Un equipo de científicos rusos alcanzó un hito en la investigación de materiales semiconductores al lograr conferir nuevas propiedades a una sustancia prometedora.
Este avance tecnológico permitirá la realización de reacciones químicas impulsadas por la luz solar, que abarcan desde la generación de energía hasta la purificación del agua y muchas otras aplicaciones, además de mejorar la sensibilidad de los fotodetectores.
Los resultados de esta innovadora investigación se han publicado en la revista Communications Chemistry.
La fotocatálisis, un proceso que acelera las reacciones químicas mediante la energía de la luz, desempeña un papel fundamental en las tecnologías de energía alternativa y diversas áreas científicas.
No solo permite la generación de energía a partir de fuentes renovables, sino que también posibilita la obtención de sustancias químicas valiosas y la purificación del agua.
En este contexto, los semiconductores desempeñan un papel central, ya que pueden absorber la luz y convertirla en electrones de alta energía. Los científicos destacaron particularmente el potencial de los semiconductores en forma de nanofibras.
Los investigadores de la Universidad Politécnica de Tomsk, en colaboración con colegas de Austria, se centraron en el diseleniuro de tungsteno, un compuesto conocido por sus propiedades electrónicas y ópticas útiles. Sin embargo, crear nanofibras a partir de este material había sido un desafío considerable.
El equipo desarrolló una novedosa tecnología para producir nanofibras de alta calidad de diseleniuro de tungsteno y mejoró sus propiedades ópticas y electrónicas mediante la incorporación de nanopartículas de plata en los bordes de las fibras utilizando radiación láser.
El profesor Raúl Rodríguez, titular de la Escuela de Investigación de Tecnologías Químicas y Biomédicas de la Universidad Politécnica de Tomsk, explicó: «Modificamos las propiedades de las nanofibras de diseleniuro de tungsteno al unir diminutas partículas de plata a sus bordes mediante radiación láser. Estas nanopartículas aceleran el proceso de fotocatálisis y aumentan la fotosensibilidad de las nanofibras».
Lo que hace que este método sea aún más valioso es su simplicidad de implementación. El resultado final es un material de alta calidad con nanopartículas ubicadas de manera precisa en los bordes de las nanofibras, lo que mejora significativamente sus características.
Según los científicos, en este nuevo material, la eficiencia de la fotocatálisis alcanza cerca del 100%, un logro inigualable cuando se utilizan diseleniuro de tungsteno o nanopartículas de plata por separado.
El profesor Rodríguez destacó la singularidad del proceso: «Utilizamos radiación láser como herramienta para formar nanopartículas de plata pura a partir de una solución de nitrato de plata, y para preservar la integridad del seleniuro de tungsteno en las futuras nanofibras, las recubrimos con una matriz orgánica. Hasta donde sabemos, no existen métodos similares a este».
Los científicos anticipan que en el futuro se podrán producir nanofibras modificadas con plata no solo mediante radiación láser, sino también mediante otras fuentes de energía, incluida la luz solar.
Esta investigación contó con la colaboración de expertos de la Universidad de Minería de Leoben (Austria), la Academia de Ciencias de Austria y el Instituto Nacional de Ciencia de los Materiales de Japón.
La Universidad Politécnica de Tomsk participa activamente en el programa estatal de apoyo a universidades de Rusia «Prioridad-2030».