¿Es posible crear una nueva clase de materiales a partir de sustancias muy diferentes utilizando el método de “síntesis en un solo recipiente”? Los químicos de la Universidad de Konstanz explican cómo permiten la síntesis de estos nuevos materiales.
La gente lleva mucho tiempo soñando con crear materiales para afrontar los desafíos de la vida cotidiana. Idealmente, se puede aprovechar una combinación de propiedades de diferentes materiales, aprovechando sus ventajas evitando desventajas. En química, este concepto se ha aplicado a materiales híbridos, particularmente aquellos que combinan compuestos orgánicos e inorgánicos.
Los materiales orgánicos son conocidos por su diversidad funcional, mientras que los materiales inorgánicos ofrecen una alta estabilidad. Sin embargo, la fusión de materiales orgánicos e inorgánicos plantea importantes desafíos debido a las diferentes condiciones de reacción necesarias para su formación. Un equipo de investigación dirigido por la profesora Mariam Interlas de la Universidad de Konstanz utiliza un método que equilibra estas condiciones contradictorias, permitiendo que las reacciones se produzcan de forma simultánea y sinérgica en un único recipiente de reacción. Los químicos llaman a este método “síntesis en un solo recipiente”.
Los investigadores han optimizado este método para lograr condiciones de reacción óptimas, similares a cocinar una comida perfecta en una olla, donde cada ingrediente debe prepararse en el estado correcto. La clave de su éxito es el control preciso de la presión, la temperatura y el tiempo, junto con la selección correcta de los ingredientes disponibles, o como los llaman los químicos, materiales de partida.
“La belleza de nuestro enfoque reside en su simplicidad”, afirma Frank Seiler, que contribuyó a una receta de marihuana mientras realizaba su tesis doctoral. “Evitamos catalizadores y disolventes tóxicos y utilizamos únicamente isopropanol, un desinfectante común, como disolvente. Esto hace que nuestro proceso sea sostenible y respetuoso con el medio ambiente”. El material resultante, denominado pigment@TiO.2 Contiene moléculas de color especiales, llamadas pigmentos orgánicos, y dióxido de titanio en capas. ¿Los resultados de una receta en un solo recipiente son realmente lo mejor de ambos mundos? En realidad, son mucho más que eso. Frank Seiler lo describe así: “No queremos simplemente obtener la combinación de todas las propiedades de los dos componentes individuales, sino también nuevas propiedades sinérgicas que ninguno de los materiales individuales presenta”. Estas propiedades sinérgicas hacen que pigment@TiO.2 Un material especialmente indicado para aplicaciones de baterías.
¿Por qué no se ha utilizado este método para crear materiales híbridos de este tipo en el pasado? “Esto se debe a que la idea es muy inusual. Normalmente, en las condiciones de reacción utilizadas, los compuestos orgánicos no se sintetizan”, explica Frank Seiler.
Encontrar dichos materiales y vías de reacción es uno de los objetivos de investigación del equipo de investigación de Merriam Interlas. Estudian cómo se pueden optimizar los procesos de síntesis química para generar materiales avanzados mejores y más sostenibles. “Queremos producir mejores materiales más rápido y de forma más respetuosa con el medio ambiente”, afirma Miriam Interlas.
