Een multidisciplinair onderzoeksteam van de Universitat Jaume I (UJI) in samenwerking met het Centrum voor Ontwikkeling van Functionele Materialen (CDMF) van Brazilië heeft voor het eerst de efficiënte synthese van bismutwolframaat (Bi ₂ WO ₆ ) via een microgolf-ondersteunde hydrothermische methode en de daaropvolgende femtoseconde laserbestraling, die verantwoordelijk is voor de totale kristallisatie van Bi ₂ WO ₆ .

Bismutwolframaat is een belangrijke halfgeleider met verschillende morfologieën, waardoor verschillende technologische toepassingen mogelijk zijn. Het doel van het onderzoek was het verkrijgen van een kristallijne Bi ₂ WO ₆ met een zeer gedefinieerde morfologie en met geschikte eigenschappen, te gebruiken als fotokatalysator bij de afbraak van verbindingen die schadelijk zijn voor de gezondheid.

Het werk werd uitgevoerd door Juan Andrés, hoofd van het Laboratorium voor Theoretische en Computerchemie; Gladys Mínguez-Vega en C. Doñate-Buendía van het Institute of New Imaging Technologies (INIT) van de UJI, Professor Elson Longo, directeur van het CDMF, en Ivo M. Pinatti en Amanda F. Gouveia uit hetzelfde centrum. Het is gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten , getiteld "Femtosecond-laser-bestraling-geïnduceerde structurele organisatie en kristalliniteit van Bi ₂ WO ₆ ."

Het onderzoek dat aanleiding heeft gegeven tot deze publicatie is uitgevoerd tijdens een verblijf van Dr. Ivo Pinatti van het CDMF aan het Laboratorium voor Theoretische en Computationele Chemie van de UJI. Verschillende experimentele karakteriseringstechnieken werden gebruikt om op te helderen, op atomair niveau, de structurele en elektronische orde kortom, middellange en lange afstand van deze halfgeleider. Deze resultaten vielen samen met de voorspellingen afgeleid van mechano-kwantumberekeningen, met behulp van theoretische en computationele scheikundige methoden en technieken. Anderzijds, de theoretische resultaten maakten het mogelijk om de synthese te ontwerpen en te sturen om Bi . te verkrijgen ₂ WO ₆ met een specifieke morfologie en met voldoende eigenschappen om later te worden gebruikt in een technologische of industriële toepassing.

Het beheersen van de structurele organisatie en kristalliniteit van halfgeleiders is essentieel om hun prestaties in technologische toepassingen te verbeteren. De hydrothermische methode, geholpen door microgolven, is de snelste en goedkoopste procedure om materialen met verschillende morfologieën te kunnen hanteren en verkrijgen. Verder, het is een groene synthesemethode, respectvol met het milieu en zeer efficiënt om nieuwe materialen te ontwikkelen en hun eigenschappen te optimaliseren. Het onderzoek laat zien dat, ondanks het feit dat het gesynthetiseerde materiaal puur is, zonder verontreinigingen of ongewenste fasen, het had weinig kristalliniteit. De daaropvolgende bestraling van het materiaal met de femtoseconde laser maakte de volledige kristallisatie van deze halfgeleider mogelijk.

Het huidige werk is een ander voorbeeld van de originaliteit van de O&O&i-projecten die zijn ontwikkeld vanuit het Laboratorium voor Theoretische en Computationele Chemie aan de UJI, die gebaseerd is op de combinatie van theorie en simulatie met experimenten. Deze strategie heeft het mogelijk gemaakt om structuur-activiteitsrelaties te vinden en te ontwerpen en om fysische en chemische eigenschappen van innovatieve materialen voor specifieke technologische toepassingen te verkrijgen. In dit geval, het potentieel van gesynthetiseerde Bi ₂ WO ₆ als katalysator voor het verkrijgen van waterstof, voor de afbraak van kleurstoffen of medicijnen, en als een bacteriedodend middel, fungicide en antivirale middelen worden bestudeerd.

Al meer dan vijftien jaar en dankzij de samenwerking tussen het UJI's Laboratory of Theoretical and Computational Chemistry en het CDMF in Brazilië, het is mogelijk geweest om nanomaterialen te synthetiseren die worden gebruikt als geavanceerde katalysatoren en biologische agentia, en om productieprocessen te ontwikkelen en te optimaliseren.

Anderzijds, nieuwe materialen zijn verkregen en hun eigenschappen gemoduleerd voor technologische toepassingen, zoals gassensoren, fotokatalysatoren, en materialen die zilveren nanodeeltjes bevatten, gesynthetiseerd door elektronen- of laserbestraling, met zeer krachtige bacteriedodende en schimmeldodende eigenschappen. Bovendien, Er zijn 14 patenten verkregen en er zijn verschillende op technologie gebaseerde bedrijven (spin-offs en start-ups) opgericht.

De consolidering van dit multi- en interdisciplinaire profiel, samen met de kwaliteit van de verkregen resultaten in de voorhoede van de kennis, is een stap voorwaarts in de fundamentele en georiënteerde wetenschap, en is erin geslaagd om het UJI's Laboratory of Theoretical and Computational Chemistry te positioneren als een internationale referentie in de ontwikkeling en implementatie van nieuwe technologieën in geavanceerde materialen en nanotechnologie. zijn directeur, Professor Juan Andrés, heeft een nieuw gebied van O&O &i tot stand gebracht in een uitgebreid actiekader waarin chemie, natuurkunde, kwantummechanica, materialen en oppervlaktewetenschap, katalyse en nanotechnologie komen samen.