Redacción

El desarrollo de nanomateriales funcionales ha sido un hito importante en la historia de la ciencia de los materiales.

Las nanopartículas con diámetros que van de 5 a 500 nanómetros tienen propiedades sin precedentes, como una alta actividad catalítica, en comparación con porciones del mismo material pero con tamaños más grandes, los manejados habitualmente en los procesos industriales tradicionales. Además, a medida que las partículas se hacen más pequeñas, una serie de fenómenos exóticos de la física, los de la física cuántica, se vuelven más prominentes. Esto ha permitido a los científicos producir materiales y dispositivos con características que solo se habían soñado, especialmente en las áreas de la electrónica, la catálisis y la óptica.

Ahora se está dando un paso más y de las nanopartículas de entre 5 y 500 nanómetros se está pasando a otras que tienen alrededor de 1 nanómetro. A estas últimas se las denomina “subnanopartículas” y abren un nuevo campo en la ciencia de los materiales. Se considera que constituyen una nueva clase de materiales con propiedades distintas debido a la incidencia todavía más alta en ellos de los efectos cuánticos. Tales efectos son más evidentes cuanto menor es el tamaño del sistema observado, y hacen que la materia se comporte de maneras extrañas, que desafían a la lógica de la vida cotidiana.

El potencial sin explotar de las subnanopartículas llamó la atención de unos investigadores del Instituto Tecnológico de Tokio (Tokyo Tech) en Japón. Estos científicos están actualmente afrontando los desafíos que surgen en este campo mayormente inexplorado. En un estudio reciente, el equipo de Takamasa Tsukamoto ha demostrado una novedosa técnica para encontrar subnanopartículas prometedoras.

Recreación artística de tres subnanopartículas, con tamaños de aproximadamente 1 nanómetro, vistas mediante microscopio electrónico. (Ilustración: Amazings / NCYT)

Como es previsible, la síntesis de subnanopartículas está plagada de dificultades técnicas, más aún en el caso de las que contienen múltiples elementos. Incluso las subnanopartículas que contienen solo dos elementos diferentes apenas han sido investigadas porque la producción de un sistema de escala subnanométrica requiere un control fino de la relación de composición y el tamaño de las partículas con precisión atómica, tal como advierte Tsukamoto.

Sin embargo, este equipo de científicos ya desarrolló un novedoso método por el cual las subnanopartículas podían fabricarse a partir de diferentes sales metálicas con un control extremo sobre la cantidad total de átomos y la proporción de cada elemento.

La estrategia se basa en los dendrímeros, que son un tipo de molécula simétrica que se ramifica radialmente hacia fuera como ramas de árboles, brotando de un centro común. Los dendrímeros sirven como una plantilla en la que las sales metálicas pueden acumularse con precisión en la base de las ramas deseadas. Posteriormente, a través de la reducción química y la oxidación, las subnanopartículas se sintetizan con precisión en el andamiaje de los dendrímeros.

Tsukamoto y sus colegas emplearon este método en su estudio más reciente para producir subnanopartículas con varias proporciones de óxidos de estaño e indio y luego han explorado sus propiedades fisicoquímicas.