В Политехническом колледже Сан-Себастьяна UPV / EHU работают с частицами, которые действуют как квантовые точки, в частности, с композитными наночастицами кадмия и селена. Одна из характеристик квантовых точек заключается в том, что оптические и электрические свойства частицы меняются в зависимости от размера.
В случае композитных частиц кадмия и селена это изменение имеет место в наночастицах размером менее 10 нанометров – нанометр равен одной миллионной миллиметра – и, «следовательно, иметь наночастицу – не одно и то же. 3 нанометра или один из 6 нанометров ", – объясняет Хариц Этксеберрия, исследователь из отдела химической инженерии и окружающей среды UPV / EHU и автор исследования.
Это позволяет синтезировать наночастицы с очень специфическими свойствами, и впоследствии, когда эти наночастицы будут включены в другие материалы, исследователь может приготовить новые композитные материалы с заранее выбранными свойствами. «С помощью нанозарядов можно добавить другие свойства к внутренним свойствам основных материалов: наночастиц, наноглин, волокон и т. Д. Наконец, объединив свойства некоторых из них, можно получить материалы с новыми свойствами », – говорит Этксеберрия.
В оптоэлектронике, биомедицине и в области солнечных панелей авторы ищут приложения для частиц, которые функционируют как квантовые точки.
Работа, проделанная Etxeberria, заключалась в синтезе композитных наночастиц кадмия и селена, а затем в анализе методов внедрения этих наночастиц в полимер. Основная проблема, как правило, заключается в том, чтобы должным образом диспергировать наночастицы в полимере; Неспособность достичь этого означает, что композитный материал не будет иметь тех свойств, которые ему хотелось бы придать с помощью наночастиц. "Поскольку наночастицы такие маленькие, они склонны группироваться вместе.
Получаются такие большие агломераты, которые кажутся смешанными в разных фазах. Но когда их размер увеличивается, они теряют свойства наночастиц », – подчеркивает Этксеберрия.
На первом этапе исследовательской работы Этксеберрия синтезировал наночастицы селенида кадмия разных размеров и, учитывая важность размера в свойствах частицы, он проанализировал различные параметры синтеза, чтобы оптимизировать синтез наночастиц и получить наночастицы селенид кадмия желаемого размера и свойств.
На втором этапе он проанализировал методологии внедрения и диспергирования наночастиц определенного размера (от 3 до 4 нанометров) по всему полимеру. Для этого он работал с блок-сополимером из полистирола и полибутадиена. «Мы использовали блок-сополимеры, потому что они позволяют получать фазы.
У них общие несмешивающиеся ингредиенты, но, поскольку они связаны друг с другом, они создают расположение фаз на нанометрическом уровне и позволяют добавлять наночастицы, которые имеют сродство с той или иной фазой », – объясняет Этксеберрия.
Etxeberria стремилась диспергировать наночастицы селенида кадмия в фазе полистирола. Для этого он опробовал различные техники функционализации.
Функционализация означает, что молекулы, которые делают наночастицы смешиваемыми в выбранной фазе, добавляются к их поверхности, чтобы их можно было должным образом распределить по полимеру. Наилучшие результаты были получены с помощью техники, известной как «прививка через."" Используя технику сквозной прививки, наночастицы помещаются в среду, в которой происходит полимеризация стирола.
Таким образом, полимер иногда растет с поверхности наночастиц, другие частицы захватываются между полимерными цепями, и также создается свободный полимер », – объясняет Этксеберрия. В результате получается материал, который имеет сродство с полистиролом и который дает желаемую гомогенную дисперсию при смешивании с блок-сополимером.
Это было продемонстрировано измерениями, проведенными на созданном композитном материале: композитный материал имеет те же оптические и электрические характеристики, что и наночастицы изначально. Ввиду хороших результатов метода, Etxeberria теперь работает над другими материалами, такими как целлюлоза.