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Nanohilos que guían la luz y repelen el agua

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La Nanotecnología es la rama de la Ciencia de Materiales dedicada al control de la materia en la escala nanométrica en la que una fenomenología singular puede generar nuevas o mejoradas aplicaciones de estos materiales en comparación con sus homólogos a mayores escala. Pero disminuir el tamaño de los materiales no sólo afecta a su miniaturización, algunos materiales nanoestructurados son más resistentes o poseen propiedades magnéticas distintas cuando se les compara con otras distribuciones de tamaños del mismo material. Otros conducen mejor el calor o cambian de color conforme se altera su tamaño o su estructura. Pero, ¿cuál es el límite dimensional dentro de la nanoescala?

En el sistema internacional de unidades el prefijo "nano" significa una mil millonésima, o 10-9; por lo tanto, un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro. Para hacernos una idea podemos comparar el tamaño de una casa del orden de 10 metros de ancha con el menor tamaño perceptible por el ojo humano, en el orden de cientos de micras, como puede ser el espesor de una lámina de papel. Entre estos elementos hay una relación de tamaño de cien mil a uno. Para llegar a la nanoescala es necesario bajar las dimensiones otras cien mil veces.

Los materiales nanoestructurados están hoy en día muy presentes en nuestras vidas, en el uso cotidiano de las nuevas tecnologías, en la fabricación de materiales inteligentes o con funcionalidades avanzadas, en el campo de las energías alternativas y, cada vez más, en biomedicina. En el grupo Nanotechnology on Surfaces del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla nos hemos especializado en el desarrollo de cables e hilos en la escala nanométrica con composición y forma "a la carta". Esto nos permite diseñar estos nanocables según la funcionalidad que esperamos que cumplan.

Imagen obtenida en un microscopio electrónico de nanohilos repelentes al agua

Imagen obtenida en un microscopio electrónico de nanohilos repelentes al agua

Por ejemplo, hemos fabricado una guía de luz en la escala "nano", lo que supone reducir las dimensiones de las fibras ópticas a las que estamos acostumbrados en casa alrededor de 100000 veces. Si ponemos muchos de estos nanocables sobre una superficie podemos usarlos en aplicaciones muy diversas, como por ejemplo, en el control del mojado de líquidos como el agua. En concreto, hemos creado materiales ultrahidrofóbicos, que repelen completamente el agua o materiales superhidrofílicos, que permiten un mojado completo, materiales anti-freezing que retrasan la congelación durante horas y materiales que permiten la separación entre distintos líquidos, como agua y aceite.

Imagen obtenida en un microscopio de fluorescencia que muestra el guiado de luz en un cable nanométrico

Imagen obtenida en un microscopio de fluorescencia que muestra el guiado de luz en un cable nanométrico

El poder manipular el mojado de líquidos sobre un material tiene importantes implicaciones tecnológicas desde las más directas como la fabricación de ventanas autolimpiables o espejos anti-vaho a las más avanzadas como la formación recubrimientos bactericidas o antisépticos o la purificación de agua. Los científicos se han inspirado para aprovechar estas propiedades en ejemplos ya existentes en la naturaleza de superficies con estas características. Uno de los más importantes es el de la flor de loto, que ha generado un mecanismo de autolimpieza basado en combinar en la superficie motivos repelentes al agua de distintos tamaños.

Foto de una gota de agua rebotando de la superficie formada por millones de estos nanohilos

Foto de una gota de agua rebotando de la superficie formada por millones de estos nanohilos

Uno de nuestros retos actuales es intentar ir más allá y fabricar materiales ultrarepelentes a todo tipo de líquidos conocidos como omnifóbicos. Aunque ya se han publicado algunos ejemplos artificiales de este tipo de materiales, nosotros esperamos poder encontrar un mecanismo que permita modificar a voluntad el mojado de distintos líquidos sobre la misma superficie, consiguiendo así materiales superomnifóbicos y omnifílicos

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