Programando Nanomateriales y Nanocavidades

G. J. A. A. SOLER ILLIA

Conferencia; XVIII Encuentro Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2018

En los últimos diez años, se ha logrado un enorme avance en el diseño y síntesis de materialesavanzados, basados en arquitecturas complejas, que presentan organización espacial yfuncional en múltiples escalas: molecular (0,1nm), mesoscópica (2-100nm) y macroscópica(micrones). Esto ha sido posible gracias a la combinación de procedimientos de síntesis yprocesado de nanomateriales, y técnicas de autoensamblado molecular o supramolecular, quepermiten localizar funciones y bloques de construcción con precisión. Hemos dado el primerpaso en la generación de nanosistemas programables, similares a los encontrados en laNaturaleza, en los que podemos codificar propiedades y respuestas a estímulos externos,abriendo el camino a la creación de materiales inteligentes.En esta presentación, se ilustrará la riqueza del campo naciente de materiales inteligentes yprogramables mediante ejemplos de materiales mesoporosos funcionalizados (MMF). Eldominio de estrategias de síntesis y modificación bottom-up permite obtener nanosistemascuyas propiedades de permeación, responsividad ante estímulos o transmisión de información(luz, moléculas) pueden pre-determinarse a partir del diseño de los bloques de construcciónque los constituyen, y su control posicional. El método general implica la creación denanobloques de construcción (NBC) orgánicos e inorgánicos, y el control de la distribuciónespacial de nanoespecies y funciones moleculares o biológicas, utilizando herramientas deautoensamblado molecular, supramolecular, y reactividad localizada. Esto permite generarnanosistemas responsivos, cuyas propiedades electrónicas, ópticas, catalíticas, superficiales ode transporte están determinadas por una combinación del tamaño y geometría de los poros,la composición de la pared y las características de superficies e interfaces. En particular, sediscutirá a) el control de la permeoselectividad de MMF a partir de la funcionalización de lapared o del interior del poro, b) la incorporación de enzimas en MMF para generar reaccionesbiocatalíticas en cascada, c) el uso de nanocompósitos metal@mesoporos para sensado, ocomo nanocalentadores.Se remarcará la importancia de utilizar métodos de caracterización complementarios y cálculomultiescala para comprender las estructuras obtenidas y las propiedades emergentes de lacombinación de los diferentes NBC. Este conocimiento profundo es esencial para pasar delconcepto de síntesis de nanomateriales al diseño y programación de nanosistemas.