Si alguna vez experimentó una quemadura solar grave, sabe el daño que la luz ultravioleta UV puede causar a las células vivas como su piel. En el espacio, donde el nivel de radiación del sol puede ser aún mayor,puede dañar la electrónica sensible a bordo de naves espaciales en vuelo.
Los peligros de la luz UV han llevado a los científicos a buscar materiales versátiles que bloqueen los rayos UV y puedan soportar largos tiempos de exposición a la radiación sin desmoronarse. Ahora un grupo de investigadores en China ha desarrollado un nuevo método para crear materiales transparentes a base de vidrio conPoder absorbente de rayos UV y larga vida útil. El equipo demostró que el nuevo vidrio protege eficazmente las células vivas y los tintes orgánicos, y cree que también podría desarrollarse como un escudo transparente para proteger la electrónica en el espacio. Describen sus resultados en Materiales ópticos expresos , un diario de The Optical Society.
Los investigadores utilizaron un óxido de metal, óxido de calcio IV CeO2, conocido por su capacidad de absorber fotones UV para fabricar el absorbente de UV compuesto a base de vidrio.
Otras características clave del material compuesto final son la transparencia óptica del vidrio y la capacidad del material para suprimir la separación de electrones y agujeros fotogenerados. La última característica ralentiza una reacción inducida por la luz que conduciría a la ruptura finaldel material bajo exposición prolongada a la radiación UV.
El método que desarrolló el equipo se basa en la nanocristalización autolimitada del vidrio.
"La nanocristalización autolimitada del vidrio se puede lograr aprovechando el entorno rígido de la matriz de estado sólido, en lugar de la solución convencional y las condiciones de vapor para modular la cinética de migración iónica", explicó Shifeng Zhou, Facultad de Ciencias de los Materialese Ingeniería, Universidad de Tecnología del Sur de China, Guangzhou, China. "Nos permite crear vitrocerámicas incrustadas con una nanoestructura de CeO2: flúor F".
La matriz de vidrio viscoso involucrada presenta una restricción considerable para la difusión de iones de óxido O2- y F-, por lo que el grupo graba gradualmente el trifluorocerio CeF3 por iones de O2 dentro de una matriz de óxido hasta que se genera CeO2 dopado con F en unde manera controlable. Es importante tener en cuenta que esta tecnología también se utiliza de forma rutinaria para preparar otros absorbentes de UV como el óxido de zinc ZnO y el óxido de titanio TiO2.
"Este trabajo establece un enfoque efectivo para la funcionalización del vidrio", dijo Zhou. "Y nos permitió demostrar la construcción de un nuevo absorbente de UV a base de vidrio".
El enfoque innovador del grupo para fabricar el absorbente de UV tiene implicaciones importantes "para la construcción de nuevos materiales de vidrio con nuevas funciones a través de la ingeniería de microestructura", agregó.
Entre los descubrimientos clave del grupo se encontró que la nanocristalización autolimitada del vidrio es de hecho una forma efectiva de funcionalizarlo. El vidrio especial que crearon suprime la actividad fotocatalítica y catalítica, mientras que cuenta con una capacidad extremadamente alta de absorción de UV.
"Nuestro vidrio muestra una excelente calidad óptica y puede fabricarse fácilmente en forma masiva o como una película", dijo Zhou. "Protege eficazmente el tinte orgánico y las células vivas del daño de la radiación UV"
Las aplicaciones potenciales para el trabajo del grupo incluyen el endurecimiento por radiación de dispositivos electrónicos, que sirve como un escudo biológico y la preservación de artefactos culturales y reliquias.
señaló: "En el espacio, el entorno de radiación de alta energía que encuentran los equipos electrónicos a bordo de las naves espaciales puede ser bastante dañino", señaló Zhou. "Afortunadamente, en el futuro, si agrega un recubrimiento que bloquea la radiación en la superficie del paquete,un material transparente de vidrio / polímero: el dispositivo estaría bien protegido y su vida útil podría prolongarse "
En términos de aplicaciones como escudos biológicos y para preservar artefactos culturales y reliquias, el vidrio especial puede "proteger las células del daño inducido por los rayos UV", agregó.
En el futuro, el grupo planea concentrar sus esfuerzos en desarrollar otros absorbentes de UV a base de vidrio novedosos y efectivos, utilizando el método de nanocristalización autolimitado.
"Exploraremos formas de fabricación a gran escala de este tipo de película, que es extremadamente importante para aplicaciones prácticas", dijo Zhou. "Nuestro grupo también estudiará más a fondo la funcionalización del vidrio en función de su ingeniería de microestructura, porquecree que esta investigación fundamental puede tener una gran importancia para la industria del vidrio ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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