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La revolución del óxido de cerio Nanopartículas de óxido de cerio: Un material multifuncional Eudald Casals Victor Puntes Las nanopartículas de óxido de cerio son un novedoso material con aplicaciones muy prometedoras en campos actualmente tan críticos como la remediación medioambiental, purificación de aguas, energías renovables y medicina. La multitud de aplicaciones del óxido de cerio, que ya están siendo exploradas, tanto en campos tecnológicos como biomédicos y medioambientales se debe a su peculiar capacidad de almacenar o liberar oxígeno en función de los requerimientos de oxígeno del lugar donde se encuentra. A su vez, esta capacidad depende del tamaño de las partículas de óxido de cerio, llegando a ser máxima cuando su tamaño se reduce a unos pocos nanómetros de diámetro.
E
l óxido de cerio es uno de los principales representantes de los compuestos formados por las tierras raras, materiales actualmente imprescindibles para la fabricación de productos tales como los actuales teléfonos inteligentes (smartphones), lentes ópticas para todo tipo de cámaras de video y fotográficas y dispositivos relacionados con las energías renovables entre muchos otros. Las tierras raras corresponden a un grupo de 17 elementos químicos (figura 1), todos ellos más pesados que el hierro, que poseen parecidas propiedades químicas y suelen encontrarse en los mismos yacimientos minerales. Su nombre, al contrario de lo que cabría suponer, no se debe a que sean escasos en la corteza Eudald Casals Ph.D. Institut Català de Na-
notecnologia ICN, Campus de la UAB, E-08193 Bellaterra, CAT, Spain. E-mail:
[email protected] VIctor Puntes Ph.D. Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA) E-08010 Barcelona, CAT, Spain. Institut Català de Nanotecnologia ICN, Campus de la UAB, E-08193 Bellaterra, CAT, Spain. E-mail:
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Revista Nano Ciencia y Tecnología www.revistanano.org terrestre sino a su elevada dispersión en ella, de tal manera que se hace difícil encontrar depósitos mineros con una concentración tal de estos elementos que haga económicamente rentable su explotación. Por este motivo, muchas minas en Europa y América dedicadas a la explotación de tierras raras han sido cerradas durante el pasado siglo y actualmente es China quien con el 35% de reservas naturales de estos elementos lleva a cabo el 97% de la explotación y comercialización de los mismos, lo que está dando lugar a tensiones internacionales debido a su importancia. En marzo de 2012, la Unión Europea, Estados Unidos y Japón denunciaron al ‘Dragón asiático’ ante la Organización Mundial del Comercio (OMC) debido a la intención del gobierno Chino de restringir las exportaciones de tierras raras, imprescindibles en los países occidentales para la fabricación de los mencionados productos de alta tecnología [1]. Entre las tierras raras se destaca el cerio, el vigesimoquinto elemento más abundante de la corteza terrestre de un total de noventa y dos que conforman el suelo 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 bautizó a la nueva “tierra” que había descubierto con el nombre de Cerium, en honor a Ceres, el menor de los planetas enanos del sistema solar, descubierto dos años antes [2]. Este elemento puede formar dos principales estructuras cristalinas (el modo como se distribuyen los átomos en la forma sólida), Óxido de Cerio (IV) (CeO2) y Óxido de Cerio (III) (Ce2O3), siendo el CeO2 la fase más estable en condiciones atmosféricas a temperatura ambiente. Actualmente, el CeO2 ya se está aplicando en una variedad de campos tecnológicos y biomédicos: como convertidor catalítico en la industria del automóvil para la reducción de emisiones contaminantes de los motores de combustión interna, como antioxidante en biomedicina para el tratamiento de los
Figura 1
Localización de las tierras raras (en azul) en la tabla periódica con el cerio destacado. Tierras raras es el nombre común de 17 elementos químicos: escandio, itrio, y los 15 elementos del grupo de los lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio).
trastornos causados por los llamados radicales libres de oxígeno (presentes en la mayoría de procesos inflamatorios), aditivo en células de combustible, protector solar, además de otros muchos usos descritos más adelante en este artículo. Todas estas aplicaciones se deben a la peculiar capacidad de este material de almacenar o liberar átomos de oxígeno dependiendo del entorno en el que se encuentra. A su vez, esta capacidad depende del tamaño de las partículas de óxido de cerio.
Una visión general a las propiedades fisicoquímicas de las nanopartículas de CeO2 1. El CeO2, un compuesto no estequiométrico.
En la estructura cristalina teórica del CeO2 hay dos átomos de oxígeno por cada átomo de cerio, todos ellos enlazados entre sí periódicamente (figura 3). Todos los átomos tienden a tener ocho electrones en su nivel de energía más extremo (la conocida regla del octeto). Conceptualmente, se puede entender que para quedar así compensados, dos átomos de oxígeno reciben 2 electrones cada uno (se dice que el oxígeno se encuentra en un estado de oxidación O2-) mientras que un átomo de cerio libera
cuatro electrones, quedando así como Ce4+. El CeO2 así explicado es un compuesto estequiométrico (o daltónido) ya que los elementos que lo forman mantienen proporciones simples y enteras (Ce4+ + 2O2- → CeO2). Sin embargo, como ocurre en muchos otros materiales, la estructura cristalina de las últimas capas de átomos de un grano 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 átomos de la “superficie” no tienen todos los vecinos con quien en-
Entre las tierras raras se destaca el cerio, el vigesimoquinto elemento más abundante de la corteza terrestre de un total de noventa y dos que conforman el suelo de nuestro planeta. lazarse. Así, se dice que los átomos de la superficie del grano están menos “coordinados” que los del interior de la estructura. Estas tensiones dan lugar a un incremento de la energía de superficie del grano. Para minimizar esta energía (es un principio de la termodinámica 2013 No 1 Vol 1 nano 47
Revista Nano Ciencia y Tecnología www.revistanano.org estado de oxidación Ce3+ [4]. Por este motivo, cuanto más pequeños sean los granos de CeO2, más activos serán, ya que una disminución del tamaño conlleva un incremento del número de átomos de superficie respecto el número de átomos totales.
Figura 2
Microfotografía tomada con microscopio electrónico de transmisión de nanopartículas de óxido de cerio.
bien conocido que todos los sistemas tienden a un estado de mínima energía) tiene lugar una liberación reversible de átomos de oxígeno. El oxígeno liberado deja electrones “libres” en la partícula, es decir, con más movilidad y facilidad para participar en reacciones químicas. Concretamente, estos electrones se localizan en los llamados orbitales f vacíos de los átomos de cerio, reduciendo el estado de oxidación de esos átomos de Ce4+ a Ce3+ [3]. Por tanto, una partícula de CeO2 en su conjunto es, en realidad, un compuesto no estequiométrico (o bertólido), representándose como CeO2-y. Esta no estequiometría de oxígeno y la consecuente presencia de electrones “libres” en algunos átomos de cerio, que pueden hacer cambiar su estado de oxidación de Ce3+ a Ce4+ y viceversa en función de las necesidades del entorno, son los responsables de la reactividad y la actividad catalítica y biológica únicas del CeO2. 2. Excepcional reactividad de las nanopartículas de CeO2. Analizado más en detalle, una manera de entender las partículas de CeO2
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es representarlas como estructuras conocidas como core-shell (núcleocapa). La parte interna, el núcleo, posee una estrucutra cristalina casi perfecta de CeO2, donde todos los espacios para oxígeno y cerio están efectivamente ocupados por átomos de oxígeno y cerio, siendo el estado de oxidación del Cerio de Ce4+. La parte externa, la capa que envuelve el núcleo, posee espacios donde debería haber oxígeno, vacíos llamados “vacantes” de oxígeno y el cerio se encuentra en un
De una manera simplificada, es conocido que los efectos inmediatos de reducir el tamaño de cualquier material son: i) un incremento del número de partículas individuales dada una misma masa; ii) la relación entre átomos que están en la superficie de una partícula respecto a los átomos totales de esa partícula aumenta de manera exponencial; iii) un aumento del radio de curvatura de las partículas y por tanto de número de átomos menos “coordinados”. Por tanto, a medida que el tamaño de grano (el tamaño de una partícula de CeO2 individual) se va reduciendo, la cantidad de defectos de superficie aumenta de manera exponencial. Como consecuencia inmediata, el número de vacantes de oxígeno y de electrones “libres” se incrementa así exponencialmente, de manera que cuanto más pequeña es la partícula de CeO2, más elevada es su actividad. Esta reactividad llega a su grado máximo en el caso de nanopartículas de CeO2, formadas sólo por unos centenares o miles de átomos totales (figura 4), donde una significativa mayoría son
Figura 3 Estructura cúbica tipo fluorita del óxido de cerio. En color rojo se ilustran los átomos de oxígeno y en color claro los átomos de cerio. Autor de la imagen: Benjah-bmm27
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Figura 4
Microfotografía en alta resolución tomada con un microscopio electrónico de transmisión y detalle de la superficie de nanopartículas de cerio. Se observa claramente la orientación de los planos cristalográficos.
átomos que están en la superficie.
Aplicaciones Catálisis Existen muchos procesos donde el CeO2 se usa como catalizador o soporte activo y esponja de oxígeno (oxygen buffer) de metales nobles en catálisis (ver como ejemplo ref. [5]). Asimismo una intensa actividad investigativa se está desarrollando en estos campos. Más de 200 artículos han sido publicados en 2012 en revistas especializadas de la Sociedad Estadounidense de Química (ACS por sus siglas en inglés) sobre las varias aplicaciones del CeO2 como agente activo para procesos de catálisis. Catálisis es el aumento de la velocidad de una reacción química, debido a la acción de uno o varios catalizadores, compuestos que no participan directamente en la reacción y que no se modifica durante dicha reacción. Es un proceso fundamental en todo tipo de industrias. El departamento de energía de los Estados
Unidos (DOE por sus siglas en inglés) estima que los procesos catalíticos son los responsables del 75% del valor de todos los productos de la industria química y del petróleo, y que anualmente generan una actividad económica cercana al billón de dólares [6]. Entre todas las aplicaciones que se utiliza CeO2 como catalizador, su uso como convertidor catalítico en la industria de
Las partículas de CeO2 pueden ser modeladas como estructuras core-shell (núcleo-capa). La parte interna, el núcleo, posee una estrucutra cristalina casi perfecta y la parte externa, la capa que envuelve el núcleo, posee espacios llamados “vacantes” de oxígeno.
la automoción es la aplicación más conocida y comercialmente implementada. El CeO2 nanoestructurado sirve como almacenador de oxígeno en los aditivos catalíticos utilizados en la combustión de motores diésel. Si hay una situación de insuficiente oxígeno en el tubo de escape, quedan hidrocarburos sin quemar y monóxido de carbono (CO), compuestos tóxicos. En esta situación, el CeO2 “libera” el oxígeno almacenado y permite continuar la oxidación del monóxido del CO y los hidrocarburos sin quemar. Durante este proceso, los electrones van pasando de átomos en estado Ce4+ a Ce3+ que vuelven a estado Ce4+ cuando hay de nuevo suficiente oxígeno en los gases de escape, permitiendo así más ciclos de catálisis. Como esponja de oxígeno (oxygen buffer), el CeO2 es también un componente principal de los llamados catalizadores de triple vía porque puede añadir a las dos reaciones descritas previamente la reducción de los contaminantes óxidos de nitrógeno (NOx) a nitrógeno gas y oxígeno. Resumiendo, las reacciones involucradas en estos procesos son: 1. Reducción de óxidos de nitrógeno a nitrógeno y oxígeno: 2NOx → xO2 + N2 2. Oxidación de monóxido de carbono a dióxido de carbono: 2CO + O2 → 2CO2 3. Oxidación de hidrocarburos sin quemar en dióxido de carbono CxH2x+2 + ((3x+1)/2)O2 → xCO2 + (x+1)H2O Remediación ambiental y purificación de aguas La misma propiedad está detrás de muchos proyectos de investigación destinados a poder aplicar las nanopartículas de CeO2 para la degradación de contaminantes sensibles a procesos conocidos como redox, de reducción-oxidación (reducción es la ganancia de electrones y oxidación es la pérdida de electrones). Uno de los casos más conocidos es la degradación del cromo (Cr). La especie Cr6+ es uno de los metales pesados que aparece en las cenizas volantes de chimeneas industriales. También se encuentra 2013 No 1 Vol 1 nano 49
Revista Nano Ciencia y Tecnología www.revistanano.org como residuo de pigmentos utilizados en la industria textil. Es soluble y produce mutaciones genéticas (induciendo la aparición de diversos tipos de cáncer) y deformaciones en el feto. Cuando estos residuos y cenizas se depositan en los suelos, son fácilmente transportados hacia aguas subterráneas por la lluvia, pudiendo alcanzar a la población. A su vez, la especie Cr3+ no es soluble en agua y es un mineral traza en el organismo (minerales que se necesitan en proporciones muy bajas pero que son esenciales para el buen desarrollo del metabolismo). Se ha ensayado el uso de CeO2 como agente para la oxidación del Cr6+, para su inactivación como contaminante, al adsorberlo en su superficie y convertirlo a Cr3+ . Asimismo, también está siendo ensayada la eficiencia de las nanopartículas de CeO2 para la adsorción, captura y remoción de una variedad de contaminantes como arsenatos, fosfatos, plomo y el contaminante orgánico persistente (pesticida) Ácido 2,4-diclorofenoxiacético [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 oxidación-reducción, todo ello también en condiciones fisiológicas, hace de las nanopartículas de CeO2 un
El óxido de cerio es uno de los componentes estratégicos de nuevas tecnologías para concentrar energía solar y utilizarla para convertir el dióxido de carbono y el agua en combustible. Se aprovechan la capacidad del óxido de cerio para “liberar” oxígeno a altas temperaturas y “absorberlo” a temperaturas más bajas. 50 nano Vol 1 No 1 2013
material prometedor para el futuro de la biomedicina. La clave está en su habilidad para participar en los procesos bioquímicos redox, especialmente en la modulación del estrés oxidativo en organismos vivos. El estrés oxidativo tiene lugar cuando la célula ya no es capaz de controlar los niveles fisiológicos de radicales libres (moléculas que contienen oxígeno “activado”, es decir, con electrones desapareados en su capa de valencia y por tanto altamente reactivos). El metabolismo normal de la célula, al degradar las proteínas, grasas y azúcares de nuestra dieta para obtener energía, produce radicales libres, principalmente especies reactivas de oxígeno, conocidas con el acrónimo ROS (del inglés Reactive Oxygen Species). A su vez, el mismo metabolismo de la célula controla los niveles a los que estas moléculas están presentes. Sin embargo, bajo diferentes condiciones de estrés (por ejemplo por exposición a radiación ultravioleta) la acumulación de ROS sobrepasa la capacidad defensiva del organismo dando lugar a estructuras celulares dañadas. En detalle, los dos principales contribuidores al estrés oxidativo son el peróxido de hidrógeno (H2O2) y el anión superóxido (O2-). Mediante reacciones catalizadas por las enzimas superóxido dismutasa (SOD) y catalasa, el estado de oxidación del oxígeno en las ROS cambia, convirtiéndose en moléculas benignas, principalmente O2 y H2O. Recientemente, se ha visto que la actividad redox de las nanopartículas de CeO2 es similar a la de estos antioxidantes biológicos. Concretamente, se ha encontrado que posee un mecanismo de inactivación de ROS parecido a la acción del SOD, así como su habilidad para inactivar otras especies como el radical hidroxilo (OH-) [9]. En este contexto, hay artículos científicos donde se exploran las posibilidades terapéuticas de las nanopartículas de CeO2 en los campos médicos de: Oftalmología: El constante bombardeo de fotones procedentes de la luz visible y la radiación ultravioleta a que son sometidos los bastones y los conos de los ojos da lugar a una elevada pro-
Figura 5 Efecto Tyndall producido por nanopartículas de óxido de cerio en suspención en medio acuoso.
ducción de ROS, que a la larga desencadena 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 nanopartículas de CeO2 tenían retinas más gruesas y experimentaban una menor muerte celular y un menor daño relacionado con la exposición a la luz a lo largo del tiempo, comparado con las ratas control. Actualmente, las nanopartículas de CeO2 están siendo probadas para el tratamiento de otras enfermedades oculares como la degeneración macular y el glaucoma. Cardiología: Debido a sus propiedades antioxidantes, nanopartículas de CeO2 inyectadas intravenosamente en un modelo murino transgénico de cardiomiopatía reducían el estrés oxidativo del miocardio y del retículo endoplasmático y eliminaban procesos inflamatorios, asegurando una protección frente a la progresión de la disfunción cardiaca, tal como se describe en el estudio de Niu et al [11]. Oncología: Las ROS también están implicadas en el desarrollo de varios tumores, incluyendo sus fases iniciales y sus fases de desarrollo [12]. Además, las tratamientos de cáncer basados en la radioterapia también son una fuente de radicales libres y el consecuente daño celular. Las propiedades antioxidantes de las nanopartículas de CeO2 han sido utilizadas con éxito para la protección
Revista Nano Ciencia y Tecnología www.revistanano.org celular frente al daño inducido por este tipo de radiación [13], imprescindible actualmente para el tratamiento de ciertos tumores, pero que presenta una gran cantidad de efectos secundarios dañinos como la fatiga, afecciones cardiacas, depresión inmunitaria, etc. Neurología: En el estudio de S. W. Chan colaboradores han sido descritas algunas de las propiedades neuroprotectivas de las nanopartículas de CeO2, ya que limitan la cantidad de ROS que genera la muerte de células del sistema nervioso. Y, en general, el daño por estrés oxidativo es considerado como una de los principales (sino el principal) causante del declive funcional característico del envejecimiento, donde las propiedades redox de las nanopartículas de CeO2 abren nuevas posibilidades para el tratamiento del alzeheimer, el parkinson y la enfermedad de Hungtington, entre otras enfermedades degenerativas. Otros
Figura 7
Actualmente, el CeO2 de tamaño submicrométrico (menor de 1000 nanómetros) se utiliza como producto para el pulido de lentes ópticas en dispositivos informáticos, lentes de cámaras en telefonía móvil, lectores de CD, etc. Asimismo es un producto utilizado en cremas solares ya que la modificación de las propiedades electrónicas le permite ser transparente a luz visible a la vez que absorbe radiación ultravioleta.
Síntesis y caracterización de nanopartículas de Óxido de Cerio de diferentes tamaños. Como sucede con la mayoría de los materiales, es muy difícil encontrar CeO2 en la naturaleza en forma de nanopartícula [14]. Por ello, se han desarrollado métodos de síntesis para producirlas en el laboratorio. Los métodos más extensivamente usados son los que se basan en los que se conoce
Diferentes fuentes externas (alimentación, luz solar, contaminación, etc) conllevan que el metabolismo normal de la célula genere los llamados radicales libres de oxígeno, por ejemplo el H2O2. En una situación fisiológicamente sana (dibujo izquierda), los mecanismos de defensa de la célula (por ejemplo, el sistema del glutatión), convierte estos radicales libres en moléculas 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 nanopartículas de CeO2 ejercen el mismo papel que los mecanismos de defensa de la célula al catalizar la reacción de conversión de radicales libres en oxígeno y agua (dibujo derecha).
Figura 6
Por sus propiedades físicas y químicas, el óxido de cerio se posiciona como un material de gran impacto en la era nanotecnológica. Sus potenciales aplicaciones abarcan el área de la salud, remediación ambiental y catálisis entre otras.
como “wet-chemistry”, reacciones en fase líquida, ya que permiten obtener nanopartículas de CeO2 estables en agua y también en medios orgánicos, así como controlar el tamaño y la forma de las nanopartículas. De entre todos los métodos destaca el que se basa en la oxidación a temperatura ambiente de sales de Ce3+, como el nitrato de cerio (Ce(NO3)3), mediante la adición de bases fuertes como el hidróxido de sodio (NaOH), o sales de amonio (NH4+), como el compuesto químico llamado Hexametiltetramina. Estos métodos producen nanopartículas de CeO2 monodispersas (es decir todas ellas de un tamaño casi idéntico). En función de la concentración de reactivos y el tiempo de reacción, es posible tener nanopartículas de un tamaño controlado y en un rango de entre 3 y 20 nanómetros de diámetro. La química subyacente a estos métodos es sencilla. Los compuestos de Ce3+ son solubles en agua. El catión Ce3+ es estable en fase líquida a pH neutro. Al añadir un reactivo básico, 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 átomos de Ce4+ y oxígeno, forman2013 No 1 Vol 1 nano 51
Revista Nano Ciencia y Tecnología www.revistanano.org cristal (difracción de rayos X -figura 8-).
Referencias
Figura 8
Caracterización por difracción de rayos-X y por espectroscopía ultravioleta visible de las nanopartículas de óxido de cerio que se muestran en la microfotografía tomada con Microscopio Electrónico de Transmisión.
do así las partículas sólidas de CeO2. A medida que van creciendo, las partículas se rodean de los iones que hay en el medio (dependiendo de los reactivos utilizados serán Na+, OH-, NH4, etc) que les proporcionan una cierta carga eléctrica. Así, al ser pequeñas no precipitan, se mantienen estables en fase coloidal (es decir, son pequeñísimas partículas sólidas en constante movimiento browniano en un medio líquido) y al estar cargadas, se repelen electrostáticamente unas a otras, manteniéndose en un tamaño dentro del rango de unos pocos nanómetros. La reacción finaliza cuando ya no hay más átomos de cerio por reaccionar. Las nanopartículas no pueden ser vistas directamente por el ojo humano, están muy por debajo de su límite de resolución (0.1 milímetros = 100000 nanómetros). Tampoco se pueden ver con un microscopio óptico convencional. Incluso el mejor microscopio óptico está limitado a una resolución de unos 0.2-0.4 micrómetros (200-400 nanómetros). Para “verlas” de una manera sencilla se puede hacer uso de un fenómeno característico de cualquier suspensión coloidal llamado efecto Tyndall. Éste es un fenómeno natural que pone de manifiesto de una manera visible la presencia de partículas coloidales a pesar de que muchas veces éstas no pueden ser vistas a simple vista.
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En las suspensiones coloidales de nanopartículas, estos pequeñísimos sólidos dispersan la luz de tal modo que se puede seguir el haz lumínico de un láser a través 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 también se observa en los faros de un automóvil en niebla o cuando entra luz solar en una habitación con polvo o atraviesa el sol las nubes iluminando un camino sembrado de microgotas de agua. Obviamente, para determinar que se han obtenido las nanopartículas con las propiedades deseadas, en los laboratorios de síntesis también se utilizan otros métodos de caracterización que permiten determinar todas las características de las nanopartículas obtenidas. Una vez sintetizadas, las nanopartículas de CeO2 pueden ser observadas mediante microscopía electrónica de transmisión para determinar su tamaño y forma (caracterización de la morfología). También se puede hacer un espectro de absorción de luz en el rango ultravioleta visible, donde se observa que son transparentes a la luz visible pero absorben fuertemente la luz ultravioleta. Otras técnicas permiten caracterizar el estado electrónico (por ejemplo con una técnica conocida como espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X) o la estructura del
[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 astrónomo, sacerdote y monje teatino Giuseppe Piazzi descubrió un objeto estelar entre las órbitas de Marte y Júpiter, el cual se desplazaba como los planetas y no como las estrellas. Lo bautizó con el nombre de Ceres en honor a la diosa romana y al rey Fernando de Nápoles y Sicilia, mecenas de sus estudios. Ceres es el menor de los planetas enanos del sistema solar y el mayor asteroide del cinturón de asteroides. [3] F. Esch, S. Fabris, L. Zhou, T. Montini, C. Africh, P. Fornasiero, G. Comelli, R. Rosei. Science 309, 752 (2005). [4] V. K. Ivanov, A.B. Shcherbakov, A.V. Usatenko, Russian Chemical Reviews 78, 855 (2009). [5] S. Carrettin, P. Concepción, A. Corma, J. M. L Nieto,V. Puntes. Angewandte Chemie-International 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. García, E. González, E. Casals, V. Puntes, A. Sánchez, X. Font. Desalination 277, 136(2011). [8] S. Recillas, J. Colón, E.. Casals, E. González, V. Puntes, A. Sánchez, X. Font. J. Haz. Mat. 184, 425(2010). [9] A. S Karakoti, N. A Monteiro-Riviere, R. Aggarwal, J.P Davis, J. P. Narayan, W.T. Self, J. McGinnis, S. Seal. Synthesis and biomedical applications. 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 energía de superficie de las nanopartículas hace que, pese a que algunos tipos de partículas son generadas por procesos naturales, rápidamente quedan inactivadas al aglomerarse para formar partículas de tamaño más grande y por tanto minimizando la energía de superficie, o disolverse en los pocos miles de átomos que la constituyen. Asimismo, y corroborado por evidencias experimentales, se da una interesante correlación entre tamaño de partícula y parámetro de red (distancia entre los átomos dentro de la partícula) en el caso de nanopartículas de CeO2. Para la mayoría de materiales cristalinos, cuando el tamaño de partícula decrece, este parámetro también decrece ya que la tensión superficial aumenta. En el caso del CeO2 y algunos óxidos metálicos más sucede lo contrario: cuando el tamaño de partícula decrece, esta distancia aumenta, ya que el cambio en el estado de oxidación del cerio implica una atenuación de las fuerzas electrostáticas.
