Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha conseguido fabricar estructuras cristalinas que nunca se habían observado utilizando una técnica contraria a lo que se consideraba adecuado durante las últimas dos décadas. El descubrimiento demuestra que las conexiones moleculares flexibles pueden funcionar mejor de lo esperado para organizar nanopartículas, abriendo nuevas posibilidades en el desarrollo de materiales avanzados.
Durante unos 20 años, numerosos investigadores habían trabajado con una premisa: para controlar cómo se unen las nanopartículas era necesario utilizar conexiones rígidas que mantuvieran cada componente en una posición determinada.
El equipo dirigido por el profesor Robert Macfarlane decidió probar lo contrario. En lugar de impedir el movimiento de las conexiones, permitió que estas se doblaran libremente y se adaptaran a las partículas cercanas.
Los resultados, publicados en Nature Materials, cuestionan una idea ampliamente aceptada en este campo de la nanotecnología.
Las conexiones flexibles permiten construir cristales diferentes
Las nanopartículas son fragmentos de materia extremadamente pequeños que pueden organizarse para formar estructuras con propiedades especiales.
El problema aparece cuando se intenta controlar cómo se agrupan. Normalmente, las partículas tienden a unirse de manera muy compacta, lo que limita los materiales que pueden fabricarse.
Los científicos utilizaron cadenas moleculares flexibles con extremos cargados eléctricamente. Algunas tenían carga positiva y otras negativa, por lo que se atraían entre sí.
Al poder doblarse, estas cadenas encontraron espontáneamente las posiciones más favorables para conectarse, sin necesidad de fijar previamente la dirección de cada unión.
Los investigadores comprobaron que podían modificar el número de conexiones entre partículas cambiando su tamaño y la longitud de las cadenas.
De esta forma consiguieron crear redes cristalinas más abiertas y con disposiciones que no se habían obtenido anteriormente mediante estos procedimientos.
Nuevos materiales para electrónica, medicina y energía
La principal ventaja del descubrimiento es que podría facilitar la fabricación de materiales diseñados con propiedades específicas, sin tener que recurrir a procesos complejos para controlar individualmente cada conexión.
Entre las aplicaciones que los investigadores consideran posibles destacan los componentes electrónicos, los dispositivos que manipulan la luz y los materiales utilizados para acelerar reacciones químicas.
También podría resultar útil en determinadas tecnologías médicas, agrícolas y energéticas.
Sin embargo, el equipo todavía no ha demostrado que estas nuevas estructuras mejoren el rendimiento de productos comerciales. El logro consiste en haber desarrollado y probado una manera diferente de organizar nanopartículas.
El siguiente desafío será comprobar qué propiedades ofrecen las estructuras obtenidas y si el procedimiento puede ampliarse para fabricar materiales en mayores cantidades.
El avance demuestra que imponer una estructura rígida no siempre es la mejor forma de controlar la materia. En determinadas condiciones, permitir que las moléculas se muevan libremente puede ofrecer resultados que los métodos tradicionales no habían conseguido.
