Un gruppo di ricerca multidisciplinare dell'Universitat Jaume I (UJI) in collaborazione con il Centro per lo sviluppo di materiali funzionali (CDMF) del Brasile ha mostrato per la prima volta l'efficace sintesi del bismuto tungstato (Bi ₂ WO ₆ ) attraverso un metodo idrotermale assistito da microonde e la sua successiva irradiazione laser a femtosecondi, responsabile della cristallizzazione totale di Bi ₂ WO ₆ .

Il tungstato di bismuto è un importante semiconduttore con diverse morfologie, che consente diverse applicazioni tecnologiche. Lo scopo della ricerca è stato quello di ottenere un Bi . cristallino ₂ WO ₆ con una morfologia ben definita e con proprietà adeguate, da utilizzare come fotocatalizzatore nella degradazione di composti dannosi per la salute.

Il lavoro è stato svolto da Juan Andrés, responsabile del Laboratorio di Chimica Teorica e Computazionale; Gladys Mínguez-Vega e C. Doñate-Buendía dell'Institute of New Imaging Technologies (INIT) dell'UJI, Professor Elson Longo, direttore del CDMF, e Ivo M. Pinatti e Amanda F. Gouveia dello stesso centro. È stato pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici , intitolato "Organizzazione strutturale indotta da radiazioni laser a femtosecondi e cristallinità di Bi ₂ WO ₆ ."

La ricerca che ha dato origine a questa pubblicazione è stata svolta durante un soggiorno del Dott. Ivo Pinatti del CDMF presso il Laboratorio di Chimica Teorica e Computazionale dell'UJI. Diverse tecniche di caratterizzazione sperimentale sono state utilizzate per chiarire, a livello atomico, l'ordine strutturale ed elettronico in breve, media e lunga distanza di questo semiconduttore. Questi risultati hanno coinciso con le previsioni derivate dai calcoli meccano-quantici, utilizzando metodi e tecniche di chimica teorica e computazionale. D'altra parte, i risultati teorici hanno permesso di progettare e indirizzare la sintesi per ottenere Bi ₂ WO ₆ con una morfologia specifica e con proprietà adeguate per essere successivamente utilizzato in un'applicazione tecnologica o industriale.

Il controllo dell'organizzazione strutturale e della cristallinità dei semiconduttori è fondamentale per migliorarne le prestazioni nelle applicazioni tecnologiche. Il metodo idrotermale, assistito da microonde, è la procedura più rapida ed economica per poter trattare ed ottenere materiali con diverse morfologie. Per di più, è un metodo di sintesi verde, rispettoso dell'ambiente e molto efficiente nello sviluppo di nuovi materiali e nell'ottimizzazione delle loro proprietà. La ricerca mostra che, nonostante il fatto che il materiale sintetizzato sia puro, senza contaminanti o fasi indesiderate, aveva poca cristallinità. La successiva irradiazione del materiale con il laser a femtosecondi ha permesso la completa cristallizzazione di questo semiconduttore.

Il presente lavoro è un altro esempio dell'originalità dei progetti di R&S&i sviluppati dal Laboratorio di Chimica Teorica e Computazionale dell'UJI, che si basa sulla combinazione di teoria e simulazione con la sperimentazione. Questa strategia ha permesso di trovare e progettare relazioni struttura-attività e ottenere proprietà fisiche e chimiche di materiali innovativi per specifiche applicazioni tecnologiche. In questo caso, il potenziale del Bi . sintetizzato ₂ WO ₆ come catalizzatore per ottenere idrogeno, per la degradazione di coloranti o farmaci, e come battericida, fungicida e agente antivirale è allo studio.

Da più di quindici anni, e grazie alla collaborazione tra il Laboratorio di Chimica Teorica e Computazionale dell'UJI e il CDMF in Brasile, è stato possibile sintetizzare nanomateriali che vengono utilizzati come catalizzatori avanzati e agenti biologici, nonché per sviluppare e ottimizzare i processi di produzione.

D'altra parte, sono stati ottenuti nuovi materiali e le loro proprietà modulate per applicazioni tecnologiche, come sensori di gas, fotocatalizzatori, e materiali contenenti nanoparticelle d'argento, sintetizzato da elettroni o irradiazione laser, con potentissime proprietà battericide e antimicotiche. Inoltre, Sono stati ottenuti 14 brevetti e sono state create diverse aziende tecnologiche (spin-off e start-up).

Il consolidamento di questo profilo multi e interdisciplinare, insieme alla qualità dei risultati ottenuti all'avanguardia della conoscenza, è un passo avanti nella scienza di base e orientata, ed è riuscita a posizionare il Laboratorio di Chimica Teorica e Computazionale dell'UJI come riferimento internazionale nello sviluppo e nell'implementazione di nuove tecnologie nei materiali avanzati e nelle nanotecnologie. Il suo direttore, Professor Juan Andrés, ha stabilito un nuovo campo di R &S &i in un vasto quadro d'azione in cui la chimica, fisica, meccanica quantistica, scienza dei materiali e delle superfici, catalisi e nanotecnologia convergono.