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Los materiales nanoestructurados en nuestra vida diaria. Entrevista a Rosa Menéndez.

Entrevista realizada por Lorena Cabeza (DIVULGA) para Profes.net

Rosa Menéndez nació en Corollos, Asturias, en 1956. Tras graduarse en Química y doctorarse en esta misma disciplina por la Universidad de Oviedo en 1986, pudo llevar a cabo varias estancias postdoctorales en Inglaterra y Estados Unidos. En 1989 se incorpora al Instituto Nacional del Carbón del CSIC, donde actualmente lleva a cabo su trabajo como profesora de investigación. Entre los años 2003 y 2008 ha sido directora de este instituto, y entre 2008 y 2009 ostentó el cargo de vicepresidenta de Investigación Científica y Técnica del CSIC. Es autora de más de 160 artículos en revistas científicas de impacto y ha dirigido 16 tesis doctorales. Su investigación se centra en la química de los materiales y la energía, y en concreto en la mejora de los procesos de conversión del carbón y la puesta en valor de sus derivados y los del petróleo. También dirige una línea de investigación sobre la síntesis química del grafeno, un material que puede revolucionar nuestras vidas en un futuro cercano.

¿Qué trabajo lleva a cabo en el INCAR?

R.- Desde comienzos de los años 90 venimos desarrollando materiales de carbono de características muy distintas, como fibras de carbono, materiales compuestos, carbones activados y en los últimos años materiales grafénicos. Partiendo de derivados del carbón y del petróleo, preparamos precursores específicos para cada tipo de material. Y el material, a su vez, viene condicionado por la aplicación para la que está previsto. Nuestros materiales encuentran aplicación en el sector aeronáutico, con materiales compuestos; el almacenamiento de energía, con carbones activados y grafenos; la catálisis, con carbones activados y grafenos; y el medio ambiente, con carbones activados y grafenos para la eliminación de contaminantes en vertidos industriales.

¿Qué son los materiales nanoestructurados? ¿Cuál es su ventaja respecto a otros materiales convencionales?

R.- Desde que se comenzó a trabajar en nanotecnología, en la década de los 80, se han tratado de desarrollar nuevos métodos de producción de materiales constituidos por cristales de un tamaño inferior a los 100 nanómetros, los llamados materiales nanoestructurados. Cuando se reduce el tamaño de los materiales al rango nanométrico, se inducen diferencias en sus propiedades físicas. También los procesos superficiales se ven fuertemente alterados. Por ello, un control preciso de las dimensiones de los materiales en el rango de los nanómetros nos permite variar sus propiedades. Esto abre la puerta al diseño de materiales para mercados muy diversos como las aplicaciones biomédicas, ópticas, en energía, etc.

¿Están presentes los materiales nanoestructurados en nuestra vida diaria?

R.- Lo están desde hace años. Por ejemplo, los ordenadores han experimentado desde los años 90 mejoras muy importantes debido precisamente al uso de materiales nanoestructurados. Los paneles solares fabricados con nanomateriales también permiten minimizar el empleo de bloques de silicio. Otros materiales comunes que contienen nanopartículas son las cremas solares, donde se emplean para absorber la radiación UV, además de para facilitar su incorporación a la piel. También se emplean nanopartículas de plata como agentes biocidas para minimizar el riesgo de contraer infecciones. Los nanomateriales también están presentes en el deporte: bicicletas con nanotubos de carbono, raquetas de tenis reforzadas con estos nanotubos, etc. Y todavía son muchas más las aplicaciones que se esperan en los próximos años: leds fabricados a partir de puntos cuánticos mucho más baratos que los actuales, materiales capaces de introducirse en nuestro cuerpo y atacar selectivamente células cancerígenas, etc.

¿Son estos materiales seguros?

R.- La mayoría de los nanomateriales no son más peligrosos que sus equivalentes “macro”. Por ejemplo, los materiales en forma de películas delgadas que conforman las memorias de los ordenadores no son más dañinas por el hecho de ser nano. En general, debemos distinguir dos casos: uno, los nanomateriales adheridos a otros materiales, que no resultan más peligrosas que las micropartículas correspondientes (depende solo de su naturaleza: el arsénico es igual de tóxico nanoestructurado o no); y dos, nanopartículas dispersas en el aire, que pueden resultar más peligrosas al ser inhaladas.

¿Cuáles son los materiales avanzados más prometedores en los que se está investigando?

R.- El mundo de los materiales es muy amplio, pero todo lo relacionado con nanomateriales, láminas delgadas y materiales inteligentes está dentro de lo más prometedor. En concreto, existen grandes expectativas en relación con los materiales grafénicos por su gran potencial para aplicaciones que van desde el campo de las comunicaciones y microelectrónica a otros ámbitos como la química fina y la energía, en producción y almacenamiento. Se trata de un material con unas propiedades electrónicas únicas, además de una especial resistencia y flexibilidad.

¿Qué características son las que hacen del grafeno un material tan especial?

R.- El grafeno, formado por una capa de átomos de carbono, es a la vez metálico, flexible y transparente. Es resistente, sus constantes elásticas son las más altas que se han medido en un material, y admite tensiones muy elevadas sin romperse. Es además muy impermeable, ya que no permite el paso de átomos y moléculas a pesar de su pequeño espesor. Desde el punto de vista químico es un material inerte.

¿En qué aplicaciones concretas se espera que se use?

R.- El hecho de presentar unas excelentes propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y ópticas, le convierte en candidato para un gran número de aplicaciones en áreas tan diversas como la nanoelectrónica, los sensores moleculares, las telecomunicaciones, los componentes mecánicos, en forma de material compuesto, almacenamiento de energía y salud, por ejemplo, en la liberación controlada de fármacos.

¿En qué fase se encuentra la investigación sobre grafenos?

R.- La investigación sobre grafenos avanza de forma rápida, a pasos agigantados científicamente hablando. En estos momentos el objetivo es buscar procesos que permitan su obtención en grandes cantidades, de forma competitiva desde el punto de vista económico y energético, y respetando el medio ambiente. Las expectativas superan con creces a las planteadas por los fullerenos y nanotubos de carbono en su día, y parecen estar más próximas a su materialización. Tienen la ventaja de la variedad y simplicidad de los procesos y de la variedad en la calidad de los materiales, con lo que pueden ser utilizados en aplicaciones muy diversas. Para la utilización masiva de los grafenos todavía queda mucho camino por recorrer y mucha investigación por realizar.

¿Cómo se obtiene el grafeno?

R.- Se utilizan fundamentalmente dos vías para su síntesis, a partir del grafito o materiales grafíticos: mediante la separación de las láminas de grafeno individuales mecánicamente o por vía química -lo que se denomina método top-down-, y mediante síntesis química o depósito en fase de vapor a partir de moléculas más pequeñas –el método bottom-up-. La primera incluye también la obtención de grafenos mediante apertura de nanotubos. Cada una de ellas dispone de un amplio abanico de precursores y condiciones de proceso que enriquecen o dificultan, según se mire, la consecución del material final. En nuestro grupo los estamos preparando por vía química, utilizando distintos grafitos de partida y aplicando distintos procedimientos de reducción, y también por apertura de nanofibras y nanotubos, y mediante exfoliación mecánica del grafito.

Y, ¿qué hay de los fullerenos?

R.- Los fullerenos han marcado un hito desde el punto de vista científico. Se mostró al mundo una nueva forma de carbono que nadie hubiese imaginado. Supusieron un salto cualitativo en la ciencia del carbono, hasta entonces basada en las dos formas alotrópicas conocidas por todos, el grafito y el diamante. Se ha trabajado intensamente en la búsqueda de aplicaciones para este material en campos como la biomedicina o la energía, pero en mi opinión no se han consolidado y siguen siendo materia de investigación después de más de veinte años. También es relevante el que abrieran el camino al descubrimiento de los nanotubos de carbono, que sí se están produciendo a escala industrial y están ampliando considerablemente su rango de aplicaciones.

Todo es Química, también en 2012.

Hoy hace un año que se inauguró el Año Internacional de la Química en España. Este 8 de febrero también coincide (según el calendario Gregoriano) con el 178º aniversario del nacimiento de Dimitri Mendeleev; posiblemente el químico más importante que ha existido. Estas dos conmemoraciones se trataron en este blog.

2011 fue declarado Año Internacional de la Química por Naciones Unidas, que comisionó su gestión a la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) y a la UNESCO.

El año pasado fue muy importante para la química. Se organizaron numerosas actividades en todo el mundo y España no fue una excepción. Personalmente me impliqué en numerosas tareas, que se resumen en las imágenes siguientes (pulsando sobre ellas, se obtienen de mayor tamaño).

 

 

Documentación diversa (copias de las charlas, entrevistas, copias del material de las exposiciones, lecciones del curso, programas de radio, artículos de divulgación y difusión en diversos medios, etc.) que recoge las diferentes actividades en las que he participado se pueden descargar en la web, especialmente en la página Los Avances de la Química , cuya portada durante 2011 estuvo dedicada al AIQ. En el menú lateral de esta web también se puede descargar material. Otros colegas en España han realizado actividades muy interesantes. En un próximo post en esta o en otra web (Los Avances de la Química, Educación Química, Grupo de Facebook de la RSEQ, Todo es Química-2012) haré un resumen de otras actividades realizadas; aunque los anuncios y algunos detalles se pueden encontrar aquí.

El principal objetivo del AIQ ha sido intentar que la sociedad cambiase la percepción que tiene sobre la química. Creo que esto se ha logrado, como lo demuestra el tratamiento que la prensa da a la química. Ya no se considera que la química es la “causante de todos los males de la humanidad” y se la empueza a tratar con justicia, dándole el merito de ser una ciencia fundamental en nuestro bienestar y con gran potencialidad futura.

Sin embargo, no podemos relajarnos. Vivimos un momento histórico en el que dependemos de la ciencia y la tecnología; sin embargo, la sociedad, aunque se beneficia de este progreso, no reconoce este papel. Esta situación es global, pero se acentúa en países con poca tradición y cultura científica como el nuestro. Carlos Elías describe muy bien este momento que vive la ciencia en su libro La razón estrangulada, de lectura recomendada. Además, la química, aunque mejor considerada que hace un año, sigue siendo una especie de Cenicienta de la Ciencia. No tenemos el glamour de las ciencias biológicas, ni el prestigio de las matemáticas o la física. Por todas estas razones, los químicos debemos seguir publicitando adecuadamente nuestra ciencia y tenemos que seguir haciendo esfuerzos para transmitir los avances de la química a la sociedad.

¡Celebremos 2012 como un año químico!

¿Hacen falta razones para celebrar que 2012 es también un año químico? Mira a tu alrededor, ¿que ves? química. ¿Que tienen de común el día de hoy, ayer, hace un mes, 5 años o dentro de 10 años? química.

Todos interaccionamos cada día con miles de sustancias químicas, desde el aire que respiramos, el alimento que ingerimos, la ropa que llevamos, la energía que gastamos,…..¡Todo es química!

Esto queda reflejado en la siguiente imagen, donde nuestro planeta está rodeado por numerosos artículos que conocemos y la mayoría usamos para nuestro beneficio. Y es que la química, literalmente, nos rodea. Todos estos materiales están hecho de sustancias químicas.

En definitiva, la química es la ciencia que contribuye a:

1) Disfrutar de una vida más larga.

2) Que la vida sea más saludable.

3) Proporcionarnos agua pura y potable.

4) Conseguir más y mejores alimentos.

5) Cuidar de nuestro ganado.

6) Suministrar energía, con la que nos calentamos, nos movemos en transportes mecánicos o refrigeramos.

7) Que nuestras ropas y sus colores sean más resistentes y atractivos; mejorar nuestro aspecto con perfumes, productos de higiene y de cosmética; contribuir en la limpieza del hogar y de nuestros utensilios; ayudar a mantener frescos nuestros alimentos; prácticamente proporcionarnos todos los artículos que usamos a diario, desde la tinta con la que escribimos o el papel en el que escribimos.

8 ) Permitirnos estar a la última en tecnología: con el ordenador más potente y ligero; con el móvil más ligero; con el sistema más moderno de iluminación; con el medio de transporte adecuado; con el material para batir marcas deportivas; y con muchas aplicaciones más.

 

En resumen, necesitamos la química en nuestras vidas, Y TODO ES QUÍMICA, TAMBIÉN EN 2012.

 

Nota: Esta entrada participa en la XII Edición del Carnaval de Química, que aloja el joven (y muy buen) blog Historias con mucha química (como todas) que administra la joven, entusiata y buena amiga, María Docavo.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Máster en Química en la Universidad de Granada: Los Avances de la Química.

La Universidad de Granada ha organizado cuatro seminarios y una conferencia para conmemorar el Año Internacional de la Química. Aunque los seminarios se enmarcan dentro del Máster en Química, tanto éstos como la conferencia están abiertos a la assitencia de otras personas.

Los títulos y un breve resumen de las charlas se indican a continuación. Las cuatro primeras forman parte del Máster en Química y la quinta es una conferencia de la Facultad de Química.

Los avances de la química y su impacto en la sociedad: una visión general. Esta primera charla introductoria va a exponer ejemplos diversos en los que la química juega un papel en nuestro bienestar: mejora y cuidado de nuestra salud, producción y almacenamiento de energía, impacto medioambiental de las sustancias químicas y cómo la química está logrando avances en la protección ambiental, transporte, productos de consumo, deportes, etc. Los ejemplos servirán para repasar algunos conceptos fundamentales de la química. Esta charla será el lunes 12 de diciembre a las 12:00.

¿Lo común de cada día? ¡La química! En esta charla se destacará el papel que la química tiene en un día cualquiera en nuestras vidas. Todos interaccionamos con miles de sustancias químicas a diario (aunque no nos demos cuenta). La mayoría de las sustancia químicas son beneficiosa para nuestro bienestar; aunque hay casos en los que pueden ser perjudiciales; lo que depende del uso que demos  aestas sustancias químicas. Esta charla será el martes 13 de diciembre a las 13:00.

¿Natural? ¿Sintético? ¡Todo es química! Esta charla desmontará los tópicos “natural = bueno” y “sintético/artificial = malo”. Se expondrán ejemplos de sustancias beneficiosas y perjudiciales, independientemente de su origen. Se destacará el papel que los productos naturales han tenido en el desarrollo de la química, especialmente de la química orgánica. También se expondrán ejemplos del uso de polímeros, materiales sintéticos que han facilitado nuestra vida desde hace décadas. La charla será el miércoles 14 de diciembre a las 11:00.

El futuro: una visión de la química. Se presentarán ejmeplos de investigaciones actuales en química que van a servir para el bienestar de la humanidad en las próximas décadas; abordando retos en salud, alimentación, energía, medio ambiente, tecnología y aspectos socilaes. Esta charla será el jueves 15 de diciembre a las 13:00.

2011: Un año de conmemoraciones químicas. Desde la antigüedad hasta nuestros días. 2011 ha sido declarado Año Internacional de la Química por la ONU. El motivo ha sido la conmemoración del centenario de la concesión del Premio Nobel de Química a Marie Curie. También durante este año se ha querido destacar el papel de las mujeres en la ciencia. En esta charla se va presentar una visión histórica del desarrollo de la química, con algunos hitos de los que en este año 2011 se cumplen fechas “redondas”. También se pondrán algunos ejemplos de investigadoras relevantes en química y conmemoraciones químicas de 2012 que deben servir de “excusa” para seguir difundiendo los avances de la química en la sociedad. La conferencia será el viernes 16 de diciembre a las 12:30.

A continuación se adjunta el cartel anunciando el ciclo de seminarios y conferencias.

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Un día sin química

¿Os podéis imaginar un día sin química? Yo no, pero en la American Chemical Society han hecho el esfuerzo y han editado un video (duración de menos de 2 minutos) de lo que sería un día sin química. Por supuesto, el video está editado en blanco y negro, pues tenemos colores gracias a la química.

El video lo podéis encontrar en http://bytesizescience.com/index.cfm/2011/1/20/A-Day-Without-Chemistry.

Un día sin química sería un día sin:

Dia sin quimica

En esta imagen (del video) se indican algunas aportaciones de la química para nuestro bienestar diario. El video y esta imagen son suficientes para destacar el papel de la química.

Bernardo Herradón

IQOG-CSIC

herradon@iqog.csic.es