Un científico que imita a la naturaleza para fabricar nanopartículas

Científicos de Nueva Zelanda y Australia que trabajan a nivel de átomos han creado algo inesperado: pequeños copos de nieve metálicos.
¿Porque es esto importante? Porque convencer a los átomos individuales para que cooperen de la manera deseada conduce a una revolución en la ingeniería y la tecnología a través de los nanomateriales (y crear copos de nieve es genial).
Las nanoestructuras (un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro) pueden ayudar en la fabricación electrónica, hacer que los materiales sean más fuertes pero más livianos o ayudar en los procesos de limpieza ambiental al unirse a las toxinas.

Para crear nanocristales metálicos, científicos de Nueva Zelanda y Australia experimentaron con galio, un metal plateado blando que se utiliza en semiconductores y que se licúa excepcionalmente bien a una temperatura justo por encima de la temperatura ambiente. Sus resultados acaban de publicarse en la revista Ciencias.

El profesor Nicola Gaston y el investigador Dr. Steve Lambe, ambos de Waipapa Taumata Rau, Universidad de Auckland, y la Dra. Krista Steenbergen de Te Herenga Waka, Universidad Victoria de Wellington, han colaborado con colegas en Australia dirigidos por el profesor Kourosh Kalantarzadeh en UNSW.

El equipo australiano trabajó en el laboratorio con níquel, cobre, zinc, estaño, platino, bismuto, plata y aluminio, cultivando cristales de metal en un solvente de galio líquido. Los metales se fundieron en galio a altas temperaturas. Una vez que se enfrió, aparecieron los cristales de metal mientras que el galio permaneció líquido. El equipo de Nueva Zelanda, parte del Instituto MacDiarmid de Materiales Avanzados y Nanotecnología, un centro nacional de excelencia en investigación, realizó simulaciones de dinámica molecular para explicar por qué aparecen cristales de diferentes metales con formas diferentes. (El Marsden State Fund apoyó la investigación).

«Lo que estamos aprendiendo es que la estructura del galio líquido es muy importante», dice Gaston. «Esto es nuevo porque generalmente pensamos que los líquidos carecen de estructura o simplemente están organizados al azar». Los científicos han demostrado que las interacciones entre las estructuras atómicas de diferentes metales y el galio líquido hacen que aparezcan cristales de diferentes formas.

Los cristales incluían cubos, varillas, placas hexagonales y formas de copos de nieve hechos de zinc. La simetría hexagonal del zinc, con cada átomo rodeado por seis vecinos equidistantes, representa el diseño del copo de nieve. «A diferencia de los enfoques de arriba hacia abajo para la formación de nanoestructuras, cortando materiales, estos enfoques de abajo hacia arriba se basan en el autoensamblaje de los átomos», dice Gaston. «Así es como la naturaleza produce nanopartículas, y es mucho menos derrochador y mucho más preciso que los métodos de arriba hacia abajo». Ella dice que la investigación ha abierto una nueva vía inexplorada para las nanoestructuras metálicas. «¡También hay algo genial en crear un copo de nieve metálico!»