Desarrollo de nanomateriales basados en silicio semiconductor

Abstract

La nanociencia y la nanotecnología constituyen un campo interdisciplinario que incluye el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales que posean al menos una dimensión espacial en el rango de los nanómetros (1 nm = 10-9 m). En estos tamaños los efectos de la mecánica cuántica y los fenómenos de superficie adquieren gran relevancia y dotan a los materiales de nuevas propiedades y características. La nanotecnología es un área de gran diversidad que engloba desde la modificación de dispositivos físicos convencionales hasta la generación de nuevos dispositivos basados en los fenómenos que se producen exclusivamente en la nanoescala. La amplitud de enfoques que existen dentro de la nanotecnología permitieron el desarrollo de diversos subcampos como la bionanotecnología, que aborda el diseño y síntesis de sistemas nanoestructurados para imitar o incorporar en sistemas biológicos a nivel molecular, o construir diminutas herramientas para estudiar el cambio de las propiedades estructurales átomo por átomo, tal y como sucede en sistemas vivos. El proceso de separación de cargas es un paso importante en el proceso fotosintético, el cual se transforma energía solar en potencial químico. Esta estrategia inspiró distintos enfoques de lo que hoy conocemos como fotosíntesis artificial. Estos involucran el diseño y ensamblado de sistemas para la producción directa de combustibles solares, aplicaciones fotoelectroquímicas en celdas de combustible, y la ingeniería y estudio de enzimas y organismos fotoautotróficos. A su vez, la nanotecnología contribuye sostenidamente a este campo con nuevos materiales activos para conversión de energía y en el rediseño de sistemas bien establecidos para mejorar su eficiencia. Dentro de los materiales desarrollados por la nanotecnología, las nanopartículas de Silicio de 1 a 5 nm de diámetro (Si nps) recibieron mucha atención en la última década debido a su biocompatibilidad, y que presentan tanto fotoluminiscencia en la región visible como producción de especies reactivas de oxígeno bajo excitación UV o de rayos X, convirtiéndolas en candidatas potenciales para obtención de imágenes de fluorescencia, terapia fotodinámica y radioterapia del cáncer. Incluso, la combinación de Si nps con cromóforos orgánicos y/o nanopartículas metálicas puede introducir cambios importantes en su comportamiento fotoquímico. Partiendo de estas ideas, en este trabajo nos propusimos utilizar las Si nps como plataforma de trabajo y junto a distintos bloques de construcción orgánicos e inorgánicos, para preparar nuevos sistemas nanoestructurados que presen propiedades ópticas sintonizables que puedan ser empleados en sistemas de conversión de energía solar o en terapia fotodinámica.