Investigadores de la Universitat Politècnica de València y la Universidad de Bucarest han desarrollado un nuevo material catalizador, compuesto por grafeno y nanopartículas metálicas orientadas, que ayudaría a incrementar la eficiencia en la producción de fármacos y productos fitosanitarios o compuestos para electrónica, entre otras aplicaciones. Los resultados de su trabajo han sido publicados recientemente en la revista Nature Communications.

Además del material en sí, la principal novedad del trabajo desarrollado por los investigadores se encuentra en el proceso de obtención: han sido capaces de conseguir el film de grafeno conteniendo las nanopartículas orientadas metálicas –ya sea de cobre u oro- en una sola etapa.

“La unión entre los dos componentes del material y que las nanopartículas adquieran la orientación adecuada espontáneamente redunda directamente en la eficiencia y funcionalidad del nuevo material como catalizador. Comparado con los compuestos metálicos solubles utilizados actualmente, es entre cien mil y un millón de veces más activo”, explica Hermenegildo García, investigador del Instituto de Tecnología Química, centro mixto de la Universitat Politècnica de València y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Para comprender la importancia de las prestaciones del material diseñado, Hermenegildo García explica que el proceso de fabricación del material en un único paso tiene cierta analogía con que “ fuéramos capaces de poner la calles y los edificios de una ciudad y que estos estuvieran correctamente orientados. El nuevo material favorece el acoplamiento entre los reactivos que van a dar lugar a los fármacos y compuestos fitosanitarios, formándose un nuevo enlace de forma fácil y eficiente”, explica García. El origen de esta mayor actividad reside en que las partículas metálicas de tamaño nanométrico presentan la ordenación más adecuada para unir los reactivos.

Junto a Hermenegildo García, en el desarrollo del material han participado también Mercedes Álvaro y Juan F. Blandez, del Departamento de Química de la UPV, junto con Ana Primo e Ivan Esteve, ambos del Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC).

Obtención del producto

El proceso para la obtención del grafeno con nanopartículas orientadas se inicia con la purificación de la materia prima –algas y piel de gambas. Posteriormente los biopolímeros naturales se impregnan con los iones metálicos y se disponen como una película sobre cuarzo, calentándose el sistema a altas temperaturas (1200 grados). En estas condiciones el biopolímero se convierte en grafeno. Mientras, los metales van generando las nanopartículas que se asientan sobre el grafeno.

“Continuando con la analogía, el proceso es similar a formar primero las calles de la ciudad, que sería el grafeno, y una vez que éstas se han formado, los edificios, que serían las nanopartículas metálicas, se colocan en el lugar correcto, lo que favorece su orientación más adecuada. Esto favorece la mayor eficiencia del material obtenido”, concluye García.