Published On: Vie, May 24th, 2013

Nuevas 'nanojaulas' pueden impulsar el desarrollo de baterías

Un equipo de científicos coreanos y europeos ha ideado una técnica para crear nanocristales de óxido de hierro que actúan como componentes en las baterías de ión litio. El avance, que esta semana publica Science, es comentado en la misma revista por investigadores del Instituto de Investigación en Energía de Cataluña.

Nuevas 'nanojaulas' pueden impulsar el desarrollo de baterías

Las nanojaulas de óxido de hierro sumergidas recuerdan el aspecto de un barco, también oxidado, en el fondo del mar. / Taeghwan Hyeon.

SINC
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23 mayo 2013 20:00

La técnica conocida como ‘sustitución galvánica’ ha permitido a un grupo de investigadores, liderados desde la Universidad Nacional de Seúl (Corea del Sur), construir nanoestructuras huecas en las que se puede controlar su composición y estructura porosa.

De esta forma se pueden crear diminutas ‘nanojualas’ de óxido de hierro (Fe2O3) que funcionan bien como material del ánodo en las baterías de ion litio, según publica la revista Science.

El molde inicial está constituido por nanocristales de óxido de manganeso (Mn3O4), que se va disolviendo en una solución mientras que sobre ellos se van depositando y formando los ‘barrotes’ de óxido de hierro. Durante este proceso se produce una incorporación, retirada y reemplazo de átomos en los nanocristales a través de reacciones de oxidación-reducción o redox.

“La sustitución galvánica ya permitía controlar la composición y porosidad en nanopartículas metálicas, pero ahora se demuestra que también es válida para los óxidos metálicos –como el del manganeso–”, explica a SINC Andreu Cabot.

El investigador, junto a su colega María Ibáñez del Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC) y la Universidad de Barcelona, destacan en Science la importancia del estudio y hacen una revisión de los procesos que se usan en la actualidad para transformar químicamente los materiales a escala nanométrica.

“La nueva herramienta tiene la particularidad de producir partículas porosas o huecas, y por lo tanto permite producir nanocompuestos altamente porosos con una gran variedad de composiciones”, comenta Cabot.

“Como ejemplo del gran potencial de la sustitución galvánica –prosigue– estaría la fabricación de baterías de ion litio con mayor capacidad especifica y mejor estabilidad, dos ventajas asociadas a la gran porosidad de los nanocompuestos producidos mediante este nuevo mecanismo”.

El galvanismo es la electricidad producida por una reacción química, y la corrosión galvánica, el proceso que se produce cuando un metal está en contacto eléctrico con otro en un medio húmedo. La reacción galvánica se aprovecha para generar el voltaje de las pilas y baterías, pero la nueva técnica supone toda una novedad.

En la actualidad los mecanismos que se usan para modificar la composición de nanocristales en solución permiten incorporar, extraer o intercambiar de forma muy precisa átomos de nanocristales. Así se modifica su composición y propiedades, además de su rendimiento en dispositivos de conversión y almacenamiento de energía, entre otros.

El uso de múltiples mecanismos de transformación química permite producir una variedad casi ilimitada de nanoestructuras con composición controlada. Los científicos confían en que este extraordinario control ayude a diseñar y producir nanomateriales mucho más eficientes en campos tan diversos como catálisis, termoelectricidad, baterías, biotecnología o magnetismo.

Referencias bibliográficas: 

Myung Hwan Oh et al.: “Galvanic Replacement Reactions in Metal Oxide Nanocrystals”; Maria Ibáñez y Andreu Cabot: “All Change for Nanocrystals”.  Science 340, 24 de mayo de 2013. 



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