En este proyecto se propone sintetizar y caracterizar a escala de laboratorio, partículas pequeñas de óxidos metálicos con propiedades magnéticas FexOy, producidas por el método de biosíntesis, utilizando taninos sintéticos, hasta encontrar los valores óptimos de las diferentes variables que intervienen en el proceso de síntesis. A partir de estos datos, el siguiente paso será tratar de fijar las principales condiciones para una producción a mayor escala,ya que de las nanopart´ciculas de FeO se derivan varias aplicaciones gracias a sus propiedades ópticas y magnéticas, y en nuestro caso, por el método ecológicamente amigable con el que las generamos. Nuestro grupo ha encontrado y demostrado que se pueden producir nanopartículas por este método [1,2], tales como: Fe3O4 (magnetita), Fe0.092O (westita), Fe2O3 (hematina) y FeO, todas ellas utlizando biomasa de alfalfa. Para ello hemos visto que se deben de fijar los valores óptimos de las siguientes variables: temperatura, concentración del metal, concentración de la biomasa y pH. El generar nanopartículas en el rango de 1-5 nanómetros con tamaño y estructura bien controlados, particularmente para los clusters más pequeños, es de suma importancia, debido a que las propiedades cristalinas, magnéticas, ópticas, etc. de estos agregados dependen de su tamaño, configuración atómica y de su energía superficial, la cual a su vez es resultado de su composición y la eficiencia de la síntesis. Recientemente la producción de nanopartículas de oxido de hierro por el método de biosíntesis usando alfalfa ha sido reportado por nuestro grupo [1,2]. Varios autores han descrito que las principales estructuras químicas responsables de la unión de los iones metálicos se encuentran dentro de la biomasa. La bio-adsorción por una masa biológicamente inactivada ocurre a través de la coordinación de los iones metálicos con diferentes grupos funcionales. La presencia de los taninos y celulosa en plantas como la alfalfa, sugiere ser uno de los factores principales de la formación de las nanopartículas, sin embargo no existe aún evidencia escrita en la literatura que certifique y mucho menos que explique el porque de este proceso. A través de este trabajo, se buscará aportar evidencia experimental sobre este tema del papel de los taninos y la celulosa en este proceso, que contribuya a llegar a una conclusión lo mejor fundamentada posible. Además, esperamos que con la obtención de clusters de tamaños del orden de 1-5 nm podamos verificar su forma y estructura al compararlas con cálculos de dinámica molecular y mecánica cuántica, que finalmente nos ayude a establecer formas de equilibrio y estabilidad, sustentando las condiciones ideales de síntesis y prediciendo la parametrización para una viable producción de mayor cantidad. Para tener resultados confiables, las partículas pequeñas producidas por el método propuesto se estudiarán y caracterizarán por un lado, en forma experimental utilizando técnicas de microscopia electrónica de frontera como son SEM, TEM, HRTEM, HAAF, espectroscopias EDS y EELS, microscopía de fuerza atómica (AFM), y espectrofotometría. Por otro lado, realizando un estudio teórico, donde se pretende buscar una explicación teórica sobre la forma de crecimiento de estas nanopartículas, para lo cual se utilizarán programas comerciales, como el Materials Studio, SimulaTEM. Una parte importante de este proyecto será desarrollar otros programas tales como el de simular imágenes de alta resolución por método de STEM, el de obtener las propiedades ópticas a partir de sus espectros de absorción en el rango espectral que va del UV al IFR, así como el de obtener el índice de refracción a partir del espectro de EELS. Así mismo se busca implementar procesos de valoración magnética a los materiales mediante técnicas adecuadas, a fin de determinar la eficiencia y dependencia de los fenómenos magnéticos al tamaño y estructura de los agregados producidos. Utilizando métodos ópticos esperamos poder llegar a controlar la estructura y las dimensiones de las nanopartículas durante la síntesis. Asociado estos resultados, con la caracterización que se obtiene con la microscopia electrónica de barrido y de transmisión, pretendemos establecer con la mayor exactitud posible, la dependencia del tamaño y estructura de las nanopartículas con las condiciones usadas durante la síntesis, como son la concentración, la temperatura y la dependencia con el pH de las soluciones usadas durante la síntesis. Este proyecto fue sometido a evaluación a Conacyt en la convocatoria 2008, siendo apoyado parcialmente con $1,080,000, con lo cual pretendemos comprar el espectrofotómetro que tiene un costo aproximado de $950,000, por lo cual solicitamos a DGAPA apoyo mínimo en otros rubros que nos son necesarios. Palabras clave: Nanoestructuras metálicas, Biosíntesis, taninos, alfalfa, Óxidos metálicos, Microscopia electrónica.

Al revisar la literatura podemos darnos cuenta que somos un grupo que está obteniendo resultados novedosos en nanopartículas de FeO. Nuestra intención es ampliar nuestros resultados de tal manera que podamos cubrir un espectro lo más amplio posible sobre estos materiales. El siguiente paso es la aplicación, por lo que queremos realizar nuestros primeros experimentos en core-shell, con lo cual ya podemos pensar en aplicaciones en el ramo farmaceutico, que es uno de los principales demandantes de estos materiales. Al mismo tiempo queremos aprovechar el momento para ir construyendo infraestructura física y humana que nos permita posteriormente incursionar en nuevos materiales. Así por ejemplo, la formación de nuestros estudiantes va dirigida no salamente a que se especialicen es las técnicas que manejamos, sino también en el tema de estos nuevos materiales y sus posibles aplicaciones. Por otro lado, combinar el trabajo experimental con el teórico es fundamental para llegar a los mejores resultados en una investigación, para ello desarrollo del laboratorio que estamos construyendo tiene que continuar en función de los recursos que podamos obtener con nuestro trabajo, pero es indispensable que no se detenga, y además, el trabajo teórico como el desarrollo del software que estamos llevando a cabo, nos perimitirán más adelante ser más ambisosos en nuestras investigaciones.