Los secretos detrás de la flor de loto: nanotecnología inspirada en la naturaleza.

La naturaleza ha sido uno de los principales motores de motivación e inspiración, los cuales, para la ciencia y la nanotecnología no son una excepción. Gracias a fenómenos observados en la misma, se han podido llevar a cabo el desarrollo e invención de nuevos materiales con propiedades asombrosas.

Una flor acuática, conocida como flor de loto y llamada nelumbo nucifera, relacionada con la pureza física, espiritual y un símbolo de limpieza para el budismo, resulta ser un claro ejemplo de dichas aplicaciones, debido a la capacidad de sus hojas para repeler el agua (éstas no se mojan).

El efecto loto, descubierto por el científico alemán W. Barthlott y patentado junto con el científico C. Neinhaus, se refiere a la capacidad superhidrofóbica en la superficie de las hojas de algunas especies que les permite repeler el agua y otros líquidos, evitando que éstas se ensucien con lodo o polvo, de manera que, al caer la lluvia, las gotas de agua conservan su forma esférica y al resbalarse, llevan consigo la suciedad que se pueda encontrar en la hoja. Sin duda, esta fuerte habilidad se convirtió en un punto de atención para la comunidad científica y se descubrió que la fuente de esta increíble capacidad se encontraba en su estructura a nivel nanométrico.

Antes de explicar su estructura, es importante tener presente el concepto de tensión superficial del agua, el cual se refiere a la fuerza de atracción entre las moléculas en los líquidos, pudiendo fluir hasta que adquieren la forma que maximiza esta fuerza de atracción.

Al observar la estructura de las hojas de una flor de loto en el microscopio, se destacan unas series de picos o elevaciones redondeadas que sobre de ellas poseen una capa de pequeños hilos de tamaño nanométrico, con lo que al apoyarse una gota en ellas queda el aire atrapado entre el espacio de separación de la gota, permitiendo que estas mantengan su forma quasi-esférica como si estuvieran envueltas de aire. A su vez, se conforman por una última capa cerosa que permite que las gotas de agua se deslicen, lo cual permite comprobar que la estructura microscópica y nanométrica de las hojas de loto es la responsable de su comportamiento hidrofóbico tanto química como físicamente, ya que la hidrofobia es una propiedad química, pero la superhidrofobia se comporta como un fenómeno físico, como se explicó anteriormente. (Fernández, 2013).

De acuerdo con las investigaciones de Julius Marmur en el campo de la biología molecular, hay dos principios básicos en los que se basa la superhidrofobicidad: el primero de ellos es generar un ángulo de contacto de la gota de agua con la superficie, y el segundo principio es conseguir que ese ángulo tenga la mayor inclinación posible para alejar la gota lo máximo posible de la superficie. De modo que, si el ángulo de contacto oscila entre 90 y 150 grados, se obtendrán propiedades hidrofóbicas, en cambio, con un ángulo de contacto superior a 150 grados, a escala nanométrica, se amplifica el efecto de la tensión superficial del agua y hace que se convierta en una superficie imposible de mojar, obteniendo así características superhidrofóbicas. (Perez, 2013).

Al conocer el porqué de su alta capacidad hidrofóbica y superficie autolimpiante, muchos científicos se otorgaron la tarea de recrear y establecer esta propiedad en nuevos y mejorados materiales. Actualmente, la manera más común de lograr este efecto es mediante recubrimientos que proporcionan propiedades hidrofóbicas a la superficie donde sea aplicado.

El efecto loto, junto con la nanotecnología, ofrece nuevas posibilidades para mejorar las propiedades de los materiales, por lo que la nanotecnología ha tomado un papel importante dentro de ese efecto, ya que hace posible que esta estructura se pueda recrear. Dentro de las aplicaciones

del efecto loto se destacan: el desarrollo de textiles inteligentes con dicha capacidad, sistemas de autolimpieza para paneles solares, fabricación de recubrimientos, pinturas y cristales para ventanas y fachadas dentro del campo de construcción, aislantes para equipos electrónicos y el desarrollo de superficies antibacterianas. (Taborda, 2013).

Referencias:

Fernández, C. A. (2013). Estudio de la Hidrofobicidad y Autolimpieza en Materiales con Nanotratamientos Superficiales. Universidad Autónoma de Barcelona. https://ddd.uab.cat/pub/trerecpro/2013/hdl_2072_234675/PFC_AgustinFernandezCanete.pdf

Perez, A. M. (2013). La nanotecnología superhidrofóbica que repele cualquier líquido. https://blogthinkbig.com/ultra-ever-dry-nanotecnologia-hidrofobica#:~:text=Nanotecnolog%C3%ADa%20para%20repeler%20l%C3%ADquidos,de%20la%20flor%20de%20loto.

Taborda, M. A. (2013). El efecto loto. Tecnonacional. https://tecnonacional.blogspot.com/2013/06/el-efecto-loto.html

Información de los autores:

Mónica Leal Palma. Estudiante de tercer semestre de la Licenciatura de Nanotecnología e Ingeniería Molecular y la Licenciatura de Químico Farmacéutico Biólogo del departamento de Ciencias Químico-Biológicas en la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP). Pertenece a la Organización Estudiantil Catalyst, la cual es un Capítulo de la American Chemical Society y es miembro activo de la organización estudiantil WIBSA, donde colabora como escritora en WIBSA’s Journal.

monica.lealpa@udlap.mx

Leslie Naian Ramos Domínguez. Estudiante de la Carrera de Nanotecnología Área Materiales en la Universidad Tecnológica de Altamira del área de química. 491911033@utaltamira.edu.mx

Por: Mónica Leal Palma. Estudiante de tercer semestre de la Licenciatura de Nanotecnología e Ingeniería Molecular y la Licenciatura de Químico Farmacéutico Biólogo del departamento de Ciencias Químico-Biológicas en la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP).

Leslie Naian Ramos Domínguez. Estudiante de la Carrera de Nanotecnología Área Materiales en la Universidad Tecnológica de Altamira del área de química.

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