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E n la última década los líquidos iónicos (LIs) han suscitado un gran interés tanto en el mundo de la investigación científica como entre los más diversos sectores tec- nológicos e industriales. Como dato representativo, la figura 1 muestra el espectacular crecimiento en cuanto a número de artículos cientí- ficos y patentes sobre líquidos ióni- cos que se han publicado en los últimos 7 años. Este dato junto a la implicación cada vez mayor del sec- tor industrial, está convirtiendo a los LIs en un elemen- to clave para los más diversos campos de la ciencia, entre los que destacan la "Química Verde", la Electroquímica y los Nanomateriales. ¿QUÉ SON LOS LÍQUIDOS IÓNICOS Y QUÉ LOS HACE TAN INTERESANTES? Pero antes de hablar de aplica- ciones empecemos por el principio, algunos de ustedes se preguntarán, ¿qué es eso de los líquidos ióni- cos?, ¿cuáles son las propiedades que los hace tan atractivos? Todos identificamos las dos palabras por separado, sin embargo su aso- ciación puede resultar un poco más confusa; pues bien, los líquidos iónicos son sales formadas por iones muy asimétricos y de gran tamaño, debido a lo cual presentan fuerzas atractivas catión-anión más débiles que las que se dan en sales iónicas convencionales, lo que provoca que sean líquidos en un amplio intervalo de temperaturas, incluyendo la temperatura ambiente en la ma-yoría de los casos. El término "líquido iónico" (ionic liquid) se considera sinónimo de "sal fundida" (molten salt) si bien en la práctica se empezó a utilizar cuando se comen- zaron a hacer populares las sales fundidas a bajas tem- pera-turas. De manera indicativa, un compuesto suele denominarse sal fundida cuando la temperatura de fusión está por encima de 100 ºC mientras que un líqui- do iónico funde a temperaturas inferiores. De la posibilidad de combinar el catión; generalmente orgánico, voluminoso y asimétrico, con diversos aniones generalmente inorgánicos aunque también puedan ser orgánicos, ha surgido el término "disol- ventes de diseño", puesto que la elección de los iones determina las propiedades físico-químicas del LI (punto de fusión, viscosidad, solubilidad, etc.). Los cationes más habituales son los imidazolios di o tri sustituidos, los piridinio sustituidos, tetraalquilamonios y tetraalquil- fosfonios y sus parejas suelen ser aniones halogenuros, sulfatos, sulfonatos, triflatos, amidas e imidas, boratos y fos- fatos. En la Figura 2 se repre- sentan algunos de los iones más comunes aunque existen muchos más por lo que las com- binaciones se hacen muy numerosas. 56 43 Rebeca Marcilla 22 David Mecerreyes Departamento de Nuevos Materiales CIDETEC, Centro de Tecnologías Electroquímicas (www.cidetec.es) Paseo Miramon 196, Donostia- San Sebastian 20009 [email protected]; [email protected] Figura 1. Número de publicaciones científicas referidas a los Líquidos Iónicos en el periodo 1998-2004 de acuerdo a la ISI Web of Science Figura 2. Cationes y Aniones más comunes en la formulación de los Líquidos Iónicos. 22 LÍQUIDOS IÓNICOS...

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En la última década los líquidos

iónicos (LIs) han suscitado un

gran interés tanto en el mundo

de la investigación científica como

entre los más diversos sectores tec-

nológicos e industriales. Como dato

representativo, la figura 1 muestra

el espectacular crecimiento en

cuanto a número de artículos cientí-

ficos y patentes sobre líquidos ióni-

cos que se han publicado en los

últimos 7 años. Este dato junto a la

implicación cada vez mayor del sec-

tor industrial, está convirtiendo a los LIs en un elemen-

to clave para los más diversos campos de la ciencia,

entre los que destacan la "Química Verde", la

Electroquímica y los Nanomateriales.

¿QUÉ SON LOS LÍQUIDOSIÓNICOS Y QUÉ LOS HACE TANINTERESANTES?

Pero antes de hablar de aplica-ciones empecemos por el principio,algunos de ustedes se preguntarán,¿qué es eso de los líquidos ióni-cos?, ¿cuáles son las propiedadesque los hace tan atractivos? Todosidentificamos las dos palabras porseparado, sin embargo su aso-ciación puede resultar un poco másconfusa; pues bien, los líquidos

iónicos son sales formadas por iones muy asimétricos yde gran tamaño, debido a lo cual presentan fuerzasatractivas catión-anión más débiles que las que se danen sales iónicas convencionales, lo que provoca quesean líquidos en un amplio intervalo de temperaturas,incluyendo la temperatura ambiente en la ma-yoría delos casos. El término "líquido iónico" (ionic liquid) seconsidera sinónimo de "sal fundida" (molten salt) si bienen la práctica se empezó a utilizar cuando se comen-zaron a hacer populares las sales fundidas a bajas tem-pera-turas. De manera indicativa, un compuesto sueledenominarse sal fundida cuando la temperatura defusión está por encima de 100 ºC mientras que un líqui-do iónico funde a temperaturas inferiores.

De la posibilidad de combinar el catión; generalmenteorgánico, voluminoso y asimétrico, con diversosaniones generalmente inorgánicos aunque tambiénpuedan ser orgánicos, ha surgido el término "disol-ventes de diseño", puesto que la elección de los ionesdetermina las propiedades físico-químicas del LI (puntode fusión, viscosidad, solubilidad, etc.). Los cationesmás habituales son los imidazolios di o tri sustituidos,

los piridinio sustituidos,tetraalquilamonios y tetraalquil-fosfonios y sus parejas suelenser aniones halogenuros,sulfatos, sulfonatos, triflatos,amidas e imidas, boratos y fos-fatos. En la Figura 2 se repre-sentan algunos de los iones máscomunes aunque existenmuchos más por lo que las com-binaciones se hacen muynumerosas.

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Rebeca Marcilla

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DavidMecerreyes

Departamento de Nuevos MaterialesCIDETEC, Centro de TecnologíasElectroquímicas (www.cidetec.es)Paseo Miramon 196, Donostia-

San Sebastian [email protected];

[email protected]

Figura 1. Número de publicaciones científicas referidas a losLíquidos Iónicos en el periodo 1998-2004 de acuerdo a la ISIWeb of Science

Figura 2. Cationes y Aniones más comunes en la formulación de los Líquidos Iónicos.

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Debido a su naturaleza iónica e híbrida orgánico-inorgánica, los LIs presentan singulares propiedadesque los hacen interesantes para diversas aplicaciones.Así, estos líquidos son generalmente buenos disol-ventes tanto para compuestos orgánicos como inorgáni-cos, incluyendo sales metálicas. Esto es debido a quelos líquidos iónicos son un medio altamente solvatantepero muy poco coordinante. Además, una de suspropiedades más conocidas es su muy baja presión devapor por lo que se les considera disolventes novolátiles. Esta característica es la base del gran interésque suscitan estos compuestos en química verde parasustituir a los VOC (compuestos orgánicos volátiles)como disolventes en reacciones químicas. Peroademás, como se ha comentado anteriormente, la elec-ción del catión y del anión determina la solubilidad ymiscibilidad de los LIs en agua y en disolventes orgáni-cos tradicionales, siendo incontables las combinacionesexistentes. Esto los hace interesantes en procesos deextracción puesto que siempre podremos encontrar unLI adecuado para nuestro sistema concreto de extrac-ción. Los LIs presentan también una alta estabilidad tér-mica hasta temperaturas superiores a los 450 ºC enalgunos casos, y un alto calor específico. Además, losLIs presentan un amplio intervalo de potencial en el cualson estables, y al que a partir de ahora haremos refe-rencia como intervalo de estabilidad electroquímica.Finalmente, cabe mencionar su elevada conductividadiónica que, junto con el gran intervalo de estabilidadelectroquímica los hace potencialmente atractivoscomo electrolitos en diferentes dispositivos electro-químicos.

EL PAPEL DE LOS LÍQUIDOS IÓNICOS EN LA QUÍMICAVERDE

El objetivo de la "Química Verde" es crear una químicamás limpia y sostenible que no dañe el medioambiente.Más concretamente, la "Química Verde" es el diseño deproductos o procesos que reduzcan o eliminen el uso ola producción de sustancias peligrosas ofreciendo alter-nativas de mayor compatibilidad ambiental. Junto con lautilización de fluidos supercríticos, la sustitución de lostradicionales disolventes orgánicos volátiles (VOCs) porlíquidos iónicos no volátiles como medio de reacción,puede ofrecer una solución conveniente a algunos de

los problemas medioambientales que sufre la industriaquímica actual, como son la emisión de gases dañinosy el reciclado de los catalizadores.

Uno de los casos más investigados consiste en la uti-lización de los LIs en catálisis ya que éstos no sólopueden ser utilizados como disolvente sino que,además, pueden actuar de catalizador o co-catalizadoraumentando la velocidad de la reacción, el rendimientoo cambiando su selectividad. Existen numerosos ejem-plos y aplicaciones de los LIs en reacciones catalíticascomo la reacción de Heck, reacciones Diels-Alder,Friedel-Crafts, esterificaciones o alquilaciones regiose-lectivas como se ha ilustrado en varias revisionesrecientes1. Además, la solubilidad de ciertos gasescomo H2, CO y O2 en los LIs es generalmente buena,lo que les permite participar en reacciones tales comohidrogenaciones, carbonilaciones, hidroformilaciones yoxidaciones aeróbicas.

Otra aplicación destacada dentro de la "Química Verde"consiste en reemplazar a los disolventes orgánicostradicionales en procesos de extracción líquido-líquido.Así, los datos presentados por el grupo de RobinD.Rogers reflejan que los coeficientes de distribuciónpara diferentes tipos de solutos en el sistema líquidoiónico [BMIM[PF6]-agua son más adecuados para apli-caciones prácticas que el sistema clásico 1-octanol-agua. Estos sistemas bifásicos están siendo estudiadosactivamente por diversos grupos que pretenden desa-rrollar una nueva y limpia tecnología de separación2.

Aunque desde los años 80 se vienen estudiado las apli-caciones de los líquidos iónicos como medio de re-acción o en catálisis, ha sido recientemente cuando seha desarrollado el primer proceso industrial que emplealíquidos iónicos. Concretamente, el proceso consiste enañadir metilimidazol en lugar de trietilamina para elimi-nar el ácido clorídrico en el proceso de producción dediclorofenilfosfina, mejorando hasta diez veces elrendimiento de dicha reacción gracias a la fácil sepa-ración del líquido iónico obtenido como producto secun-dario. Por este motivo, la compañía BASF ha recibido elprestigioso premio Innovation Award 2004 de laEuropean Chemical News y ha pasado a la historia porimplantar el primer proceso químico que utiliza líquidos

Figura 3.

Figura 4. Fotografía de unreactor del proceso BASIL. ElLíquido Iónico se separa delmedio de reacción permitien-do la mejora del rendimientode la reacción

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iónicos a gran escala. BASF ofrece actualmente licen-cias del proceso denominado BASIL (biphasic acidscavenging utilising ionic liquids) ya que se puede uti-lizar en otras reacciones como acilaciones, fosforila-ciones, sulfonaciones y sililaciones (Figura 4).

Como última aplicación dentro de la "Química Verde"merece la pena destacar la utilización de líquidos ióni-cos como disolventes en reacciones catalizadas porenzimas. Una de las principales ventajas que se haidentificado es que, al contrario que otros disolventesorgánicos polares, los líquidos iónicos no desactivan lasenzimas permitiendo reacciones con substratos polaresque anteriormente no eran posibles. En otros casos lautilización de los líquidos iónicos en biocatálisis ofreceuna mayor selectividad, alta velocidad de reacción eincluso mayor estabilidad de las enzimas.3.

LOS LÍQUIDOS IÓNICOS EN ELECTROQUÍMICA

Los LIs presentan una serie de propiedades (elevadaconductividad iónica, amplio intervalo de estabilidadelectroquímica) que hacen que su presencia en lasdiferentes ramas de la Electroquímica esté cada vezmás consolidada, presentado aplicaciones como elec-trolito en síntesis electroquímica, disolvente en elec-trodeposición de metales, baterías, superconden-sadores, pilas de combustible, células solares y dispo-sitivos basados en polímeros conductores como sen-sores electroquímicos, músculos artificiales y disposi-tivos electrocrómicos.

Uno de los temas de mayor interés industrial en elec-troquímica es el de la electrodeposición de metales.Como norma general, la variedad de metales quepueden ser electrodepositados en un determinadomedio viene limitado por la estabilidad electroquímicade dicho medio. En este sentido, la principal ventaja delos LIs frente a las tecnologías en medio acuoso es suamplio intervalo de estabilidad electroquímica. Mientraslas soluciones acuosas presentan un intervalo de esta-bilidad electroquímica de 2 V, el intervalo de estabilidadelectroquímica que presentan algunos LIs varía entre 2

y 4 V dependiendo del PH del medio, pudiendo llegarincluso hasta los 6V (Figura 5). Los estudios llevados acabo hasta el momento se han centrado en la elec-trodeposición de metales como el aluminio, que sondemasiado electropositivos para ser depositados a par-tir de las convencionales disoluciones acuosas4. Estoes, es necesario aplicar un potencial muy elevado a ladisolución para conseguir la deposición del metal pro-duciéndose reacciones electroquímicas no deseadasen el electrolito acuoso. Además del aluminio tambiénse ha estudiado la electrodeposición de litio, níquel,cobre, cadmio, estaño, antimonio, zinc, plata o semi-conductores como el germanio y silicio.

Cabe destacar que los LIs se están investigando pordiversas empresas en procesos sustitutos de los proce-sos tóxicos de cromo (VI). La mayor desventaja de lossistemas de electrodeposición de cromo que se llevan acabo en la industria actual es que requieren del uso deelectrolitos que contienen cromo hexavalente Cr (VI).Este material es tóxico y cancerígeno y su uso se estárestringiendo por parte de los gobiernos y autoridadessanitarias. Pues bien, la investigación de LIs en estetipo de sistemas ha conducido al desarrollo de un pro-ceso de deposición de cromo que usa líquidos iónicosconteniendo sales de cromo (III), significativamentemenos tóxicas.

Por otro lado, una de las aplicaciones más destacadasde los LIs es su utilización como electrolito avanzado endiferentes dispositivos electroquímicos. Así los LIsestán revolucionando varios campos científico tec-nológicos y el de la baterías no es una excepción. Lasbaterías de NiCd y NiMH están siendo reemplazadaspor baterías de ión-litio. Sin embargo el funcionamientode las baterías de ión-litio viene limitado por que serequiere una elevada conductividad del electrolito y esterequerimiento es difícil de cumplir manteniendo larobustez del electrolito, su seguridad y óptimo fun-cionamiento. Aunque en los últimos años se ha logradoun gran avance en el campo de los electrolitos poliméri-cos y estos desarrollos han llegado a baterías de litiocomerciales, todavía queda un amplio camino porrecorrer. Recientemente, debido a que algunos LIs pre-sentan valores de conductividad iónica de 10-2-10-1

S/cm y despreciable presión de vapor, la incorporaciónde líquidos iónicos al electrolito polimérico se haplanteado como una estrategia muy prometedora. Eneste sentido Passerini y cols. han descrito reciente-mente un electrolito sólido con valores de conductividadiónica del orden de 10-3 S/cm a 30ºC conteniendo un150% de líquido iónico en su formulación5.

Las ventajas que ofrecen los líquidos iónicos para suuso en supercondensadores son básicamente las mis-mas que ofrecen en las baterías: alta concentración deiones, alta conductividad iónica, despreciable presiónde vapor, estabilidad térmica, no inflamables y no co-rrosivos. Varios grupos han demostrado que tanto lavelocidad de respuesta como el número de ciclos sonmejorados por el LI principalmente en superconden-sadores basados en polímeros conductores pero tam-

Figura 5. Intervalo de estabilidad electroquímica para la elec-trodeposición de aluminio en medio líquido iónico BPC/AlCl3 yEMIC/AlCl3

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bién en supercondensadores híbridos (carbónactivo/polímero conductor)6.

Otro de los prometedores campos de aplicación de losLIs son las pilas de combustible de membrana poliméri-ca (PEMFC). Las principales características de las pilasde combustible son su alta eficiencia, la limpieza de lareacción asociada y su bajo impacto ambiental. No cau-san problemas de polución ni ruido. Es por eso que, enla actualidad, han adquirido un gran potencial de desa-rrollo. Hoy en día el electrolito más utilizado es elpolímero perfluorado Nafion, comercializado porDuPont debido a que combina estabilidad mecánica,química y térmica junto con una elevada conductividadprotónica cuando se encuentra humidificado. Ademásde su alto precio, el Nafion presenta el inconveniente deque debe utilizarse a temperaturas inferiores a la deebullición del agua (100 ºC), puesto que su presenciaes un requisito indispensable para una conducción pro-tónica adecuada. Trabajar a elevadas temperaturas esmuy interesante por varias razones: la cinética de oxi-dación del metanol mejora y los problemas de envene-namiento del catalizador por adsorción de CO sereducen considerablemente en el intervalo 150-200 ºC.Esto hace que el desarrollo de nuevos materialespoliméricos capaces de conducir protones en ausenciade agua y presentar buenas propiedades mecánicas aaltas temperaturas, es uno de los grandes retos cientí-ficos en este campo y en que los LIs pueden jugar unpapel clave como lo confirman las investigaciones dediferentes grupos mundiales en este campo. Por ponerun ejemplo, se está investigando la incorporación delíquidos iónicos en las tradicionales membranas deNafion. Doyle y cols demostraron que los LIs proporcio-nan excelente estabilidad y la conductividad protónicade las membranas se mantiene elevada a altas tempe-raturas (0.1 S/cm a 180 ºC)7a. Otras líneas de investi-gación se centran en la síntesis de nuevos líquidos ióni-cos que presenten conducción protónica utilizando unaextensa variedad de aminas orgánicas, bases deBronsted neutralizadas utilizando superáridos enausencia de disolventes7b. Estos LIs exhiben altos va-lores de conductividad protónica (σ=10-2 S/cm a 130 ºC)dando buenos resultados como electrolito para la oxi-dación del H2 y la reducción del O2 en presencia deelectrodos de platino en condiciones de no-humidifi-cación, lo cual muestra las oportunidades de estos líqui-dos iónicos protónicos como conductores de protonesanhídridos a altas temperaturas (Figura 6).

A día de hoy las células solares fotovoltaicas consti-tuyen una alternativa sólida como fuente de energíalimpia y renovable. Sin embargo, los costes de fabri-cación de las células solares fotovoltaicas de siliciocristalino son demasiado altos. Por esta razón, se estáninvestigando y desarrollando diversas tecnologías foto-voltaicas alternativas a las de silicio cristalino, con elobjetivo de obtener células solares totalmente orgáni-cas, fáciles de fabricar, con gran superficie activa y flexi-bles (no rígidas).

Un ejemplo representativo, es la célula solar fotoelec-troquímica que desarrolló el grupo de Michael Grätzelbasada en semiconductores nanoestructurados sensi-tivizados con un colorante (dye-sensitized solar cell)8.(Figura 7) El funcionamiento de dicha célula está basa-do en la utilización de un film de TiO2 nanoporoso onanoparticulado recubierto de un colorante. Los porosde la matriz se llenan con un medio conductor iónicoque contenga un mediador redox (I3-/I-). Grätzel y cols.han realizado numerosos estudios investigando lasmejoras de la aplicación de LIs en este tipo de célulassolares. Los trabajos más recientes están relacionadoscon la utilización de electrolitos poliméricos tipo gelbasados en LIs, reportando una célula solar con una efi-ciencia de conversión del 5.3%.

Los polímeros conductores como la polianilina, el poli-tiofeno o el polipirrol son materiales con aplicaciones enáreas muy diversas y cuyos descubridores recibieron elpremio Nobel de Química en el año 2000. Varias deellas están relacionadas con dispositivos electroquími-cos como sensores, membranas de separación, mús-culos artificiales o dispositivos electrocrómicos en loscuales se aprovechan los cambios químicos o físicosque acompañan a los procesos redox que tienen lugaren estos materiales. En el funcionamiento de los dis-positivos el electrolito juega un papel fundamental yaque son los iones presentes los que van a formar partede la estructura del polímero conductor durante los ci-clos de oxidación-reducción. Como ejemplo representa-tivo, la oxidación/reducción electroquímica de lospolímeros conductores lleva asociado un cambio de vo-

Figura 6. Líquido Iónico propuesto por Watanabe ycols.7bcomo electrolito en una pila de combustible dehidrógeno.

Figura 7. Célula solar fotoelectroquímica desarrollada por elgrupo de Michael Grätzel.

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lumen del material que puede ser utilizado para diseñarun dispositivo electromecánico como es un músculoartificial. En estos dispositivos los requerimientos de loselectrolitos son muy elevados. Investigacionesrecientes han demostrado que cuando los LIs se uti-lizan como electrolito en músculos artificiales basadosen polímeros conductores se mejora la eficienciaelectromecánica y el tiempo de vida del músculoaumenta considerablemente puesto que el amplio inter-valo de estabilidad electroquímica que presentan pro-porciona un grado adicional de estabilidad.

Diversos grupos han introducido LIs en electrolitospoliméricos, como ejemplo el grupo de McFarlane ycols. ha desarrollado novedosos electrolitos poliméricosbasados en LIs (Polymer-in-ionic liquid electrolytes,PILEs) para ser utilizados en actuadores electro-mecánicos que presentan resultados adecuados tantode estabilidad mecánica como de tiempo de vida9.

Otro fenómeno físico químico que tiene lugar durante laoxidación/reducción electroquímica de los polímerosconductores es el electrocromismo, que se basa en eldiferente color que presentan estos polímeros en losestados oxidados o reducidos. Este fenómeno esaprovechado en los dispositivos electrocrómicos paradiseñar dispositivos, gafas electrocrómicas o ventanasinteligentes que se oscurezcan por efecto eléctrico(Figura 8).

MacFarlane y cols han estudiado el funcionamiento dediversos tipos dispositivos electrocrómicos basados enpolímeros conductores y que utilizan líquidos iónicos(LIs) como electrolito. Este tipo de dispositivo necesitabajos voltajes de operación para un óptimo fun-cionamiento presentando además un aumento consi-derable del tiempo de vida y mostrando una ciclabilidadsuperior10.

LIQUIDOS IONICOS Y NANOMATERIALES

El término nanotecnología se refiere al diseño, fabri-cación y utilización de materiales (que reciben ladenominación genérica de nanomateriales) o disposi-tivos (nanodispositivos) de dimensiones en la escala de

los nanómetros (<100 nm), es decir, en el orden de lamilmillonésima de metro. Este rango de longitudesincluye desde átomos y moléculas individuales hastacadenas poliméricas y proteínas de considerable longi-tud, lo que convierte a las nanotecnologías en uncampo multidisciplinar de interés preferente para disci-plinas científicas como la química, la electroquímica, lafísica y la biología molecular entre otras. Quizás elejemplo más claro y popular de nanomaterial con apli-caciones prometedoras sean los nanotubos de car-bono. Desde su descrubrimiento en 1991, a cargo deljaponés Sumio Iijima, los nanotubos de carbono hanrecibido una atención considerable debido a sus extra-ordinarias propiedades estructurales y electrónicas.Una de las limitaciones de los nanotubos es que seencuentran fuertemente enredados unos con otros enuna compleja estructura que les proporciona al mismotiempo unas propiedades únicas pero un difícil proce-sado.

Recientemente un grupo de investigadores japonesesha publicado la posibilidad de utilizar nanotubos de car-bono y LIs para formar geles físicos que puedan ser uti-lizados en nuevos dispositivos electrónicos, materialesantiestáticos y tintas electroconductoras 11a. La forma-ción de los geles se atribuye a interacciones de tipo π -π mediante las cuales los nanotubos se rodean demoléculas de líquido iónico y forman una estructuratridimensional ordenada que tiene comportamiento degel físico (Figura 9). Debido a la no-volatilidad de losLIs los geles así obtenidos son térmicamente estables yno se secan ni se arrugan incluso cuando son someti-dos a vacío. En un experimento posterior estos autoresusaron un gel formado por un líquido iónico polimeri-zable para preparar un material plástico altamente elec-troconductor. Aida y cols. explican además que, incor-porando solamente un 4% en peso de nanotubos decarbono, las propiedades mecánicas del polímero seven incrementadas en alrededor de un 400 %, con unaconductividad eléctrica de 0.56 S/cm. Por otro lado, va-rios grupos están investigando la pareja nanotubo decarbono-LI como material electródico-electrolito estu-diando el comportamiento electroquímico de este par-ticular sistema y sus posibles aplicaciones11b.

Otro ejemplo clásico de nanomaterial son lasnanopartículas metálicas que presentan propiedadesfisico-químicas muy particulares lo cual les hace intere-santes en usos electrónicos, magnéticos, optoelectróni-cos, farmacéuticos, biomédicos, cosméticos, energéti-

Figura 8. Dispositivo electrocrómico plástico desarrollado enCIDETEC utilizando LIs como electrolitos.

Figura 9. Esquema representativo de los geles obtenidos uti-lizando nanotubos de carbono y LIs

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cos, sensores o catalíticos. Existen diversas investiga-ciones recientes relacionadas con los LIs y lasnanopartículas. Así, Kim y cols. han desarrollado unnuevo método de síntesis de nanopartículas de oro yplatino en una etapa utilizando para ello nuevos LIs fun-cionalizados con tioles. Estos LIs funcionan comoagentes estabilizantes de las nanopartículas que seobtienen con el atractivo añadido de que este métododa lugar a partículas de pequeño tamaño (2-4 nm) y dis-tribuciones uniformes12a. Otras investigaciones simi-lares están relacionadas con la formación y estabi-lización de nanopartículas de otros metales como porejemplo: iridio, rodio, rutenio o TiO2. Pero los LIs no sonútiles únicamente como medio de síntesis de estasnanopartículas, ya que también pueden ser utilizadospara mo-dificar la superficie de las nanopartículas. Itohy cols. han publicado recientemente la síntesis ypropiedades de nanopartículas de oro modificadas conLIs basados en el catión imidazolio. Estos autores hanpropuesto el uso de las nanopartículas de oro modifi-cadas con un LI como un sensor óptico para aniones,ya que la presencia de ciertos aniones en el mediopuede inducir cambios en el color de las dispersionesacuosas de nanopartículas de oro12b(Figura 10).

Por último, los LIs pueden utilizarse además comomedios de trasferencia de nanopartículas metálicas deuna fase acuosa a una fase orgánica. El grupo de Weiy cols. ha desarrollado un método para transferirnanopartículas de oro a diferentes disolventes orgáni-cos incluyendo LIs por simple agitación13a. Más recien-temente, CIDETEC ha propuesto un simple método decaptura y transferencia de fase líquido-líquido denanopartículas de plata13b (Figura 11). Este nuevo

método utiliza un polímero con una estructura químicasimilar a un líquido iónico denominado PIL (polymericionic liquid o líquido iónico polimérico) como vehículo detransferencia de fase. Este PIL precipita en agua alañadir ciertas sales atrapando cuantitativamente a lasnanopartículas de plata en su interior. El sólido poliméri-co puede ser fácilmente recuperado por filtrado y disol-verse posteriormente en diferentes disolventes orgáni-cos. Las nanopartículas de plata se redispersan mante-niendo su forma y tamaño iniciales. Este método nosólo nos ofrece la posibilidad de mantener a lasnanopartículas almacenadas en un polímero sólido sinoque sirve para transferir las nanopartículas u otrosnanoobjetos desde el agua a todo tipo de disolventesorgánicos.

CONCLUSIONES

Los líquidos iónicos y sus aplicaciones tecnológicasconstituyen un apasionante y emergente campo deinvestigación. Aunque en sus inicios la mayor parte delas investigaciones estaban relacionadas con su uti-lización en la "Química Verde", posteriormente se hanrealizado grandes avances utilizando los LIs en diver-sas aplicaciones y dispositivos electroquímicos avanza-dos. Además, la utilización de los LIs en el diseño denanomateriales supone uno de los campos másactuales y prometedores en Nanotecnología debido alas muy diversas aplicaciones de estos compuestos.

Figura 10. Fotografía de dispersiones de nanopartículas deoro12b funcionalizadas con un LI de tipo imidazolio en presen-cia de diferentes aniones: Cl-, Br-, BF4

-, PF6-

Figura 11. Proceso de transferencia de fase de nanopartícu-las de plata utilizando un líquido iónico polimérico (PIL)

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REFERENCIAS:

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(11) a) T. Fukushima, A. Kosaka, Y. Ishimura, T.Yamamoto, T. Takigawa, N. Ishii, T. Aida, Science 2003,300, 2072 b) J. N. Barisci, G. G. Wallace, D. R.

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(12) a) K. Kim, D. Demberelnyamba, H. Lee, Langmuir2004, 20, 556 b) H. Itoh, K: Naka, Y. Chujo, Journal of theAmerican Chemical Society, 2004, 126, 3026

(13) a) G. T. Wei, Z Yang, C: Lee, H Yang, C. R. C:Wang, Journal of the American Chemical Society 2004,126, 5036 b) R. Marcilla, L. Curri, D. Cozzoli, M. T.Martínez, I. Loinaz, H. Grande, J. A. Pomposo, D.Mecerreyes, Small, en proceso de publicación.

REFERENCIAS:

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LÍQUIDOS IÓNICOS...

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