Nahierako propietate optiko eta elektrikoak dituzten polimeroak lortu dituzte

Nanopartikula erdieroaleak polimeroei gehituta, propietate optiko eta elektriko jakinak dituzten material konposatu nanoegituratuak sortu dituzte UPV/EHUko Donostiako Unibertsitate Eskola Politeknikoko "Materialak +Teknologiak" taldean (GMT). Nanopartikula horien propietate optiko eta elektrikoak tamainarekin aldatzen dira, eta, ezaugarri hori baliatuz, lortu nahi diren propietateak dituzten tamainako partikulak sintetiza ditzakete ikertzaileek, eta, partikula horiek polimeroei erantsita, propietate jakin bat edo bestea erantsi azken produktuari.

Puntu kuantiko gisa jokatzen duten partikulekin egin dute lan UPV/EHUko Donostiako Eskola Politeknikoan; zehazki, kadmioz eta selenioz osatutako nanopartikulekin. Puntu kuantikoen bereizgarrietako bat da partikularen propietate optikoak eta elektrikoak tamainarekin aldatzen direla.

Kadmioz eta selenioz osatutako partikulen kasuan, 10 nanometro -milimetro baten milioirena da nanometro bat- baino gutxiago duten nanopartikuletan gertatzen da hori, eta, "ondorioz, ez da berdina 3 nanometroko edo 6 nanometroko nanopartikula bat izatea", azaldu du Haritz Etxeberriak, UPV/EHUko Ingeniaritza Kimikoa eta Ingurumenaren Ingeniaritza saileko ikertzaile eta ikerketaren egileak. Horrek aukera ematen du oso propietate zehatzak dituzten nanopartikulak sintetizatzeko, eta, ondoren, nanopartikula horiek beste material batzuetan txertatuta, aurrez aukeratutako propietateak izango dituzten material konposatu berriak presta ditzakete ikertzaileek. "Oinarrizko materialek dituzten berezko propietateei beste batzuk gehitu ahal zaizkie nanokargen bidez: nanopartikulak, nanobuztinak, zuntzak... Azkenean, batzuen eta besteen propietateak batuz, propietate berriak dituzten materialak lortzen dira", dio Etxeberriak.
Optoelektronikan, biomedikuntzan edo eguzki-panelen arloan bilatzen dituzte ikertzaileek aplikazioak puntu kuantiko gisa funtzionatzen duten partikulentzat.

Etxeberriak egindako lana izan da kadmioz eta selenioz osatutako nanopartikulak sintetizatzea, eta, ondoren, nanopartikula horiek polimero batean txertatzeko metodoak aztertzea. Izan ere, nanopartikulak polimeroan zehar ondo dispertsatzea izaten da erronka nagusia; hori lortzen ez bada, material konposatuak ez ditu izango nanopartikulen bidez eman nahi zaizkion propietateak. "Nanopartikulek, hain tamaina txikia izanda, agregatzeko joera dute. Ondorioz, aglomeratu handiak lortzen dira, fase desberdinetan nahastuta agertzen direnak. Baina, tamaina handitzean, dituzte nanopartikula gisa dituzten propietateak", azpimarratu du Etxeberriak.

Ikerketa-lanaren lehen fasean, hainbat tamainatako kadmio seleniuro nanopartikulak sintetizatu ditu Etxeberriak, eta, tamainak partikularen propietateetan duen garrantzia kontuan izanda, hainbat sintesi parametro aztertu ditu, nanopartikulen sintesia optimizatzeko eta nahi diren tamaina eta propietateak dituzten kadmio seleniuro nanopartikulak lortzeko.

Bigarren fasean, tamaina jakin bateko nanopartikulak (3-4 nanometro artekoak) polimeroan txertatu eta barreiatzeko metodologiak aztertu ditu. Horretarako, poliestirenoz eta polibutadienoz osatutako blokezko kopolimero batekin egin du lan. "Blokezko kopolimeroak erabili ditugu, faseak lortzeko aukera ematen dutelako. Beraien artean nahastezinak diren osagaiak dituzte, baina, elkarri lotuta daudenez, fase-ordenamendu batzuk sortzen dituzte maila nanometrikoan, eta aukera ematen dute fase batekiko edo bestearekiko afinitatea duten nanopartikulak eransteko", azaldu du Etxeberriak.

Etxeberriaren helburua izan da poliestireno fasean barreiatzea kadmio seleniuro nanopartikulak, eta, horretarako, hainbat funtzionalizazio-teknika probatu ditu. Funtzionalizatzeak esan nahi du aukeratu den fasearekin nahasgarri bihurtuko dituzten molekulak eransten zaizkiela nanopartikulei gainazalean, polimeroan ondo dispertsa daitezen. Grafting through izeneko teknikaren bidez lortu ditu emaitzarik onenak. "Grafting through teknikarekin, nanopartikulak estirenoaren polimerizazioa gertatzen den ingurunean jartzen dira. Horrela, batzuetan nanopartikularen gainazaletik hazten da polimeroa, beste partikula batzuk polimero-kateen erdian harrapatuta geratzen dira eta polimero librea ere sortzen da", argitu du Etxeberriak. Emaitza da poliestirenoarekiko afinitatea duen material bat, blokezko kopolimeroarekin nahasitakoan nahi den dispertsio homogeneoa ematen duena.

Hala erakutsi dute sortutako material konposatuarekin egindako neurketek: material konposatuak nanopartikulek hasieran zituzten ezaugarri optiko eta elektriko berberak ditu. Teknikaren emaitza onak ikusita, beste material batzuekin lanean ari da orain Etxeberria; besteak beste, zelulosarekin.

Egileari buruz
Haritz Etxeberria Altuna (Legorreta, 1982). Kimikan doktorea, UPV/EHUko Donostiako Unibertsitate Eskola Politeknikoan ikertzailea da gaur egun, Ingeniaritza Kimikoa eta Ingurumenaren Ingeniaritza sailean, Iñaki Mondragon zenak sortutako "Materialak+Teknologiak" ikerketa-taldean GMT). Donostiako Ingeniaritza Eskola Politeknikoan egin du "CdSe nanopartikulen sintesia eta gainazalaren funtzionalizazioa konposite nanoegituratuen eraketarako" izeneko doktoretza-tesia, eta Iñaki Mondragon Egaña (zendua), Galder Kortaberria Altzerreka eta Arantxa Eceiza Mendiguren irakasleak izan ditu zuzendari.

Erreferentziak
Haritz Etxeberria, Iñaki Zalakain, Iñaki Mondragon, Arantxa Eceiza, Galder Kortaberria. Generation of nanocomposites based on polystyrene-grafted CdSe nanoparticles by grafting through and block copolymer. Colloid and Polymer Science (on-line) (2013)
DOI 10.1007/s00396-013-2927-8

Haritz Etxeberria, Iñaki Zalakain, Agnieszka Tercjak, Galder Kortaberria, Iñaki Mondragon
Functionalisation of semiconductor CdSe nanoparticles with polystyrene brushes by radical polymerization. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. Vol. 13 p. 643-648 (2013)

Haritz Etxeberria, Iñaki Zalakain, Raquel Fernandez, Galder Kortaberria, Iñaki Mondragon
Controlled placement of polystyrene-grafted CdSe nanoparticles in self assembled block Copolymers. Colloid and polymer science (on line) (2012)
DOI 10.1007/s00396-012-2765-0

Haritz Etxeberria, Galder Kortaberria, Iñaki Zalakain, A. Larrañaga, Iñaki Mondragon. Effect of different aqueous synthesis parameters on the size of CdSe nanocrystals. Journal of Material Science
Vol. 47, p. 7167-7174 (2012)