El Departamento de Óptica investiga el desarrollo de nuevos materiales a partir de cerámica

AVPR/DICYT El grupo de investigación del Departamento de Óptica de la Universidad de Salamanca está realizando una serie de estudios, en colaboración con la empresa británica Morgan Advanced Ceramics, para producir nanopartículas a partir de cerámicas avanzadas. El trabajo, según ha señalado a DICYT su coordinador, el profesor Pablo Moreno, "ha conseguido resultados prometedores, en comparación con otros métodos, a la hora de conseguir que las partículas cerámicas, una vez sometidas a la acción del láser, conserven anchuras y tamaños similares".

Las especiales características del láser de titanio-zafiro ubicado en los sótanos del edificio de Físicas le han hecho idóneo para el tratamiento de nanomateriales. Los nanomateriales suelen ser polímeros formados por partículas con tamaños minúsculos de apenas una millonésima de milímetro. Cuando estas partículas, todas ellas con tamaños y formas similares, se unen, dan lugar a un material con comportamientos y propiedades peculiares, que no se puede generar por otros medios. La manipulación de cada una de las nanopartículas debe hacerse entonces con la mayor precisión posible para que la dispersión de tamaño entre ellas sea mínima y conserven así, las cualidades que las caracterizan.

Esculpir partículas en una billonésima de segundo

Tal y como advierte a DICYT Pablo Moreno "hasta ahora las técnicas empleadas para conseguir tales partículas han sido fundamentalmente químicas, aunque también se ha empleado la ablación térmica con pulsos de láser de nanosegundo". Los resultados obtenidos han dado lugar a partículas con tamaños dispersos y desiguales, una consecuencia derivada fundamentalmente de la tendencia que tienen las partículas a aglomerarse una vez que el láser ha incidido sobre ellas. Otra causa que puede ser responsable de las diferencias de tamaño es la presencia de pequeñas cantidades de otros materiales que se han fundido con el calor del haz de luz y se han solidificado posteriormente.

Así, la capacidad del láser de Físicas para emitir pulsos muy potentes en una billonésima de segundo (fentosegundo) evita los efectos no deseados relacionados con el calentamiento del material sobre el que incide. De esta forma, las nanopartículas obtenidas poseen dispersiones de tamaño más pequeñas que con los métodos mencionados anteriormente.

Los ensayos realizados en colaboración con Morgan Advanced Ceramics, uno de los departamentos de investigación en nuevos materiales de la compañía británica Morgan Crucible, se han desarrollado con muestras de nanocomposites (silicon carbide, aluminium nitride, silicon nitride y ziconia toughened aluminia). Cada una de las muestras se ha sumergido en agua desionizada con el fin de evitar que el material volatilizado se aglomere. De esta forma se ha podido comprobar que cuando la energía aplicada al material estaba ligeramente por encima de su umbral de ablación ultrarrápida, esto es, cuando el material se volatiliza y no se funde, las partículas resultantes poseen tamaños más homogéneos.

Crear átomo a átomo

Los nanomateriales se han revelado como una de las áreas más prometedoras con aplicaciones casi en cualquier campo de la ciencia. Se trata en definitiva de crear materiales a la carta que poseean las cualidades idóneas de resistencia, adaptándose a los ambientes en los que deberán desempeñar la labor a la que será destinado. Su utilización supera el campo de la construcción o el diseño. Así su tamaño ínfimo hace que los investigadores les auguren un futuro prometedor en áreas como la biotecnología, la industria electrónica y la farmacología. En este último caso, se podrán crear medicamentos muy pequeños que viajen por la sangre y se instalen cómodamente donde se necesita que hagan efecto.