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(noticias nanowerk) Científicos de la Universidad Friedrich Schiller de Jena y de la Universidad Friedrich Alexander de Erlangen-Núremberg, ambas en Alemania, lograron desarrollar nanomateriales mediante el llamado enfoque ascendente. Como informa la revista especializada ACS Nano (“Self-Assembly of Core-Shell Hybrid Nanoparticles by Directional Crystallization of Grafted Polymers”) explotan el hecho de que los cristales a menudo crecen en una determinada dirección durante la cristalización. Estas nanoestructuras resultantes, que aparecen como “barras decoradas con forma de gusano”, podrían usarse en diversas aplicaciones tecnológicas.
«Nuestras estructuras podrían describirse como varillas con forma de gusano y decoradas», explica el profesor Felix Schacher. “En estas varillas están incrustadas nanopartículas esféricas; en nuestro caso fue sílice. En lugar de sílice también se podrían utilizar nanopartículas conductoras o semiconductores, o incluso mezclas que con nuestro método se puedan distribuir selectivamente en los nanocristales”, añade. El espectro de posibles aplicaciones en ciencia y tecnología es igualmente amplio y abarca desde el procesamiento de información hasta la catálisis.
Comprender y controlar el proceso de creación.
“El objetivo principal de este trabajo era comprender el método de producción en sí”, explica el químico. Hay dos enfoques diferentes para producir nanoestructuras: triturar partículas más grandes a un tamaño nanométrico o construir las estructuras a partir de componentes más pequeños. «Queríamos comprender y controlar este proceso de desarrollo», describe Schacher. Para ello, el equipo utilizó partículas individuales de dióxido de silicio, la llamada sílice, y moléculas de polímero en forma de cadena injertadas como una especie de capa.
Crecimiento cristalino dirigido
“Se podría imaginar como si fuera un pelo en una bola”, explica el científico. Y añade: «Estos pelos están hechos de un material llamado ‘poli-(isopropil-oxazolina)’. Esta sustancia cristaliza cuando se calienta. Y esa es la idea de nuestro método: los cristales casi nunca crecen en todas direcciones al mismo tiempo, sino que prefieren una determinada dirección. Esto se llama anisotropía. Esto nos permitió hacer crecer nuestras nanoestructuras de manera específica”.
El equipo descubrió un fenómeno fascinante. “Para que el polímero cristalice, se necesitan pequeñas cantidades que no estén unidas a la superficie de una partícula, sino que estén libres en la solución de reacción y actúen como una especie de pegamento. Hemos descubierto que las cantidades necesarias son tan pequeñas que son casi indetectables. Pero son necesarios”, añade.
Fuerte colaboración
Schacher está especialmente satisfecho con la colaboración única que hizo posible esta investigación. «Sin la excelente colaboración con el profesor Michael Engel de la Universidad de Erlangen, este trabajo no habría sido posible», subraya el científico de Jena. “Con la ayuda de simulaciones por computadora que mapearon el comportamiento en múltiples escalas, pudimos dilucidar en detalle los complejos procesos moleculares que subyacen a la formación de las nanoestructuras. «Ese fue un desafío apasionante», añade Engel.
Ambos científicos concluyen: “A principios de este año, tuvimos la oportunidad de participar juntos en un programa en el Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) de la Universidad de California, Santa Bárbara. Durante este taller escribimos este manuscrito juntos. Por supuesto, los experimentos subyacentes se habían llevado a cabo antes, en parte como parte del centro de investigación especial TRR 234 “CataLight”, financiado por la Fundación Alemana de Investigación. Pero la atmósfera inspiradora del taller nos dio el impulso que necesitábamos para completar el trabajo”.
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