28 de octubre de 2022.
Con la conferencia Nanoquímica: en busca de los materiales prometidos, la Dra. María del Pilar Carreón Castro —investigadora y directora del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM— participó en el programa Ciencia en Directo que promueve El Colegio de Sinaloa en la entidad, el jueves 27 de octubre del presente año, donde compartió su investigación en el desarrollo de nuevos materiales para su aplicación en celdas fotovoltaicas y OLED´s.
De forma dinámica, ilustró el impacto que la nanociencia y la nanotecnología están aportando en diversas disciplinas científicas. Explicó que la nanociencia se dedica el estudio de las propiedades de estructuras moleculares a escala nanométrica; mientras que la nanotecnología se entiende como el diseño, creación y aplicación de materiales funcionales, dispositivos y sistemas moleculares a través del control de la materia a una escala nanométrica. Por ello, se valora que la nanotecnología tendrá un impacto similar o superior al producido por el automóvil y la computadora personal.
Pilar Carreón mencionó que en las nanoescalas se trabaja con reglas diferentes, pues mucha de la investigación actual “es diseñada de tal forma que permite obtener un mayor entendimiento de cómo se comporta la materia a escala tan pequeña”. Dijo que en la escala nanométrica no aplican reglas ordinarias de la física y la química, las propiedades y características como fuerza, conductividad, reactividad, etc., difieren entre la nano y la macroescala. A manera de ejemplo, citó los nanotubos de carbono pues estos son 100 veces más fuertes y más ligeros que el acero común.
También detalló el impacto de la nanotecnología en diferentes disciplinas; en biología se aplica en vehículos acarreadores, liberadores de drogas o detectores de enfermedades; en la química se aplica a moléculas y compuestos; por su parte, en la física se usa en electrónica molecular y fotónica, así como en arquitectura computacional. Por último, citó a los nanomateriales, que son usados en multifuncionales, compuestos y biomateriales.
Posteriormente, la investigadora del Instituto de Ciencias Nucleares señaló cómo se da la fabricación de nanodispositivos explicando los dos enfoques básicos: de arriba hacia abajo que ocurre al moldear o gravar materiales en forma de pequeños componentes y que se utilizan en la fabricación de partes para computadoras y electrónicos. El otro enfoque es de abajo hacia arriba y este es útil en la fabricación de nanodispositivos para usar en medicina, ciencia de nuevos materiales, entre otros. En estos el ensamblaje estructural es átomo a átomo, molécula a molécula.
De esa forma, Pilar Carreón llegó al punto nodal de la conferencia, analizando la química de los materiales que comprende justamente su aplicación en el diseño, síntesis, caracterización, procesamiento, comprensión y aplicación, particularmente aquellos con propiedades físicas potencialmente útiles. Así presentó que las moléculas se organizan en bloques de construcción que pueden ser orgánicos, inorgánicos o híbridos. Destacó que los materiales supramoleculares —dependiendo de sus enlaces covalentes o no covalentes— en sus fases condensadas pueden dar origen a monocristales, películas delgadas; hasta llegar a los dispositivos tecnológicos con propiedades de conductividad, ópticas o magnéticas. De esa forma, dijo que podemos ver la evolución de las pantallas de televisión de ser muy grandes hasta llegar a las recientes que son muy delgadas, gracias a este tipo de tecnología.
De la misma forma, la Dra. Carreón explicó que los semiconductores inorgánicos, por sus propiedades de conducir la electricidad y emitir luz, son aplicados en radios, televisores, displays, computadoras, juguetes, etc. Mientras que los diseñados a escalas microscópicas se aplican en tarjetas electrónicas o fotoceldas a base de silicio.
Analizó los semiconductores orgánicos “cuyas ventajas admiten un fácil procesamiento, integración en películas de áreas grandes, bajo costo y consumo energético y la posibilidad de optimizar cualquier propiedad de interés mediante ingeniería molecular”. Entre sus diversas aplicaciones de esos semiconductores son los dispositivos electroluminiscentes, OLED’s, celdas fotovoltaicas, láseres plásticos, transistores, guías de onda o aplicaciones biomédicas.
Entre otros puntos de su conferencia, la Dra. Pilar Carreón analizó grosso modo que la aplicación de las celdas solares basadas en compuestos orgánicos está ganando terreno frente a los inorgánicos. “Con los nanodispositivos electrónicos ya se dan aplicaciones interdisciplinarias, con propiedades optoelectrónicas y de almacenamiento energético. Esto también aporta mayor interacción interdisciplinaria entre los químicos, con los biólogos, físicos y con personas de ingeniería de materiales. Por un lado, para su desarrollo y, por otro, en sus aplicaciones para un mayor desarrollo tecnológico”.
Para finalizar, la Dra. María del Pilar Carreón externó que en aproximadamente 50 años “la preocupación justamente de las fotoceldas inorgánicas a base de silicio es qué hacer con ellas después, ya que no se pueden desechar estas placas de silicio, tardan muchos años”. Por eso sus investigaciones se centran en hacer películas a base de compuestos orgánicos que se pueden limpiar e incluso recuperar el compuesto y volverlo a utilizar, como una manera de mermar el impacto.
