Nanotecnología para el desarrollo de sensores fotónicos y de gases innovadores
A diferencia de los materiales masivos, las propiedades de los nanomateriales dependen a menudo de su tamaño y forma, ya que una fracción importante de sus átomos se encuentra en la superficie. Un material particular puede prepararse en diferentes nanoformas, tales como nanopartículas, nanocables, nanocintas o nanotubos y en diferentes tamaños. Incluso la estructura y la composición pueden ser bastante diferentes en las nanoformas y en el material masivo. El proyecto financiado con fondos de la Unión Europea NPS4FM (Nanomaterial photonic sensors for food manufacturing) abrió nuevas posibilidades para continuar explorando el uso de nanomateriales como sensores en diversas aplicaciones. Los científicos lograron preparar nanoestructuras de dióxido de estaño, óxido de zinc (ZnO), óxido de cadmio (CdO) y sulfuro de cadmio (CdS) de diversas morfologías mediante ablación láser en líquidos. En algunos casos, el equipo aplicó la ingeniería de superficies para añadir una capa de pasivación como protección contra la corrosión. Los científicos sintetizaron nanocables ramificados de CdS de tan solo 24 nm de diámetro y nanocajas de CdS casi monocristalinas mediante la irradiación láser de soluciones de precursores líquidos. Ambas nanoestructuras de CdS son los sistemas de CdS más pequeños de los que se tiene constancia. Gracias a su morfología única, gran área superficial y características de alta energía, estas nanoestructuras son adecuadas como fotocatalizadores. Se aprovecharon suficientemente las morfologías únicas y la orientación cristalina de los nanocopos de CdS y CdO para crear nuevos sensores de gases con una gran sensibilidad y selectividad para el isopropanol y el éter dietílico. También se desarrollaron cerámicas porosas de carburo de silicio que podrían utilizarse en sensores de gases o como soportes de catalizadores. Por medio de un método de síntesis sencillo con un solo paso, los científicos produjeron diversos nanocristales de ZnO y de ZnO dopado de tamaños muy inferiores a 10 nm y con una distribución de tamaños uniforme. El equipo demostró que este nuevo método puede escalarse fácilmente y ofrece la oportunidad de producir diversos nanocristales que, una vez procesados en un nuevo disolvente, pueden utilizarse de manera eficiente como tintas en dispositivos de deposición por centrifugado o de impresión. Después de realizar diversos ajustes experimentales con puntos de carbono, los científicos lograron controlar sus propiedades de emisión por primera vez. Mediante la aplicación de técnicas específicas de ingeniería de superficies, el equipo obtuvo luminiscencia roja, azul y verde de estos puntos de carbono. Por su fácil preparación y características ópticas únicas, estas nanopartículas son útiles en diodos emisores de luz, pantallas a todo color y creación de bioimágenes multiplexadas. NPS4FM logró sintetizar correctamente un número de nanomateriales con aplicaciones industriales importantes. Todas las actividades experimentales y hallazgos innovadores del proyecto se han publicado en revistas revisadas por pares.
Palabras clave
Sensores fotónicos, electrónica impresa, nanomateriales, NPS4FM, sensores de gases, puntos de carbono
