martes, 29 de julio de 2008

La delgada línea entre lo nano y lo micro

El procedimiento químico más común para obtener una distribución fina de partículas es la precipitación a partir de soluciones acuosas.

Durante la investigación para mi tesis de maestría, mi equipo de trabajo y yo nos dimos a la tarea de obtener óxidos de zinc, bismuto y cromo precisamente mediante un método químico llamado Controlled Double Jet Precipitation que consiste en mezclar soluciones de nitratos y sulfatos de esos elementos controlando muy cuidadosamente las velocidades de vertido y mezclado de cada una de ellas, la temperaratura, el pH, el tiempo de agitación de la solución final, entre otros factores.

Método del Controlled Double Jet Precipitation donde se agregan las soluciones reactantes a velocidades de flujo muy lentas y muy bien controladas mientras se agita la mezcla resultante a temperatura fija.

Y es ahí donde me queda claro que los fenómenos naturales son extraordinariamente complejos pues a veces no es humanamente posible mantener bajo control todos los factores que mencioné anteriormente pues condiciones externas inamovibles como el clima o la humedad que hay en los diferentes días en los que se realizan los experimentos, pueden originar un tipo u otro de composición, morfología, tamaño e incluso color de las partículas resultantes.

La precipitación, en términos básicos, es la obtención de una nueva fase de la materia homogénea y en equilibrio, a partir de una fase en solución (líquida o sólida) sobresaturada, energéticamente inestable y a la cual, sólo le hace falta un pequeño cambio en la temperatura, o un incremento en su concentración, para transformarse en otra nueva fase mucho más estable y con una composición ya alejada de la sobresaturación.








Filtrado, de los precipitados de óxidos de Zn, Bi y Cr obtenidos los cuales, una vez secos, los utilizo para elaborar los varistores cuyas características eléctricas dependen fuertemente de su morfología y tamaño.

Como pueden ver en el cuadro siguiente, les muestro un menú fotográfico bastante amplio de diferentes morfologías y tamaños promedio de las partículas que he obtenido que van desde las nanométricas de aproximadamente 40 nm, hasta las micrométricas de 500 nm de tamaño promedio. Cabe mencionar, que generalmente se denomina como "nanométrico", a aquella partícula o sistema cuyo tamaño promedio no sobrepase los 100 nm.

Un verdadero zoologico de partículas obtenidas durante mis experimentos mediante precipitación acuosa controlada: las morfologías van desde las esferas, cilindros hexagonales, romboedros, estrellas y fibras, mientras que los tamaños promedios oscilan entre los 40~500 nm.

Basado en el artículo: Uniform Particles of Different Morphologies de Chittrofati y Matijevic publicado en Colloids and Surfaces 48 (1990) 65-78

12 comentarios:

Víctor dijo...

Vamos a ver si me he enterado bien, que soy de letras y además un poco torpe...

Por lo que he podido entender, si agarro nitratos y sulfatos, los mezclo en una coctelera americana "Double Jet" a velocidades de flujo muy lentas en un día nublado, y agito la mezcla con un varistor, obtendré un rico daikiri de color violeta lleno de cristalitos nanométricos que me provocarán un agradable cosquilleo en el estómago al beberlo.

¿Es así verdad? Me bajo ahora mismo a comprar los ingredientes...

Myriam dijo...

Jajajajaja!!! bueno, mas o menos, nadamas que no lo agitas con el varistor pues ese viene después cuando lo elaboras con los cristalitos violetas que obtuviste al preparar el daikiri.

Y acuerdate, no te lo vas a beber, te lo van a colocar estrategicamente creaturas verdes del más alla para protegerte de algun eventual rayo que pudiera caer justo sobre ti.

Como siempre, un gusto recibir tus comentarios :)

Julián dijo...

Me ha gustado mucho leer vuestro texto. Es fascinante como los pequeños detalles marcan la diferencia entre un resultado y otro.

Por otro lado, me pregunto si tu tesis de maestría esta disponible en algún fichero virtual (algún servidor de tu centro de estudios) para leerlo más a fondo. Todo esto debido que al igual que tu, yo estoy en mi PhD y trabajo con partículas también (sólo que por el método sol-gel) y ahora tenemos interés en ver si podemos aplicar el Controlled double jet precipitation a nuestro trabajo.

Mucha suerte, y espero sigas con la linea investigadora y con buenos resultados.

Julián

Myriam dijo...

Hola Julián, un gusto tenerte por acá. No sé si mi antigua Universidad subió mi tesis en pdf y de momento no la tengo yo aqui a la mano pero te puedo pasar el link de un trabajo que nos publicaron recientemente y que está hecho con el método de precipitacion double jet. Esta es la dirección: http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=8486

Si quieres mándame un mail y después te mando algo más de información.

Por cierto que nosotros empezamos aplicando el método usando bombas peristálticas pero después tuvimos que ir modificando un poco el método y hacerlo aún más veloz, pero igual la cosa es ir probando a partir de la receta que citan algunos autores hasta encontrar la metodología que a uno le funcione más.

Saludos y espero sigas en comunicación.

Myriam

Myriam dijo...

Víctor, volví a leer tu comentario y despues de... ¿4 años aprox? eres mi ídolo sensei jajajaja.

Julián dijo...

Muchas gracias Myriam por tu respuesta, me he descargado el artículo y lo voy a leer detenidamente. En principio nosotros hacemos el Sol-Gel manualmente, pero quisiéramos automatizar el proceso usando PLD o demás artilugios.

Desde luego agradecería mucho que si pudieses sí me mandara información que tengas ;) mi correo es edgar.julian.cabrera@ub.edu

Muchas gracias nuevamente, seguimos en contacto.

Julián

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