Consolidación del enyesado de pinturas murales antiguas con nanopartículas de cal

 

Tratamiento de la capa de enyesado de una pintura mural con NC

a) Rociado de la dispersión de NC sobre el enyesado de la pintura mural.

b) Rociado de agua desionizada sobre la superficie 10 min después de la aplicación de la dispersión de NC.

c) Capa de enyesado de la pintura mural, con NC rociada para consolidar las muestras 1, 2 y 3.

d) Capa de enyesado de la pintura mural después de la consolidación.

e), f), g) Muestras 1, 2 y 3 antes de la consolidación, respectivamente.

h), i), j) Muestras 1, 2 y 3 después de la consolidación, respectivamente.

k) Capa de pigmento de la pintura mural correspondiente a las muestras 1, 2 y 3.

El pigmento de muchas pinturas murales antiguas reposa sobre una capa de cal y arcilla, conocida como enyesado, que se deteriora con el envejecimiento, lo que conduce a que disminuya su resistencia mecánica. Un equipo de investigadores de China y España estudió métodos para fortalecer la capa de enyesado utilizando nanopartículas de cal (NC), una dispersión de nanopartículas de hidróxido de calcio. Las NCs superan las limitaciones de otros consolidantes, como los orgánicos o las resinas acrílicas, que reducen las propiedades de transpiración del material y, con el tiempo, generan nuevos problemas asociados al envejecimiento. 

Los investigadores desarrollaron un procedimiento de síntesis para producir NCs con tamaño y morfología homogéneas empleando diferentes aditivos, tratamiento ultrasónico y centrifugación. Como resultado, obtuvieron nanopartículas de aproximadamente 40 nm de diámetro, marcadamente más pequeño que los 180 nm obtenidos sin usar la centrifugación. Una dispersión de nanocal en etanol se roció con un atomizador sobre las capas de enyesado de fragmentos de una pintura mural china, que posteriormente se rociaron con agua para acelerar la consolidación del enyesado. 

Los resultados mostraron que la nanocal seleccionada penetró a una profundidad de 1.2–3.5 mm y la dureza superficial de la capa aumentó aproximadamente en 56%. La porosidad disminuyó de manera mínima (alrededor de un 5.9%); se observó un ligero desplazamiento hacia poros de menor tamaño, lo que evidenció un relleno eficaz de la estructura. El análisis microestructural confirmó la densificación de las capas superficiales tras la consolidación. No se observó blanqueamiento de la capa de pigmento de la superficie del enyesado. 

Los autores concluyeron que la nanocal seleccionada por tamaño de partícula ofrece una consolidación de alta calidad del enyesado de las pinturas murales y puede servir como alternativa metodológica para una aplicación más amplia en la conservación del patrimonio cultural, incluyendo a las obras desprendidas de su soporte original y conservadas en museos.

Artículo publicado en: JOURNAL OF CULTURAL HERITAGE

Puntos cuánticos de carbono con fotoluminiscencia aumentada derivados de residuos de tereftalato de polietileno

 

Los puntos cuánticos de carbono (CDs, por sus siglas del inglés carbon dots) son nanopartículas de carbono fotoluminiscentes, con tamaños menores a 10 nm, que han adquirido gran relevancia en la nanotecnología debido a su estabilidad química, bajo costo de producción, biocompatibilidad y propiedades ópticas ajustables. Gracias a estas características, los CDs se utilizan en campos como: bioimagenología, sensores, optoelectrónica y catálisis. Un aspecto especialmente atractivo es que pueden obtenerse a partir de residuos, lo que los convierte en materiales funcionales alineados con la economía circular.

En un trabajo reciente, un grupo de investigadores del Centro de Nanociencias y Nanotecnología de la UNAM, reportó la transformación de desechos de tereftalato de polietileno (PET) en CDs altamente luminiscentes. En estudios previos, el PET se utilizó en forma de fragmentos grandes de botellas trituradas, lo que provoca transferencia de calor y difusión química no uniforme durante la síntesis. La idea central del presente trabajo es que el tamaño del precursor polimérico juega un papel clave en la calidad final del nanomaterial.

En este estudio, los autores emplearon PET micronizado (M-PET), es decir, PET pulverizado en partículas micrométricas, y lo compararon directamente con PET cortado en fragmentos (C-PET). Analizaron dos rutas químicas: la oxidación superficial con peróxido de hidrógeno y el dopado con nitrógeno utilizando etilendiamina. Este diseño experimental permitió entender que el tamaño del precursor y la funcionalización superficial afectan las propiedades estructurales y ópticas de los CDs. 

Adicionalmente, se evaluó la biocompatibilidad e internalización celular de los CDs utilizando macrófagos y células epiteliales.

Los resultados mostraron que los CDs derivados de M-PET son más pequeños, más cristalinos y considerablemente más brillantes. En particular, los CDs oxidados a partir de M-PET alcanzan un rendimiento cuántico cercano al 52 %, aproximadamente 2.4 veces mayor que los obtenidos con C-PET. Además, presentan emisión fotoluminiscente a diferentes longitudes de onda de excitación entre 260 y 380 nm, lo que indica una estructura más homogénea y menos defectos electrónicos. Por otro lado, los CDs dopados con nitrógeno mostraron una emisión adicional en el infrarrojo cercano y una fluorescencia dependiente de la excitación, aunque presentaron mayor citotoxicidad en células epiteliales. Es importante hacer notar que ambos tipos de partículas fueron sensibles a cambios en el pH, una característica crucial para aplicaciones en ambientes biológicos en donde el pH puede variar.

Este estudio demuestra que tanto la ingeniería del precursor como la química de síntesis son importantes. Micronizar el PET aumenta de forma significativa el desempeño óptico de los CDs sin recurrir a procesos agresivos o poco sostenibles.

Para mayores detalles consultar: Carbon

 

Observación en el espacio real del acoplamiento ultrafuerte entre fonones ópticos y polaritones plasmónicos de superficie

 

Las propiedades físicas y químicas de átomos y moléculas dependen de sus niveles de energía.

Si se logran controlar estos niveles, es posible modificar las propiedades de los materiales, lo

que tiene aplicaciones importantes en la ciencia de materiales, la química y la fotónica.

Un enfoque moderno para lograr este control se basa en el acoplamiento fuerte y ultrafuerte

entre la luz y la materia. En este régimen, la energía se intercambia de manera coherente entre

ambos sistemas, dando lugar a oscilaciones de Rabi y a la formación de estados híbridos luz-

materia, llamados polaritones. En este proceso pueden intervenir distintas excitaciones

producto de la interacción luz-materia, como excitones, plasmones, fonones y vibraciones

moleculares.

En este trabajo, investigadores de España y Francia presentan una técnica nanoespectroscópica

basada en espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier a nanoescala (nano-FTIR).

Esta técnica permite mapear espacialmente el acoplamiento ultrafuerte vibracional entre los

fonones ópticos de una capa delgada de SiC y los polaritones plasmónicos de superficie de un

sustrato semiconductor de InAs.

Este acoplamiento ultrafuerte, que se produce cuando un sistema es fotoexcitado, ocurre

para muchos valores del vector de onda y da lugar a numerosos modos híbridos (mezclas

de luz y materia). En particular, cuando la luz se acopla a vibraciones moleculares o

a vibraciones de la red cristalina (fonones), se ha observado que la reactividad química

puede cambiar. Esto facilita el estudio de la química polaritónica, en la que la luz modifica

el comportamiento de los sistemas materiales, e incluso puede dar lugar a transiciones de

fase predichas teóricamente que son inducidas por acoplamientos fuerte y ultrafuerte.

Estos resultados son relevantes para diversas aplicaciones, como sensores ultrasensibles,

óptica no lineal y tecnologías cuánticas.

Para más información ver: Nature materials