México, innovadoras superficies de grafeno capaces de capturar contaminantes ambientales

Hasta la fecha se conocen cinco formas alotrópicas del carbono: el grafito (de donde se obtiene el grafeno), el diamante, los fullerenos, los nanotubos de carbono y los carbinos. Investigadores del Instituto de Física (IF), encabezados por Luis Fernando Magaña, diseñan superficies de grafeno para adsorber contaminantes como el monóxido y el dióxido de carbono; fullerenos para encapsular fármacos radiactivos y dirigirlos a tejidos específicos y nanotubos de carbono para almacenar combustibles como el hidrógeno o agua.

 

“Lo hacemos a nivel teórico, por medio de cálculo numérico, con apoyo de la Coordinación de Supercómputo de la Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación de la UNAM”, aclaró el exdirector de la Facultad de Ciencias.

 

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Contaminantes

 

Magaña ha publicado trabajos sobre adsorción de contaminantes tales como el hexafluoruro de azufre (un subproducto de la industria del aluminio y de la distribución de energía eléctrica y electrónica) y el monóxido y el dióxido de carbono.

 

También ha diseñado superficies de grafeno para fisisorber estos compuestos (luego se pueden calentar para liberarlos y seguir al usar el grafeno para limpiar la atmósfera o algún ambiente específico).

“El hexafluoruro de azufre es unas 100 mil veces más poderoso como contaminante que el dióxido de carbono y puede permanecer en la atmósfera hasta tres mil años”.

 

A partir de sus estudios teóricos ha predicho que el grafeno dopado con titanio es capaz de adsorber el ácido sulfúrico que emiten las industrias a la atmósfera y que al caer con la lluvia corroe vidrio, metales y la piel de las personas.

 

“Además, permite fisisorber y quimisorber el dióxido y el monóxido de carbono, así como el metano, para retirarlos de la atmósfera”, añadió.

 

En esa línea de investigación, los científicos universitarios estudian cómo anclar semifullerenos y seminanotubos de carbono en grafeno. Con ese propósito, usan grafeno y una semicaña partida por el eje para poner en ella átomos de titanio y generar una superficie extendida para atrapar partículas contaminantes.

 

De igual modo, Magaña ha corroborado teóricamente que, al interactuar con un átomo de titanio, un buckminsterfullereno (C60) partido a la mitad rompe el ozono (gas oxidante e irritante) en un átomo y una molécula de oxígeno puro. Así, convertido en semifullereno, serviría para eliminar ese gas en la atmósfera de la Ciudad de México.

 

Transportación de fármacos

 

Para tratar, por ejemplo, el cáncer de tiroides se inyecta al paciente yodo radiactivo, alojado de manera natural en esa glándula y desde ahí bombardea al tumor.

 

Magaña y sus colaboradores exploran la posibilidad de encapsular fármacos radiactivos en fullerenos y dirigirlos a tejidos específicos.

 

“Al encapsular yodo radiactivo en un buckminsterfullereno y ponerle átomos de calcio por fuera, lograríamos que dicho fullereno se fijara con su carga activa en un hueso con cáncer o que, decorándolo convenientemente con otros átomos, se dirigiera a tejidos específicos”, explicó.

 

Con el encapsulamiento de fármacos radiactivos para tratar distintos tipos de cáncer en determinados órganos, se lograría un tratamiento más eficiente de los tumores cancerosos.

 

Por otro lado, los investigadores universitarios analizan las posibilidades del grafeno y de nanotubos de carbono dopados con titanio y otros elementos para almacenar hidrógeno y agua, importantes en los ámbitos energético y agrícola.

 

En el diseño de superficies de grafeno, fullerenos y nanotubos de carbono, Magaña ha utilizado titanio porque es una sustancia catalítica por excelencia, no causa rechazo en el cuerpo humano (se emplea en prótesis) y es más barato que el paladio, platino y oro.

 

Como el grafeno-titanio genera materiales con propiedades insospechadas, investigadores de todo el mundo indagan su uso en la solución de problemas ambientales o médicos.

 

Debe tenerse en cuenta que entre la predicción teórica y el desarrollo experimental se abre siempre una brecha. “Al dar a conocer las leyes de la mecánica clásica en el siglo XVII, Newton ya predecía la posibilidad de enviar un proyectil a la Luna, Marte o fuera del Sistema Solar.

 

“Desde el punto de vista conceptual, formal, eso ya estaba predicho y resuelto, pero primero había que formar ingenieros, invertir y desarrollar tecnologías complejas para levantar del suelo un cohete espacial y así llegar al espacio exterior. Algo semejante ocurre con el desarrollo de la física teórica de superficies de carbono, proporciones guardadas, aunque la brecha tecnológica es inmensamente menor”, finalizó Magaña.

 

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