Utilización de micropartículas magnéticas para marcar objetos de forma inequívoca y hacer frente a las falsificaciones

El óxido inteligente es barato de fabricar y ecológico".

10.06.2021 - Alemania

Sólo podemos garantizar que los objetos se fabrican de forma respetuosa con el medio ambiente y socialmente sostenible y se reciclan correctamente si todas las materias primas y productos intermedios se marcan de forma inequívoca con un método a prueba de manipulaciones. Los actuales métodos de identificación ópticos (código de barras) y electromagnéticos (chip RFID) no pueden satisfacer estas exigencias, ya que su tamaño o legibilidad los hacen inadecuados para su uso en diversos materiales.

El grupo dirigido por el profesor Karl Mandel (Cátedra de Química Inorgánica) de la FAU ha desarrollado ahora un marcador de partículas magnéticas que puede utilizarse para marcar materiales fácilmente y que puede leerse con un práctico dispositivo. Los resultados de los investigadores se han publicado recientemente en la revista Small.

El grupo de trabajo dirigido por el profesor Mandel lleva tiempo trabajando en unas partículas especiales conocidas como suprapartículas que pueden identificarse de forma inequívoca gracias a sus propiedades ópticas o magnéticas. El proyecto está financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF) con la beca NanoMatFuture 03XP0149, que se concede a investigadores del área de investigación de materiales que se encuentran en las primeras fases de su carrera.

Método ecológico para la síntesis de nanopartículas de óxido de hierro

Producción de nanomateriales a partir de extractos de plantas

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Las suprapartículas esféricas tienen entre uno y diez micrómetros de diámetro. Cada suprapartícula está formada por cientos de miles de bloques de construcción con un diámetro de sólo unos pocos nanómetros.

En principio, se puede utilizar cualquier nanobloque para fabricar las partículas, siempre que sea magnético. Los investigadores de la FAU han optado por utilizar óxido de hierro por razones económicas y ecológicas. El óxido inteligente es barato de fabricar y ecológico", explica el doctorando Stephan Müssig, que tiene una beca de doctorado de la Fundación Federal Alemana del Medio Ambiente (Deutsche Bundesstiftung Umwelt).

Sin embargo, el óxido sólo se vuelve realmente inteligente cuando varias propiedades magnéticas se combinan en una partícula. El grupo de trabajo ha seleccionado tres nanocomponentes de óxido de hierro, que tienen diferentes propiedades magnéticas. Variando la proporción de los tres bloques de construcción entre sí se puede crear un código de identificación.

Por ejemplo, la suprapartícula 1 puede estar formada por los nanocomponentes A, B y C en una proporción de 10:10:80 por ciento, mientras que la suprapartícula 2 puede tener una proporción de 20:30:50. El abanico de posibilidades es enorme. Cada proporción específica confiere a la suprapartícula propiedades específicas que pueden leerse con un espectrómetro de partículas magnéticas e identificarse sin ambigüedad, como una huella dactilar.

Debe haber más de cien tipos diferentes de nanopartículas magnéticas que podrían utilizarse y que ya figuran en la literatura científica. Si se utilizan cinco tipos diferentes de nanocomponentes por suprapartícula, se obtienen aproximadamente 77.000 millones de variaciones de codificación en una sola partícula", explica Müssig.

Los nanobloques podrían sintetizarse rápidamente en agua y procesarse hasta obtener un polvo magnético identificable mediante secado por aspersión. Se podrían añadir pequeñas cantidades de plástico o pegamento al polvo para identificar una amplia gama de materiales, lotes o líneas de productos. A diferencia de un código de barras, un código magnético no es visible desde el exterior y no puede cambiarse posteriormente, según Müssig.

Explica que las señales magnéticas pueden atravesar muchos materiales diferentes que no permiten el paso de las señales ópticas. Con los métodos ópticos actuales, es muy difícil que las máquinas clasifiquen y reciclen los plásticos negros, por ejemplo, que se incorporan a numerosos dispositivos electrónicos. Esto podría cambiar significativamente si se utilizara el marcado magnético.

El principio en el que se basa la espectroscopia de partículas magnéticas hace que la detección sea extremadamente precisa, barata y móvil", afirma Müssig. El dispositivo de lectura sólo necesita una fracción de segundo para leer la señal magnética de la suprapartícula, y esperamos que tenga la forma de una bobina del tamaño aproximado de una moneda". Un marcador de partículas magnéticas como éste podría mejorar el control de calidad y reducir el número de productos falsificados, que suponen una pérdida anual de unos 500.000 millones de dólares.

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