Investigadores de la Universidad de Tokio han descubierto por primera vez una forma de mejorar la durabilidad de los catalizadores de oro mediante la creación de una capa protectora de grupos de óxidos metálicos. Los catalizadores de oro mejorados pueden resistir entornos físicos durante un período de tiempo mayor que sus homólogos desprotegidos. Esto puede aumentar la gama de posibles aplicaciones y, en algunos casos, reducir el consumo y los costes de energía. Estos catalizadores se utilizan ampliamente en campos industriales como la síntesis química y la producción farmacéutica, todos los cuales pueden beneficiarse de catalizadores de oro mejorados.
Todo el mundo ama el oro: deportistas, piratas, banqueros, todo el mundo. Históricamente, el oro ha sido un metal atractivo que se utiliza para fabricar medallas, joyas, monedas y más.
Lo que hace que el oro sea tan brillante y atractivo son sus propiedades químicas que resisten condiciones físicas en las que otros materiales pueden desvanecerse, como el calor, la presión, la oxidación y otras sustancias nocivas.
Sin embargo, paradójicamente, a nanoescala, las diminutas partículas de oro se oponen a esta tendencia y se vuelven tan activas que durante mucho tiempo han sido clave para desarrollar una variedad de catalizadores, sustancias intermedias que aceleran o de alguna manera hacen que se produzcan reacciones químicas. En otras palabras, son sustancias útiles o necesarias para convertir una sustancia en otra y, por tanto, se utilizan mucho en síntesis y fabricación.
La innovación detrás de los catalizadores de oro mejorados
Kosuke Suzuki, profesor asociado del Departamento de Química Aplicada de la Universidad de Tokio, dijo: "El oro es un metal mágico que es justamente elogiado en la sociedad, especialmente en el campo científico. El oro es un material ideal para los catalizadores y puede ayudarnos a sintetizar diversas sustancias, incluidos los medicamentos. Razones Debido a que el oro tiene una baja afinidad para absorber moléculas y es altamente selectivo para las sustancias a las que se une, permite un control muy preciso del proceso de síntesis química. Los catalizadores de oro generalmente operan a temperaturas y presiones más bajas. Requieren menos energía y tienen menos impacto ambiental que los catalizadores tradicionales".
Por muy bueno que sea el oro, tiene algunos inconvenientes. Cuanto más pequeñas son las partículas de oro, más reactivo es y, en algún momento, los catalizadores fabricados con oro comienzan a verse afectados negativamente por el calor, la presión, la corrosión, la oxidación y otras condiciones. Suzuki y su equipo pensaron que podían mejorar la situación y diseñaron un nuevo protector que permitiría a los catalizadores de oro mantener su funcionalidad útil en una gama más amplia de condiciones físicas que normalmente obstaculizarían o destruirían los catalizadores de oro típicos.
"Las nanopartículas de oro que se utilizan actualmente en los catalizadores tienen cierto grado de protección, gracias a agentes como el dodecanotiol y los polímeros orgánicos. Pero nuestra nueva tecnología se basa en un tipo de grupo de óxido metálico llamado sal polioximetálica, que es mucho más eficaz, especialmente cuando se trata de estrés oxidativo", dijo Suzuki.
"Actualmente estamos investigando nuevas estructuras y aplicaciones de polioximetalatos. Esta vez aplicamos polioximetalatos a nanopartículas de oro y determinamos que los polioximetalatos mejoraban la durabilidad de las nanopartículas. El verdadero desafío radica en aplicar varias técnicas analíticas para probar y verificar esto".
El equipo de investigación utilizó una variedad de técnicas conocidas colectivamente como espectroscopia. Utilizaron nada menos que seis métodos espectroscópicos, que variaban en los tipos de información que revelaban sobre la materia y su comportamiento. Pero en términos generales, funcionan proyectando algún tipo de luz sobre una sustancia y luego usando sensores especializados para medir cómo cambia la luz de alguna manera. Suzuki y su equipo pasaron varios meses realizando diversas pruebas y diferentes configuraciones de sus materiales experimentales hasta que encontraron lo que buscaban.
"Nuestro objetivo no es sólo mejorar ciertos métodos de síntesis química", dijo Suzuki. "Nuestras nanopartículas de oro mejoradas tienen muchas aplicaciones que podrían beneficiar a la sociedad: catalizadores que descomponen la contaminación (muchos automóviles de gasolina ya tienen los conocidos convertidores catalíticos), pesticidas de bajo impacto, química verde para energía renovable, intervenciones médicas, fuentes de alimentos, sensores de patógenos sexuales, y la lista continúa. Pero queremos ir aún más lejos. Los próximos pasos serán mejorar el rango de condiciones físicas para hacer que las nanopartículas de oro sean más adaptables, y también buscar cómo agregar algo de durabilidad a otros metales catalíticos útiles como rutenio, rodio, renio y, por supuesto, algo más popular que el oro: el platino."
Fuente compilada: ScitechDaily