Validación de un método experimental de síntesis por biorreducción

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Sexto Coloquio Interdisciplinario de Doctorado – Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla VALIDACION NUMÉRICA DE UN MÉTODO EXPERIMENTAL DE SÍNTESIS POR BIORREDUCCIÓN PARA LA OBTENCIÓN DE NANOPARTÍCULAS METÁLICAS Marcos Bedolla Hernández 1,2 , Genoveva Rosano Ortega 1 , Jorge Bedolla Hernández 2 , Francisco Hernández Corona 2 , Vicente Flores Lara 2 , Areli Munive Olarte 1 , Janai Sánchez Hernández 2 , Pablo Schabes Retchkiman 3 . 1 Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla Facultad Biotecnoambiental 21 sur 1103, Col. Santiago, Puebla, Puebla, C.P. 72410, [email protected] 2 Instituto Tecnológico de Apizaco Departamento de Metal-Mecánica Av. Instituto Tecnológico , s/n, Apizaco, Tlaxcala. C.P. 90300, [email protected] 3 Universidad Nacional Autónoma de México Instituto de Física, México D.F. A.P. 20-364, C.P. 01000, [email protected] Resumen En este trabajo se presentan un estudio para validar un procedimiento experimental de síntesis por biorreducción para obtener nanopartículas metálicas; el cual se desarrolló mediante simulación computacional y el uso de resultados experimentales previos. Se consideró tamaños de partículas menores a 10 nm, obtenidas utilizando biomasa extraída de lirio acuático (Eichhornia crassipes), a una concentración metálica de 3X10 -4 M y pH de 3, 5 y 10. Se realizó una optimización de la estructura de la celda unitaria, mediante simulación, para estas nanopartículas y se corroboró la correspondencia con los datos experimentales determinados por HR-TEM. Los resultados comprueban la viabilidad del método experimental propuesto para producir nanopartículas mediante síntesis biológica. Palabras Clave Nanopartículas, Síntesis por biorreducción, Simulación molecular. 1. Introducción 1

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Se presenta la validación, mediante simulación numérico-computacional, de un método experimental de síntesis de nanopartículas metálicas.

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Sexto Coloquio Interdisciplinario de Doctorado Universidad Popular Autnoma del Estado de PueblaMarcos Bedolla Hernndez

Genoveva Rosano Ortega

VALIDACION NUMRICA DE UN MTODO EXPERIMENTAL DE SNTESIS POR BIORREDUCCIN PARA LA OBTENCIN DE NANOPARTCULAS METLICASMarcos Bedolla Hernndez1,2, Genoveva Rosano Ortega1, Jorge Bedolla Hernndez2, Francisco Hernndez Corona2, Vicente Flores Lara2, Areli Munive Olarte1, Janai Snchez Hernndez2, Pablo Schabes Retchkiman3.

1Universidad Popular Autnoma del Estado de Puebla

Facultad Biotecnoambiental

21 sur 1103, Col. Santiago, Puebla, Puebla, C.P. 72410, [email protected]

2Instituto Tecnolgico de Apizaco

Departamento de Metal-Mecnica

Av. Instituto Tecnolgico , s/n, Apizaco, Tlaxcala. C.P. 90300, [email protected]

3Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Instituto de Fsica, Mxico D.F. A.P. 20-364, C.P. 01000, [email protected] Resumen

En este trabajo se presentan un estudio para validar un procedimiento experimental de sntesis por biorreduccin para obtener nanopartculas metlicas; el cual se desarroll mediante simulacin computacional y el uso de resultados experimentales previos. Se consider tamaos de partculas menores a 10 nm, obtenidas utilizando biomasa extrada de lirio acutico (Eichhornia crassipes), a una concentracin metlica de 3X10 -4 M y pH de 3, 5 y 10. Se realiz una optimizacin de la estructura de la celda unitaria, mediante simulacin, para estas nanopartculas y se corrobor la correspondencia con los datos experimentales determinados por HR-TEM. Los resultados comprueban la viabilidad del mtodo experimental propuesto para producir nanopartculas mediante sntesis biolgica.Palabras ClaveNanopartculas, Sntesis por biorreduccin, Simulacin molecular.

1. Introduccin

La sntesis y caracterizacin de materiales nanoestructurados ha ganado inters considerable en la dcada pasada, debido a posibles aplicaciones futuras en dispositivos nanoelectrnicos, almacenamiento de datos, miniaturizado de sensores qumicos y biolgicos, y sntesis de nanocompuestos para la mejora de sus propiedades (Chowdhury, 2012). De especial inters, son encuentran los materiales constituidos por nanopartculas [NPs], las cuales son nanoestructuras con tamaos de dimetro menor a 100 nm (Sargentelli, 2010). Las propiedades fsicas de estas partculas son muy distintas de las que se observan en un slido de tamao normal o macroscpico con la misma composicin qumica. La sorprendente combinacin de nuevas propiedades fsicas detectadas en diferentes tipos de NPs ha despertado una curiosidad investigadora comparable a la que ejerce el enorme panorama de posibles aplicaciones futuras (Grande, 2007). Como por ejemplo en los campos de catlisis, fotnica, optoelectrnica, biologa, aplicaciones farmacuticas, control de contaminantes, etc. ( Ghosh et al., 2012).En este sentido, diversos trabajos de investigacin han sido desarrollados, tanto para determinar las propiedades, como para mejorarlas; dando apertura a la generacin de nuevos materiales, procesos para su produccin y caracterizacin.

Por lo cual, el propsito de esta investigacin es validar un proceso experimental de sntesis por biorreduccin para la obtencin de NPs de metales de transicin (Rosano, 2009) y evaluar el efecto en propiedades fsicas de inters para reas especficas de la ingeniera como la mecnica, elctrica y electrnica; sirviendo tambin como base para el desarrollo de un dispositivo mecatrnico automtico que realice la sntesis por biorreduccin.

Lecturas previasLa palabra nanopartcula (10-9 m) puede ser definida en nanotecnologa como un pequeo objeto que acta como una unidad entera en trminos de su transporte y propiedades. La palabra nano se deriva de una palabra griega que significa extremadamente pequeo (Rai, 2008).

Para fabricar materiales nanoestructurados y nanopartculas es necesario manipular objetos del tamao de los tomos, las molculas o los agrupamientos de molculas; aquellos cuya longitud va desde 1nm hasta los 100 nm. La fabricacin de estos tiene como finalidad crear materiales para dispositivos y sistemas con nuevas propiedades que permitan funciones especficas que emulen a la naturaleza (Snchez & Zysler, 2005). Entonces, el desarrollo de mtodos para controlar la organizacin de objetos de tamao nanomtrico, relativo entre estos y a objetos de tamao macro, es crucial para el total avance del uso de tales componentes para construir dispositivos (Tripp et. al., 2001). Como por ejemplo dispositivos nanoelectrnicos, reconocedores moleculares y dispositivos pticos (Wang, 2008). Los mtodos de fabricacin para la obtencin de NPs pueden clasificarse en fsicos, qumicos y biolgicos; recibiendo el nombre de proceso mtodo de sntesis (Grande, 2007).De especial inters para esta investigacin es la sntesis por medios biolgicos, diversos trabajos han sido desarrollados con este mtodo de sntesis. Bharathidasan y Panneerselvam, (2012), han utilizado plantas para sintetizar NPs de plata (AgNO3), para aplicaciones biomdicas y las caracterizan mediante Espectroscopia de Transformada de Fourier-Infrarroja (FT-IR), Espectroscopia Ultravioleta (UV-Vis) y anlisis de Microscopia de Escaneo de Electrones (SEM) para confirmar la reduccin; Tikarina (2012) realiz una extensa revisin de investigaciones sobre la obtencin de NPs de oro mediante biosntesis, sus tcnicas de caracterizacin utilizadas y las posibles aplicaciones. Ashok (2012), presenta una investigacin sobre una propuesta biolgica para la sntesis de Nps de plata, plantea evaluar los efectos del extracto de la planta Partherium Hysterophorus sobre la sntesis de nanopartculas de Ag utilizando nitrato de plata como sustrato; demostr que la produccin y aglomeracin de las nanopartculas se realiza en un tiempo corto, la caracterizacin la realiz usando Microscopia Electrnica e Transmisin (TEM), FT-IR y Difraccin de Rayos X (XRD). Trabajos como los realizados por Jurez Campos (2010), muestran el mtodo de biorreduccin empleado para obtener nanopartculas de Cobalto a partir del uso de hongos. La parte experimental de ese trabajo incluye el cultivo de ambos tipos de hongos Neurospora Crassa y Alternaria. Solani, suspendindolos por 24 horas en una solucin acuosa con las sales precursoras como solutos a diferentes concentraciones.Dentro de las nuevas propuestas de sntesis biolgica se encuentra la realizada por Rosano (2009), donde se plantea la obtencin de nanopartculas de metales de transicin como el Cobalto (Co), Manganeso (Mn) y Cromo (Cr), mediante un proceso experimental autosustentado, utilizando biomasa extrada de lirio acutico (Eichhornia crassipes) y manipulando el nivel de pH como variable de control. La caracterizacin fue realizada por TEM de alta resolucin (HR-TEM) y se determin la estructura caracterstica, tamao y dispersin de las nanopartculas contenidas en volumen de la solucin obtenida como producto.

De igual importancia, que el mtodo para la obtencin de las nanopartculas, son las propiedades que se les confiere a los materiales sintetizados; ms an cuando se trabaja a escala nanomtrica (Nanociencia y Nanotecnologa), donde al modificar el tamao se puede producir un cambio significativo en las propiedades de los materiales. (Hanemann y Vinga, 2010. p. 3469).Cuando las dimensiones de las partculas de un slido son del orden del nanmetro, el nmero de tomos que las constituyen es del orden de centenas. La mayora de ellos se encuentran situados en la superficie de las partculas. Las propiedades fsicas de stas son muy distintas de las que se observan en un slido de tamao normal o macroscpico con la misma composicin qumica (Grande, 2007); lo que indica la relacin del cambio de propiedades como funcin del rea superficial. (Hanemann y Vinga, 2010, 3469) Menciona que, antes de la discusin de varios mtodos de sntesis y propiedades de nanocomposites, uno tiene que considerar las consecuencias elementales del pequeo tamao de nanopartculas. Las nanopartculas son, por definicin, partculas con dimetros debajo de la dimensin de micra: generalmente, debajo 0.1 m (100 nm). Una definicin ms rigurosa considera nanopartculas como partculas con propiedades que dependen directamente su tamao. Los ejemplos son propiedades pticas, elctricas, o magnticas. Por lo tanto, en muchos casos la ltima definicin restringe nanopartculas a partculas con tamaos debajo de 10-20 nm. Adems, con la disminucin del tamao de partcula, la relacin de superficie/volumen aumenta, de modo que las propiedades superficiales se hacen cruciales. La dependencia de relacin superficie/volumen es una funcin de tamao. En este contexto, es importante enfatizar que p.ej., partculas de 5 nm consisten en slo 1000 tomos o celdas unitarias y poseen aproximadamente el 40 % de sus tomos en la superficie. Al contrario las partculas de 0.1 de metro contienen aproximadamente 107 tomos o celdas unitarias, y slo el 1 % de sus tomos es localizado en la superficie. Por lo tanto, cuan ms pequeas son las partculas, ms importante ser las propiedades superficiales, influyendo en las propiedades interfaciales, el comportamiento de aglomeracin, y tambin - como mostrar despues - en las propiedades fsicas de las partculasOtras investigaciones que hacen referencia al cambio de propiedades como funcin del rea superficial son las realizadas por Sargentelli (2010), donde se muestra que las propiedades magnticas de nanopartculas son muy sensitivas a sus tamaos y a sus formas.De igual forma al manipular el tamao de las nanopartculas las relaciones geomtricas de estas, respecto a las de bloque, son modificadas. Por ejemplo, la relacin de la superficie respecto del volumen crece al reducir las dimensiones de la partcula, esta superficie puede aprovecharse para recubrirla con otra sustancia (Snchez, 2005).En reas como la ingeniera civil, NPs de ZrO2 con dimetro de 15 nm, han sido utilizadas dentro del proceso de cura del concreto, para evaluar los efectos sobre la resistencia y porcentaje de absorcin de agua. Mostrando un incremento en estas propiedades cuando se utiliza a una concentracin superior a 2 wt % y curado del concreto con agua saturada de cal, mientras que curado con agua de la llave incrementa en 1 wt % ( Nazari & Riahi, 2013). Otras aplicaciones de las NPs, como las de plata (Ag) obtenidas por sntesis biolgica son: a) ingeniera mecnica y elctrica, aplicaciones como recubrimientos espectrales seleccionados para absorcin de energa solar, material de interaccin para bateras elctricas, receptores pticos; b )en ingeniera qumica y biologa como catalizadores en reacciones qumicas y etiquetado biolgico (Bharathidasan, 2012).Finalmente, de los trabajos de investigacin citados se concluye que: a) para procesos de sntesis (Grande, 2007), (Bharathidasan y Panneerselvam, 2012), (Tikarina, 2012); es viable la obtencin de Nps por mtodos biolgicos utilizando concentraciones de solucin 1X10-4 y 3X10-.4 (Rosano, 2009). b) la caracterizacin de las NPs (Jurez, 2010), (Rosano, 2009); se realiza mediante diversas tcnicas; siendo las comunes TEM y HR-TEM; permitiendo el estudio del tamao de las NPs, su dispersin y la estructura qumica de los tomos que se aglomeran para formarlas. c) existe cambio en las propiedades de los materiales cuando estos estn constituidos por NPs (Sargentelli, 2010), (Hanemann y Vinga, 2010), d) existen muchas posibilidades de aplicacin en diversas reas de la ingeniera (Snchez, 2005), (Bharathidasan, 2012), ( Nazari & Riahi, 2013). Lo anterior fundamenta este trabajo de investigacin de obtencin de Nps metlicas, mediante un mtodo propuesto de sntesis biolgica usando lirio acutico (Eichhornia crassipes), la tcnica usada para la caracterizacin, su validacin mediante simulacin computacional y el desarrollo de equipos y sistemas que hagan eficiente el mtodo de sntesis propuesto.2. Descripcin del modelo

Se utiliz un modelo numrico computacional, basado en el mtodo de la Teora de Densidad Funcional (DFT), implementado en el mdulo CASTEP del software MaterialStudio 5.5. Los conceptos de descripcin pesudopotencial de la interaccin electrn-in, la aproximacin de la supercelda con condiciones de frontera peridicas, las bases de onda plana, el uso extenso de la transformada rpida de Fourier (FFT), los esquemas iterativos para la consistente minimizacin electrnica y la implementacin de los esquemas comunes de DFT para la correlacin funcional de cambio, hacen que el modelo utilizado cuente con las caractersticas requeridas para los clculos necesarios de esta investigacin. Las variable principal, manipulada durante el proceso de simulacin, corresponde al tamao, ya que es necesario definir en primer lugar el tipo de estructura cristalina a utilizar y las dimensiones caractersticas correspondientes, detalles especficos se presentan en la seccin de implementacin del modelo.Ejemplos de las ventajas ofrecidas por este mtodo son: el clculo de esfuerzos y fuerzas, considerando los desplazamientos atmicos cuando se utilizan superceldas, de modo que la optimizacin eficiente de geometra y esquemas de dinmica moleculares puedan ser puestos en prctica; lo cual permite evaluar las propiedades de los materiales en el campo de inters.Con base en Rosano (2009), se decidi utilizar para el proceso de simulacin nanopartculas de Cobalto (Co); considerando las que presentan mayor uniformidad de tamao, estructura y menor dispersin, de acuerdo a la tabla 1. Sin embargo es necesario para el modelado y simulacin conocer para cada tamao de partcula las dimensiones geomtricas de la estructura que forma su celda unitaria. Esta informacin se presenta en la seccin de implementacin del modeloTabla 1. Sntesis de nanopartculas metlicas a diferentes condiciones de pH.Nanopartculas sintetizadas con biomasa de lirio acutico a una concentracin metlica 3x10-4M

pH = 3pH= 5pH =7pH =10

Cobalto, Co2 + 1nm

hexagonal> 10nm

5nm en un 10%

hexagonal< 10nm

5nm en ms 15%

------5nm + 3nm

5nm en ms 25%

hexagonal

3. Metodologa

Para los procesos de obtencin, seleccin y construccin de los modelos, as como para la simulacin y anlisis de los mismos, se propuso y utiliz la siguiente metodologa:

Sntesis de nanopartculas de cobalto.Proceso de sntesis por biorreduccin con biomasa de lirio acutico, variable de diseo pH con rango de concentracin [1,,14], condiciones ambientales de presin y temperatura Rosano (2009).

Caracterizacin de la nanopartcula (comprobacin estadstica).

Uso de las tcnicas de HR-TEM y FFT. Comparacin con base de datos y correspondencia con el estado de oxidacin.

Obtencin de la estructura cristalina con base a las distancias interplanares obtenidas en la caracterizacin y posterior comparacin con las bases de datos de tablas cristalogrficas. Simulacin y anlisis de resultados para las nanopartculas seleccionadas.

El modelado molecular (en muchos casos) involucra cuatro pasos principales (Accelrys Software Inc., 2008), figura 1:

Figura 1. Pasos necesarios para simulacin molecular

4. Detalle de la implementacin

Para la implementacin del modelo las etapas consideradas son: (a) Proceso de seleccin, (b) Proceso de simulacin y (c) Obtencin de resultados. (a) Proceso de seleccin.Con base en los trabajos de investigacin de Rosano (2009), Bharathidasan y Panneerselvam, (2012), Tikarina (2012); los criterios empleados para la seleccin de las nanopartculas a utilizar en las simulaciones son:

CRITERIO 1:

La homogeneidad del tamao de las nanopartculas y su distribucin en la muestra ser determinante en el proceso de seleccin.

CRITERIO 2:

Las propiedades a observar se definen en funcin de las aplicaciones que se estn dando a las nanopartculas en el campo de aplicacin de inters.

Solo se realiz el modelado y anlisis de las nanopartculas obtenidas con valores de pH 3, 5 y 10, ya que son las que presentan mayor uniformidad en tamao de acuerdo a su dispersin, tabla 2.

Tabla 2. Dimensiones geomtricas de celda unitaria de nanopartculas de Co.

Longitud [ ]Nanopartcula 1

pH = 3

2 + 1nm

HexagonalNanopartcula 2

pH= 5

> 10nm

5nm en un 10%

hexagonalNanopartcula 3

pH =10

5nm + 3nm

5nm en ms 25%

hexagonal

a2.5032.52.5

b2.5032.52.5

c4.0604.04.0

ngulo []

Alfa ()909090

Beta ()909090

Gama ()117.4 (62.6)122 (58)122 (58)

Las dimensiones geomtricas para las celdas unitarias de las nanopartculas a modelar son las mostradas en la tabla 2, siendo a, b y c las distancias entre los tomos que forman la celda unitaria y , , corresponden a los ngulo entre los planos que forman la celda.

En la tabla 2, se observa que a un pH=3 se tienen una produccin de 70 % de NPs, en la muestra, con un tamao menor a 2 nm y una dispersin () de 1 nm; mientras que para un pH=10 se tiene presencia mayor al 25% de NPs con tamao de 5 nm y = 3 nm. Las NPs de pH=3 poseen configuracin esfrica y estructura hexagonal, por lo que se considera que la relacin entre el tamao y estabilidad es favorable bajo las condiciones utilizadas en la sntesis, siendo stas las de menor tamao y dispersin: por lo cual son las NPs seleccionadas para los procesos de modelado y simulacin utilizados para validar el mtodo experimental usado para su produccin.De lo anterior, se concluye que las condiciones ptimas de sntesis de nanopartculas de Co fue a pH=3.(b) Proceso de simulacin.

Para la elaboracin y simulacin de los modelos de las nanopartculas de cobalto (Co) seleccionadas, se utiliz el software Materials Studio V5.5. Los pasos descritos a continuacin fue la secuencia seguida para esta parte de la investigacin.1. Definicin del grupo espacial

La estructura de la celda unitaria caracterstica de los elementos metlicos es hexagonal, ver tabla 1. Por lo cual sta fue la configuracin de celda utilizada para construir el modelo.

Figura 2. Celda unitaria caracterstica de elementos metlicos (cobalto, circonio, cadmio, magnesio, berilio y zinc).2. Definicin e introduccin de los parmetros de red

Una vez definido el grupo espacial (hexagonal), se procedi a dimensionar la celda bsica, esto se realiz usando los datos mostrados en la tabla 2 y la definicin del grupo espacial del punto anterior.

3. Construccin de estructura bsica de la celda

Despus de definir los parmetros de red se procedi a construir la celda, el modelo de celda resultante se presenta en la figura 3.

Figura 3. Estructura hexagonal de la celda unitaria4. Adicin de los tomos para la celda

En este punto se adicionan los tomos del elemento sobre la estructura diseada para la celda, figura 4.

(a) (b)

Figura 4. (a) Celda unitaria con adicin de atomos. (b) celda unitaria primitivaLa presentacin de manera inicial por el software, figura 4(a), muestra los tomos con las ligaduras que se utilizaran con las celdas unitarias vecinas. Para eliminar esto es necesario reconstruir el cristal.

Despus de reconstruir el cristal, se tiene la celda unitaria convencional sin embargo para el proceso de simulacin (mediante el Mdulo CASTEP), es necesario contar con la celda unitaria primitiva. CASTEP utiliza la simetra completa del modelo o alguna existente para obtener la celda primitiva. El resultado de esta aplicacin sobre el modelo hexagonal de Co es el mostrado en la figura 4(b). Se observa que la celda unitaria primitiva est compuesta por 8 tomos de Co dispuestos en cada vrtice de la red.

Con este paso se concluy la construccin de modelo y se procedi a la simulacin mediante el Mdulo CASTEP.

5. Configurar y ejecutar el clculo (mdulo CASTEP)

Se introduce nicamente el tipo de anlisis a realizar y las propiedades de inters.6. Presentacin de resultadosDespus de ejecutar la simulacin del modelo, se presentan los resultados obtenidos, estos se observan en el visor del proyecto y contienen la estructura final optimizada, el proceso iterativo para la optimizacin y su informacin, la informacin de entrada del modelo y finalmente, para cada propiedad calculada existen archivos castep y param.(c) Obtencin de resultados.

Los resultados obtenidos se presentan en la siguiente seccin, por lo cual solo es mencionado como parte de la secuencia.

5. Resultados Para el anlisis, se consideraron especficamente las caractersticas de estructura y tamao de las nanopartculas seleccionadas previamente.

Referente a la estructura, se realiz una optimizacin de la celda unitaria de cada nanopartcula, con la finalidad de validar las mediciones realizadas de la estructura y observar la diferencia entre los valores obtenidos de forma experimental y mediante una simulacin numrica. La comparacin se realiza con los parmetros a, b, c, , , , de la celda unitaria. Se presentan los resultados obtenidos para cada nanopartcula. Para la nanopartcula 1, las magnitudes optimizadas de la estructura se obtuvieron despus de 27 iteraciones con el modelo y utilizando como criterio de convergencia el cambio de energa por tomo (total energy convergence tolerance) de 0.1000E-04 eV/tomo. Los resultados de las iteraciones se presentan en la figura 5.

Figura 5. Pasos de optimizacin.

Los datos resultantes del proceso iterativo para la geometra optimizada de la nanopartcula 1 se presentan en la tabla 3. Se realiz la comparacin tomando como base los datos experimentales y se expresa en porcentaje la diferencia con los datos numricos.Tabla 3. Comparacin de datos geomtricos de la celda unitaria para la nanopartcula 1.

Longitud [ ]Datos experimentales(Rosano, 2009)Datos optimizados por simulacin% diferencia

a2.5032.3379316.6

b2.5032.3379316.6

c4.0604.71113516

ngulo [ ]

Alfa ()90900

Beta ()90900

Gama ()117.4 (62.6)120 (60)Ambos se igualaron a 120

Se observa que la diferencia entre los datos experimentales y la simulacin numrica, ver Tabla 3, para a=b es de 6.6.%, menor al 10% considerado como lmite aceptable para una aproximacin mediante software (Bedolla, 2002). Para el caso de c=16% se puede atribuir a la diferencia entre el valor del ngulo =117.4(62.6) y los 120 utilizados para la simulacin.

De forma anloga se procedi para el anlisis de las nanopartculas 2 y3, los resultados obtenidos se presentan en la tabla 4. Tabla 4. Comparacin de datos geomtricos de la celda unitaria para las nanopartculas 2 y 3.

Longitud [ ]Datos experimentales(Rosano, 2009)Datos optimizados por simulacin% diferencia

a2.52.339066.4

b2.52.3379066.4

c4.04.67156816.8

ngulo [ ]

Alfa ()90900

Beta ()90900

Gama ()122 (58)120 (60)Ambos se igualaron a 120

Los porcentajes de diferencia se redujeron 0.2%, respecto a los mostrados en la tabla 3, a causa de que los valores de a, b y c son tambin menores. De los resultados obtenidos, se concluye que las mediciones realizadas y los mtodos utilizados en la fase experimental, arrojan valores de los parmetros de red (celda unitaria) con diferencias mnimas (ver porcentajes tabla 3 y 4) respecto a los modelos computacionales realizados y sometidos al proceso de optimizacin de parmetros de red. Por lo tanto las estructuras definidas para las nanopartculas se consideran correctas.

6. Conclusiones.Las conclusiones obtenidas respecto a la validacin del mtodo experimental propuesto por Rosano (2009), del proceso de simulacin realizado y del anlisis de los resultados, se presentan a continuacin: Para el mtodo experimental de sntesis por biorreduccin. Los resultados numricos muestran que es viable la sntesis utilizando lirio acutico (Eichhornia crassipes), la concentracin de nitrato de cobalto de 1X10 -4 M, es adecuada para producir nanopartculas de Cobalto. No se muestra efecto en los resultados de la sntesis al realizarla a condiciones ambientales de presin y temperatura. De los resultados obtenidos y las comparaciones realizadas entre datos numricos y experimentales tomados de Rosano (2009), se concluye que el mtodo experimental propuesto de sntesis por biorreduccin para obtencin de nanopartcula metlicas es aplicable para la produccin de estas.

Respecto a la optimizacin de la geometra, diferencia entre datos experimentales y los obtenidos de la simulacin, cinco de los seis datos mantienen una diferencia menor al 10%, lo que valida el procedimiento seguido y la viabilidad del software utilizado para esta simulacin de nanopartculas.

Las estructuras hexagonales caracterizadas para las nanopartculas, con sus respectivos parmetros de red, son correctas, tal como se observ en los resultados de optimizacin de estructuras; por lo cual el proceso de medicin por HR-TEM fue realizado correctamente para las muestras obtenidas de nanopartculas.

En cuanto al tamao de las nanopartculas obtenidas y su relacin con el pH, variable de control dentro del proceso de sntesis, se observa que un pH = 3 proporciona los mejores resultados, teniendo en la muestra un 70 % de nanopartculas con tamao 2 nm y dispersin de = 1 nm, con forma esfrica y configuracin hexagonal, tal como se espera para un metal. Referencias bibliogrficas

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