El dióxido de silicio, también conocido como sílice, es un óxido de silicio con la fórmula química SiO2, comúnmente encontrada en la naturaleza como cuarzo. Es el mineral más abundante que se encuentra en la superficie de la Tierra, y sus propiedades únicas lo convierten en una de las sustancias naturales más útiles. El cuarzo se encuentra típicamente en forma cristalina y, como tal, está formado por una serie de arreglos de átomos y caras externas planas que se repiten regularmente que hacen que el material sea transparente. La adición de oligoelementos en los cristales de cuarzo les da colores distintivos.
El cuarzo amorfo, por definición, es una forma no cristalina de sílice. La raíz griega de la palabra, morphē significa “forma”, y a- significa “con o sin”. Llamado vidrio de cuarzo o cuarzo fundido, es beneficioso para varias aplicaciones. El gel de sílice es una forma amorfa y porosa de dióxido de silicio, que consiste en un marco tridimensional irregular de átomos de silicio y oxígeno alternos con huecos y poros a escala nanométrica. Los huecos pueden contener agua u otros líquidos o pueden llenarse con gas o vacío. En este último caso, el material se llama correctamente xerogel de sílice.
Cuarzo Amorfo
Los xerogeles de sílice se usan como materiales de matriz para la liberación prolongada y controlada de diferentes tipos de agentes biológicamente activos administrados por diversas rutas, por lo que son de interés para la industria farmacéutica. Los xerogeles de sílice derivados de sol-gel no son tóxicos y son biocompatibles in vivo. Estos materiales no causan reacciones adversas en los tejidos y se degradan en el cuerpo a ácido silícico, es decir, Si (OH) 4, que se elimina a través de los riñones.
El proceso sol-gel es un método para producir materiales sólidos a partir de moléculas pequeñas. El método se utiliza para la fabricación de óxidos metálicos, especialmente óxidos de silicio (Si) y titanio (Ti). El proceso implica la conversión de monómeros en una solución coloidal (sol) que actúa como precursor de una red integrada (o gel) de partículas discretas o polímeros de red.
Los xerogeles de sílice altamente porosos son adecuados para una variedad de aplicaciones en los sistemas de administración de fármacos. Estos materiales exhiben características únicas que los hacen nanoportadores ideales para alojar, proteger y transportar medicamentos al sitio objetivo. Es factible incorporar agentes de direccionamiento en la superficie externa de los xerogeles de sílice mesoporosos para dirigirlos a los tejidos no saludables destinados a aumentar la especificidad y, por lo tanto, a disminuir los efectos secundarios no deseados.
Los materiales metálicos convencionales tienen una estructura cristalina compuesta de granos de cristal único de diferentes tamaños dispuestos en una microestructura y son producidos por la nucleación y el crecimiento de fases cristalinas de la aleación fundida durante la solidificación. Por el contrario, ciertas mezclas de óxidos, como los vidrios de silicato, tienen una cinética de crecimiento y nucleación de cristales más lenta, de modo que el material líquido puede subenfriarse muy por debajo del punto de fusión de un cristal de cuarzo. Estos óxidos fundidos, conocidos como vidrio metálico a granel (BMG), se someten a una “transición vítrea” y se congelan como sólidos vítreos.
Los BMG tienen propiedades inusuales. Por lo general, mucho más fuertes que sus contrapartes de metal cristalino e incluso mucho más resistentes que las cerámicas, tienen límites de deformación muy altos para la elasticidad de Hookean. Una nueva clase de materiales de ingeniería, los BMG ofrecen la oportunidad de revolucionar el campo de los materiales estructurales con combinaciones de resistencia, ductilidad, tenacidad y procesabilidad fuera de la envolvente que se puede lograr utilizando la tecnología actual. Los BMG se investigan para usos como transformadores de alta eficiencia, etiquetas de identificación pasiva, medidores de flujo, sensores de presión, compuestos de nanomateriales y biomateriales, como los reemplazos óseos.
En diversas aplicaciones industriales, el contenido amorfo de una mezcla de compuestos influye significativamente en las propiedades. En las preparaciones farmacéuticas, la cristalinidad es crucial para la biodisponibilidad de un agente y, por lo tanto, es importante conocer el contenido amorfo de tales mezclas. El contenido amorfo de los vidrios metálicos a granel (BMG) es una medida de las propiedades físicas del compuesto y, por lo tanto, de la calidad del producto, comparable a los cementos y escorias. Un método fácil de usar para la determinación del contenido amorfo es la difracción de rayos X (DRX). Los científicos de Thermo Fisher Scientific utilizaron un difractómetro de rayos X de sobremesa para evaluar el contenido amorfo en mezclas de vidrio y cuarzo aplicando un enfoque de desconvolución sin estándar con precisión de hasta un 25% de contenido amorfo.
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