Pigmentos cerámicos nanoestructurados, grandes posibilidades industriales

El término nanociencia define a todas las prácticas que tienen que ver con el diseño, síntesis y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a partir del control de la materia a nanoescala, estructuras con precisión atómica y propiedades únicas capaces de resolver las actuales problemáticas humanas.Atentos a estas infinitas posibilidades, en los últimos años los científicos han volcado toda su atención al desarrollo de la nanotecnología como una técnica que está asociada con la fabricación molecular y enfocada a la manipulación de la materia desde un nivel nanométrico, hecho que se traduce en múltiples beneficios para la sociedad en general.

Ejemplo de ello es el trabajo que durante años ha encabezado la doctora Ana Leticia Fernández Osorio, investigadora de la FES Cuautitlán, quien dentro de su laboratorio ha creado pigmentos nanoestructurados, un producto de impacto positivo, principalmente, para la industria de materiales cerámicos.

Pigmentos desde la nanociencia

Descritos como sustancias de naturaleza inorgánica y compuestos por minúsculas partículas insolubles en el medio ambiente, en 2003 la doctora Fernández desarrolló los nanopigmentos con la finalidad de otorgar todos los beneficios de la nanotecnología a una de las industrias más importantes del mundo, la de los colorantes.

En entrevista, la también académica de la Facultad explicó que en el laboratorio se preparan nanopigmentos de la misma composición química que la de los pigmentos comerciales, con la diferencia de que el tamaño de partícula es menor a los 10 nanometros (un nanómetro es la unidad que se obtiene al dividir un milímetro en un millón de fracciones).

Realizados por medio de síntesis de aproximación coloidal, los nanopigmentos presentan distintas ventajas respecto a los convencionales, ya que son homogéneos, se dispersan de mejor manera sobre cualquier superficie y muestran una resistencia elevada a altas temperaturas (arriba de los mil grados centígrados) y a las distintas circunstancias ambientales debido a que su resistencia química es muy estable.

No obstante, dijo que un principio los nanopigmentos obtenidos fueron de 20 y 30 nm; pero que al implementar un nuevo método, el sol-gel, con solventes orgánicos se alcanzaron las dimensiones previamente detalladas, logrando así cambios drásticos en el color y otras características ópticas.

Con relación al primero, se determina mediante espectroscopias de absorción y de fluorescencia, procesos fundamentados en la metodología de reflectancia difusa. Por ejemplo, el nanopigmento azul turquesa es creado a base de litio y titanio y el rosa a base de cobalto. Cabe destacar que todos estos productos son amigables con el medio ambiente y con la salud humana.

De acuerdo con las precisiones de la doctora Fernández, la principal ventaja de la nanotecnología aplicada a los pigmentos es la reducción de costos para los productores, ya que cubren una mayor superficie en comparación con los comerciales y ofrecen la posibilidad de desarrollar una amplia gama de tonalidades a partir de un mismo compuesto.

En este sentido, los nanopigmentos, además de ser empleados en los recubrimientos cerámicos, también son aplicados en pinturas, barnices, plásticos, vidrio, tintas impresoras para papel, textiles, materiales de construcción, pisos, cauchos, cosméticos y esmaltes, entre otros.

Desde esta línea, la responsable del laboratorio L4 de Campo Uno señaló que el principal logro de esta propuesta es que marcó el inicio de otros proyectos, tal es el caso de los pigmentos luminiscentes nanoestructurados.

Pigmentos luminiscentes nanoestructurados, una metodología fundamentada en el ahorro de energía

Diseñados bajo el mismo sustento teórico que los pigmentos detallados con anterioridad, la doctora Fernández y su equipo de trabajo dieron pauta a la creación de sistemas lumniniscentes nanoestructurados que tienen la capacidad de absorber energía para después emitirla en forma de radiación lumínica.

Bajo esta idea, la investigadora afirmó que la nanotecnología permite estudiar el comportamiento de los materiales a nivel nanométrico, gracias a los cual, implementando la misma síntesis que en los nanopigmentos cerámicos y adicionando cationes de metales de tierras raras y de transición, hallaron una nueva posibilidad objetivada para el ahorro de energía.

A partir de dicho planteamiento, expuso que las aplicaciones de este tipo de materiales son múltiples y pueden encontrarse en pantallas de televisión y computadora, lámparas ahorradoras, o bien, señalizaciones de tránsito, sólo por mencionar algunas.

Además, actualmente están diseñando dos tipos de pigmentos: los luminiscentes y los fosforescentes, estos últimos caracterizados por poseer una luminosidad que perdura una vez es cortada la fuente de excitación, siendo en este caso radiación UV.

Respecto a la fundamentación científica, la doctora Fernández añadió que “se sabe que cuando un sólido recibe energía procedente de una radiación incidente, ésta es absorbida por su estructura electrónica, posteriormente es de nuevo emitida cuando los electrones vuelven a su estado fundamental”.

Un aspecto esencial de este desarrollo, sin lugar a dudas, son sus implementaciones en las áreas biomédicas, ya que a partir de la luminiscencia el diagnóstico y la detección de tumores cancerígenos se ha revolucionado. “La finalidad de aplicar estos materiales en los análisis médicos es que se pueda detectar lo que no se ve”, comentó la académica.

En el caso de enfermedades como el cáncer, se pretende que el diseño de sistemas luminiscentes ayude a contrarrestar el proceso conocido como metástasis mediante la detección oportuna de células dañadas. La idea es transformar la radiación infrarroja en radiación visible, de tal forma que se pueda extraer el tejido dañado.

En conclusión, el trabajo desarrollado a lo largo de casi 13 años se ha presentado como una oportunidad para la comunidad estudiantil de las áreas químicas; bajo la dirección de la doctora Ana Leticia Fernández Osorio, logran importantes contribuciones en la industria nacional. Todo esto demuestra que la investigación realizada en la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán coadyuva al desarrollo de la sociedad mexicana.

Sandra Yazmín Sánchez Olvera