Geles con nanopartículas generan canales microscópicos

El aceite y el agua no se mezclan, pero al agregar las nanopartículas adecuadas, se puede convertir los dos fluidos inmiscibles en un gel exótico con utilidad en baterías, filtros de agua, catalizadores, andamios celulares y hasta ventanas inteligentes con capacidad de cambiar su color. En el artículo Tunable thermo-reversible bicontinuous nanoparticle gel driven by the binary solvent segregation publicado en la revista Nature Communications, científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y de la Universidad de Delaware, luego de investigar durante más de una década encontraron una forma particular de crear geles. Su utilidad potencial radica en el complejo conjunto de canales microscópicos interconectados formados dentro de ellos, creando una estructura similar a una esponja. 

    Crédito: Yuyin Xi y col. Nature Communication, 12, 910 (2021)

Estos canales no solo ofrecen lugar para el paso de otros materiales, siendo útiles para la filtración, también le dan al gel una gran área de superficie interna, característica valiosa para acelerar las reacciones químicas o en su  utilización como andamiaje en el crecimiento de tejidos vivos.

En lugar de diseñar nanopartículas para que permanezcan en la interfaz entre los dos disolventes, las partículas elegidas se concentran en uno de ellos. Si bien las nanopartículas tienden a repelerse entre sí, su afinidad hacia uno de los solventes es más fuerte y las mantiene juntas en el canal. Se han utilizado como sistema modelo nanopartículas esféricas de sílice de alta carga eléctrica superficial con un diámetro de 27 nm dispersas en una mezcla de agua y 2,6-lutidina. El gel tiene una gran resistencia mecánica, es fácil de fabricar y además es termo-reversible. Esta reversibilidad está vinculada a una propiedad óptica que posee el gel terminado: puede variar de transparente a opaco y viceversa, simplemente cambiando su temperatura. La propiedad es aprovechable en ventanas inteligentes con una capa delgada de gel entre dos vidrios aunque también podría ser útil en sensores. El artículo constituye un enfoque genérico capaz de funcionar con muchas nanopartículas y disolventes diferentes aumentando significativamente sus posibles aplicaciones.

Lectura complementaria:

Tunable thermo-reversible bicontinuous nanoparticle gel driven by the binary solvent segregation