Materiales nano estructurados de óxidos metálicos para aplicaciones en ingeniería metalúrgica

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La nanotecnología es un campo de la ciencia y la tecnología que se ocupa del estudio y la manipulación de la materia a nivel de nano escala, la que suele estar entre 1 y 100 nanómetros de tamaño, una escala muy pequeña, ya que un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro.

Una de las ventajas de trabajar en esta escala, se debe a que las propiedades de los materiales pueden ser muy diferentes de las de escalas mayores. Por ejemplo, un material que es opaco y no conductor a escala macro puede volverse transparente y conductor a escala nanométrica. Esto convierte a la nanotecnología en un área muy prometedora para desarrollar nuevos materiales, dispositivos y sistemas con propiedades y aplicaciones únicas.

La nanotecnología se aplica a una amplia gama de disciplinas científicas y de ingeniería, como la química, la física, la biología y la ciencia de los materiales, dando lugar al desarrollo de muchos productos y tecnologías nuevos, como células solares más eficientes, procesadores informáticos más rápidos y pequeños, sistemas de administración de fármacos dirigidos y materiales más resistentes y ligeros para su uso en la industria aeroespacial y otras industrias.

La cantidad de investigaciones e investigadores en el área de la nanociencia y nanotecnología ha ido en aumento, y a pesar de que se encuentra en menor cantidad que en países desarrollados, en Chile también se desarrollan y se estudian nanomateriales a nivel industrial, principalmente, con la comercialización de desinfectantes a base de nanopartículas de cobre; y en la academia, como línea de investigación,  a través de la preparación de materiales nanoestructurados para aplicaciones centradas en el área metalúrgica.

La investigadora de la Escuela de Ingeniería Química, Dra. Martha Claros, se encuentra desarrollando una línea de investigación basada, principalmente, en la preparación de materiales nano estructurados de óxidos metálicos para aplicaciones centradas en la ingeniería metalúrgica, por ejemplo, nanoestructuras de óxido de silicio para mejorar el proceso de flotación, o nanoestructuras de óxidos de hierro o manganeso para la adsorción de metales pesados de drenaje ácido de mina.

“Gracias a las grandes ventajas que nos proporciona la nanotecnología, es posible no solo mejorar los procesos, sino también darle valor agregado a los minerales que producimos y ampliar la matriz productiva del país”, señala la investigadora.

Para desarrollar esta línea investigativa, la Dra. Claros ha estado trabajando con las alumnas memoristas de la Escuela de Ingeniería Química de la PUCV, Vania Ramírez y Consuelo Matus, quienes presentaron parte de su trabajo sobre adsorción de arsénico con nanohilos de óxido de manganeso, en el Encuentro de Investigación de la PUCV realizado en mayo de 2023.

En esa misma línea, el quipo investigativo de la Escuela de Ingeniería Química de la PUCV, ha estado desarrollando el trabajo Hydrothermal synthesis and heavy metal adsorption properties of Manganese oxide nanowires”, cuyo resumen ya fue aceptado en el 31st International Materials Research Congress (IMRC2023), México.

Para todo lo anterior, se han desarrollado colaboraciones con la Escuela de Ingeniería Bioquímica de la PUCV, a través de la Dra. Paulina Urrutia y su equipo. Con las Universidad Técnica Federico Santa María, a través de la Dra.  Francisca Justel y sus colaboradores. Con la Universidad Católica del Norte a través de los Dres. Constanza Cruz, Yanio Milián y Jaime Chacana. En la Universidad de Antofagasta se ha trabajado  con los Dres. Pía Hernández y Javier Ordóñez. Además de colaboraciones internacionales con la Dra. Stella Vallejos, del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) y con PhD. Jaromir Hubálek de Central European Institute of Technology, Brno University of Technology (CEITEC-VUT).

1. Claros; Gràcia, I.; Figueras, E.; Vallejos, S. “Hydrothermal Synthesis and Annealing Effect on the Properties of Gas-Sensitive Copper Oxide Nanowires”. Chemosensors. 2022, doi:10.3390/CHEMOSENSORS10090353.
2. Šetka, M. Claros, O. Chmela, and S. Vallejos, “Photoactivated materials and sensors for NO₂ monitoring,” Journal of Materials Chemistry C, 2021, doi: 10.1039/d1tc04247e.
3. Tomić, M. Claros, I. Gràcia, E. Figueras, C. Cané, and S. Vallejos, “ZnO Structures with Surface Nanoscale Interfaces Formed by Au, Fe₂O₃, or Cu₂O Modifier Nanoparticles: Characterization and Gas Sensing Properties,” Sensors 2021, doi: 10.3390/S21134509.
4. Claros, J. Kuta, O. El-Dahshan, J. Michalička, Y. P. Jimenez, and S. Vallejos, “Hydrothermally synthesized MnO₂ nanowires and their application in Lead (II) and Copper (II) batch adsorption,” Journal of Molecular Liquids, vol. 325, p. 115203, 2021, doi: 10.1016/j.molliq.2020.115203.
5. Claros, M. Setka, Y. P. Jimenez, and S. Vallejos, “AACVD Synthesis and Characterization of Iron and Copper Oxides Modified ZnO Structured Films,” Nanomaterials, 2020, doi: 10.3390/nano10030471.