L'objectiu d'aquesta recerca es que aquest material puga ser usat en la degradació de compostos nocius
Castellón Información
Un equip de recerca multidisciplinària de la Universitat Jaume I (UJI) de Castelló en col·laboració amb el Centre de Desenvolupament de Materials Funcionals (CDMF) del Brasil ha mostrat per primera vegada la síntesi eficient del wolframat de bismut (Bi2WO6), mitjançant el mètode hidrotermal assistit per microones i la seua posterior irradiació amb làser de femtosegon, que és el responsable de la cristal·lització total del Bi2WO6.El wolframat de bismut és un important semiconductor que presenta diferents morfologies, el que dona lloc a diferents aplicacions tecnològiques. L'objectiu de la recerca ha estat l'obtenció d'un Bi2WO6 cristal·lí, amb una morfologia molt definida i amb propietats adequades per a ser utilitzat com a fotocatalitzador en la degradació de compostos nocius per a la salut.
El treball realitzat per Juan Andrés, responsable del Laboratori de Química Teòrica i Computacional; la professora Gladys Mínguez-Vega i C. Doñate-Buendía de l'Institut de Noves Tecnologies de la Imatge (INIT) de l'UJI, el professor Elson Longo, director del CDMF, i Ivo M. Pinatti i Amanda F. Gouveia del mateix centre, ha estat publicat en la revista Scientific Reports del grup Nature sota el títol «Femtosecond-laser-irradiation-induced structural organization and crystallinity of Bi2WO6».
La recerca que ha donat lloc a aquesta publicació es va realitzar durant una estada del doctor Ivo Pinatti del CDMF al Laboratori de Química Teòrica i Computacional de l'UJI. Es van utilitzar diferents tècniques de caracterització experimentals per a dilucidar, a escala atòmica, l'ordre estructural i electrònic a curta, mitjana i llarga distància d'aquest semiconductor. Aquests resultats coincidien amb les prediccions que es derivaven dels càlculs mecanoquàntics, utilitzant els mètodes i tècniques de la química teòrica i computacional. D'altra banda, els resultats teòrics van permetre dissenyar i dirigir la síntesi per a l'obtenció del Bi2WO6 amb una morfologia específica i amb unes propietats adequades per a després ser aprofitades en una aplicació tecnològica o industrial.
Controlar l'organització estructural i la cristal·linitat dels semiconductors és clau per a millorar el seu rendiment en aplicacions tecnològiques. El mètode hidrotermal, assistit per microones, és el procediment més ràpid i barat per a poder manejar i obtenir materials amb morfologies diferents. A més, és un mètode de síntesi «verda», respectuós amb el medi ambient i molt eficient per a desenvolupar nous materials i optimitzar les seues propietats. En la recerca es mostra que, a pesar que el material sintetitzat és pur, sense contaminants o fases indesitjades, presentava poca cristanil·litat. La posterior irradiació del material amb el làser de femtosegon va permetre la completa cristal·lització d'aquest semiconductor.
El present treball és un exemple més de l'originalitat dels projectes d'R+D+i desenvolupats des del Laboratori de Química Teòrica i Computacional de l'UJI, que es basa en la combinació de teoria i la simulació amb l'experimentació. Aquesta estratègia ha permès trobar i dissenyar relacions estructura-activitat i obtenir propietats físiques i químiques de materials innovadors per a aplicacions tecnològiques específiques. En aquest cas, s'està investigant el potencial del Bi2WO6 sintetitzat com a catalitzador per a l'obtenció d'hidrogen, per a la degradació de colorants o fàrmacs, i com a agent bactericida, fungicida i antiviral.
Des de fa més de quinze anys, i gràcies a la col·laboració entre el Laboratori de Química Teòrica i Computacional de l'UJI i el CDMF al Brasil, s'ha aconseguit sintetitzar nanomaterials que són utilitzats com a catalitzadors avançats i agents biològics, així com desenvolupar i optimitzar els processos de fabricació. Aquests treballs han estat publicats en revistes científiques de primer nivell com Applied Catalysis B: Environmental, ACS Applied Materials & Interfaces, ACS Applied Bio Materials, Journal of the American Chemical Society, Chemical Communications, Nanoscale, Journal of Materials Chemistry, i Scientific Reports.
D'altra banda, s'han obtingut nous materials i modulat les seues propietats per a aplicacions tecnològiques, com és el cas de sensors de gasos, fotocatalitzadors i materials contenint nanopartícules de plata, sintetitzats per irradiació d'electrons o làser, amb propietats bactericides i antifúngiques molt potents. També s'han aconseguit 14 patents, i la creació de diferents empreses de base tecnològica (spin-off i start-up).
La consolidació d'aquest perfil multi i interdisciplinari, juntament amb la qualitat dels resultats obtinguts, situats en la frontera del coneixement, és un pas endavant en ciència bàsica i orientada, i ha aconseguit posicionar el Laboratori de Química Teòrica i Computacional de l'UJI com una referència internacional en el desenvolupament i posada en marxa de noves tecnologies (en materials avançats i nanotecnologia). El seu director, el catedràtic Juan Andrés, ha establert un nou camp d'R+D+i en un vast marc d'actuació en el qual convergeixen la química, la física, la mecànica quàntica, la ciència de materials i superfícies, la catàlisi i la nanotecnologia.
