Investigación amplía entendimiento sobre interacción del grafeno oxidado con el CO2
Una investigación doctoral desarrollada en la Universidad del Quindío analizó mediante la teoría funcional de la densidad cómo interactúa una molécula de dióxido de carbono (CO2) con estructuras de grafeno y grafeno oxidado, ampliando el conocimiento sobre los procesos de adsorción de CO2 en materiales basados en grafeno y contribuyendo a aportar evidencia científica que respalde el diseño de tecnologías que se creen a partir del grafeno y busquen mitigar los gases de efecto invernadero.
La tesis, que obtuvo mención meritoria por parte de los jurados, fue desarrollada por la química uniquindiana Érica Katerine Valencia Gómez, estudiante del Doctorado en Ciencias e investigadora del Instituto Interdisciplinario de las Ciencias, bajo la dirección de los doctores Cristian Camilo Villa Zabala, Jonathan Guerrero Sánchez y Jhon Jairo Prías Barragán.
Varios años
El trabajo de Valencia Gómez empezó varios años atrás, cuando recién comenzaba sus estudios de pregrado en la universidad de los quindianos: “Teníamos una actividad en la que debíamos analizar un material novedoso. Con mis compañeros decidimos empezar a realizar estudios del grafeno”. Este es un nanomaterial compuesto por una sola capa de átomos de carbono con una estructura hexagonal. La unión de esas capas forma el grafito: “Es como si tuviéramos la punta de un lápiz, que es el grafito. Si lográramos separar una sola capa de átomos de ese grafito, estamos obteniendo grafeno”, explica la investigadora.
A partir de ese descubrimiento, Érica Katerine decidió profundizar en esta línea de conocimiento. De hecho, su tesis de pregrado la dedicó al análisis computacional de estructuras de grafeno oxidado en bajas concentraciones de óxido, a través de la teoría funcional de la densidad, un método de la física y la química cuántica que permite calcular las propiedades de átomos, moléculas y materiales sin necesidad de resolver directamente las ecuaciones cuánticas completas. Los resultados de esta investigación derivaron en una prestigiosa publicación científica en la que analizaron el tipo de dopamiento de los grupos funcionales hidroxilo y epóxido en el grafeno.
La química Érica Katerine Valencia Gómez lee un libro cerca del edificio del Instituto Interdisciplinario de las Ciencias, del cual es investigadora
Un paso más adelante
Partiendo de esa base, Valencia Gómez fue un paso más allá en su doctorado y avanzó hacia el análisis de estructuras de grafeno con mayores concentraciones de óxido, más cercanas a las que ya se producen experimentalmente en el laboratorio de materiales orgánicos de la Universidad del Quindío. Así nació su tesis, titulada “estudio de la adsorción de CO2 en estructuras de grafeno y grafeno oxidado, a través de la teoría del funcional de la densidad”.
Este estudio encontró que, al acercarse una molécula de CO2 a estas estructuras de grafeno oxidado, se podría dar un proceso de fisisorción y aunque el gas no es capturado por el grafeno, sí se genera una interacción que atrapa el CO2.
Detalló que este hallazgo abre la posibilidad para reutilizar el material una vez se sature de gas, aplicando energía para liberar el CO2 capturado, si bien aclaró que, en el momento, es un escenario completamente teórico, teniendo en cuenta que la tesis fue concebida como una forma de ampliar el conocimiento adquirido en estudios previos sobre la captura de CO2 en materiales basados en grafeno, y que aporta nuevos descriptores para entender con mayor detalle el proceso físico detrás de esa interacción.
