Científicos de la Universidad de Cambridge han desarrollado un nuevo método de creación de materiales nanoporosos con aplicaciones potenciales que van desde la purificación del agua a la creación de sensores químicos.
La nueva investigación, que ha sido publicada en la revista ‘Nature Materials’, describe un procedimiento «más eficaz y flexible», llamado ‘Método de shock osmótico colectivo’ (COS, por sus siglas en inglés), para la creación de estructuras porosas. El estudio ha demostrado que mediante el uso de fuerzas osmóticas, incluso las estructuras con componentes menores completamente encapsuladas en una matriz, pueden hacerse porosas o nanoporosas.
Para producir un material poroso son necesarios varios componentes. Así, cuando el componente de menor importancia se retira, los poros pequeños ocupan su lugar. Hasta ahora, la creación de materiales nanoporosos era limitada, puesto que se creía que el componente menor debía ser conectado al interior de la estructura, así como al exterior, con el fin de ser retirado.
El autor principal del estudio, el doctor Easan Sivaniah del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, explica cómo funciona el proceso: «El experimento es bastante similar a una demostración en el aula utilizando un globo con agua salada, ¿cómo se puede liberar la sal del globo? La respuesta es poner el balón en un baño de agua dulce; la sal no puede salir del globo, pero el agua puede entrar, y lo hace para reducir la salinidad en el globo. Como entra más agua, el globo se hincha y, finalmente, estalla, liberándose la sal por completo».
Los investigadores también han demostrado cómo los materiales nanoporosos, creados mediante este proceso único, se pueden utilizar para desarrollar filtros capaces de eliminar residuos muy pequeños en el agua.
El doctor Sivaniah añade que se está ante un «sistema eficiente de filtros» que podrían ser utilizados en países con escaso acceso al agua potable fresca, o para eliminar metales pesados y residuos industriales de fuentes de agua subterránea. También se espera poder utilizar para convertir en potable el agua de mar utilizando rutas de baja tecnología y bajo consumo de energía.
Otras aplicaciones fueron exploradas en colaboración con expertos que tienen experiencia en fotónica (como el del doctor Hernán Miguez, de la Universidad de Sevilla) y en optoelectrónica (como el profesor Sir Richard Friend, del Laboratorio Cavendish).
El desarrollo de dispositivos emisores de luz se llevó a cabo usando electrodos de óxido de titanio a partir de materiales COS; mientras que el nuevo arreglo de materiales proporcionó multicapas fotónicas únicas para el desarrollo de sensores que cambian de color en respuesta a la absorción de pequeñas cantidades de sustancias químicas, o para su uso en los componentes ópticos.
El doctor Sivaniah añade que actualmente se está explorando una serie de aplicaciones, que incluyen el uso de dispositivos emisores de luz, paneles solares, electrodos para supercondensadores y pilas de combustible.