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Química, materiales y tecnología
Con
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Francis Villatoro explica cómo, durante los últimos 50 años, la química ha investigado el desarrollo de materiales porosos para introducir y extraer sustancias.
…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…
Significado #1
Francis Villatoro explica cómo, durante los últimos 50 años, la química ha investigado el desarrollo de materiales porosos para introducir y extraer sustancias.
Habla: Francis VillatoroSignificado #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 pequeña…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…
Francis Villatoro habla sobre Omar Yagi, un investigador jordano especializado en materiales con porosidad, y su trayectoria como candidato al Premio Nobel de Química.
Habla: Francis VillatoroPalabras #19omar yagi candidato nobel químicapremios nobel década 2000comité novena premio nobelinvestigador jordano porosidad materiales…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 continúa explicando cómo los investigadores, como el mencionado anteriormente, utilizaban modelos físicos con bolas de madera y varillas metálicas para representar moléculas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5modelos físicos bolas maderamolécula metano agujeros lugaresmolécula benceno carbonos varillassíntesis materiales químicossistemas macromoleculares moléculas pegandomoléculas enlazadas con ionesinspiración modelos físicos materiales químicospolaridad negativa y carga positiva…a dar clases de química, le pidieron que hiciera modelos con bolas de madera de moléculas. Entonces él tenía que poner unas baravillas metálicas y tenía que hacerle a cada bola de madera unos agujeros para ir colocando. Y claro, tú tienes que calcularlo. Si quiero hacer una molécula de metano, tengo que poner los agujeros en unos ciertos lugares. Si quiero hacer una molécula de benceno, a los carbonos les tengo que poner los agujeros en otro sitio para después meter las varillas y montar las moléculas. Y que cuando estaba montando este tipo de moléculas se le ocurrió, bueno, ¿y por qué no sintetizamos de esta manera materiales, materiales químicos? ¿Por qué no montamos sistemas macromoleculares pegando moléculas en lugar De bolas de madera, en lugar de átomos, cogiendo moléculas y enlazándolas entre sí con algo que las pegue. Claro, lo más natural para pegarlas es algún tipo de ión, 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…
Francis Villatoro explica cómo el investigador Richard Robson se inspiró en la estructura del diamante para crear nuevos materiales.
Habla: Francis VillatoroPalabras #2diamante material solo de carbonoátomo de carbono enlaza cuatro átomosestructura química diamante tetraedros conectadosinvestigador richard robson estructura diamantepaper químico con ideas de francis villatorodiamantino diamantoide sin funcionar robsonideas para paper por amigos químicos…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 sintetiza una molécula inspirada en el diamante y que se llama en español diamantoide. Hay que recordar que el diamante es un material solo de carbono, un al otro poder de carbono en el que un átomo de carbono se coordina, se enlaza con cuatro átomos de carbono formando un tetraedro. Entonces realmente la estructura química del diamante es una serie de tetraedros conectados. Bien, pues la idea de Robson fue hacer eso mismo. Químicos Yo tengo amigos químicos a los que yo les he comentado una cosa y han publicado un paper con lo que yo les he comentado. O sea, son muy creativos en el sentido de proponer ideas y lo que propuso Robson es, sí, mi molécula, mi diamantino, diamantoide no funciona. ¿vale? Es muy inestable, pero imaginamos que fuera estable yo podría diseñar con diferentes moléculas que tuvieran diferentes geometrías si tuvieran en los vértices polaridades podía unirlas con guiones metálicos y montar estructuras más grandes y propuso eso…
Francis Villatoro explica que las estructuras propuestas por Richard Robson eran difíciles de aplicar en reactores químicos debido a su inestabilidad.
Habla: Francis VillatoroPalabras #11estructuras 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 describe el impacto significativo en la química mundial de los materiales mencionados anteriormente y cómo rápidamente se descubrió la clave para estabilizarlos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #3estabilización materiales química mundialpuentes en estructuras cristalinasmontajes tetraédricos nuevos formatosestructuras origami posibilidades infinitas…considerado un clásico, fijaros el impacto tremendo que tuvo, Jackie rápidamente se puso en la antesala del Nobel y le podían haber dado un Nobel rápido, porque todo esto explotó hasta un nivel increíble, antes Juan Carlos comentaba, puede que el 10% de toda La química mundial publicada sean en ese tipo de materiales, y es que puede ser, o sea, es una cosa absolutamente increíble lo que ha pasado. Entonces, este tipo de materiales, pues rápidamente se vio el secreto de cómo estabilizarlos, que es utilizar esos puentes 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…