Cómo sintetizar y modificar nanopuntos de carbono

Los nanopuntos de carbono son una nueva forma alotrópica del carbono, del mismo modo que lo son el grafito, el diamante y el fullereno. La alotropía es una propiedad que presentan algunas sustancias de tener estructuras atómicas o moleculares diferentes. En esta caso, debido a que estos nanopuntos presentan particulares propiedades ópticas, como fluorescencia y electroquimioluminiscencia altas, muchos laboratorios se concentran hoy en su investigación y posibles aplicaciones.

Por su parte, las fenotiazinas son compuestos cristalinos de gran interés por su aplicación como mediadores redox (reacciones de oxidación-reducción), ya que permiten rebajar el aporte energético necesario para llevar a cabo determinadas reacciones electroquímicas.

Ahora, el grupo de investigación en Sensores Químicos y Biosensores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), liderado por la catedrática Mª Encarnación Lorenzo Abad, ha logrado sintetizar nanopuntos de carbono de manera sencilla y económica a partir de glucosa, al mismo tiempo que ha puesto a punto un método para su modificación electroquímica con fenotiazinas.

“La modificación de nanopuntos de carbono con fenotiazinas, mediante el proceso electroquímico de electroinjerto, ofrece la gran ventaja de darse en un único paso, de manera muy sencilla y evitando largos procesos de síntesis, así como el uso de gran cantidad de reactivos, lo que evita la posterior purificación del producto resultante”, detalla la investigadora.

El trabajo, publicado en Nano Research, presenta también un análisis del proceso de modificación en el que los autores emplearon una novedosa técnica combinada, la espectroelectroquímica.

“Esta técnica permite de manera simultánea el análisis de las propiedades electroquímicas y espectroscópicas, proporcionando un conocimiento muy completo y detallado de lo que ocurre en cada momento del proceso, pudiendo de esta forma optimizar de manera mucho más eficiente el proceso de modificación de los nanopuntos de carbono con el compuesto de interés, las fenotiazinas”, amplía la catedrática de la UAM.

Modificación electroquímica de nanopuntos de carbono

Los nanopuntos de carbono son porciones de carbono amorfo de entre 1 y 10 nanómetros que presentan distintos grupos funcionales en su superficie, lo que les confiere propiedades muy interesantes. A esto, se suma el atractivo de una preparación bastante económica y sencilla, a base de materias primas comunes en la naturaleza como azúcares y aminoácidos, de compuestos nitrogenados como urea y amoniaco, o de ácidos orgánicos de cadena corta como el ácido cítrico.

En concreto, en el campo de la electroquímica, los científicos exploran en la actualidad cómo el tamaño de este nanomaterial permite un aumento de la relación superficie-volumen, como se ha probado ya en el desarrollo de nuevos sensores y dispositivos de almacenamiento energético.

Esta modificación electroquímica dota de propiedades específicas a los nanopuntos de carbono. El trabajo demuestra las propiedades electrocatalíticas para la oxidación de hidracina, un compuesto con bastante interés en el sector energético.

“Se trata solo de un ejemplo práctico, siendo el primer escalón a futuras aplicaciones más novedosas, y usando para ello diferentes fenotiazinas o compuestos similares que pueden aportar a los nanopuntos de carbono alguna nueva propiedad, con aplicaciones más interesantes en el campo de los sensores y biosensores, o en dispositivos de almacenamiento energético, al igual que explotando sus propiedades ópticas”, concluye Encarnación Lorenzo.