Un equipo de investigadores de Finlandia, Singapur y Arabia Saudí ha logrado los primeros conocimientos sobre la ingeniería del crecimiento de cristales mediante nanoclusters metálicos de precisión atómica.
En concreto, el grupo sintetizó clusters metálicos formados por 25 átomos de oro de un nanómetro de diámetro. Estos clusters son solubles en agua gracias a las moléculas de ligando que protegen el oro. Se sabe que este material en forma de racimo se autoensambla en cristales individuales bien definidos y empaquetados cuando se evapora el disolvente del agua.
En un artículo publicado en la revista Nature Chemistry, los científicos explican que la materia sólida ordinaria está formada por átomos organizados en una red cristalina. El carácter químico de los átomos y la simetría de la red definen las propiedades de la materia, por ejemplo, si es un metal, un semiconductor o un aislante eléctrico. La simetría de la red puede ser modificada por condiciones ambientales como la temperatura o la alta presión, que pueden inducir transiciones estructurales y transformar incluso un aislante eléctrico en un conductor eléctrico, es decir, en un metal.
Entidades idénticas más grandes, como las nanopartículas o los nanoclusters metálicos de precisión atómica, también pueden organizarse en una red cristalina, para formar los llamados metamateriales. Sin embargo, hasta ahora, la información sobre cómo diseñar el crecimiento de estos materiales a partir de sus bloques de construcción ha sido escasa, ya que el crecimiento de los cristales es un proceso típico de autoensamblaje.
Aquí es donde entra el equipo de investigación.
Dirigido por Qiaofeng Yao, el equipo encontró un concepto novedoso para regular el crecimiento de los cristales mediante la adición de iones moleculares de tetraalquilamonio en el disolvente. Estos iones afectan a la química de la superficie de los grupos de oro, y se observó que su tamaño y concentración influyen en el tamaño, la forma y la morfología de los cristales formados.
Sorprendentemente, las imágenes de microscopía electrónica de alta resolución de algunos de los cristales revelaron que están formados por cadenas poliméricas de racimos con enlaces de cuatro átomos de oro entre las partículas.
Según los investigadores, la química de superficie demostrada abre ahora nuevas vías para diseñar metamateriales basados en clústeres metálicos para investigar sus propiedades electrónicas y ópticas.
Fuente: Mining.com