Estudio UG desarrolla un método innovador para la degradación de compuestos orgánicos y microplásticos a través de la generación de fonones en la estructura de los materiales
Guanajuato, Gto.- Estudio científico de la Universidad de Guanajuato (UG) es pionero en investigación para la aplicación de fononcatálisis, proceso que permite la degradación de compuestos orgánicos y microplásticos presentes en el agua. Esto desde el Laboratorio de Materiales (MASLAB), de la División de Ciencias e Ingenierías en el Campus León.
De acuerdo al comunicado de prensa, a diferencia de la fotocatálisis tradicional, en la que son utilizados fotones para la excitación de electrones y la generación de radicales libres, la fononcatálisis aprovecha los fonones (vibraciones de la estructura cristalina de los materiales) para inducir movimientos vibracionales específicos que generan calor en puntos muy localizados del material.
“En lugar de estar generando esos electrones, generamos movimientos vibracionales en las estructuras cristalinas de los materiales, lo que permite que incremente la temperatura”, así lo explicó el profesor e investigador de la UG, Christian Gómez Solís, doctor en Ingeniería y Ciencia de los Materiales por la Universidad Autónoma de San Luis Potosí y la Universidad Sun Moon de Corea del Sur.
“Mi pasión es hacer materiales”, desde su incorporación a la UG, el investigador Gómez Solís, en colaboración con colegas y estudiantes, ha destacado por el desarrollo de materiales al generar nuevas rutas de síntesis o la modificación del material, demostrando la capacidad de generar ciencia de frontera desde las universidades públicas.
Sobre esta novedosa investigación, ha sido poco explorada a nivel mundial, con antecedentes científicos en un estudio que plantea la idea con cálculos para demostrar la posibilidad de aumento en la difusión iónica, desde el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Münster (2021), pero sin un material adecuado; posteriormente, con un grupo de científicos de China que crearon un material con la conversión de óxido de nitrógeno a dióxido de nitrógeno. Sin embargo, estos no han logrado una fundamentación precisa.
El académico explicó cómo, en conjunto con estudiantes de posgrado de la UG, se ha logrado desarrollar un proceso que permite alcanzar temperaturas que van de los 25°C hasta 800°C en nanosegundos, con un calentamiento localizado en un intervalo de tiempo extremadamente corto, lo que favorece la degradación eficiente de contaminantes sin afectar la totalidad del material.
La rápida variabilidad de temperatura genera, a su vez, implosiones en las burbujas de gas, las cuales llegan a alcanzar temperaturas de hasta 3000°C, lo que incrementa la descomposición de los contaminantes. Esta investigación, destacó, ofrece una alternativa más rápida, eficiente y controlada a los métodos fotocatalíticos tradicionales.
La degradación de compuestos orgánicos y microplásticos en ambientes acuáticos es un desafío global urgente, especialmente ante la creciente contaminación por plásticos y otros contaminantes difíciles de eliminar, por lo que la fononcatálisis se posiciona como una alternativa de gran potencial.
El investigador universitario anticipa que la fononcatálisis jugará un papel crucial en la sostenibilidad y el manejo ambiental global: “Esto viene a ser muy revolucionario en cuestión de la ciencia de degradación de compuestos con procesos donde se utilice radiación, luz infrarroja en este caso. Viene a reemplazar, desde mi punto de vista, a muchos de los procesos fotocatalíticos. Eso es lo que actualmente se está trabajando en el MASLAB”, precisó.
Los primeros experimentos realizados han demostrado que los materiales sometidos a radiación infrarroja mediante fononcatálisis presentan un incremento de temperatura localizado y extremadamente rápido, lo que provoca una degradación acelerada de compuestos orgánicos y microplásticos, mientras que la capacidad de generar implosiones en las burbujas permite descomponer los compuestos resistentes.
