Herramientas a nanoescala para extraer mayor información sobre nanomateriales

Miguel Valcárcel, catedrático de Química Analítica de la Universidad de Córdoba

El entorno nanoscópico es muy diferente respecto a la escala humana o la microscópica. Los materiales tienen unas propiedades y un comportamiento muchas veces sorprendente. Por ejemplo, el color amarillo típico del oro se convierte en azul, verde o rojo al pasar de una escala macrométrica a otra nanométrica. Debido a esto, en los últimos treinta años, científicos de todo el mundo han desarrollado una carrera para caracterizar estos compuestos, de una escala tan pequeña que cabrían entre mil y 100.000 en el diámetro de un cabello humano, y para darles uso. Hasta ahora, estas dos perspectivas, la de identificar y la de crear herramientas, habían ido por caminos paralelos. Investigadores de la Universidad de Córdoba (UCO) han propuesto unirlas ahora en una tercera vía. Los científicos han observado que empleando nanoherramientas se incrementa la capacidad de extraer información de este mundo minúsculo.

En la determinación de nanopartículas, se emplean de forma habitual técnicas de microscopia. El desarrollo de un instrumental más potente es de gran interés científico. En 2014, el premio Nobel de Química fue otorgado a Eric Betzig, William Moerner y Stefan Hell por crear el nanoscopio fluorescente, que termite discriminar objetos en la escala nanométrica.

Investigadores del Departamento de Química Analítica de la UCO trabajan en este entorno molecular desde 1994 y han producido más de un centenar de artículos científicos sobre este mundo y sus sorprendentes materiales. “Hasta ahora, o bien se trata de identificar nuevos compuestos, o bien se trata de darles un uso aplicado en sectores como la industria alimentaria o cosmética o para la protección ambiental”, explica Miguel Valcárcel, catedrático de Química Analítica y responsable del equipo científico. “Fruto de nuestra experiencia, hemos observado que podemos crear nanomateriales que sirvan para la caracterización de otros nuevos, lo que incrementará notablemente el conocimiento en este campo”, expone.

La propuesta la han denominado tercera vía en nanociencia y nanotecnología analítica y ha sido publicada en la revista científica Trends in AnalyticalChemistry en 2016. La publicación ha tenido notable éxito entre la comunidad científica, puesto que ya aparece citada en medio centenar de artículos posteriores desde su publicación.

El estudio presenta ejemplos en los que se observa la determinación de nanomateriales usando estas herramientas nanoscópicas. Para la detección de nuevos elementos, los investigadores han probado con nanotubos de carbono, muy apreciados y usados en diferentes industrias, tanto para crear bicicletas más ligeras como para filtrar el agua o desarrollar baterías recargables. También con nanopartículas de oro o de plata. “Estas herramientas son mucho más potentes que los reactivos químicos clásicos”, declara Valcárcel.

La filosofía de esta tercera vía es “buscar efectos sinérgicos” entre las herramientas y los objetos de estudio. Los químicos analíticos de la UCO han observado que, al relacionarse nanoanalitos y nanoherramientas en el mismo proceso, se consiguen procesos de caracterización, detección y determinación de muchas mejores prestaciones (ej,. mayor sensibilidad y selectividad).

Lejos de ser algo del futuro lejano, la nanotecnología ya está presente en la vida cotidiana. Se estima que, en 2020, tres de cada cuatro productos alimentarios que se vendan en Estados Unidos tendrán base tecnológica. Se emplean por ejemplo en la detección de fenoles en aceite de oliva, determinación y eliminación de nanocontaminantes en el medio ambiente o para desarrollar nuevos cosméticos.

Ángela I. López-Lorente, Miguel Valcárcel. ‘The third way in analytical nanoscience and nanotechnology: Involvement of nanotools and nanoanalytes in the same analytical process’. Trends in Analytical Chemistry. 75 (2016). 1-9