El cromo sustituye a los metales nobles, raros y caros
Los caros metales nobles suelen desempeñar un papel vital en la iluminación de pantallas o la conversión de la energía solar en combustibles. Ahora, químicos de la Universidad de Basilea han conseguido sustituir estos elementos raros por un metal bastante más barato. En cuanto a sus propiedades, los nuevos materiales son muy similares a los utilizados en el pasado.
Los compuestos de cromo de última generación actúan como materiales luminiscentes y catalizadores
Universität Basel, Jo Richers
Estamos familiarizados con el cromo por aplicaciones cotidianas como el acero cromado de la cocina o las motocicletas cromadas. Pronto, sin embargo, el elemento podrá encontrarse también en las pantallas de los omnipresentes teléfonos móviles o utilizarse para convertir la energía solar. Investigadores dirigidos por el profesor Oliver Wenger, del Departamento de Química de la Universidad de Basilea, han desarrollado compuestos de cromo que pueden sustituir a los metales nobles osmio y rutenio -dos elementos casi tan raros como el oro o el platino- en materiales luminiscentes y catalizadores. El equipo publica en Nature Chemistry que las propiedades luminiscentes de los nuevos materiales de cromo son casi tan buenas como las de algunos de los compuestos de osmio utilizados hasta ahora. Sin embargo, en comparación con el osmio, el cromo es unas 20.000 veces más abundante en la corteza terrestre y mucho más barato.
Los nuevos materiales también están demostrando su eficacia como catalizadores de reacciones fotoquímicas, incluidos los procesos desencadenados por la exposición a la luz, como la fotosíntesis. Las plantas utilizan este proceso para convertir la energía de la luz solar en glucosa rica en energía y otras sustancias que sirven de combustible para los procesos biológicos.
Si los nuevos compuestos de cromo se irradian con una lámpara roja, la energía de la luz puede almacenarse en moléculas que luego pueden servir como fuente de energía. "En este caso, también existe la posibilidad de utilizar nuestros nuevos materiales en la fotosíntesis artificial para producir combustibles solares", explica Wenger.
Embalaje a medida para el cromo
Para que los átomos de cromo brillaran y pudieran convertir la energía, los investigadores los integraron en un armazón molecular orgánico de carbono, nitrógeno e hidrógeno. El equipo diseñó este marco orgánico para que fuera especialmente rígido, de modo que los átomos de cromo quedaran bien empaquetados. Este entorno a medida ayuda a minimizar las pérdidas de energía debidas a vibraciones moleculares no deseadas y a optimizar las propiedades luminiscentes y catalíticas. El inconveniente de los nuevos materiales es que el cromo requiere un armazón más complejo que los metales nobles, por lo que habrá que seguir investigando en el futuro.
Encerrado en su rígido armazón orgánico, el cromo resulta ser mucho más reactivo que los metales nobles cuando se expone a la luz. Esto abre el camino a reacciones fotoquímicas que de otro modo serían difíciles de iniciar. Una posible aplicación podría ser la producción de principios activos farmacéuticos.
Competencia con otras alternativas
Durante mucho tiempo, la búsqueda de materiales sostenibles y rentables sin metales nobles se centró principalmente en el hierro y el cobre. Otros grupos de investigación ya han logrado resultados prometedores con estos dos elementos, y el cromo también se ha incorporado a materiales luminiscentes en el pasado.
En muchos casos, sin embargo, las propiedades luminiscentes y catalíticas de estos materiales quedaban muy por detrás de las de los materiales que contenían metales nobles raros y caros, por lo que no representaban una alternativa real. Los nuevos materiales de cromo son diferentes porque contienen una forma de cromo especialmente similar a los metales nobles, con lo que consiguen eficacias luminiscentes y catalíticas que se acercan mucho a las de los materiales que contienen dichos metales.
"Por el momento, no está claro qué metal ganará la carrera en lo que respecta a futuras aplicaciones en materiales luminiscentes y fotosíntesis artificial", afirma Wenger. "Lo que es seguro, sin embargo, es que los postdocs Dr. Narayan Sinha y Dra. Christina Wegeberg han hecho importantes progresos juntos".
A continuación, Wenger y su grupo de investigación pretenden desarrollar sus materiales a mayor escala para poder probar más ampliamente sus posibles aplicaciones. Con mejoras adicionales, esperan conseguir la emisión de luz en distintos colores espectrales, del azul al verde y al rojo. También quieren optimizar aún más las propiedades catalíticas para acercarnos un paso más a la conversión de la luz solar en energía química para su almacenamiento, como en la fotosíntesis.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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