El uso de nanopartículas en esmaltes

Blog original en inglés por Nikita Rozanov
Editado por Becky Rodriguez
Originalmente publicado 22 Septiembre 2017

¿Sabías que cuando entras un museo de arte, es muy probable que encuentres nanopartículas? Mucho antes de que las nanopartículas comenzaran a encontrar aplicaciones en tecnología de baterías, medicina experimental y electrónica, se utilizaban para colorear cerámica. La cerámica obtiene sus colores y texturas características a partir de mezclas de sustancias químicas llamadas esmaltes. Los esmaltes se aplican a la cerámica después de pasar por un horno que endurece la arcilla. Después del acristalamiento, un segundo viaje al horno provoca una transformación química en el esmalte que le da a la pieza de cerámica su característico acabado colorido. Las personas han estado desarrollando esmaltes durante siglos, consiguiendo una gran variedad de esmaltes capaces de producir muchos colores de superficie y efectos (Figura 1).

Esmaltes

Figura 1. Hay una gran variedad de esmaltes disponibles para los artistas hoy en día. (Imagen de Kristen Kieffer)

En algunos casos, las nanopartículas son responsables. Por ejemplo, las nanopartículas han desempeñado un papel importante en el desarrollo de la cerámica europea, apareciendo en la época romana antigua, así como a lo largo de la Edad Media y el Renacimiento.

Mientras estudiaban cerámica renacentista, los investigadores identificaron la presencia de nanopartículas de oro, plata, y cobre, todas las cuales contribuyen al color y brillo de la cerámica (Figura 2). Por ejemplo, las nanopartículas de cobre crean un acabado rojo, mientras que la cerámica de color ámbar es el resultado de partículas de plata. Mientras tanto, la presencia de nanopartículas de oro y cobre hace que la superficie brille. A pesar de que los alfareros en esa época no tenían idea de lo que era una nanopartícula, estaban aprovechando las propiedades de las nanopartículas de formas que no se volvieron aparentes hasta hace poco.1,3

Jarron del siglo

Figura 2. Jarrón del siglo XV de la ciudad italiana de Deruta. La ciudad es famosa por su cerámica, y es una importante fuente de cerámica para los investigadores. El color ámbar en la cerámica renacentista deriva sus propiedades de las nanopartículas de cobre. (Imagen de sailko)

En una cerámica acabada, las nanopartículas pueden tener un tamaño de 5 a 10 nm y ocupan una capa delgada en la superficie.1 A este tamaño, pueden producir color a través de un proceso llamado emisión de resonancia plasmónica superficial, que permite que la luz llegue a la nanopartícula para ser re-emitidas a diferentes longitudes de onda.2,4 La forma, el tamaño y las características de superficie de una nanopartícula pueden influenciar sus propiedades de color, como se muestra en la Figura 3.

nanopartículas de oro.png

Figura 3. Las propiedades de las nanopartículas de oro pueden cambiar su color. Aquí, las nanopartículas de oro de diferentes tamaños (el tamaño de las nanopartículas aumenta de derecha a izquierda) suspendidas en solución muestran apariencias notablemente diferentes. (Imagen de Nikonianman)

Este año despertó un renovado interés en reproducir estos esmaltes antiguos, y los investigadores de la Universidad de Richmond en Virginia recrearon con éxito esmaltes rojos y dorados del Renacimiento. Además de su importancia histórica, los esmaltes de nanopartículas ofrecen ventajas cruciales sobre sus homólogos contemporáneos. Específicamente, requieren significativamente menos metal, reduciendo potencialmente los costos y minimizando los riesgos de exposición a metales. Además, los metales que utilizan, como el oro y la plata, son mucho menos tóxicos que el bario y el cromo que se encuentran en otros esmaltes. Su mayor seguridad y sostenibilidad hacen que los glaseados de nanopartículas sean una alternativa atractiva a los esmaltes actualmente en uso.2

Espero que este artículo te haya mostrado que las nanopartículas se han usado para agregar color a la obra de arte por más tiempo de lo que imaginaste. La investigación científica reciente sobre esmaltes de nanopartículas ha revelado el proceso que crea su color, además de proporcionar un método para recrear sus efectos. Hoy en día, una mejor capacidad para fabricar nanopartículas con diferentes tamaños y superficies puede permitir a los diseñadores de esmaltes modernos no solo recrear, sino también expandir en gran medida la paleta de esmaltes utilizados en la cerámica antigua. Quizás los veas en tu próximo viaje al museo de arte.


RECURSOS EDUCATIVOS


REFERENCIAS

  1. Padovani, S.; Sada, C.; Mazzoldi, P.; Brunetti, B.; Borgia, I.; Sgamellotti, A.; Giulivi, A.; D’Acapito, F.; Battaglin, G. Copper in glazes of Renaissance luster pottery: Nanoparticles, ions, and local environment.Journal of Applied Physics, 93, 10058 – 10063, 2003. doi: 1063/1.1571965
  2. Lambertson, R.H.; Lacy, C.A.; Gillespie, S.D.; Leopold, M.C.; Coppage, R.H. Gold nanoparticle colorants as traditional ceramic glaze alternatives.Journal of the American Ceramic Society. 2017; 00:1–9. doi: 1111/jace.14928
  3. Ball, P. Renaissance potters were nanotechnologists.Nature News. 2003. doi: 1038/news030623-17
  4. Malicki, Michal.Gold Nanoparticles – Surface Plasmon ResonanceClean Energy Wiki.

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