Nanomateriales bidimensionales 2D de dichoslcogenuros de metales de transición TMD como la molibdenita MoS 2 , que posee una estructura similar al grafeno, ha recibido los materiales del futuro por su amplia gama de aplicaciones potenciales en biomedicina, sensores, catalizadores, fotodetectores y dispositivos de almacenamiento de energía.La contraparte más pequeña de los TMD 2D, también conocidos como puntos cuánticos QD TMD acentúa aún más las propiedades ópticas y electrónicas de los TMD, y es altamente explotable para aplicaciones catalíticas y biomédicas.Sin embargo, TMD QDs apenas se usa en aplicaciones, ya que la síntesis de TMD QDs sigue siendo un desafío.
Ahora, los ingenieros de la Universidad Nacional de Singapur NUS han desarrollado una estrategia rentable y escalable para sintetizar QD TMD. La nueva estrategia también permite que las propiedades de QD TMD sean diseñadas específicamente para diferentes aplicaciones, dando así un saltoadelante para ayudar a realizar el potencial de TMD QDs.
Estrategia ascendente para sintetizar QD de TMD
La síntesis actual de los nanomateriales TMD se basa en un enfoque de arriba hacia abajo donde los minerales minerales TMD se recogen y descomponen de milímetro a escala nanométrica por medios físicos o químicos. Este método, si bien es efectivo para sintetizar nanomateriales TMD con precisión, es de baja escalabilidady costoso ya que separar los fragmentos de nanomateriales por tamaño requiere múltiples procesos de purificación. Usar el mismo método para producir TMD QD de un tamaño consistente también es extremadamente difícil debido a su tamaño diminuto.
Para superar este desafío, un equipo de ingenieros del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Facultad de Ingeniería de NUS desarrolló una nueva estrategia de síntesis ascendente que puede construir de manera consistente QD TMD de un tamaño específico, un método más económico y escalable queel enfoque de arriba hacia abajo convencional. Los QD de TMD se sintetizan haciendo reaccionar óxidos o cloruros de metales de transición con precursores de colágeno en condiciones acuosas leves y a temperatura ambiente. Mediante el enfoque de abajo hacia arriba, el equipo sintetizó con éxito una pequeña biblioteca de siete QD de TMD y fueroncapaz de alterar sus propiedades electrónicas y ópticas en consecuencia.
El profesor asociado David Leong del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Facultad de Ingeniería de NUS dirigió el desarrollo de este nuevo método de síntesis. Explicó: "Usar el enfoque ascendente para sintetizar QD TMD es como construir un edificio desde cero usandocomponente de concreto, acero y vidrio; nos da control total sobre el diseño y las características del edificio. De manera similar, este enfoque ascendente nos permite variar la proporción de iones de metales de transición e iones de calcógeno en la reacción para sintetizar los QD TMD conlas propiedades que deseamos. Además, a través de nuestro enfoque ascendente, podemos sintetizar nuevos QD de TMD que no se encuentran de forma natural. Pueden tener nuevas propiedades que pueden conducir a aplicaciones más nuevas ".
Aplicación de QD TMD en terapia contra el cáncer y más allá
El equipo de ingenieros de NUS sintetizó MoS 2 QD para demostrar aplicaciones biomédicas de prueba de concepto. A través de sus experimentos, el equipo demostró que las propiedades del defecto de MoS 2 Los QD se pueden diseñar con precisión utilizando el enfoque de abajo hacia arriba para generar niveles variables de estrés oxidativo y, por lo tanto, se pueden usar para la terapia fotodinámica, una terapia emergente contra el cáncer.
"La terapia fotodinámica actualmente utiliza compuestos orgánicos fotosensibles que producen estrés oxidativo para matar las células cancerosas. Estos compuestos orgánicos pueden permanecer en el cuerpo durante unos días y se recomienda a los pacientes que reciben este tipo de terapia fotodinámica contra la exposición innecesaria a la luz brillante. QD TMDcomo MoS 2 Los QD pueden ofrecer una alternativa más segura a estos compuestos orgánicos ya que algunos metales de transición como el Mo son minerales esenciales y pueden metabolizarse rápidamente después del tratamiento fotodinámico. Realizaremos más pruebas para verificar esto ", agregó el profesor asociado Leong.
Sin embargo, el potencial de los QD de TMD va mucho más allá de las aplicaciones biomédicas. En adelante, el equipo está trabajando para expandir su biblioteca de QD de TMD utilizando la estrategia de abajo hacia arriba y optimizarlos para otras aplicaciones como la próxima generaciónPantallas de TV y dispositivos electrónicos, componentes electrónicos avanzados e incluso células solares.
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Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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