La nanotecnología es la rama de la tecnología cuyo objetivo es manipular la materia en el rango de tamaños de entre 1 a 100 nanómetros. O, expuesto de otra manera, de una a cien millonésimas partes de un milímetro. Y, en dicha rama, siempre ha habido una creencia generalizada de que "menor es mejor". Ahora, un estudio en el que participa el asturiano Gonzalo Prieto, del Instituto alemán Max Plank, junto con colegas de la Universidad de Utrecht (Holanda) y de la multinacional danesa Haldor-Topsoe, demuestra que la nanotecnología presenta fronteras definidas que hacen que una reducción de tamaño no siempre sea la estrategia más adecuada para obtener mejores prestaciones.
En el rango de tamaños de la nanotecnología, las propiedades de la materia cambian de manera radical con respecto a cuando la misma materia no está dividida en unidades elementales de tamaño tan reducido. "Las propiedades especiales de los nanomateriales son claves para numerosas aplicaciones, desde la captación de la energía del sol y su conversión en electricidad o combustibles, al desarrollo de materiales con propiedades biocidas que les permiten permanecer estériles para aplicaciones en medicina, la administración local y controlada de fármacos en tratamientos terapéuticos. También para el desarrollo de catalizadores, materiales capaces de acelerar y dirigir reacciones químicas, empleados para la eliminación de emisiones de automóviles o la producción de productos químicos y materiales", explica un portavoz del Max Planck Institut al hablar de esta investigación de la que forma parte un asturiano.
El estudio, que se publicará este viernes en la prestigiosa revista científica "Nature", se centra en la aplicación de nanopartículas de metal, "embebidas en una red metálica porosa, que presentan gran interés como catalizadores, entre otras reacciones, para el reciclaje de dióxio de carbono en productos químicos y materiales de uso cotidiano, evitando su emisión a la atmósfera". El equipo de científicos ha desarrollado rutas que permitieron sintetizar y estudiar más de 40 nanomateriales compuestos por partículas de cobre de tamaño muy definido.
Eficiencia
El estudio revela que las partículas metálicas, responsables de la actividad de los catalizadores, presentan una eficiencia creciente al reducirse su tamaño -de acuerdo a lo esperado teniendo en cuenta los beneficios de la nanotecnología-, pero sólo hasta un tamaño de 8 nanómetros (esto es equivalente a dividir, por ejemplo, un guisante progresivamente en dos mitades hasta 20 veces) y pierden su eficacia si su diámetro se reduce más allá de ese tamaño.
"De acuerdo a los resultados del estudio, si el tamaño de partícula se reduce por debajo de ese diámetro 'mágico', los átomos de metal que conforman las nanopartículas no encuentran el acomodo necesario en la superficie de las mismas, lo que evita que se creen determinadas agrupaciones superficiales de varios átomos que se creen son esenciales para interaccionar con las moléculas de los gases que se hacen reaccionar sobre ellas, promover la ruptura de sus enlaces y la formación de nuevos enlaces dando lugar a las moléculas producto de interés", indica el instituto Max Planck.
Las nanopartículas de tamaño óptimo son hasta 10 veces más eficaces que aquellas con un tamaño inferior, por ejemplo de 2 nanómetros, constituidas solamente por unos 200 átomos. El estudio contribuye así a comprender los límites de la nanotecnología, y señala que para aplicaciones tecnológicas muy relevantes, más allá de ciertos umbrales, no siempre "menor es mejor". Estas revelaciones servirán para el desarrollo de catalizadores, y otros nanomateriales funcionales, con prestaciones óptimas.
