Vols estar al dia? Subscriu-te al nostre newsletter. 1 E-mail cada 2 Mesos! |
 |
Figura: Protocol desenvolupat durant el projecte per incrementar el nombre de nanofils en aplicacions industrials.
Cerdanyola del Vallès, 2 de desembre del 2021. La nanotecnologia és un dels principals motors de la revolució tecnològica d'aquest segle i els nanomaterials tenen un paper fonamental en aquesta revolució. Mentre que l'ús de les nanopartícules està molt estès en les aplicacions industrials, l'ús dels nanofils -fils amb un diàmetre de només uns pocs nanòmetres- està reduït majoritàriament a les àrees científiques. Els camps de la biomedicina i dels imants permanents es beneficiarien de la producció rentable i en massa dels nanofils.
En una publicació recent, un grup de recerca de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) i de diversos centres del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), amb la col·laboració de l'ALBA, ha establert un protocol de síntesi nou i sostenible que permet obtenir una major quantitat de nanofils que amb el procés de fabricació convencional a laboratoris, amb una considerable reducció de temps i costs.
L'objectiu d'aquest projecte era incrementar la producció de nanofils metàl·lics, reduint el cost i el temps per expandir la seva aplicació a la indústria. Degut als alts preus associats a l'alumini d'alta puresa que normalment s'utilitza com a material inicial, a més de la baixa temperatura i el llarg temps d'anodització requerits, l'aplicació comercial de nanofils emprant òxid d'alumini anoditzat està encara limitada pel seu procés de fabricació.
En aquesta investigació, per reduir costs, va utilitzar-se alumini reciclat procedent dels residus de tallers mecànics com a material inicial i va realitzar-se el procés de creixement dels nanofils a temperatura ambient, sense la necessitat d'un estabilitzador de temperatures. Tot i les impureses de les làmines reciclades d'alumini, van obtenir-se propietats magnètiques molt similars a les recollides a les làmines d'alumini d'alta puresa.
A més, com que la possible oxidació durant l'emmagatzematge és un dels principals problemes dels nanofils metàl·lics per a la seva utilització en aplicacions, els investigadors van explorar l'ús de l'etanol per conservar-los durant diversos mesos. Els resultats van mostrar que aquest component era adequat per emmagatzemar nanofils sense canviar la seva estructura ni les seves propietats magnètiques. Aquests descobriments aplanen el camí cap a la implementació de nanofils magnètics en aplicacions del món real, com la biomedicina i els imants permanents.
Per comprovar-ho, va sintetitzar-se un imant permanent compost per una barreja de ferrita i dels nanofils produïts amb aquesta tècnica. Els resultats van mostrar una millora del producte energètic del 48%, en comparació amb els imants de ferrita pura. Aquest resultat tan prometedor presenta als compostos de nanofils i ferrita com un clar candidat per omplir el buit entre les ferrites i els imants de terres rares.
Aquest estudi és part del projecte europeu AMPHIBIAN, amb la col·laboració de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), el Instituto de Cerámica y Vidrio (ICV-CSIC), el Instituto de Química Física Rocasolano (IQFR-CSIC) i el Sincrotró ALBA.
Tècniques de llum de sincrotró
Els experiments, realitzats a la línia de llum CIRCE del Sincrotró ALBA, van permetre avaluar les propietats magnètiques dels nanofils. En particular, les mesures de microscòpia electrònica de fotoemissió amb dicroisme magnètic circular de raigs X (en anglès, XMCD-PEEM) van revelar la configuració magnètica dels nanofils i el seu comportament magnètic, informació crucial per implementar els nanofils en aplicacions d'imants permanents.
A més, van realitzar-se espectres d'absorció de raigs X (en anglès, XAS) dels nanofils després del seu emmagatzematge en etanol. Els resultats van demostrar que l'emmagatzematge en etanol assegura la conservació dels nanofils sintetitzats, evitant la seva oxidació i mantenint adequades les seves propietats magnètiques per a la seva aplicació com a components d'un nanocompost magnètic.
Referència: Claudia Fernández-González, Jesús C. Guzmám-Mínguez, Alejandra Guedeja-Marrón, Eduardo García-Martín, Michael Foerster, Miguel Ángel Niño, Lucía Aballe, Adrián Quesada, Lucas Pérez and Sandra Ruiz-Gómez. Scaling Up the Production of Electrodeposited Nanowires: A Roadmap towards Applications. Nanomaterials (2021). DOI: https://doi.org/10.3390/nano11071657
Amb la col·laboració de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia. El Sincrotró ALBA forma part de la xarxa d'Unitats de Cultura Científica i de la Innovació (UCC+i) de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia (FECYT) i ha rebut suport a través del projecte FCT-20-15798.
