Recientemente se ha desarrollado un método novedoso y sencillo basado en la técnica de microemulsiónes (O/W) (Sánchez-Domínguez, Boutonnet et al. 2009). Desde un punto de vista práctico, y medioambiental, esta técnica presenta dos grandes ventajas en comparación con el método convencional (microemulsiones W/O). La primera ventaja es que utiliza como componente mayoritario el agua, lo que lo hace más amigable con el medio ambiente y tiene costos mucho más bajos que cualquiera de los disolventes orgánicos disponibles en el mercado. La segunda ventaja es el uso de una sola microemulsión para la síntesis en lugar de dos; es decir, la que contiene el precursor, debido a que la mayoría de los agentes precipitantes son solubles en agua, y por lo tanto, pueden ser añadidos directamente en la microemulsión como soluciones acuosas sin afectar su estructura O/W. Además de mejorar los inconvenientes del método convencional, este novedoso método permite la obtención de rendimientos mayores por volumen medio de reacción, sin sacrificar la síntesis de nanopartículas de tamaño pequeño y controlado con una morfología bien definida.
El método de microemulsión aceite en agua, consiste en el uso de agentes precursores organométalicos disueltos en el interior de las gotas de aceite de tamaño nanométrico de una microemulsión, que se encuentran estabilizadas por una monocapa de un surfactante hidrofílico disperso en agua como se muestra en la figura 9.
Figura 9. Síntesis de nanopartículas inorgánicas por el método de reacción en microemulsión de
aceite-en-agua (O/W) (Sánchez-Domínguez, Boutonnet et al. 2009).
Entre los precursores utilizados con mayor frecuencia en este método de síntesis (O/W), se encuentran los compuestos organometálicos 2-etilhexanoato ó acetilacetonatos de los metales requeridos, así como también complejos tipo 1,5- ciclooctadieno. Entre los precursores organométalicos mencionados, el 2– etilexanoato es el que más se ha utilizado debido a que muestra una mayor solubilidad en los aceites requeridos para la formulación de microemulsión (O/W). Estos precursores presentan otras ventajas tales como: tienen un bajo costo, son estables al aire (a diferencia de los precursores alcóxidos del método sol- gel), y en general no muestran una elevada toxicidad y se encuentran disponibles comercialmente en un gran número de elementos (Mishra, Daniele et al. 2007). Usualmente, para poder sintetizar nanopartículas metálicas u óxidos compuestos a partir de tales precursores organometálicos, es necesario realizar una descomposición térmica a temperaturas de 200-300° C (Epifani, Arbiol et al. 2005); (Tao, Li et al. 2005), en un medio polar y bajo una atmósfera inerte ó bien por medio de pirólisis del precursor a temperaturas mayores, así como, por medio de irradiación UV (Mishra, Daniele et al. 2007). Cabe mencionar que una de las cualidades más importantes del método de microemulsión (O/W) en donde se utiliza el precursor 2–etilexanoato-Me, es que las reacciones de síntesis se realizan entre 20 – 40° C y con la simple adición de una base (Ej. NaOH, NH4O4, entre otros) ó un agente reductor (NaBH4), y sin la necesidad de altas temperaturas o irradiación ultravioleta ó microondas. Por otra parte, la química de
los complejos metálicos del 2 – etilexanoato le queda un gran camino por explorar (Mishra, Daniele et al. 2007), por lo que un mayor entendimiento acerca de las reacciones que ocurren dentro de las microemulsiónes (O/W) bajo condiciones moderadas de reacción (que se están utilizando), representan nuevos retos en el área de la síntesis de los nanomateriales.
1.4.1 Comparación en comportamiento fásico del método de microemulsión convencional (W/O) con el método reciente basado en microemulsión (O/W)
En los distintos estudios de comportamiento fásico en donde se utilizan microemulsiones (W/O), la zona de microemulsión se ve fuertemente afectada debido a la presencia de precursores inorgánicos en la fase acuosa. En la mayoría de los estudios realizados se observa una gran disminución en la zona de microemulsión (W/O), lo que limita tanto el rango de composiciones como de temperaturas en la formulación de las microemulsiones, que se puedan utilizar para la síntesis de nanopartículas. Esta disminución en la zona de microemulsión es atribuida al efecto de la precipitación salina ó “Salting Out” de los precursores inorgánicos los cuáles afectan a los grupos hidrofílicos de las moléculas surfactantes y principalmente a las moléculas de agua enlazada a ellas. Por el contrario, se espera que el comportamiento fásico de las microemulsiones (O/W), y la zona de microemulsión se vean menos afectadas tras la adición de los precursores organometálicos disueltos en el aceite. Ya que las interacciones entre el precursor organometálico y las moléculas de surfactante serían más débiles en comparación con las interacciones entre las sales inorgánicas y los grupos polares de los surfactantes.
Una ventaja adicional del presente método es que hay varias posibilidades para la solubilización del precursor en los componentes de la microemulsión. Dado que el precursor es organometálico, es posible disolverlo en las moléculas cosurfactantes (alcoholes de cadena media típicamente líquidos) y/ó en el
contraste, con las microemulsiones (W/O) que pueden solamente disolver el precursor en la fase acuosa (Aubery, Solans et al. 2011). Estos aspectos del método de microemulsión O/W ofrecen posibilidades para el mejoramiento y para la preparación de materiales con propiedades variadas dependiendo de los sitios de solubilización del precursor.
Por otro lado, el porcentaje de rendimiento para las mayoría de las microemulsiones (O/W), la concentración de metal se encuentra en el orden de 2 – 10 gramos de metal por kilogramo de microemulsión, lo qu es similar y en algunos casos superior a lo que puede ser obtenido en las microemulsiones W/O (generalmente en el orden de 1 a 3 gramos de metal por kilogramo de microemulsión).