La UA desenvolupa nous materials fotoactius amb aplicacions en il·luminació i eliminació de contaminants

El grup d'investigació del Laboratori de Nanotecnologia Molecular de la Universitat d'Alacant (UA), liderat pel catedràtic de Química Inorgànica Javier García, desenvolupa nous nanomaterials fotoactius basats en carbon dots (CDots) o punts quàntics de carboni. Aquests nanomaterials presenten unes propietats òptiques úniques i, a més, s'obtenen de manera sostenible mitjançant la carbonització directa de biomassa.

«En les últimes setmanes hem sigut testimonis del paper fonamental que tenen els minerals crítics, especialment les terres rares, i de les enormes tensions que provoca el seu control. En aquest sentit, amb el projecte NANOLIGHT (Rational Design of Hybrid Materials for Lighting and Photocatalysis) volem contribuir a solucionar la dependència que tenim d'aquests materials tan escassos que, a més, estan controlats per uns pocs països», explica García.

Malgrat les seues propietatsprometedores, els CDots presenten problemes d'agregació induïda de fluorescència (ACQ), fenomen en el qual les molècules són feblement luminescents o no luminescents en un estat dispers. NANOLIGHT cerca solucionar aquestes dificultats encapsulant-les en matrius inorgàniques com titanita (material fotoactiu), sílice (inert i biocompatible) i zeolites (material que actua com a catalitzador) i garantir-ne així l'estabilitat i l'eficiència. «El desenvolupament d'aquests materials híbrids permetrà superar diverses limitacions dels materials fotoactius actuals i millorar-ne el rendiment i la sostenibilitat», assenyala el catedràtic de la UA.

En aquest sentit, afegeix, «l'encapsulació dels carbon dots en aquestes matrius inorgàniques evitarà la seua degradació prematura i optimitzarà les seues propietats òptiques i electròniques. En termes de sostenibilitat facilitarà la seua reciclabilitat i reduirà el seu impacte ambiental».  

A més dels punts quàntics de carboni, en el marc d'aquest projecte hi ha una segona línia d'investigació centrada en la preparació de materials híbrids mitjançant la incorporació en sílices de compostos luminescents organometàl·lics basats en metalls més sostenibles i abundants en la Terra que els usats fins a l'actualitat.

Aplicacions

Els materials proposats ofereixen solucions innovadores en diversos sectors, des de l'energia i el medi ambient fins a l'electrònica. Per exemple, la seua aplicació en fotocatalizadors permet eliminar contaminants de l'aigua i de l'aire, mitjançant processos activats per la llum. A més, es poden utilitzar per a produir hidrogen de manera sostenible. «Aquestes aplicacions són un pas important per a minimitzar l'impacte mediambiental dels processos i activitats industrials que generen emissions de contaminants, com ara els gasos que emeten els vehicles o per a millorar els processos de tractaments d'aigua», assenyalen les investigadores del Laboratori de Nanotecnologia Molecular de la UA Noemí Linares i Elena Serrano.

En el camp de la il·luminació, el projecte busca millorar l'eficiència i l'estabilitat dels díodes emissors de llum blanca (WLEDs), per a facilitar el desenvolupament de fonts de llum més sostenibles i duradores que les que hi ha actualment en el mercat.

En l'àmbit de l'electrònica i l'optoelectrònica, aquests materials es poden integrar en pantalles, leds o en sensors de detecció lumínica com els que s'utilitzen en algunes proves mèdiques, optimitzant-ne el rendiment i promovent una tecnologia més eficient i ecològica.

Amb quatre anys de duració, fins al 2028, NANOLIGHT disposa d'un finançament de 572.911 euros de la convocatòria del Programa Prometeu 2023 per a grups d'investigació d'excel·lència de la Generalitat Valenciana. El projecte, liderat per l'investigador Javier García, compta amb la col·laboració del grup FOTOAIR de la Universitat de Castella-la Manxa i del grup d'investigació MATMO de la Universitat de La Rioja.