Nuevo método permite el diseño racional y controlado de nanocatalizadores

El desarrollo de nanocatalizadores de mayor eficiencia será una realidad cuando un nuevo modelo de producción diseñado por ingenieros de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) se ponga en marcha.

Este método permitirá controlar de manera más efectiva la producción de estos dispositivos, vitales en áreas de la industria como el petróleo, los productos farmacéuticos o los plásticos.

Considerando la importancia de los nanocatalizadores en tantos sectores industriales, la posibilidad de incrementar su eficiencia es un avance trascendente en el terreno de la ingeniería. Se busca que estos dispositivos requieran de un menor consumo de energía, y se intenta disminuir su impacto contaminante.

El mayor desafío hasta hoy ha sido el desarrollo de un método para producir nanocatalizadores de una manera controlada y predecible. En esta dirección ha avanzado el equipo de ingenieros e investigadores dirigido por Yu Huang, profesor asistente de ciencia de los materiales e ingeniería en la Henry Samueli School of Engineering and Applied Science de la UCLA.

La investigación realizada ha permitido demostrar un nuevo enfoque en la producción de nanocristales con formas previsibles, empleando biomoléculas que se unen selectivamente a ciertas localizaciones de las superficies de los cristales expuestos. Esta característica es fundamental para mejorar el proceso de producción de los nanocatalizadores.

Una producción más racional y especializada

El trabajo realizado por los especialistas de la UCLA ha sido difundido a través de una nota de prensa emitida por la mencionada universidad norteamericana, y además fue resumido en un artículo de la revista especializada Nature Chemistry. El avance se sustenta en las propiedades de las biomoléculas, que optimizan los procesos de ingeniería de precisión de materiales nanoestructurados.

Cabe destacar que el diseño de nanocatalizadores más eficientes, selectivos y orientados a un determinado tipo de reacción puede significar un importante ahorro en términos de gastos industriales. Esto marca la importancia de los resultados conseguidos a través de esta investigación.

En la escala nanométrica, las propiedades físicas y químicas de los materiales dependen de su tamaño y forma. El objetivo final del grupo de investigación es desarrollar un sistema de ingeniería orientado a producir estructuras programables con propiedades predecibles, permitiendo alcanzar las funciones específicas deseadas en cada caso.

En la actualidad, los nanocristales en general siguen siendo sintetizados por ensayo y error, utilizando moléculas no específicas como tensioactivos. Esto se debe a la incapacidad de hallar las moléculas adecuadas para controlar la formación de cristales, lo que permitiría orientar la producción de acuerdo a diferentes parámetros.

Producción inteligente de nanocristales

El equipo conducido por Huang ha desarrollado un innovador enfoque en este punto, que permite una producción racional y programable de nanocatalizadores con las formas y propiedades catalíticas deseadas en cada caso. Esto se debe mayormente a la identificación de biomoléculas específicas (secuencias de péptidos).

Las biomoléculas indicadas pueden reconocer distintas características y formas, permitiendo una producción inteligente de nanocristales, controlable en cuanto a las propiedades que se busquen en cada caso. Aunque esto es todavía un primer paso, se ha superado el reto de encontrar las secuencias de péptidos más específicas a través de un proceso de selección racional.

Todavía no se conocen los detalles moleculares de este proceso, para el que será necesario avanzar en temáticas relacionadas con la biomimética molecular, o sea comprender el proceso de selección natural implicado y aplicarlo directamente a la investigación. De lograrse esto, la actividad de los nanocatalizadores podría ser aún mucho más eficiente.

En resumen, el objetivo final de este grupo de ingenieros e investigadores es diseñar un proceso de selección racional de los materiales a nanoescala, para crear nanocristales con las formas deseadas. Su impacto en el campo de los nanocatalizadores y en muchas especialidades industriales podría ser realmente trascendente.