Estudio teórico y experimental de nanopartículas bimetálicas de AgCu empleando síntesis verde

Abstract

En años recientes el desarrollo de partículas bimetálicas ha traído consigo una mejora en ciertas propiedades que presentan las nanopartículas monometálicas. Entre estas se encuentran las propiedades catalíticas, bactericidas, magnéticas, ópticas, electrónicas, etc. Métodos de síntesis que provean una adecuada estabilización y obtención de nanopartículas bimetálicas se encuentran en búsqueda constante. La síntesis verde por otro lado resulta ser un método alternativo, prometedor y de bajo costo para la obtención de materiales nanoestructurados. Recientemente el extracto de la planta Opuntia ficus-indica ha sido evaluado por nuestro grupo como una sustancia capaz de sintetizar y estabilizar nanopartículas metálicas muy pequeñas de diversos materiales. Por otro lado esta planta tiene presencia en todo el país haciendo fácil su obtención de manera comercial o silvestre. Debido a esto, en el presente trabajo se realizó una síntesis efectiva de nanopartículas bimetálicas de Ag/Cu empleando la “síntesis verde” mediante el uso del extracto de la planta Opuntia ficus-indica. Mediante este método fue posible obtener nanopartículas bimetálicas con morfologías de tipo Core Shell AgCu y de tipo Janus invirtiendo el orden de síntesis. Las nanopartículas presentaron diferentes tonalidades después de poco tiempo de tratamiento térmico. Corroborando las propiedades ópticas en el espectro UV/Vis en ambos tipos de nanopartículas se observan dos bandas ubicadas en 440 y 500 nm que corresponden a nanopartículas bimetálicas de tipo Coreshell y Janus respectivamente, según lo reportado en la literatura. Además, presentaron una banda Raman única centrada en 275 cm-1. A partir de las imágenes obtenidas por TEM (por sus siglas en inglés Transmission Electron Microscopy) se analizaron las distancias interplanares que conforman a las partículas bimetálicas, corroborando la coexistencia e identificación de ambos metales en dicha partícula, así como diferentes tonalidades para las regiones que presentan cobre y plata (regiones de color negro para la plata y color gris para el cobre). Por otro lado fue considerada la teoría funcional de la densidad al nivel de aproximación LSDA (Local spin Density Approximation) en combinación con el conjunto base LANL2DZ (Los Alamos National Laboratory 2 double zeta) para el estudio estructural, vibracional y óptica de pequeños clústers conformados por átomos de Ag y Cu de tipo (AgCu)n. Estos estudios predictivos nos permitieron correlacionar bandas vibracionales a bajos números de onda en el espectro Raman, así como bandas de absorción ubicadas en el espectro Uv/Vis asociadas a posibles transiciones energéticas en estados excitados en clústers de mínima energía. Los parámetros de estabilidad estructural indican una coalescencia entre este tipo de especies, formando con facilidad clústers bimetálicos con nuevas propiedades físicas. Debido a que en varias regiones de las muestra se observan partículas muy pequeñas del orden de 2-3 nm, el alcance del estudio teórico puede ser considerado como acorde al material que se obtiene experimentalmente.