Síntesis de Nanopartículas: Métodos y Procesos

Síntesis por Condensación con Gas Inerte

El proceso de evaporación-condensación es fundamental en la síntesis de nanopartículas. En este método, se introduce un sólido metálico en una cámara de vacío con un gas noble como el argón (Ar), que facilita la condensación. Una zona de la cámara, conocida como "dedo frío", se mantiene a baja temperatura (generalmente con nitrógeno líquido) para que las partículas metálicas se condensen en su superficie, formando un polvo. Este proceso permite la producción de nanopartículas a partir de precursores metálicos, utilizando calentamiento por efecto Joule, láser o electrodos para arrancar átomos del material. Un gas de transporte en la cámara facilita las colisiones entre partículas, reduce la temperatura y promueve la sobresaturación y condensación. También es posible utilizar una mezcla de precursores sólidos y gaseosos para generar una reacción in situ.

Probabilidad de Colisión entre Partículas

La probabilidad de colisión entre dos partículas es crucial para comprender la dependencia del tamaño de las partículas en la coagulación y condensación. Las fuerzas electrostáticas que surgen al acercarse las partículas influyen en su desaceleración, determinando el parámetro de colisión: P₁₂ = cte · T^a · (d₁d₂)^-0,5. La probabilidad de colisión es proporcional a la raíz cuadrada del producto de los diámetros de las partículas.

Formación de Partículas

• Nucleación: Interacción de átomos o moléculas para formar una unidad básica estable. Un tamaño mínimo es esencial para evitar la reabsorción.
• Condensación: Crecimiento de un núcleo estable mediante la deposición de átomos o moléculas, un proceso aleatorio que depende del gas o vapor presente.
• Coagulación: Unión de dos partículas o núcleos para formar uno más grande, disminuyendo la energía superficial.
• Aglomeración: Choque de partículas o interacción de clusters, que se unen mediante fuerzas de Van der Waals. La sinterización fortalece la unión.

Síntesis por Plasma

El plasma, un gas de partículas ionizadas y electrones, ofrece otra vía para la síntesis de nanopartículas. Los electrones colisionan con las partículas del precursor, cargándolas y formando núcleos cargados que evitan la aglomeración. El plasma se genera mediante un campo eléctrico de alta energía (microondas) que transfiere energía a las partículas del gas, disociándolas e ionizándolas. Este proceso no requiere altas temperaturas.