cápsulas en distintos entornos de pH, lo que evidencia su potencial para la carga y liberación de medicamentos.

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Palabras clave

Sonoquímica, células solares, nanopartículas semiconductoras, SONO ENGINEERING, ultrasonicación, cavitación
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