miércoles, 20 de marzo de 2019

Membranas a base de óxido de grafeno y nanocelulosa bacteriana para ultra-filtración de agua con contaminantes biológicos


Los contaminantes de origen biológico son un enorme reto para la tecnología de membranas de filtración de agua, pues disminuyen el flujo y aumentan los costos de operación. En este trabajo, investigadores de Estados Unidos y Corea del Sur presentaron una novedosa membrana de ultra-filtración para eliminar la contaminación biológica del agua. La membrana consiste de óxido de grafeno reducido (RGO por sus siglas en inglés) y nanocelulosa bacteriana (BNC por sus siglas en inglés). Los investigadores incorporaron hojuelas de GO en la BNC durante el crecimiento de la membrana in situ. Esta membrana RGO/BNC muestra excelente estabilidad en condiciones ambientales y resistencia mecánica ante la agitación, sonicación  e inclusive ante altas presiones.  Además,  debido a su contenido de GO, tiene propiedades fototérmicas por lo que exhibe actividad bactericida, evitando así tratamientos previos del agua en la entrada y, por lo tanto, disminuyendo el gasto en energía. Este diseño novedoso representa una solución tanto eficiente como amigable con el medio ambiente para la purificación del agua.

El trabajo de investigación fue publicado en Environmental Science & Technology.
Para más información EurekAlert!

viernes, 15 de marzo de 2019

Restauración del color dorado brillante en nanopartículas de oro


La propiedad más cautivadora del oro macroscópico es su color dorado brillante. Sin embargo, las nanopartículas de oro (AuNPs), que exhiben propiedades electrónicas, ópticas y catalíticas únicas debido al efecto de resonancia del plasmón de superficie localizado (LSPR, del inglés), presentan tonalidades de colores desde el rojo hasta el azul, dependiendo de su tamaño. Para restaurar el color dorado perdido, se debe suprimir el efecto LSPR.

Investigadores de Japón depositaron AuNPs sobre trazos de lápiz de grafito realizados sobre papel filtro. Previamente, obtuvieron  las AuNPs  usando el método de procesos sucesivos de reacción y adsorción de capas iónicas (SILAR, del inglés successive ionic layer adsorption and reaction). Las AuNPs depositadas sobre los trazos de lápiz de grafito mostraron un color dorado brillante, mientras que en las partes sin marcas, conservaron los colores del rojo al azul. Sorprendentemente, las AuNPs de color dorado aún mantienen una actividad catalítica diferente de la del oro en bulto. Los autores sugieren que el efecto LSPR queda suprimido por la transferencia de electrones entre las AuNPs y el grafito.

Esta restauración del color dorado brillante en AuNPs representa un avance tanto para las artes y la cultura, como para la electrónica, la óptica y la catálisis.

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista Nanoscale de The Royal Society of Chemistry

Mas información en Chemistry World News

miércoles, 6 de marzo de 2019

Nanofotorreceptores retinales para visión infrarroja en mamíferos


Los fotorreceptores de los mamíferos no perciben la luz en el espectro infrarrojo, solo en el espectro de luz visible.

Un grupo de investigación de China desarrolló nanofotorreceptores de aplicación local que se acoplaron directamente a las proteínas oculares presentes en el espacio sub-retinal de ratones con efectos secundarios mínimos. Los nanofotorreceptores consisten de nanopartículas del tipo núcleo-coraza, compuestas de  Er@NaYF4y recubiertas con ácido poliacrílico. La superficie de las nanopartículas se une con la proteína concavalina A, permitiendo su adherencia a los azúcares presentes en los receptores oculares. Los nanofotorreceptores se excitan con luz infrarroja (980 nm) y emiten en el espectro visible cercano al color verde (535 nm).

Los investigadores reportaron la biocompatibilidad de los nanofotorreceptores en los tejidos oculares y realizaron pruebas psicomotoras exitosas en los ratones tratados con dichos materiales. Sugieren que con estos nuevos materiales se presenta la  oportunidad de ampliar el alcance visual en humanos, tanto en las áreas de bioseguridad como en el desarrollo de la interfase humano-máquina.

El trabajo de investigación fue recientemente reportado en Cell.
Para más información Nature News.

miércoles, 27 de febrero de 2019

Nanopartículas metálicas confinadas en materiales nanoporosos cristalinos: una clase fascinante de nanocatalizadores


Los materiales nanoporosos cristalinos con estructuras porosas homogéneas –como las zeolitas– han mostrado ser soportes ideales para confinar nanopartículas metálicas ultra-pequeñas dentro de sus nano-espacios vacíos, convirtiéndolos en nano-catalizadores altamente eficientes. Exhiben excelentes propiedades catalíticas y selectividad de forma de la molécula, gracias a su matriz nanoporosa. Además, el efecto sinérgico entre las nanopartículas metálicas confinadas y los sitios activos de la superficie de los canales nanoporosos también contribuye a la actividad catalítica de estos catalizadores compuestos. Un equipo de investigadores de la Universidad China de Jilin reportaron avances en las estrategias de síntesis que permiten obtener nanopartículas ultra pequeñas (<5 nm), cúmulos e incluso átomos individuales confinados en las zeolitas. Estos materiales combinan la selectividad, la estabilidad y la sinergia entre metal y soporte, para constituir una nueva clase fascinante de nanocatalizadores que se pueden utilizar en diversas reacciones de catálisis heterogénea.

Los resultados fueron publicados en la revista ADVANCED MATERIALS.

jueves, 21 de febrero de 2019

Primeras medidas de transporte electrónico en el germaneno


Al igual que los materiales derivados del carbono, como el grafeno, el germaneno es un material 2-D derivado del germanio. El germaneno no es estable en condiciones fuera del vacío –donde se produce– por lo que es muy complicado medir sus propiedades electrónicas. Sin embargo, un grupo de científicos logró producir dispositivos con germaneno estable a partir de tratamiento térmico del germanano (germaneno terminado en hidrógeno, GeH). 

Reportan un estado metálico altamente conductor con una resistividad de 10–7 Ω·m que es varios órdenes de magnitud más baja que en cualquier otro alótropo de germanio. Las medidas de resistividad, los espectros de Raman y el cambio de espesor medido por el AFM, sugieren que la alta conductividad se asocia a la deshidrogenación durante el tratamiento térmico, que transforma las hojuelas delgadas de germanano en germaneno de múltiples capas. Además, se observa evidencia sólida para una fuerte interacción espín-órbita en germanano/germaneno. La posibilidad de construir germaneno metálico con una excelente conductividad y una fuerte interacción espín-orbita promete allanar el camino para dispositivos espintrónicos.

Los resultados fueron publicados en la revista Nano Letters.

Mas información en Nanotechnology News.

viernes, 15 de febrero de 2019

Eliminación de impurezas de CO en la producción de hidrógeno en celdas de combustible

Uno de los problemas que enfrentan  las celdas de combustible es el envenenamiento del catalizador por impurezas (1%) como el monóxido de carbono (CO) presente en el hidrógeno generado. Desde luego que la solución sería la oxidación preferencial del CO disuelto en el hidrógeno. Para esto se requiere un catalizador muy selectivo que lleve a cabo la oxidación  en un amplio intervalo de temperaturas y que la eliminación del CO alcance niveles inferiores a 50 partes por millón. 

En este trabajo, un grupo de investigadores de China y Suecia, reporta la eliminación del 100% de CO mediante la dispersión a nivel atómico de  hidróxido de hierro, depositado selectivamente sobre nanopartículas de Pt, empleando el método ALD (por sus siglas del inglés Atomic Layer Deposition). Las nanopartículas de Pt están soportadas en una superficie de dióxido de silicio. La reacción se lleva a cabo en un intervalo de temperaturas que van de -75 a 107 oC. Se encontró que la especificidad de este sistema es 30 veces mayor que la que se logra con un catalizador convencional de Pt soportado sobre óxido de hierro. Esta investigación sugiere una nueva metodología para diseñar catalizadores metálicos de alta actividad. 

Los resultados fueron publicados en la revista Nature.

jueves, 7 de febrero de 2019

El efecto hipertérmico de nanopartículas magnéticas sobre protozoos de Leishmania mexicana


La Leishmaniasis es una enfermedad infecciosa causada por protozoos del género Leishmaniay transmitida a los humanos por insectos en regiones tropicales de África, América y Medio Oriente. La OMS reporta cerca de 1 millón de casos nuevos anualmente. Las terapias actuales se  basan en fármacos que por lo general son tóxicos, de difícil administración y alto costo. 

Un grupo interdisciplinario de científicos del Reino Unido reportó recientemente el uso de la hipertermia local generada mediante nanopartículas magnéticas de óxido de hierro, como nuevo tratamiento contra infecciones por Leishmania mexicana. Las nanopartículas magnéticas de 66 nm en promedio elevaron localmente la temperatura de un medio de cultivo con parásitos hasta 50°C, mediante la inducción de la hipertermia por un campo magnético de 30 mT. El aumento de la temperatura producido por las nanopartículas magnéticas, generó extenso daño celular en los parásitos. Éste fue comprobado mediante análisis de inmuno-fluorescencia y microscopías electrónicas de transmisión (TEM) y de barrido (SEM). 

Este trabajo muestra que la hipertermia magnética puede ser un método efectivo para combatir parásitos intracelulares como la Leishmania.

Los resultados fueron publicados recientemente en Scientific Reports.