Usos potenciales del nitruro de carbono grafítico

Científicos del Laboratorio Nacional de Materiales Grafénicos del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) utilizan materiales avanzados, hechos a partir de nitruro de carbono grafítico, para desarrollar fotocatalizadores y otras aplicaciones sustentables potenciales.

Mientras científicos de la institución buscaban manufacturar puntos cuánticos de grafeno, que son láminas sumamente pequeñas de grafeno que tienen, a su vez, propiedades como fotoluminiscencia, para utilizarlos en la manufactura de biosensores, polímeros dopados o mezclados con plásticos, de manera fortuita, esto los encaminó a desarrollar nitruros de carbono grafíticos.

“En ese contexto, buscando la manera de hacer un procedimiento que creíamos que nos iba a llevar a puntos cuánticos de grafeno en cantidades suficientes para aplicaciones industriales, nos llevó en su lugar a la manufactura de nitruros de carbono grafíticos”, detalló el doctor Salvador Fernández Tavizón, coordinador e investigador del Laboratorio Nacional de Materiales Grafénicos del CIQA y miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).

El especialista indicó que este hallazgo es relevante ya que a partir de 2009 se han estudiado los nitruros de carbono grafítico para diversas aplicaciones, pero fundamentalmente para su uso como fotocatalizadores para generar hidrógeno y oxígeno.

Fernández Tavizón añadió que los métodos para realizar estos materiales tienen rendimientos de un 10 por ciento aproximadamente, y en algunos casos es necesario modificarlos para obtener hidrógeno y oxígeno.

“Primeramente tenemos que hacerlos con 10 por ciento de rendimiento, después oxidarlos con un rendimiento alrededor de 50 o 60 por ciento y, por último, el rendimiento global es de seis por ciento aproximadamente. Nosotros, fortuitamente, los podemos hacer con rendimientos de 60 a 80 por ciento en tiempos más cortos, con temperaturas más bajas y con rendimientos mucho mayores”, subrayó el investigador.

Los científicos del CIQA, al principio, plantearon evaluar estos materiales como fotocatalizadores para la purificación de agua contaminada con productos orgánicos refractarios, es decir, desechos difíciles de remover u oxidar.

“Hoy por hoy, nuestras fuentes de agua están muy contaminadas con este tipo de materiales y aumenta la contaminación con una enorme diversidad, en nuestros cuerpos de agua acaban restos de medicamentos, cantidades enormes de cafeína, etcétera”, señaló el especialista Fernández Tavizón.

El coordinador añadió que, en la primera búsqueda de oxidación de productos orgánicos en agua, han obtenido resultados satisfactorios y planean descontaminar el agua con un mecanismo similar al que emplean para la generación de hidrógeno y oxígeno o emplear estos materiales para otros fines.

“Se han explorado otras alternativas, nosotros los estamos utilizando para detección de moléculas de importancia biológica, lo que se conoce como biosensores, que son materiales puestos en un dispositivo capaces de medir la presencia de esas moléculas en muy bajas concentraciones. Esta detección permite utilizar estos materiales para localizar moléculas que nos puedan indicar el inicio de una enfermedad para atacarla a tiempo”, precisó el doctor Fernández Tavizón.

Con estos biosensores buscarán medir la presencia de glucosa, peróxido de hidrógeno (subproducto de la oxidación de glucosa), e iniciar estudios de detección de colesterol en biofluidos.

“La intención que tenemos es desarrollar sistemas y dispositivos que tengan una promesa económica de alta densidad. Esto es que podamos hacer materiales o dispositivos con un alto valor agregado y con un alto contenido de innovación tecnológica, pero conociendo más o menos las posibilidades del mercado”, resaltó el científico.

El coordinador Fernández Tavizón agregó que están abiertos a trabajos conjuntos y buscarán concretar colaboraciones con otros grupos de investigación y, particularmente, con empresas interesadas con visión de invertir en tecnología e innovación.

Fuente: CONACYT.