Descubrimiento IMP de Coloides e Interfaces

De agua contaminada a limpia en cuestión de milisegundos

Los investigadores del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces desarrollaron una membrana que se compone de un paquete de tubos de tamaño nanométrico. Lo usaron como un nano-reactor para convertir el agua marcada con azul de metileno en agua clara en milisegundos usando la luz del sol como impulsor. "Ejecutar reacciones en fluidos con menor viscosidad en un abrir y cerrar de ojos representa una nueva oportunidad para la química", dice el profesor Markus Antonietti.

24 de mayo de 2021

La química a menudo se considera una disciplina madura en la que los nuevos hallazgos solo surgen en las periferias. Un equipo dirigido por el Dr. Aleksandr Savateev ha demostrado ahora que todavía hay sorpresas notables en el núcleo de este campo, a nanoescala. Las propiedades de los fluidos comunes como el agua dependen del tamaño del recipiente en el que están confinados. Si se carga agua, que ya es un líquido bastante ágil con baja viscosidad, en un recipiente de tamaño nanométrico en el que solo caben unas pocas moléculas de agua, ésta se vuelve "superfluídica". Cuanto menor sea el confinamiento, mayor será el efecto superfluido. No toda el agua es igual.

En esta imagen vemos varios tubos paralelos de tamaño nanométrico como parte de la membrana en la que tiene lugar la reacción fotocatalítica. La membrana es un objeto macroscópico compuesto por un conjunto de tales nanotubos. Aumentar imagen
En esta imagen vemos varios tubos paralelos de tamaño nanométrico como parte de la membrana en la que tiene lugar la reacción fotocatalítica. La membrana es un objeto macroscópico compuesto por un conjunto de tales nanotubos.
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Cómo funciona

En sus experimentos de reacción, el grupo Savateev desarrolló una membrana compuesta por miles de millones de tubos de nitruro de carbono paralelos, cada uno con un diámetro de unos pocos nanómetros, que es 1 / 10,000 de un cabello humano. Observaron que el agua se desliza a través de estos tubos sin ninguna fricción. En estos entornos, la luz se utiliza como impulsor de la transformación química del agua contaminada en agua clara, mientras que el confinamiento cuántico creado por la membrana también dirige la energía de la luz con una eficiencia sin precedentes. La superficie cóncava de los tubos paralelos, casi unidimensionales, sirve como una especie de espejo que concentra el campo eléctrico interno dentro del nanotubo. Combinado con la luz proveniente del exterior, mejora de manera drástica la velocidad de reacción. "En el espacio 3D ordinario, las velocidades de reacción en milisegundos son simplemente imposibles", dice el Dr. Savateev.

Y agrega:"Estamos trabajando activamente en el desarrollo de esta tecnología para sintetizar combustible y otros materiales importantes para la sociedad utilizando energía sostenible como la luz solar, en dispositivos simples comparables a un filtro de café".

 
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