Hasta la fecha se conocen cinco formas alotrópicas
del carbono: el grafito (de donde se obtiene el grafeno), el diamante,
los fullerenos, los nanotubos de carbono y los carbinos.
Investigadores del Instituto de Física (IF), encabezados
por Luis Fernando Magaña, diseñan superficies de grafeno
para adsorber contaminantes como el monóxido y el dióxido
de carbono; fullerenos para encapsular fármacos radiactivos
y dirigirlos a tejidos específicos y nanotubos de carbono
para almacenar combustibles como el hidrógeno o agua.
“Lo hacemos a nivel teórico, por medio de
cálculo numérico, con apoyo de la Coordinación
de Supercómputo de la Dirección General de Cómputo
y de Tecnologías de Información y Comunicación
de la UNAM”, aclaró el exdirector de la Facultad de
Ciencias.
Contaminantes
Magaña ha publicado trabajos sobre adsorción
de contaminantes tales como el hexafluoruro de azufre (un subproducto
de la industria del aluminio y de la distribución de energía
eléctrica y electrónica) y el monóxido y el
dióxido de carbono.
También ha diseñado superficies de grafeno
para fisisorber estos compuestos (luego se pueden calentar para
liberarlos y seguir al usar el grafeno para limpiar la atmósfera
o algún ambiente específico).
“El hexafluoruro de azufre es unas 100 mil veces
más poderoso como contaminante que el dióxido de carbono
y puede permanecer en la atmósfera hasta tres mil años”.
A partir de sus estudios teóricos ha predicho que
el grafeno dopado con titanio es capaz de adsorber el ácido
sulfúrico que emiten las industrias a la atmósfera
y que al caer con la lluvia corroe vidrio, metales y la piel de
las personas.
“Además, permite fisisorber y quimisorber
el dióxido y el monóxido de carbono, así como
el metano, para retirarlos de la atmósfera”, añadió.
En esa línea de investigación, los científicos
universitarios estudian cómo anclar semifullerenos y seminanotubos
de carbono en grafeno. Con ese propósito, usan grafeno y
una semicaña partida por el eje para poner en ella átomos
de titanio y generar una superficie extendida para atrapar partículas
contaminantes.
De igual modo, Magaña ha corroborado teóricamente
que, al interactuar con un átomo de titanio, un buckminsterfullereno
(C60) partido a la mitad rompe el ozono (gas oxidante e irritante)
en un átomo y una molécula de oxígeno puro.
Así, convertido en semifullereno, serviría para eliminar
ese gas en la atmósfera de la Ciudad de México.
Transportación de fármacos
Para tratar, por ejemplo, el cáncer de tiroides
se inyecta al paciente yodo radiactivo, alojado de manera natural
en esa glándula y desde ahí bombardea al tumor.
Magaña y sus colaboradores exploran la posibilidad
de encapsular fármacos radiactivos en fullerenos y dirigirlos
a tejidos específicos.
“Al encapsular yodo radiactivo en un buckminsterfullereno
y ponerle átomos de calcio por fuera, lograríamos
que dicho fullereno se fijara con su carga activa en un hueso con
cáncer o que, decorándolo convenientemente con otros
átomos, se dirigiera a tejidos específicos”,
explicó.
Con el encapsulamiento de fármacos radiactivos para
tratar distintos tipos de cáncer en determinados órganos,
se lograría un tratamiento más eficiente de los tumores
cancerosos.
Por otro lado, los investigadores universitarios analizan
las posibilidades del grafeno y de nanotubos de carbono dopados
con titanio y otros elementos para almacenar hidrógeno y
agua, importantes en los ámbitos energético y agrícola.
En el diseño de superficies de grafeno, fullerenos
y nanotubos de carbono, Magaña ha utilizado titanio porque
es una sustancia catalítica por excelencia, no causa rechazo
en el cuerpo humano (se emplea en prótesis) y es más
barato que el paladio, platino y oro.
Como el grafeno-titanio genera materiales con propiedades
insospechadas, investigadores de todo el mundo indagan su uso en
la solución de problemas ambientales o médicos.
Debe tenerse en cuenta que entre la predicción teórica
y el desarrollo experimental se abre siempre una brecha. “Al
dar a conocer las leyes de la mecánica clásica en
el siglo XVII, Newton ya predecía la posibilidad de enviar
un proyectil a la Luna, Marte o fuera del Sistema Solar.
“Desde el punto de vista conceptual, formal, eso
ya estaba predicho y resuelto, pero primero había que formar
ingenieros, invertir y desarrollar tecnologías complejas
para levantar del suelo un cohete espacial y así llegar al
espacio exterior. Algo semejante ocurre con el desarrollo de la
física teórica de superficies de carbono, proporciones
guardadas, aunque la brecha tecnológica es inmensamente menor”,
finalizó Magaña.
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