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02/08/2014

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Diseñan nanoestructuras de oro que eliminan gases contaminantes

Investigadores del CSIC consiguen controlar la porosidad de este metal para que tenga una gran actividad catalítica


Una investigación liderada por el CSIC ha logrado dirigir el crecimiento de las cavidades porosas que aparecen en nanoestructuras de oro. A diferencia del oro convencional, su versión nanoporosa se caracteriza por generar una gran actividad catalítica en reacciones de oxidación. Esto permite usarla para eliminar gases contaminantes -como el monóxido de carbono- y convertirlos en otros menos nocivos para el medio ambiente, como el dióxido de carbono.





El oro nanoporoso (izquierda), frente al normal (derecha). Fuente: CSIC.
El oro nanoporoso (izquierda), frente al normal (derecha). Fuente: CSIC.
Cuando se fabrica un material, las imperfecciones, al igual que los agujeros de un queso emmental, surgen de forma espontánea sin ningún tipo de control. Una investigación liderada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha logrado dirigir el crecimiento de las cavidades porosas que aparecen en nanoestructuras de oro. El hallazgo ha sido publicado en la revista Nanotechnology.

Para ello, el equipo ha desarrollado una nueva técnica de síntesis de películas de oro nanoporoso mediante plasma. El investigador del Instituto de Ciencias de Materiales de Sevilla (centro mixto del CSIC y la Universidad de Sevilla) Alberto Palmero, que ha dirigido la investigación, explica en la nota de prensa de la institución: “Hasta ahora, la síntesis de este material no permitía un control tan preciso de la estructura”.

El plasma es un gas ionizado, repleto de iones y electrones, que pulveriza la superficie del bloque de oro. Mediante la alteración de las propiedades del plasma, el equipo de Palmero ha sido capaz de dirigir los átomos pulverizados del oro hacia otra superficie para propiciar la formación de estructuras áureas, sobre las que se ha podido controlar el tamaño, disposición y profundidad de sus nanoporos.

A diferencia del oro convencional, empleado en joyería, su versión nanoporosa se caracteriza por generar una gran actividad catalítica en reacciones de oxidación. Esto permite usarla para eliminar gases contaminantes y convertirlos en otros menos nocivos para el medio ambiente.

La actividad catalítica del oro tiene lugar en el interior de sus nanocavidades. La importancia de esta investigación, por tanto, radica en la posibilidad de controlar la nanoporosidad del material y optimizar el proceso de descontaminación.

El monóxido de carbono

Palmero relata el caso del monóxido de carbono (CO): “Cuando este gas tóxico, de gran poder contaminante, penetra en la nanoestructura y entra en contacto con su superficie se reduce la energía de activación necesaria para que se oxide y de lugar a dióxido de carbono (CO2)”.

Para el investigador del CSIC, “la posibilidad de sintetizar oro con nanoporosidad controlada abre una nueva puerta a aplicaciones tecnológicas en campos tan diversos como la eliminación de gases contaminantes, el desarrollo de sensores, la industria petroquímica y las células de combustible, entre otros”. Además, Palmero destaca que “dicha técnica puede implementarse industrialmente de forma sencilla”.

Esta investigación ha sido codirigida por el investigador del Instituto de Microelectrónica de Madrid del CSIC José Miguel García-Martín, responsable de la fabricación del material. Asimismo, el trabajo se ha hecho en colaboración con el centro HASYLAB de Hamburgo (Alemania), y ha contado con financiación estatal a través del proyecto Consolider “FUNCOAT” y el proyecto de excelencia “PLASMATER” financiado por la Junta de Andalucía.

Referencia bibliográfica:

R. Alvarez, J. M. García-Martín, M. Macías-Montero, L. Gonzalez-Garcia, J.C. González, V. Rico, J. Perlich, J. Cotrino, A. R. González-Elipe, A. Palmero. Growth regimes of porous gold thin films deposited by magnetron sputtering at oblique incidence: from compact to columnar microstructures. Nanotechnology. DOI:10.1088/0957-4484/24/4/045604.


Jueves, 10 de Enero 2013
CSIC/T21
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