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Francis VillatoroJuan Carlos GilJosé EdelsteinGastón GiribetBorja Tosarcarbono activo para gases escapemateriales porosos universidad malagaporosidad carbono retención óxidos nitrógenoquímica desarrollo materiales porososcelulitas materiales óxido siliciocavidades celulitas almacenan gases tóxicosárea superficial poros conectados canalesmateriales porosos superficie exterior pequeñacelulitas para paneles solaressilicio puro como referenciapaneles solares de silicios amorfoscarbonos activos y porosidadmateriales flexibles porosidad francis villatoropulmón artificial gases contaminantesabsorción liberación gases contaminantesinvestigador jordano omar yagimateriales flexibles porosidadomar yagi estudios estados unidosomar yagi candidato nobel químicapremios nobel década 2000comité novena premio nobelinvestigador jordano porosidad materialesFrancis VillatoroOmar YagiEstados UnidosUniversidad de MálagaKitagawaSociedad Química JaponesaRichard RobsonCO2Premio Nobel de QuímicaComité de NovenamacroCristales
Materiales flexibles porosidad Francis Villatoro
Con
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Francis Villatoro describe la búsqueda de materiales flexibles con porosidad que puedan adaptarse a diferentes espacios y reaccionar al absorber o liberar gases contaminantes, comparándolos con un pulmón artificial.
…esto; no lo conocía, me parece súper interesante. Es un premio Nobel a un tipo de estructuras químicas que tienen una gran belleza estructural y eso atrae a todo el público general hacia el tema, pero además tienen una enorme cantidad de aplicaciones. Una de las cuestiones que más se ha estudiado en los últimos 50 años en química ha sido el cómo desarrollar medios porosos, un tipo de material que tenga huecos, que tenga porosidad, en el que se puedan introducir sustancias y se pueden extraer sustancias bajo ciertos requisitos. Todos los que tienen un vehículo automóvil saben que todos los tubos de escape tienen que tener un mecanismo de limpieza de gases que retienen, son de carbono activo, que tienen unos poros en los que retienen óxidos de nitrógeno, una serie de sustancias que son perniciosas y contaminantes y se retienen, no se retienen todas, por eso contaminan los vehículos, pero se retienen mucho. Eso se hace por ejemplo con carbonos activos que hoy en día se utilizan muchísimo; en la Universidad de Málaga tenemos un equipo muy fuerte en carbonos activos que han sido capaces de desarrollar carbonos con poros de diferentes tamaños. y con diferentes configuraciones, con canales, con tubos Otro de los productos estrella de la química con poros, con agujeros, son las ceolitas, que son materiales de óxido de silicio en los que se pueden formar materiales que tengan cavidades que almacenen gases tóxicos, etc. Las celulitas tienen un enorme interés porque el área superficial, fijaros que cuando tú tienes muchos poros, el área superficial de los poros se suma y tienes un material que su superficie exterior tiene un área relativamente pequeña comparada con el área que tiene en el interior, por todos esos poros que están conectados por canales, entonces si entra luz, esa luz se distribuye por esos poros y de manera efectiva está habiendo un área superficial decenas O cientos de veces más grande. Por ejemplo, las celulitas ahora se están usando mucho para hacer paneles solares; en principio, ahora mismo no son tan eficientes como los paneles solares de silicio puro, pero es que la mayor parte de los paneles solares son más baratos, no son de silicio y son de otras variantes, de silicios amorfos, etcétera, y las celulitas son mejores. Y bueno, teniendo los carbonos activos y las ceolitas se seguía tratando de buscar otros materiales que tuvieran porosidad y en especial había una propiedad importante que no tienen ni las ceolitas ni los carbonos activos y es la flexibilidad un Material que sea flexible que yo pueda acoplar a un cierto lugar, pues apretándolo o no apretándolo; un material que cuando se llene de un gas contaminante se hinche y que cuando se, cuando absorba ese gas contaminante se hinche y que cuando lo deabsorba, cuando salga fuera, pues se reduzca de tamaño, una especie de pulmón artificial. Ese tipo de material se ha estado buscando durante mucho tiempo, ¿no? y bueno. en la década de los 2000, principio de los 2000, pues apareció ese material gracias a un investigador, Omar Yagi, que era un jordano, que su padre lo envió a Estados Unidos a estudiar y estudió allí la carrera y se quedó en Estados Unidos y Omar Yagi se convirtió en súper famoso por lograr a principios de Los años 2000, el desarrollar este tipo de materiales con una idea absolutamente fascinante, ¿no? Y Omar Yagui estaba en todas las listas de candidatos al Nobel y lleva 15 años siendo un candidato al Nobel de Química. Yo lo predije, por ejemplo, en el año 2023 y cualquier año se lo daban porque se lo tienen que dar. O sea, es de estos casos en los que está claro. Pero la cuestión es quién lo acompaña, porque lo pueden acompañar gente que ha estado acompañando a Yagui o gente que ha hecho cosas antes de Yagui. Y el Comité de Novena ha decidido premiar a gente que ha trabajado antes. Y así que nos tenemos que remontar a la década. De los 1980 a un investigador, Richard Robson, que estuvo trabajando en una idea que, según cuenta él, este tipo de cosas siempre tienen estas historietas o hay que romantizarlas, ¿no? Y Robson ha contado en un paper de review que en 1974, cuando estaba…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro describe la búsqueda de materiales flexibles con porosidad que puedan adaptarse a diferentes espacios y reaccionar al absorber o liberar gases contaminantes, comparándolos con un pulmón artificial.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1carbono activo para gases escapemateriales porosos universidad malagaporosidad carbono retención óxidos nitrógenoquímica desarrollo materiales porososcelulitas materiales óxido siliciocavidades celulitas almacenan gases tóxicosárea superficial poros conectados canalesmateriales porosos superficie exterior pequeñacelulitas para paneles solaressilicio puro como referenciapaneles solares de silicios amorfoscarbonos activos y porosidadmateriales flexibles porosidad francis villatoropulmón artificial gases contaminantesabsorción liberación gases contaminantesinvestigador jordano omar yagimateriales flexibles porosidadomar yagi estudios estados unidosomar yagi candidato nobel químicapremios nobel década 2000comité novena premio nobelinvestigador jordano porosidad materiales…esto; no lo conocía, me parece súper interesante. Es un premio Nobel a un tipo de estructuras químicas que tienen una gran belleza estructural y eso atrae a todo el público general hacia el tema, pero además tienen una enorme cantidad de aplicaciones. Una de las cuestiones que más se ha estudiado en los últimos 50 años en química ha sido el cómo desarrollar medios porosos, un tipo de material que tenga huecos, que tenga porosidad, en el que se puedan introducir sustancias y se pueden extraer sustancias bajo ciertos requisitos. Todos los que tienen un vehículo automóvil saben que todos los tubos de escape tienen que tener un mecanismo de limpieza de gases que retienen, son de carbono activo, que tienen unos poros en los que retienen óxidos de nitrógeno, una serie de sustancias que son perniciosas y contaminantes y se retienen, no se retienen todas, por eso contaminan los vehículos, pero se retienen mucho. Eso se hace por ejemplo con carbonos activos que hoy en día se utilizan muchísimo; en la Universidad de Málaga tenemos un equipo muy fuerte en carbonos activos que han sido capaces de desarrollar carbonos con poros de diferentes tamaños. y con diferentes configuraciones, con canales, con tubos Otro de los productos estrella de la química con poros, con agujeros, son las ceolitas, que son materiales de óxido de silicio en los que se pueden formar materiales que tengan cavidades que almacenen gases tóxicos, etc. Las celulitas tienen un enorme interés porque el área superficial, fijaros que cuando tú tienes muchos poros, el área superficial de los poros se suma y tienes un material que su superficie exterior tiene un área relativamente pequeña comparada con el área que tiene en el interior, por todos esos poros que están conectados por canales, entonces si entra luz, esa luz se distribuye por esos poros y de manera efectiva está habiendo un área superficial decenas O cientos de veces más grande. Por ejemplo, las celulitas ahora se están usando mucho para hacer paneles solares; en principio, ahora mismo no son tan eficientes como los paneles solares de silicio puro, pero es que la mayor parte de los paneles solares son más baratos, no son de silicio y son de otras variantes, de silicios amorfos, etcétera, y las celulitas son mejores. Y bueno, teniendo los carbonos activos y las ceolitas se seguía tratando de buscar otros materiales que tuvieran porosidad y en especial había una propiedad importante que no tienen ni las ceolitas ni los carbonos activos y es la flexibilidad un Material que sea flexible que yo pueda acoplar a un cierto lugar, pues apretándolo o no apretándolo; un material que cuando se llene de un gas contaminante se hinche y que cuando se, cuando absorba ese gas contaminante se hinche y que cuando lo deabsorba, cuando salga fuera, pues se reduzca de tamaño, una especie de pulmón artificial. Ese tipo de material se ha estado buscando durante mucho tiempo, ¿no? y bueno. en la década de los 2000, principio de los 2000, pues apareció ese material gracias a un investigador, Omar Yagi, que era un jordano, que su padre lo envió a Estados Unidos a estudiar y estudió allí la carrera y se quedó en Estados Unidos y Omar Yagi se convirtió en súper famoso por lograr a principios de Los años 2000, el desarrollar este tipo de materiales con una idea absolutamente fascinante, ¿no? Y Omar Yagui estaba en todas las listas de candidatos al Nobel y lleva 15 años siendo un candidato al Nobel de Química. Yo lo predije, por ejemplo, en el año 2023 y cualquier año se lo daban porque se lo tienen que dar. O sea, es de estos casos en los que está claro. Pero la cuestión es quién lo acompaña, porque lo pueden acompañar gente que ha estado acompañando a Yagui o gente que ha hecho cosas antes de Yagui. Y el Comité de Novena ha decidido premiar a gente que ha trabajado antes. Y así que nos tenemos que remontar a la década. De los 1980 a un investigador, Richard Robson, que estuvo trabajando en una idea que, según cuenta él, este tipo de cosas siempre tienen estas historietas o hay que romantizarlas, ¿no? Y Robson ha contado en un paper de review que en 1974, cuando estaba…
Francis Villatoro explica la necesidad de buscar estructuras cristalinas para estabilizar la unión entre moléculas en materiales porosos, donde los iones actúan como conectores.
Habla: Francis VillatoroSignificado #13estructuras cristalinas en materiales porososiones como conectores molecularesfuerza de enlace distribuida estabilidad…algún tipo de partícula, yo qué sé, de carga positiva y pegas moléculas que tengan elementos terminales que sean de polaridad negativa. Claro, tú dices, vale, pero eso robustez no va a tener ninguna, eso probablemente igual que los pega, los despega, ¿no? O sea, hay que buscar una estructura en plan cristalino en la que las moléculas se van pegando para formar una especie de macrocristales. Que de alguna manera, como cada molécula que tiene como ciertos elementos terminales con los que se conecta a otras moléculas, está conectada por esos iones, pues el hecho de que reciba una fuerza de enlace distribuida por todo el espacio haga que se mantenga aquello más o menos estable. Bien, esto es una idea del 74 que él estuvo rondando la cabeza; le intentó hacer algunas propuestas, etc. Y realmente no cristalizó hasta que llegó a finales de los 80 y en 1989 publicó el artículo que le ha dado el premio Nobel; que es un artículo en el que…
Francis Villatoro explica que las estructuras propuestas por Richard Robson eran difíciles de aplicar en reactores químicos debido a su inestabilidad.
Habla: Francis VillatoroPalabras #4estructuras inestables reactores químicosflexibilidad estructuras kitagawa 1998aplicaciones materiales estabilizados ceolitasrevistas sociedad química japonesa…abiertos; y era un poquito más estable que las moléculas de Robson y logró absorber ciertos gases con esta molécula, metano, nitrógeno, oxígeno y liberarlos más tarde, con lo que estaba ya, digamos, yendo en la línea de que lo inútil a veces puede ser útil. Pero claro, esto para condiciones ambientales, para condiciones de reactores químicos era muy difícil porque estas estructuras realmente no eran estables. En 1998, Kitagawa demostró además que algunas de sus estructuras eran flexibles; se podían deformar. Tú podías aplicar una cizalla y tenías un material que era relativamente flexible, con lo que podían tener estos materiales, si se lograran estabilizar de alguna forma, podrían tener aplicaciones donde las ceolitas y los carbones activos no tienen aplicaciones. Todo esto fundamentalmente lo publicó en revistas japonesas, en revistas de la Sociedad Química Japonesa; son revistas que escriben en inglés y en español, perdón, en inglés y en japonés cuando escriben en japonés. Hay una versión internacional en inglés de la revista donde el resto del mundo se entera de lo que se ha publicado en la revista. Y yo creo que se publican casi todos los artículos en inglés en paralelo, pero todo esto estaba pendiente de que llegara el niño…
Francis Villatoro explica cómo se construyen las estructuras metalorgánicas, utilizando metales como pegamento para moléculas orgánicas que actúan tanto como puente como vértice en la estructura cristalina.
Habla: Francis VillatoroSignificado #16estabilidad hasta 350 grados centígradosestructuras metalorgánicas con metalesmoléculas orgánicas como puente cristalinocavidades macro cristalinas francis villatoro…es un trabajo técnico tremendo detrás, ¿eh? No quiero quitar mérito, pero es algo fascinante. se publicó, se doctoró en 1990 y publica en 1992, empieza a trabajar en este tipo de materiales, empieza a publicar y en 1995 publica In Nature dos materiales más O menos planos, más o menos bidimensionales, montados de esta manera, uno de ellos estable hasta 350 grados centígrados. Estable en todo el rango de trabajo que necesitamos de un material que sea útil en una industria, en una aplicación práctica en medio ambiente que es un rango desde 0 grados centígrados, si quieres desde menos 20 o menos 30 hasta 100, 80, 350 grados, una barbaridad. Obtuvo el primer material y él fue el que bautizó a estos materiales como redes metalorgánicas. O como estructuras metalorgánicas porque son estructuras en las que uso metales como pegamento de moléculas orgánicas y las moléculas orgánicas las uso tanto como molécula puente como como molécula vértice para construir la estructura cristalina, macro cristalina con cavidades que obtengo y tengo, claro, posibilidades pues prácticamente infinitas. A estos materiales que ya en su artículo, en otro Artículo de 1999, también en Nature, ya les llamó MOF. Son MOF, Metal Organic Framework, y empezó a llamar el MOF 5, MOF 22, MOF, y llegó un momento que ya se le acabó los números, y dijo: venga, pues hay infinitos números, pero dijo: ya se me cae, los…
Francis Villatoro explica que la creación de materiales implica un proceso laborioso que incluye caracterización gráfica de cristalogramas y simulaciones por ordenador para verificar su estabilidad.
Habla: Francis VillatoroSignificado #20caracterización gráfica cristalogramassimulaciones ordenador estabilidad materialesfabricación materiales proceso laborioso…acabó los números, y dijo: venga, pues hay infinitos números, pero dijo: ya se me cae, los números ya son demasiado grandes, y empezó a utilizar otras siglas, ¿no? Y ya empezó a añadir muchas otras siglas, pero les digo esto es te pones a generar materiales. pues eso tienen horas de trabajo, tienes que caracterizar los cristalogramas gráficamente, tienes que hacer simulaciones por ordenador para garantizar que la estabilidad aparente que ves en los experimentos realmente está apoyada por simulaciones, etc. Pero tienes como una máquina de fabricar galletas, ¿vale? Vas fabricando y fabricando y fabricando algún artículo, venga, 22 maneras, 16 materiales, 32 materiales nuevos y claro. la envidia, la envidia, todos los químicos quieren trabajar en eso, porque es muy fácil publicar como galletas, porque tienes libertad infinita para construir estructura, con lo que ya que obtuvo una cantidad enorme de prestigio. el artículo de 1999 de Yagi…
Francis Villatoro describe las numerosas aplicaciones teóricas propuestas para los materiales mencionados anteriormente, incluyendo la capacidad de absorber agua del aire y filtrar contaminantes.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5 · Palabras #7materiales absorben agua del airecaptura co2 para combatir cambio climáticofiltrado aguas residuales francis villatoroafinidad materiales orgánicos filtran fármacos…y como hay una infinidad de posibilidades, pues montajes tetraédricos, todas las estructuras cristalinas, nuevos formatos, estructuras tipo origami, etc. Todo lo que se te va a ocurrir se puede hacer con este tipo de estructuras. Entonces, ¿qué tenemos? Pues tenemos infinidad de aplicaciones teóricas propuestas. Tenemos materiales capaces de absorber agua del aire del desierto por la noche. Y tú tienes agua potable que después puedes aprovechar durante el día. Materiales capaces de capturar CO2, dióxido de carbono, para combatir el cambio climático; materiales para filtrar aguas residuales y eliminar contaminantes. Como tú puedes construir diferentes tipos de poros y ciertas afinidades a ciertos materiales orgánicos, puedes conseguir que te filtren fármacos, que te filtren diferentes tipos de contaminantes, etcétera, etcétera. O sea, esto ha sido algo absolutamente el tema por ejemplo de la futura economía del hidrógeno: el uso del hidrógeno o del metano en automoción, vehículos automóviles que se muevan con metano, que se muevan con hidrógeno almacenado en este tipo de materiales.…