Nanotubos jerárquicos de MoS2 a partir de óxidos de NiMo en bulto para hidrodesulfuración

 

El disulfuro de molibdeno (MoS₂) tiene una estructura hexagonal a capas, en la que cada átomo de Mo está en coordinación prismática trigonal con 6 átomos de S, de modo que cada capa de Mo queda enlazada a dos capas de S formando monocapas de MoS₂ que a su vez se unen entre sí por enlaces de tipo van der Walls. Los métodos de síntesis reportados incluyen precursores costosos, múltiples etapas y altas temperaturas.

 

Investigadores del CNyN-UNAM desarrollaron un método de síntesis sencillo, de baja temperatura y libre de semillas para obtener nanotubos de MoS₂ mediante la sulfuración de polvos de óxido de NiMo. Obtuvieron diferentes tipos de nanotubos dependiendo del método de sulfuración. Usando procesos “ex–situ” a baja presión  detectaron el crecimiento de nanotubos multipared de MoS₂ rellenos de Ni (mwnt-MoS₂/Ni), mientras que el protocolo de sulfuración in-situ a alta presión (como sería en la refinería) llevó a la obtención por auto-ensamblado de estructuras jerárquicas constituidas por nano-bloques hexagonales de MoS₂ incrustados verticalmente en las paredes de nanotubos multipared de MoS₂ rellenos de Ni, llamados nanotubos de MoS₂jerárquicos (hnt-MoS₂/Ni).

 

Los resultados de la evaluación catalítica revelaron que los catalizadores mwnt-MoS₂/Ni y hnt-MoS₂/Ni exhiben una velocidad de reacción inicial de 24×10^-8 y 105×10^-8 mol_DBT.(g_Cat.s)^-1, respectivamente; es decir, 4 veces mayor actividad para el catalizador hnt-MoS₂/Ni obtenido por la sulfuración in-situ.

 

Los resultados fueron publicados en Applied Catalysis B: Envirionmental

Nanobarras fotoactivas de alta eficiencia con campos eléctricos internos mediados por intercambio aniónico

En la síntesis de compuestos orgánicos mediante fotocatálisis, la separación de pares electrón-hueco en el interior de los catalizadores semiconductores y la subsiguiente transferencia de los portadores, permiten la generación de especies de oxígeno altamente activas (ROS, por sus siglas del inglés reactive oxygen species) que participan en diversas reacciones orgánicas.

 

Una estrategia ampliamente acogida para aumentar la eficiencia de la separación de portadores es construir materiales compuestos con heterouniones, en los que se espera que el campo eléctrico interno (IEF) resultante de las estructuras de bandas en la interfaz, facilite la separación y migración de los portadores.

 

Un grupo de investigación internacional, diseñó teóricamente y sintetizó nanobarras monocristalinas de oxihidróxido de bismuto con estructura de la sillenita. Cada nanobarra está compuesta por capas alternas de cationes de [Bi₂O₂]²⁺ y de contraraniones OH– apiladas concéntricamente mediante interacciones tipo van der Walls, y presenta canales abiertos expuestos en la superficie. Entre las capas vecinas [Bi₂O₂]²⁺ y aniónica existe un IEF perpendicular a las capas, que podría facilitar la separación del portador. Además, el IEF también es perpendicular a la normal de las facetas expuestas, por lo que acorta la ruta de migración de los fotoportadores, favoreciendo el transporte y la separación de cargas. Encontraron  que el IEF puede ser regulado eficazmente mediante la introducción de una baja concentración de aniones haluro que reemplazan los iones OH–. Demostraron que una relación de intercambio baja (~ 10%) con aniones haluro (I–, Br–, Cl–) da lugar a un aumento prominente en la eficiencia de separación de portadores y un mejor desempeño fotocatalítico para la oxidación del acoplamiento de bencilamina. Este trabajo ofrece nuevos conocimientos sobre el diseño y la optimización de fotocatalizadores de semiconductores.

 

Los resultados se publicaron recientemente en Nature Communications

Una capa de óxido de grafeno protege al silicio de la oxidación

 

La presencia de una capa natural de óxido de silicio (SiO_x) sobre la superficie del silicio (Si) ha sido un obstáculo para la tecnología de semiconductores y electrónica. Esta capa aislante es un factor operativo limitante, que bloquea la transferencia de carga y, por lo tanto, las señales eléctricas para una variedad de aplicaciones. La eliminación de la capa de SiO_x con soluciones de fluoruro deja una superficie de Si – H reactiva que, en condiciones ambientales, solo es estable durante pocas horas antes de que comience a reoxidarse. 

 

Investigadores de Australia descubrieron que una sola capa de óxido de grafeno (GO_x) sobre el silicio forma una barrera impermeable que evita que las superficies de Si se oxiden en condiciones ambientales durante más de 30 días. Muestran que la capa protectora de GO_x se puede modificar con moléculas que permiten una superficie funcional que favorece una mayor conjugación química o conexiones con los electrodos superiores, al tiempo que conserva no oxidado al Si cubierto. Además, la capa de GO_x se puede cambiar electroquímicamente a óxido de grafeno reducido, lo que permite el desarrollo de un material dinámico para tecnologías de electrónica molecular. Estos hallazgos demuestran que los materiales 2D como el GO_x, pueden sustituir a las monocapas orgánicas autoensambladas que se utilizan típicamente para proteger y ajustar las propiedades del Si, y abren un campo de posibilidades que combinan las tecnologías del Si y los materiales 2D.

 

Los resultados fueron publicados recientemente en ACS Applied Materials & Interfaces

Destino a largo plazo de las partículas magnéticas en ratones: un estudio integral

 

La formación de imágenes por partículas magnéticas es una técnica tomográfica emergente que produce imágenes de alta resolución y alta sensibilidad en tiempo real. Las partículas de óxido de hierro superparamagnéticas permiten la obtención de imágenes oncológicas, de inflamación y de trauma. El uso seguro de nanopartículas en medicina requiere un conocimiento completo de su farmacocinética, incluido el catabolismo de las partículas en el cuerpo.

 

Científicos de la Academia de Ciencias de Rusia realizaron un extenso estudio de los factores que afectan la tasa de degradación de las partículas magnéticas en los mamíferos.   Desarrollaron un enfoque espectral magnético que permite realizar mediciones cuantitativas y no invasivas en ratones de partículas magnéticas, sin la influencia del hierro biogénico. La no invasividad del método permitió realizar un extenso estudio del destino de 17 tipos de partículas de óxido de hierro durante 1 año.  Determinaron 5 parámetros que afectan la vida media de las nanopartículas: dosis de partículas, tamaño, potencial zeta, tipo de recubrimiento de la superficie y arquitectura interna de los nanoagentes.

 

Los aspectos básicos revelados en este trabajo con respecto a  la degradación de partículas in vivo pueden facilitar el diseño de nano y micro partículas con un destino predecible a largo plazo. El enfoque no invasivo se puede  ampliar para comprender mejor el destino a largo plazo de las partículas magnéticas en los tejidos animales con el fin de desarrollar nanoagentes terapéuticos más seguros.

 

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista ACS Nano 2021