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César Saldías
(56-2) 2354 9584
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Profesor Asistente
Doctor en Química
Pontificia Universidad Católica de Chile, 2012

 

 




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La civilización moderna es altamente dependiente de los combustibles fósiles, una fuente de energía no renovable originalmente proporcionada por el almacenamiento de energía solar. La dependencia de los combustibles fósiles tiene graves consecuencias, incluidos los problemas de seguridad energética y las emisiones de gases de efecto invernadero. Esto constituye una amenaza importante para la raza humana tal como la conocemos, debido al agotamiento inminente de las fuentes de energía tradicionales y los problemas de contaminación. Por lo tanto, la comunidad internacional ha centrado su atención en la detección de fuentes de energía alternativas que pueden satisfacer la creciente demanda mundial de energía. Se han previsto muchas alternativas diferentes para proporcionar una solución sostenible a estos problemas. La energía solar surge como una alternativa prometedora porque es un recurso energético abundante, limpio y renovable disponible para su uso. Este potencial se demuestra por el efecto de la energía radiante emitida por el sol en los procesos de fotosíntesis naturales, lo que demuestra la viabilidad de un uso eficiente de la luz solar para producir la división foto inducida de los enlaces químicos de las moléculas de agua. Teniendo esto en cuenta, la obtención de una mejor comprensión de la fotosíntesis natural a nivel molecular ha atraído mucha atención últimamente, con el fin de crear sistemas ensamblados fotosintéticos artificiales que tengan compuestos fotoactivos y donantes-aceptadores. De hecho, una cantidad significativa de esfuerzo de investigación se ha dirigido hacia el desarrollo de sistemas artificiales compuestos por diversas moléculas y disposiciones supramoleculares. Los nanomateriales, un material multifásico donde al menos una de las tres dimensiones tiene 100 nanómetros (nm), han demostrado tener un alto potencial de aplicación en la fotosíntesis artificial, es decir, tecnologías de producción de hidrógeno por escisión fotocatalítica de enlaces químicos de moléculas de agua. Por lo tanto, sería posible imitar la fotosíntesis natural, convirtiendo directamente la energía solar en combustible, como el hidrógeno.

Recientemente, varios estudios han demostrado que las nanopartículas de metal permiten una mejor absorción de la luz y la recolección de carga mediante efectos de "atrapamiento de luz" y "electrones a alta temperatura", respectivamente. Además, en el campo de los materiales catalíticos, los nanocompuestos han atraído mucha atención debido a las intrínsecas propiedades de las nanoestructuras, por ejemplo, alta área de superficie y propiedades ópticas. Por lo tanto, el objetivo principal de nuestro grupo de investigación es contribuir al conocimiento en el campo de la generación de hidrógeno a partir de la reacción de la ruptura química del agua asistida por fotocatálisis. La experiencia de nuestro grupo de investigación en síntesis y caracterización de polímeros y nanomateriales basados en polímeros podría ser muy útil para alcanzar con éxito los objetivos propuestos, por lo que proponemos llevar a cabo un estudio sistemático centrado en la obtención de nanosistemas dendriméricos como nanoreactores fotofuncionales con posibles aplicaciones en la fotosíntesis artificial.

Los nanoagregados propuestos están constituidos por dendrímeros PAMAM modificados periféricamente con cromóforos aromáticos y cargados con nanopartículas de oro. La incorporación de dendrímeros tiene el objetivo de mejorar de manera eficiente la reacción por confinamiento espacial y proporcionar una buena dispersión y una estabilidad adecuada de las nanopartículas de oro en el medio. Además, se espera que los nanoagregados de cromóforos aromáticos PAMAM formen sistemas fotofuncionales, capaces de actuar como dispositivos fotocatalíticos. El supuesto papel de la incorporación de nanopartículas de oro debe ser propiciar el atrapamiento de luz y los efectos de electrones calientes para lograr un mejor rendimiento de los nanoagregadosdendriméricos en la reacción de escisión del agua fotocatalítica. Se incorporarán nanopartículas de oro con diferentes formas para aprovechar el efecto de las resonancias de plasmón de superficie. De esta manera, se espera que los nanoagregadosdendriméricos exhiban propiedades y condiciones adecuadas para ser considerados como nanodispositivosfotocatalíticos. En base a lo anterior, se abordará en este proyecto el estudio sistemático de los parámetros clave que intervienen en la conversión de la energía solar en el combustible, es decir, la recolección de luz, la separación de carga y los procesos de catálisis. Finalmente, los resultados obtenidos se compararán con los sistemas biológicos y artificiales previamente publicados en la literatura, para contribuir con el estado del arte en este campo.

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