Análisis comparativo del espacio experimental mediante simulación para la optimización de la síntesis de nanomateriales

Abstract

Actualmente, los nanomateriales constituyen una tecnología de interés para la remediación ambiental. Sin embargo, un reto durante el desarrollo de estos materiales es la optimización de sus condiciones de síntesis. La identificación de las condiciones que permiten obtener las propiedades deseadas suele requerir numerosos experimentos, lo que implica un consumo de tiempo, materiales y recursos, además de prolongar el desarrollo de las investigaciones hasta alcanzar las condiciones óptimas. Con el propósito de reducir esta problemática, se desarrolló un programa en Python capaz de simular 2000 experimentos de síntesis de un nanomaterial, considerando como variables de entrada el tiempo, la temperatura, la molaridad, y como variable de respuesta el tamaño de cristalito. El programa utiliza un modelo establecido para el nanomaterial de estudio, así como información proveniente de experimentos reales, para generar variaciones de las condiciones experimentales dentro de rangos establecidos. A partir de estas simulaciones, se exploran diferentes combinaciones de parámetros con el objetivo de identificar aquellas que presentan un desempeño favorable. Una vez realizadas las 2000 simulaciones, el programa genera las combinaciones de condiciones experimentales posibles y selecciona aquella cuyo tamaño de cristalito se encuentra más próximo al valor objetivo de 16 nm. Antes de llevar la condición recomendada a una etapa de experimentación real, resulta fundamental evaluar su ubicación dentro del espacio experimental. Esta representación permite determinar si la condición propuesta se encuentra dentro de una región respaldada por los experimentos realizados o si corresponde a una zona poco explorada. De esta manera, es posible interpretar visualmente la recomendación del simulador y contar con un criterio adicional para valorar su viabilidad experimental. Finalmente, el programa presenta una representación gráfica en la que se muestran los experimentos reales disponibles y se identifica el experimento recomendado por el simulador, facilitando la comparación entre las condiciones conocidas y la condición propuesta.

Keywords: Nanomaterial; simulación; comparación.