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Revista Nano Ciencia y Tecnologa www.revistanano.org
La revolucin del xido de cerioNanopartculas de xido de cerio: Un
material multifuncional
Eudald CasalsVictor Puntes
Eudald Casals Ph.D. Institut Catal de Na-notecnologia ICN,
Campus de la UAB, E-08193 Bellaterra, CAT, Spain.E-mail:
[email protected] Puntes Ph.D. Instituci Catalana de
Recerca i Estudis Avanats (ICREA) E-08010 Barcelona, CAT, Spain.
Institut Catal de Na-notecnologia ICN, Campus de la UAB, E-08193
Bellaterra, CAT, Spain. E-mail: [email protected]
Las nanopartculas de xido de cerio son un novedoso material con
aplicaciones muy prometedoras en campos actualmente tan crticos
como la remediacin medioambiental, pu-rificacin de aguas, energas
renovables y medicina. La multitud de aplicaciones del xido de
cerio, que ya estn siendo exploradas, tanto en campos tecnolgicos
como biomdicos y medio-ambientales se debe a su peculiar capacidad
de almacenar o liberar oxgeno en funcin de los requerimientos de
oxgeno del lugar donde se encuentra. A su vez, esta capacidad
depende del tamao de las partculas de xido de cerio, llegando a ser
mxima cuando su tamao se reduce a unos pocos nanmetros de
dimetro.
El xido de cerio es uno de los principales representantes de los
compuestos formados por las tierras raras, materiales actualmente
imprescindibles para la fabricacin de productos tales como los
actuales telfonos inteligentes (smartphones), lentes pticas para
todo tipo de cmaras de video y fotogrficas y dispositivos
relacionados con las energas reno-vables entre muchos otros. Las
tierras raras corresponden a un grupo de 17 elementos qumicos
(figura 1), todos ellos ms pesados que el hierro, que poseen
parecidas propiedades qumi-cas y suelen encontrarse en los mismos
yacimientos minerales. Su nombre, al contrario de lo que cabra
suponer, no se debe a que sean escasos en la corteza
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terrestre sino a su elevada dispersin en ella, de tal manera que
se hace difcil encontrar depsitos mineros con una concentracin tal
de estos elementos que haga econmicamente rentable su explotacin.
Por este motivo, muchas minas en Europa y Amrica dedicadas a la
explotacin de tierras raras han sido cerradas durante el pasado
siglo y actualmente es China quien con el 35% de reservas naturales
de estos elemen-tos lleva a cabo el 97% de la explotacin y
comercializacin de los mismos, lo que est dando lugar a tensiones
in-ternacionales debido a su importancia. En marzo de 2012, la Unin
Europea, Estados Unidos y Japn denunciaron al Dragn asitico ante la
Organizacin Mundial del Comercio (OMC) debido a la intencin del
gobierno Chino de restringir las exportaciones de tierras raras,
imprescindibles en los pases occidentales para la fabricacin de los
mencionados productos de alta tec-nologa [1].
Entre las tierras raras se destaca el cerio, el vigesimoquinto
elemento ms abun-dante de la corteza terrestre de un total de
noventa y dos que conforman el sue-lo de nuestro planeta,
representando el 0.0046% del mismo. Fue descubierto en 1803,
independientemente por J.J. Berzelius en Suecia y M. H. Klaproth en
Alemania. Berzelius bautiz a la nueva tierra que haba descubierto
con el nombre de Cerium, en honor a Ceres, el menor de los planetas
enanos del sistema solar, descubierto dos aos antes [2]. Este
elemento puede formar dos principales estructuras cristali-nas (el
modo como se distribuyen los tomos en la forma slida), xido de
Cerio (IV) (CeO2) y xido de Cerio (III) (Ce2O3), siendo el CeO2 la
fase ms estable en condiciones atmosf-ricas a temperatura ambiente.
Actual-mente, el CeO2 ya se est aplicando en una variedad de campos
tecnolgi-cos y biomdicos: como convertidor cataltico en la
industria del automvil para la reduccin de emisiones con-taminantes
de los motores de com-bustin interna, como antioxidante en
biomedicina para el tratamiento de los
Localizacin de las tierras raras (en azul) en la tabla peridica
con el cerio destacado. Tierras raras es el nombre comn de 17
elementos qumicos: escandio, itrio, y los 15 elementos del grupo de
los lantnidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio,
samario, europio, terbio, dis-prosio, holmio, erbio, tulio, iterbio
y lutecio).
trastornos causados por los llamados radicales libres de oxgeno
(presentes en la mayora de procesos inflama-torios), aditivo en
clulas de combus-tible, protector solar, adems de otros muchos usos
descritos ms adelante en este artculo. Todas estas aplicaciones se
deben a la peculiar capacidad de este material de almacenar o
liberar tomos de oxgeno dependiendo del entorno en el que se
encuentra. A su vez, esta capacidad depende del tamao de las
partculas de xido de cerio.
Una visin general a las propiedades fi-sicoqumicas de las
nanopartculas de CeO21. El CeO2, un compuesto no estequio-mtrico.En
la estructura cristalina terica del CeO2 hay dos tomos de oxgeno
por cada tomo de cerio, todos ellos enlaza-dos entre s
peridicamente (figura 3). Todos los tomos tienden a tener ocho
electrones en su nivel de energa ms extremo (la conocida regla del
octeto). Conceptualmente, se puede entender que para quedar as
compensados, dos tomos de oxgeno reciben 2 electrones cada uno (se
dice que el oxgeno se en-cuentra en un estado de oxidacin O2-)
mientras que un tomo de cerio libera
cuatro electrones, quedando as como Ce4+. El CeO2 as explicado
es un com-puesto estequiomtrico (o daltnido) ya que los elementos
que lo forman man-tienen proporciones simples y enteras (Ce4+ +
2O2- CeO2). Sin embargo, como ocurre en muchos otros materiales, la
estructura cristalina de las ltimas capas de tomos de un gra-no de
CeO2 presenta algunos defectos. En la frontera entre el grano de
CeO2 y el medio donde se encuentra, aparecen una serie de tensiones
superficiales, ya que los tomos de la superficie no tienen todos
los vecinos con quien en-
Entre las tierras raras se destaca el cerio, el vigesi-moquinto
elemento ms abundante de la corteza terrestre de un total de
no-venta y dos que conforman el suelo de nuestro planeta.
lazarse. As, se dice que los tomos de la superficie del grano
estn menos coordinados que los del interior de la estructura. Estas
tensiones dan lugar a un incremento de la energa de superficie del
grano. Para minimizar esta energa (es un principio de la
termodinmica
Figura 1
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bien conocido que todos los sistemas tienden a un estado de
mnima energa) tiene lugar una liberacin reversible de tomos de
oxgeno. El oxgeno liberado deja electrones libres en la partcula,
es decir, con ms movilidad y facilidad para participar en
reacciones qumicas. Con-cretamente, estos electrones se localizan
en los llamados orbitales f vacos de los tomos de cerio, reduciendo
el estado de oxidacin de esos tomos de Ce4+ a Ce3+ [3].
Por tanto, una partcula de CeO2 en su conjunto es, en realidad,
un compues-to no estequiomtrico (o bertlido), representndose como
CeO2-y. Esta no estequiometra de oxgeno y la conse-cuente presencia
de electrones libres en algunos tomos de cerio, que pueden hacer
cambiar su estado de oxidacin de Ce3+ a Ce4+ y viceversa en funcin
de las necesidades del entorno, son los respon-sables de la
reactividad y la actividad cataltica y biolgica nicas del CeO2.
2. Excepcional reactividad de las nanopartculas de
CeO2.Analizado ms en detalle, una manera de entender las partculas
de CeO2
es representarlas como estructuras conocidas como core-shell
(ncleo-capa). La parte interna, el ncleo, posee una estrucutra
cristalina casi perfecta de CeO2, donde todos los espacios para
oxgeno y cerio estn efectivamente ocupados por tomos de oxgeno y
cerio, siendo el estado de oxidacin del Cerio de Ce4+. La parte
externa, la capa que envuelve el ncleo, posee espacios donde debera
haber oxgeno, vacos llamados vacantes de oxgeno y el cerio se
encuentra en un
estado de oxidacin Ce3+ [4]. Por este motivo, cuanto ms pequeos
sean los granos de CeO2, ms activos sern, ya que una disminucin del
tamao conlleva un incremento del nmero de tomos de superficie
respecto el nmero de tomos totales.
De una manera simplificada, es conocido que los efectos
inmediatos de reducir el tamao de cualquier material son: i) un
incremento del nmero de partculas individuales dada una misma masa;
ii) la relacin entre tomos que estn en la superficie de una
partcula respecto a los tomos totales de esa partcula aumenta de
manera exponencial; iii) un aumento del radio de curvatura de las
partculas y por tanto de nmero de tomos menos coordinados.
Por tanto, a medida que el tamao de grano (el tamao de una
partcula de CeO2 individual) se va reduciendo, la cantidad de
defectos de superficie aumenta de manera exponencial. Como
consecuencia inmediata, el nmero de vacantes de oxgeno y de
electrones libres se incrementa as exponencialmente, de manera que
cuanto ms pequea es la partcula de CeO2, ms elevada es su
actividad. Esta reactividad llega a su grado mximo en el caso de
nanopartculas de CeO2, formadas slo por unos centenares o miles de
tomos totales (figura 4), donde una significativa mayora son
Figura 2 Microfotografa tomada con microscopio electrnico de
transmisin de nanopartculas de xido de cerio.
Estructura cbica tipo fluorita del xido de cerio. En color rojo
se ilustran los tomos de oxgeno y en color cla-ro los tomos de
cerio.Autor de la imagen: Benjah-bmm27
Figura 3
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tomos que estn en la superficie.
AplicacionesCatlisis
Existen muchos procesos donde el CeO2 se usa como catalizador o
soporte activo y esponja de oxgeno (oxygen buffer) de metales
nobles en catlisis (ver como ejemplo ref. [5]). Asimismo una
intensa actividad investigativa se est de-sarrollando en estos
campos. Ms de 200 artculos han sido publicados en 2012 en revistas
especializadas de la Sociedad Estadounidense de Qumica (ACS por sus
siglas en ingls) sobre las varias aplicaciones del CeO2 como agente
activo para procesos de catlisis. Catlisis es el aumento de la
velocidad de una reaccin qumica, debido a la ac-cin de uno o varios
catalizadores, com-puestos que no participan directamente en la
reaccin y que no se modifica du-rante dicha reaccin. Es un proceso
fun-damental en todo tipo de industrias. El departamento de energa
de los Estados
Unidos (DOE por sus siglas en ingls) estima que los procesos
catalticos son los responsables del 75% del valor de todos los
productos de la industria qumica y del petrleo, y que anual-mente
generan una actividad econmica cercana al billn de dlares [6].
En-tre todas las aplicaciones que se utiliza CeO2 como catalizador,
su uso como convertidor cataltico en la industria de
la automocin es la aplicacin ms cono-cida y comercialmente
implementada. El CeO2 nanoestructurado sirve como almacenador de
oxgeno en los aditivos catalticos utilizados en la combustin de
motores disel. Si hay una situacin de insuficiente oxgeno en el
tubo de es-cape, quedan hidrocarburos sin quemar y monxido de
carbono (CO), compues-tos txicos. En esta situacin, el CeO2 libera
el oxgeno almacenado y permite continuar la oxidacin del monxido
del CO y los hidrocarburos sin quemar. Durante este proceso, los
electrones van pasando de tomos en estado Ce4+ a Ce3+ que vuelven a
estado Ce4+ cuando hay de nuevo suficiente oxgeno en los gases de
escape, permitiendo as ms ciclos de ca-tlisis. Como esponja de
oxgeno (oxygen buff-er), el CeO2 es tambin un componente principal
de los llamados catalizadores de triple va porque puede aadir a las
dos reaciones descritas previamente la reduccin de los
contaminantes xidos de nitrgeno (NOx) a nitrgeno gas y oxgeno.
Resumiendo, las reacciones in-volucradas en estos procesos son: 1.
Reduccin de xidos de nitrgeno a nitrgeno y oxgeno:2NOx xO2 + N22.
Oxidacin de monxido de carbono a dixido de carbono:2CO + O2 2CO23.
Oxidacin de hidrocarburos sin que-mar en dixido de carbono CxH2x+2
+ ((3x+1)/2)O2 xCO2 + (x+1)H2O
Remediacin ambiental y purificacin de aguas
La misma propiedad est detrs de mu-chos proyectos de
investigacin destina-dos a poder aplicar las nanopartculas de CeO2
para la degradacin de contami-nantes sensibles a procesos conocidos
como redox, de reduccin-oxidacin (reduccin es la ganancia de
electrones y oxidacin es la prdida de electrones). Uno de los casos
ms conocidos es la degradacin del cromo (Cr). La especie Cr6+ es
uno de los metales pesados que aparece en las cenizas volantes de
chime-neas industriales. Tambin se encuentra
Figura 4 Microfotografa en alta resolucin tomada con un
microscopio electrnico de transmisin y detalle de la superficie de
nanopartculas de cerio. Se observa claramente la orientacin de los
planos cristalogrficos.
Las partculas de CeO2 pueden ser modeladas como estructuras
core-shell (ncleo-capa). La parte interna, el ncleo, posee una
estrucutra cristalina casi perfecta y la parte externa, la capa que
envuelve el ncleo, posee espacios llamados vacantes de oxgeno.
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como residuo de pigmentos utilizados en la industria textil. Es
soluble y pro-duce mutaciones genticas (induciendo la aparicin de
diversos tipos de cncer) y deformaciones en el feto. Cuando es-tos
residuos y cenizas se depositan en los suelos, son fcilmente
transportados hacia aguas subterrneas por la lluvia, pudiendo
alcanzar a la poblacin. A su vez, la especie Cr3+ no es soluble en
agua y es un mineral traza en el organismo (minerales que se
necesitan en propor-ciones muy bajas pero que son esenciales para
el buen desarrollo del metabo-lismo). Se ha ensayado el uso de CeO2
como agente para la oxidacin del Cr6+, para su inactivacin como
contaminante, al adsorberlo en su superficie y con-vertirlo a Cr3+
. Asimismo, tambin est siendo ensayada la eficiencia de las
na-nopartculas de CeO2 para la adsorcin, captura y remocin de una
variedad de contaminantes como arsenatos, fosfatos, plomo y el
contaminante orgnico per-sistente (pesticida) cido
2,4-dicloro-fenoxiactico [7-8].
Biomedicina La capacidad de modificar los estados de valencia
entre Ce3+ y Ce4+ dependiendo del entorno y por tanto de participar
en reacciones de oxidacin-reduccin, todo ello tambin en condiciones
fisiolgicas, hace de las nanopartculas de CeO2 un
material prometedor para el futuro de la biomedicina. La clave
est en su ha-bilidad para participar en los procesos bioqumicos
redox, especialmente en la modulacin del estrs oxidativo en
or-ganismos vivos. El estrs oxidativo tiene lugar cuando la clula
ya no es capaz de controlar los niveles fisiolgicos de radi-cales
libres (molculas que contienen oxgeno activado, es decir, con
elec-trones desapareados en su capa de va-lencia y por tanto
altamente reactivos). El metabolismo normal de la clula, al
degradar las protenas, grasas y azcares de nuestra dieta para
obtener energa, produce radicales libres, principalmente especies
reactivas de oxgeno, conocidas con el acrnimo ROS (del ingls
Reac-tive Oxygen Species). A su vez, el mismo metabolismo de la
clula controla los niveles a los que estas molculas estn presentes.
Sin embargo, bajo diferentes condiciones de estrs (por ejemplo por
exposicin a radiacin ultravioleta) la acumulacin de ROS sobrepasa
la ca-pacidad defensiva del organismo dando lugar a estructuras
celulares daadas.
En detalle, los dos principales contribui-dores al estrs
oxidativo son el perxido de hidrgeno (H2O2) y el anin superxi-do
(O2-). Mediante reacciones catalizadas por las enzimas superxido
dismutasa (SOD) y catalasa, el estado de oxidacin del oxgeno en las
ROS cambia, con-virtindose en molculas benignas, prin-cipalmente O2
y H2O. Recientemente, se ha visto que la actividad redox de las
nanopartculas de CeO2 es similar a la de estos antioxidantes
biolgicos. Con-cretamente, se ha encontrado que posee un mecanismo
de inactivacin de ROS parecido a la accin del SOD, as como su
habilidad para inactivar otras especies como el radical hidroxilo
(OH-) [9]. En este contexto, hay artculos cientficos donde se
exploran las posibilidades tera-puticas de las nanopartculas de
CeO2 en los campos mdicos de:
Oftalmologa: El constante bom-bardeo de fotones procedentes de
la luz visible y la radiacin ultravioleta a que son sometidos los
bastones y los conos de los ojos da lugar a una elevada pro-
duccin de ROS, que a la larga desen-cadena dolencias
relacionadas con el envejecimiento de la retina. McGinnis y sus
colaboradores [10], en un estudio con ratas albinas encontraron que
los ojos pre-tratados con nanopartculas de CeO2 tenan retinas ms
gruesas y ex-perimentaban una menor muerte celular y un menor dao
relacionado con la ex-posicin a la luz a lo largo del tiempo,
comparado con las ratas control. Actual-mente, las nanopartculas de
CeO2 estn siendo probadas para el tratamiento de otras enfermedades
oculares como la de-generacin macular y el glaucoma.
Cardiologa: Debido a sus propiedades antioxidantes,
nanopartculas de CeO2 inyectadas intravenosamente en un modelo
murino transgnico de cardio-miopata reducan el estrs oxidativo del
miocardio y del retculo endoplasmtico y eliminaban procesos
inflamatorios, asegurando una proteccin frente a la progresin de la
disfuncin cardiaca, tal como se describe en el estudio de Niu et al
[11].
Oncologa: Las ROS tambin estn im-plicadas en el desarrollo de
varios tu-mores, incluyendo sus fases iniciales y sus fases de
desarrollo [12]. Adems, las tratamientos de cncer basados en la
radioterapia tambin son una fuente de radicales libres y el
consecuente dao celular. Las propiedades antioxidantes de las
nanopartculas de CeO2 han sido utilizadas con xito para la
proteccin
Efecto Tyndall producido por nanopartculas de xido de cerio en
suspencin en medio acuoso.
Figura 5
El xido de cerio es uno de los componentes estratgicos de nuevas
tecnologas para concentrar energa solar y utilizarla para convertir
el dixido de carbono y el agua en combustible. Se aprovechan la
capacidad del xido de cerio para liberar oxgeno a altas
temperaturas y absorberlo a temperaturas ms bajas.
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celular frente al dao inducido por este tipo de radiacin [13],
imprescindible actualmente para el tratamiento de cier-tos tumores,
pero que presenta una gran cantidad de efectos secundarios dai-nos
como la fatiga, afecciones cardiacas, depresin inmunitaria,
etc.
Neurologa: En el estudio de S. W. Chan colaboradores han sido
descritas algu-nas de las propiedades neuroprotectivas de las
nanopartculas de CeO2, ya que limitan la cantidad de ROS que genera
la muerte de clulas del sistema nervioso. Y, en general, el dao por
estrs oxi-dativo es considerado como una de los principales (sino
el principal) causante del declive funcional caracterstico del
envejecimiento, donde las propiedades redox de las nanopartculas de
CeO2 abren nuevas posibilidades para el tratamiento del alzeheimer,
el parkinson y la enfermedad de Hungtington, entre otras
enfermedades degenerativas.Otros
Actualmente, el CeO2 de tamao submicromtrico (menor de 1000
nanmetros) se utiliza como producto para el pulido de lentes pticas
en dispositivos informticos, lentes de cmaras en telefona mvil,
lectores de CD, etc. Asimismo es un producto utilizado en cremas
solares ya que la modificacin de las propiedades electrnicas le
permite ser transparente a luz visible a la vez que absorbe
radiacin ultravioleta.
Sntesis y caracterizacin de na-nopartculas de xido de Cerio de
diferentes tamaos.
Como sucede con la mayora de los materiales, es muy difcil
encontrar CeO2 en la naturaleza en forma de nanopartcula [14]. Por
ello, se han desarrollado mtodos de sntesis para producirlas en el
laboratorio. Los mtodos ms extensivamente usados son los que se
basan en los que se conoce
como wet-chemistry, reacciones en fase lquida, ya que permiten
obtener nanopartculas de CeO2 estables en agua y tambin en medios
orgnicos, as como controlar el tamao y la forma de las
nanopartculas. De entre todos los mtodos destaca el que se basa en
la oxidacin a temperatura ambiente de sales de Ce3+, como el
nitrato de cerio (Ce(NO3)3), mediante la adicin de bases fuertes
como el hidrxido de sodio (NaOH), o sales de amonio (NH4+), como el
compuesto qumico llamado Hexametiltetramina. Estos mtodos producen
nanopartculas de CeO2 monodispersas (es decir todas ellas de un
tamao casi idntico). En funcin de la concentracin de reactivos y el
tiempo de reaccin, es posible tener nanopartculas de un tamao
controlado y en un rango de entre 3 y 20 nanmetros de dimetro.La
qumica subyacente a estos mto-dos es sencilla. Los compuestos de
Ce3+ son solubles en agua. El catin Ce3+ es estable en fase lquida
a pH neutro. Al aadir un reactivo bsico, se aumenta el pH del
medio, y a pH altos, el Ce3+ pierde electrones (los libera al
medio) y se oxida a Ce4+. En esta forma, el cerio ya no es soluble
en el medio y se enlaza con otros tomos de Ce4+ y oxgeno,
forman-
Por sus propiedades fsicas y qumicas, el xido de cerio se
posiciona como un material de gran impacto en la era
na-notecnolgica. Sus potenciales aplicaciones abarcan el rea de la
salud, remediacin ambien-tal y catlisis entre otras.
Figura 6
Diferentes fuentes externas (alimentacin, luz solar,
contaminacin, etc) conllevan que el metabolismo normal de la clula
genere los llamados radicales libres de oxgeno, por ejemplo el
H2O2. En una situacin fisiolgicamente sana (dibujo izquierda), los
mecanismos de defensa de la clula (por ejemplo, el sistema del
glutatin), convierte estos radicales libres en molculas benignas
como el H2O. En situaciones de enfermedad o de exceso de agresiones
externas, estos mecanismos pueden no ser suficientes. En este caso
se genera un exceso de radicales libres que desencadenan procesos
inflamatorios. Las nanopartculas de CeO2 ejercen el mismo papel que
los mecanismos de defensa de la clula al catalizar la reaccin de
conversin de radicales libres en oxgeno y agua (dibujo
derecha).
Figura 7
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do as las partculas slidas de CeO2. A medida que van creciendo,
las partculas se rodean de los iones que hay en el me-dio
(dependiendo de los reactivos utili-zados sern Na+, OH-, NH4, etc)
que les proporcionan una cierta carga elctrica. As, al ser pequeas
no precipitan, se mantienen estables en fase coloidal (es decir,
son pequesimas partculas sli-das en constante movimiento browniano
en un medio lquido) y al estar cargadas, se repelen
electrostticamente unas a otras, mantenindose en un tamao den-tro
del rango de unos pocos nanmetros. La reaccin finaliza cuando ya no
hay ms tomos de cerio por reaccionar.Las nanopartculas no pueden
ser vistas directamente por el ojo humano, estn muy por debajo de
su lmite de resolu-cin (0.1 milmetros = 100000 nanmet-ros). Tampoco
se pueden ver con un mi-croscopio ptico convencional. Incluso el
mejor microscopio ptico est limita-do a una resolucin de unos
0.2-0.4 mi-crmetros (200-400 nanmetros). Para verlas de una manera
sencilla se puede hacer uso de un fenmeno caracterstico de
cualquier suspensin coloidal llama-do efecto Tyndall. ste es un
fenmeno natural que pone de manifiesto de una manera visible la
presencia de partculas coloidales a pesar de que muchas veces stas
no pueden ser vistas a simple vista.
En las suspensiones coloidales de na-nopartculas, estos
pequesimos slidos dispersan la luz de tal modo que se puede seguir
el haz lumnico de un lser a travs del recipiente que donde se
encuentra, como un rayo de sol entre las nubes, a diferencia de las
disoluciones verdaderas, que no dispersan la luz (figura 5). Este
efecto tambin se observa en los faros de un automvil en niebla o
cuando entra luz solar en una habitacin con polvo o atraviesa el
sol las nubes iluminando un camino sembrado de microgotas de
agua.Obviamente, para determinar que se han obtenido las
nanopartculas con las propiedades deseadas, en los laborato-rios de
sntesis tambin se utilizan otros mtodos de caracterizacin que
per-miten determinar todas las caractersti-cas de las nanopartculas
obtenidas. Una vez sintetizadas, las nanopartculas de CeO2 pueden
ser observadas mediante microscopa electrnica de transmisin para
determinar su tamao y forma (car-acterizacin de la morfologa).
Tambin se puede hacer un espectro de absorcin de luz en el rango
ultravioleta visible, donde se observa que son transparentes a la
luz visible pero absorben fuertemente la luz ultravioleta. Otras
tcnicas per-miten caracterizar el estado electrnico (por ejemplo
con una tcnica conocida como espectroscopa de fotoelectrones
emitidos por rayos X) o la estructura del
cristal (difraccin de rayos X -figura 8-).
Referencias[1](http://edition.cnn.com/2012/03/13/world/asia/china-rare-earths-case/index.html;
http://www.bbc.co.uk/news/business-17348648).[2] Ceres es la diosa
romana de la agricultura, las cosechas y la fecundidad. Ceres era
la patrona de Enna, la actual Sicilia. En 1801, el astrnomo,
sacerdote y monje teatino Giuseppe Piazzi descu-bri un objeto
estelar entre las rbitas de Marte y Jpiter, el cual se desplazaba
como los planetas y no como las estrellas. Lo bautiz con el nombre
de Ceres en honor a la diosa romana y al rey Fer-nando de Npoles y
Sicilia, mecenas de sus estu-dios. Ceres es el menor de los
planetas enanos del sistema solar y el mayor asteroide del cinturn
de asteroides.[3] F. Esch, S. Fabris, L. Zhou, T. Montini, C.
Africh, P. Fornasiero, G. Comelli, R. Rosei. Sci-ence 309, 752
(2005).[4] V. K. Ivanov, A.B. Shcherbakov, A.V. Usaten-ko, Russian
Chemical Reviews 78, 855 (2009).[5] S. Carrettin, P. Concepcin, A.
Corma, J. M. L Nieto,V. Puntes. Angewandte Chemie-Interna-tional
Edition 43, 2538(2004).[ 6 ] ( ht t p : / / w w w. c l i m at e t e
c h n o l o g y. g ov / l i
-brary/2005/tech-options/tor2005-143.pdf).[7] S. Recillas, A.
Garca, E. Gonzlez, E. Casals, V. Puntes, A. Snchez, X. Font.
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E. Gonzlez, V. Puntes, A. Snchez, X. Font. J. Haz. Mat. 184,
425(2010). [9] A. S Karakoti, N. A Monteiro-Riviere, R. Ag-garwal,
J.P Davis, J. P. Narayan, W.T. Self, J. McGinnis, S. Seal.
Synthesis and biomedical ap-plications. Jom 60, 33(2008).[10] J.
Chen, S. Patil, S. Seal,J.F. McGinnis. Nature Nanotechnology 1,
142(2006). [11] J. Niu, A. Azfer, L.M. Rogers, X.H. Wang, P.E.
Kolattukudy. Cardiovascular Research 73, 549(2007).[12] P.T.
Schumacker. Cancer Cell 10, 175 (2006). [13] R. W. Tarnuzzer, J.
Colon, S. Patil, S. Seal. Nano Letters 5, 2573(2005).[14] La alta
energa de superficie de las nano-partculas hace que, pese a que
algunos tipos de partculas son generadas por procesos naturales,
rpidamente quedan inactivadas al aglomerarse para formar partculas
de tamao ms grande y por tanto minimizando la energa de superficie,
o disolverse en los pocos miles de tomos que la constituyen.
Asimismo, y corroborado por evidencias experi-mentales, se da una
interesante correlacin entre tamao de partcula y parmetro de red
(distan-cia entre los tomos dentro de la partcula) en el caso de
nanopartculas de CeO2. Para la mayora de materiales cristalinos,
cuando el tamao de partcula decrece, este parmetro tambin decrece
ya que la tensin superficial aumenta. En el caso del CeO2 y algunos
xidos metlicos ms sucede lo contrario: cuando el tamao de partcula
de-crece, esta distancia aumenta, ya que el cambio en el estado de
oxidacin del cerio implica una atenuacin de las fuerzas
electrostticas.
Figura 8 Caracterizacin por difraccin de rayos-X y por
espectroscopa ultravioleta visible de las nanopartculas de xido de
cerio que se muestran en la microfotografa tomada con Microscopio
Electrnico de Transmisin.
