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Crean materiales que cambian de color al estimularlos térmicamente

Presentan magnetismo y movimiento a escala microscópica


Científicos valencianos han conseguido crear materiales que cambian de color al ser estimulados térmicamente, y que también presentan magnetismo y movimiento a escala microscópica. Se denominan 'materiales que respiran', puesto que el movimiento que presentan se asemeja al de un acordéon 'respirando'.





Los materiales, a escala nanométrica. Fuente: UV.
Los materiales, a escala nanométrica. Fuente: UV.
Son materiales que respiran, que se abren y se cierran como un acordeón. Una investigación desarrollada en el Institut de Ciència Molecular (ICMol) de la Universitat de València permite la generación de materiales multifuncionales con diversas capacidades, como responder a estímulos térmicos, cambiar de color, ser magnéticos y presentar un movimiento en la escala de micras, como consecuencia de una variación en su estructura molecular.

Las conclusiones de este trabajo, liderado por el investigador Gonzalo Abellán y dirigido por los catedráticos Eugenio Coronado y Hermenegildo García, se publican en la revista Chemical Science.

Este estudio -en el que colaboran el Instituto de Tecnología Química (ITQ) de la Universitat Politècnica de València y la Universidad Autónoma de Madrid- presenta lo que los investigadores denominan materiales con respiración (breathing materials) “por el movimiento de los cristales, que se asemeja al de un acordeón abriendo y cerrándose”, apunta en la nota de prensa de la universidad Gonzalo Abellán, quien actualmente es investigador posdoctoral Marie Curie en la Universidad de Erlangen-Nuremberg (Alemania).

Abellán explica que han sintetizado unos materiales híbridos “basados en hidróxidos dobles laminares intercalados por moléculas termocrómicas, es decir, que cambian su color con la temperatura. El sistema se parece a un sándwich: las láminas son los hidróxidos, que en nuestro caso son magnéticos, y en el espacio interlaminar incorporamos las moléculas fotoactivas”.

Anclaje

La importancia de este hallazgo radica en que los investigadores han conseguido racionalizar la influencia que tiene la forma en la que las moléculas están conectadas a las láminas.

“Si el anclaje ocurre por un solo extremo de la molécula, las láminas presentan un movimiento de deslizamiento completamente reversible -al que denominamos respiración- cuando son sometidas a un estímulo externo, en este caso, un pequeño cambio de temperatura. Mientras que si las láminas están conectadas por los dos extremos, el movimiento genera una compresión y mucha tensión y presentan un movimiento más limitado. Esto se ve reflejado de forma drástica en las propiedades ópticas y magnéticas de estos materiales”, explica Abellán.

La investigación surgió a raíz de un trabajo previo desarrollado entre el ICMol y el ITQ. Este estudio demostró que se podían modular las propiedades magnéticas de un material híbrido con la luz.

Consiguieron sintetizar un material laminar híbrido en el que se habían modulado las propiedades magnéticas de una matriz inorgánica, basada en hidróxidos, gracias a los cambios de tamaño producidos en moléculas tipo azo bajo el efecto de un estímulo lumínico.

Ante una excitación con luz ultravioleta de las moléculas tipo azo, las láminas de la matriz inorgánica disminuyen su distancia y, por tanto, se alteran sus propiedades magnéticas. El material laminar híbrido puede volver a sus propiedades originales cuando se expone al agua o a una cierta humedad del aire, por el hecho de que se recupera la distancia inicial entre las láminas de la matriz inorgánica.

Al realizar aquel experimento, los investigadores se plantearon muchas preguntas acerca de cuáles eran los principales factores para controlar el movimiento de estos sistemas a voluntad; o qué papel podría jugar el diseño químico de las láminas magnéticas y las moléculas orgánicas intercaladas entre ellas, algo que han aprovechado en la nueva investigación.

Referencia bibliográfica:

Gonzalo Abellán, Jose Luis Jordá, Pedro Atienzar, María Varela, Miriam Jaafar, Julio Gómez-Herrero, Félix Zamora, Antonio Ribera, Hermenegildo García y Eugenio Coronado: Stimuli-responsive hybrid materials: breathing in magnetic layered double hydroxides induced by a thermoresponsive molecule. Chemical Science (2015). DOI: 10.1039/C4SC03460K.


Martes, 7 de Abril 2015
Redacción T21
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