El grupo de investigación del Laboratorio de Nanotecnología Molecular de la Universidad de Alicante (UA), liderado por el catedrático de Química Inorgánica Javier García, está desarrollando nuevos nanomateriales fotoactivos basados en puntos cuánticos de carbono o Carbon Dots (CDots). Estos nanomateriales presentan unas propiedades ópticas únicas y, además, se obtienen de manera sostenible mediante la carbonización directa de biomasa.
“En las últimas semanas hemos sido testigos del papel fundamental que tienen los minerales críticos, especialmente las tierras raras, y de las enormes tensiones que está provocando su control. En este sentido, con el proyecto NANOLIGHT (Rational design of hybrid materials for lighting and photocatalysis) queremos contribuir a solventar la dependencia que tenemos de estos materiales tan escasos que además están controlados por unos pocos países”, explica García.
Los puntos cuánticos de carbono son conocidos por sus excepcionales propiedades ópticas, pero también enfrentan desafíos significativos como la agregación causante de fluorescencia inducida (ACQ), fenómeno en que las moléculas son debilmente luminiscentes o no luminiscentes en un estado disperso.
NANOLIGHT busca solucionar estas dificultades encapsulándolos en matrices inorgánicas como titania (material fotoactivo), sílice (inerte y biocompatible) y zeolitas (material que actúa como catalizador) y garantizar así su estabilidad y eficiencia. “El desarrollo de estos materiales híbridos permitirá superar diversas limitaciones de los materiales fotoactivos actuales, mejorando su rendimiento y sostenibilidad”, señala el catedrático de la UA.
En concreto, la encapsulación de los Carbon Dots en estas matrices inorgánicas evitará su degradación prematura y optimizará sus propiedades ópticas y electrónicas. Además, en términos de sostenibilidad, esta técnica no solo optimiza la eficiencia de los nanomateriales, sino que también fortalece su sostenibilidad al facilitar la reciclabilidad y disminuir el impacto ambiental asociado con su uso.
Adicionalmente, el proyecto NANOLIGHT también explora una segunda línea de investigación centrada en el desarrollo de materiales híbridos. Este enfoque se orienta hacia la incorporación de compuestos luminiscentes organometálicos en sílices, empleando metales que son más sostenibles y abundantes en la tierra que los utilizados anteriormente.
Aplicaciones en iluminación
Los materiales propuestos ofrecen soluciones innovadoras en diversos sectores, desde la energía y el medio ambiente hasta la electrónica. Por ejemplo, su aplicación en fotocatalizadores permite la eliminación de contaminantes del agua y del aire, mediante procesos activados por la luz. Además, pueden utilizarse para producir hidrógeno de forma sostenible. “Estas aplicaciones son un paso importante para minimizar el impacto medioambiental de los procesos y actividades industriales que generan emisiones de contaminantes, tales como los gases que emiten los vehículos o para mejorar los procesos de tratamientos de agua”, señalan las investigadoras del Laboratorio de Nanotecnología Molecular de la UA Noemí Linares y Elena Serrano.
En el campo de la iluminación, el proyecto busca mejorar la eficiencia y estabilidad de los diodos emisores de luz blanca (WLEDs), para facilitar el desarrollo de fuentes de luz más sostenibles y duraderas que las que hay actualmente en el mercado.
En el ámbito de la electrónica y la optoelectrónica, estos materiales pueden integrarse en pantallas, LEDs o en sensores de detección lumínica como los que se utilizan en algunas pruebas médicas, optimizando su rendimiento y promoviendo una tecnología más eficiente y ecológica.
Con cuatro años de duración, hasta 2028, NANOLIGHT cuenta con una financiación de 572.911 euros de la convocatoria del Programa Prometeo 2023 para grupos de investigación de excelencia de la Generalitat Valenciana. El proyecto, liderado por el investigador Javier García, cuenta con la colaboración del grupo FOTOAIR de la Universidad de Castilla-La Mancha y del grupo de investigación MATMO de la Universidad de La Rioja.
Imagen: Personal investigador del Laboratorio de Nanotecnología Molecular (NANOMOL) de la UA. Autor: Roberto Ruiz (UA).
Fuente de imágenes: Universidad de Alicante
