Cuando piensas en diamantes, anillos y aniversarios generalmente te vienen a la mente. Pero un día, lo primero que te viene a la mente puede ser la cirugía ósea. Al diseñar cuidadosamente diamantes modificados a nivel de nanoescala, una Universidad de Ciencias de Missouriy el investigador de tecnología espera crear materiales multifuncionales basados en diamantes para aplicaciones que van desde compuestos avanzados hasta plataformas de administración de medicamentos y agentes de imágenes biomédicas.
El Dr. Vadym Mochalin, profesor asociado de química y ciencias de los materiales en Missouri S&T, está caracterizando y modificando partículas de nanodiamantes de 5 nanómetros producidas a partir de explosivos de grado militar caducados para que puedan desarrollarse para realizar tareas específicas. Su investigación actual estudia suutilizar como relleno en varios tipos de compuestos.
Mochalin espera desarrollar una forma de incorporar uniformemente los nanodiamantes y formar fuertes enlaces químicos entre ellos para ayudar a diseñar estructuras compuestas que puedan usarse en aplicaciones médicas, brocas de perforación de petróleo, composiciones de pulido y lubricantes, e incluso sistemas de almacenamiento de energía.es la opción ideal para tales aplicaciones porque son mecánicamente fuertes, químicamente estables y no tóxicos. También pueden formar enlaces con muchos otros materiales debido a su química de superficie a medida.
"Piense en la resistencia del diamante y sus posibles combinaciones con diferentes matrices en compuestos", dice Mochalin. "Por ejemplo, en la cirugía ósea, generalmente tiene un dispositivo de metal como un tornillo, un alfiler o una placa que se utiliza para sujetarpartes del hueso fracturado en su lugar. Eventualmente, necesitaría otra cirugía para extraer el dispositivo después de que se cure la fractura. El mismo dispositivo hecho de un polímero biodegradable se desintegraría en su cuerpo con el tiempo y desaparecería sin ninguna cirugía adicional. Los polímeros biodegradables actuales no sonlo suficientemente fuerte como para soportar la carga mecánica en el hueso fracturado, pero cuando se combina con nanodiamantes podrían ser
Casi todas las explosiones donde se usan compuestos explosivos tradicionales como TNT crean pequeñas cantidades de nanodiamantes. Los nanodiamantes se pueden producir con alto rendimiento una vez que ocurre una detonación en una cámara cerrada con deficiencia de oxígeno.
El grupo de investigación de Mochalin utiliza técnicas avanzadas de caracterización para obtener una comprensión profunda de las propiedades físicas y químicas de estos nanodiamantes. Actualmente, el grupo está investigando compuestos de polímeros, cerámicos y metálicos. Utilizan técnicas como espectroscopias infrarrojas y Raman, nanoindentacióny microscopias electrónicas de barrido, así como técnicas avanzadas de dispersión de neutrones, para medir diversas características
"El nanodiamante es un material, no una sustancia con una estructura molecular fija como el agua, y todos los nanodiamantes son ligeramente diferentes", dice Mochalin. "Comprender este hecho y aclarar las diferencias de cada diamante, así como desarrollar técnicas para su purificación yLa dispersión en partículas individuales en diferentes entornos es clave para avanzar en el trabajo. Un diamante es carbono, pero también lo es el grafito en un lápiz. Todo depende de la unión del carbono en un material ".
Cada nanodiamante es un material de carbono de aproximadamente 5 nanómetros de diámetro que es un núcleo de diamante recubierto por una capa de "grupos funcionales de superficie", que son responsables de las reacciones químicas con otras moléculas. El núcleo es donde normalmente se asocian las propiedades mecánicas y térmicas superiorescon diamantes a granel se encuentran. Nanodiamond cuesta mucho menos que un diamante a granel, ya que no es tan espectacular en apariencia como un diamante de calidad gema, pero todas las propiedades tecnológicamente importantes de los diamantes más grandes también están presentes en los nanodiamantes.
"El diamante es el material más duro que podemos encontrar en la naturaleza, y el potencial para un nanodiamante racionalmente diseñado es casi infinito", dice Mochalin.
Uno de los proyectos de investigación relacionados con los nanodiamantes en el grupo de Mochalin cuenta con el respaldo de una subvención de Daicel Corp., una compañía química internacional con sede en Japón. Mochalin, que comenzó en Missouri S&T como el mejor investigador de su clase por añoHace ahora, lidera un equipo de investigadores y estudiantes posdoctorales en Missouri S&T.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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