Texto publicado por SUEÑOS;

Química.

Asombrosa estructura de la materia: Una "esponja" de electrones.

Se ha abierto un nuevo capítulo en el conocimiento científico sobre la
actividad química de las nanopartículas y las formas exóticas de materia que
pueden resultar de la interacción de partículas subatómicas.

En la mayoría de las reacciones químicas ocurre la transferencia de un
electrón de un átomo a otro. Anteriormente se creía que los electrones
participantes en una reacción química sobre la superficie de una
nanopartícula estaban ubicados en uno de los átomos en la superficie.

Sin embargo, usando haces de rayos X en el ESRF (European Synchrotron
Radiation Facility) en Grenoble, Francia, un equipo internacional de
científicos encabezado por Pieter Glatzel del ESRF y Víctor Puntes del
Instituto Catalán de Nanotecnología en Barcelona, Cataluña, España, ha
comprobado que los electrones absorbidos y liberados por nanopartículas de
dióxido de cerio durante ciertas reacciones químicas se comportan de una
manera completamente diferente a la que previamente se creía: Los electrones
no están ligados a átomos individuales, sino que, como una nube, se
distribuyen sobre toda la nanopartícula. Inspirados por la similitud de su
forma, los científicos se refieren a esta distribución espacial de
partículas como una "esponja de electrones".

Kristina Kvashnina y Pieter Glatzel preparando un experimento en una de las
instalaciones del ESRF, donde se realizaron los experimentos. (Foto: ESRF /
A. Molyneux)

La cuestión no es solo de interés académico. Hoy en día, las nanopartículas
de dióxido de cerio se utilizan ampliamente en procesos industriales y
también en productos de uso común. Están presentes, por ejemplo, en las
paredes de algunos hornos con capacidad de autolimpieza. También son un
candidato importante para la próxima generación de baterías de ión-litio,
las cuales tendrán voltajes más altos y una mayor capacidad de
almacenamiento de energía.

El cerio es razonablemente abundante en la corteza de la Tierra y se le
puede extraer y purificar con bastante facilidad. Sin embargo, sin un
conocimiento profundo de los procesos químicos que ocurren en la superficie
de las nanopartículas de dióxido de cerio, es imposible optimizar su uso
actual y futuro. Además, adquirir ese conocimiento profundo es también un
paso ineludible que debe darse para poder evaluar los límites de uso seguro
de las nanopartículas de esta clase.

El siguiente paso, ya iniciado, en esta línea de investigación será
esclarecer si este agrupamiento anómalo de electrones es una propiedad sólo
del dióxido de cerio o también de otras nanopartículas utilizadas
ampliamente, como por ejemplo las de dióxido de titanio.

En el estudio también han trabajado Jean-Daniel Cafun y Kristina Kvashnina
del ESRF, así como Eudald Casals del Instituto Catalán de Nanotecnología.