Crean un innovador método de formación de cuasicristales
2023/11/10 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Un equipo de investigadores de CIC biomaGUNE, o Instituto Internacional de Nanotecnoloxía da Universidade de Northwestern e a Universidade de Michigan presentaron unha nova metodoloxía para o deseño de cuasicristales coloidais utilizando ADN. É un modelo de síntese controlada de nanoestructuras complexas até agora inalcanzables. O traballo foi publicado na revista Nature Materials.
As cuasicristales son estruturas cristalinas ordenadas pero non repetitivas, moi raras e de moi difícil realización. Coñécense algúns exemplos, os atopados na natureza ou os obtidos pola serendipia. Agora, este estudo demostrou como se pode aproveitar a programabilidad do ADN para deseñar e construír cuasicristales.
Esta investigación partiu dunha proposta do equipo de Bionanoplasmónica de CIC biomaGUNE. O grupo está dirixido por Luís Liz Marzán, pioneiro no desenvolvemento de métodos de cambio de superficie para mellorar as posibilidades de fabricación e aplicación de nanopartículas. “De feito, descubrimos a forma de sintetizar nanopartículas de xeometría decaédrica, partículas de dez caras, coa calidade suficiente para abordar este estudo. A xeometría decaédrica é fundamental neste caso debido á simetría pentagonal que leva. Os pentágonos son elementos xeométricos fundamentais nos cuasicristales, o que permitiu chegar a estes materiais tan especiais”, explica Liz Marzán.
O grupo, liderado polo profesor Sharon Glotzer da Universidade de Michigan, tiña en 2009 a primeira nanopartículas cuasicristal por capa: “Na simulación orixinal do cuasicristal, a disposición entre decaedros deixaba entre si espazos moi pequenos. Aquí esas lagoas cubriríaas o ADN”, explica Glotzer.
O estudo centrouse na formación de nanopartículas decaédricas con ADN como estrutura guía nun medio coloidal, é dicir, nun medio non homoxéneo no que as partículas están suspendidas nun fluído. Combinando simulacións por computador e rigorosos experimentos, o equipo fixo un sorprendente descubrimento: estas nanopartículas decaédricas poden organizarse para formar estruturas cuasicristalinas con motivos pentagonais e hexagonais, e finalmente créase un cuasicristal dodecagonal.
“Unimos cadeas de ADN ás nanopartículas para guiar a organización das nanopartículas e de forma reversible, sensible á temperatura”, explica Liz Marzán. “A enxeñaría dos cuasicristales coloidais supuxo un fito importante no campo da nanociencia. O noso traballo abriu infinidade de posibilidades para materiais avanzados e aplicacións nanotecnológicas innovadoras”.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
