Nanoparticulas

TICEl ININ hoy

pequeñas estructuras con gran potencial
¿Por qué el interés en estos materiales? ¿Qué aplicaciones tienen?
Por Claudia E. Gutiérrez Wing (cgw@nuclear.inin.mx)

Las NANOPARTÍCULAS:

Mucho se ha escuchado de términos como nanociencia, nanotecnología, nanomateriales, nanoestructuras, nanopartículas, y esto se debe a que, sin duda, una de las áreas prioritarias en eldesarrollo científico y tecnológico actual esta enfocada a la Nanotecnología, junto con la biotecnología y la tecnología en información. Nanociencia y Nanotecnología, ciencia básica y ciencia aplicada respectivamente, tienen su fundamento en el estudio de los fenómenos ocurridos en la nanoescala y en los llamados nanomateriales, constituyendo un nuevo dominio científico que ha surgido para el diseño,fabricación y aplicación de nanoestructuras o nanomateriales, logrando el entendimiento fundamental de la relación entre las propiedades o fenómenos físicos y químicos y las dimensiones de los materiales1. Nanomateriales y nanopartículas Los nanomateriales son una nueva clase de materiales (sean cerámicos, metales, semiconductores, polímeros, o bien, una combinación de estos), en donde por lo menos unade sus dimensiones se encuen2 4 Contacto

tra entre 1 y 100 nm. Estos representan una transición entre moléculas y átomos, y un material con dimensiones de sólido volumétrico (bulk). Mientras que un material en el orden micrométrico aún presenta propiedades similares a las de un sólido volumétrico (bulk), en los nanomateriales, debido su tamaño reducido a unos cuantos nanometros, se modificansus propiedades que finalmente difieren del mismo material con dimensiones de sólido volumétrico, de las moléculas y los átomos. De acuerdo al número de dimensiones que se encuentren en el régimen nanométrico, los nanomateriales se pueden clasificar en cuatro tipos, como se observa en la figura 1: a) Materiales de dimensión cero: las tres dimensiones se ubican en el régimen nanométrico, a estacorresponden las nanopartículas; b) de una dimensión, teniendo una longitud variable, conservan una sola dimensión en el régimen de nanómetros, como es el caso de nanoalambres y nanotubos; c) de dos dimensiones, con áreas de tamaño indefinido, mantienen su espesor en el orden de 1 a 100 nm, como en el caso de películas delgadas, finalmente d) de tres dimensiones, en a que los sólidos tridimensionalesestán formados por unidades nanométricas.

Nuclear

Aunque el interés por el estudio de los nanomateriales surgió con gran fuerza en las últimas décadas, estos ya existían desde hace varios siglos atrás. Las nanopartículas específicamente, han existido en el planeta por siglos, algunos ejemplos son las partículas de humo y las nanopartículas dentro de bacterias. Más adelante, en algunascivilizaciones antiguas ya se utilizaban, aprovechando sus propiedades ópticas y medicinales. Las nanopartículas metálicas en particular, poseen propiedades interesantes con aplicaciones en diversas áreas tecnológicas. Respecto a sus primeros usos puede citarse el caso de la cultura egipcia, que empleaba nanopartículas de oro como coloides medicinales para conservar la juventud y mantener buena salud(actualmente se siguen utilizando para tratamientos de artritis) y la civilización china, además de utilizarla con fines curativos, también las empleaba como colorantes inorgánicos en porcelanas1. Un caso de gran interés es el vaso de Lycurgus, creado por los romanos en el siglo IV DC, que quizás por accidente contenía nanopartículas. Este vaso aun se

muestra en exhibición en el Museo Británicoy tiene una característica muy interesante: su color es verde si la luz con la que se observa es reflejada, y cambia a rojo si la luz es transmitida a través de él (figura 2). Análisis de este vaso muestran que esta compuesto de una matriz de vidrio que contiene una pequeña cantidad de nanopartículas metálicas ( de~70 nm) de oro y plata en una relación molar aproximada de 14:1, y estas son las...