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El oro se vuelve magnético a escala muy pequeña

Haciendo un poco como los alquimistas pero al revés, científicos españoles han achicado el oro, y, al hacerlo, han comprobado que se convierte en magnético, como el hierro. Se trata de un alarde en nanotecnología que merece ser publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters y que ha sido fruto de la colaboración de investigadores de diversas instituciones. El trabajo con el oro es continuación de uno anterior sobre el paladio, publicado en la misma revista en diciembre de 2003.

Las nanopartículas metálicas (de dimensiones medidas en nanómetros, la milmillonésima parte del metro) son una fuente de sorpresas y por eso interesan a los investigadores. A esa escala, en la que son conjuntos de pocos miles de átomos, exhiben propiedades magnéticas, electrónicas y ópticas distintas.

"Cuando las dimensiones de un material son muy pequeñas las propiedades físicas son diferentes de las que se observan en el mismo material masivo. Las propiedades magnéticas dependen directamente de los estados electrónicos del material y estos se ven modificados profundamente a tamaños nanométricos", explica Antonio Hernando, uno de los investigadores. Los materiales que presentan magnetismo espontáneo a temperatura ambiente son el hierro, el níquel y el cobalto, pero los investigadores españoles han comprobado que las nanopartículas de paladio y de oro son también magnéticas a temperatura ambiente.

El caso del paladio, señalan los investigadores, no es demasiado sorprendente porque se trata de un metal que por su estructura electrónica es casi magnético y que, como consecuencia de la disminución de tamaño hasta menos de tres nanómetros alcanza la configuración magnética. Sin embargo, el oro es un metal diamagnético, explican, lo que significa que está justo en el límite opuesto a las condiciones que le aproximarían a ser magnético incluso en la escala nanométrica. A pesar de ello, los investigadores han constatado que partículas de oro de un tamaño aproximado de un nanómetro (unos 100 átomos solamente) presentan magnetismo permanente a temperatura ambiente.

El magnetismo de estas partículas puede tener aplicaciones bastante directas y próximas, en memorias magnéticas y también en medicina. En este área sería tanto como impulsores de contraste en resonancia magnética como en portadores de fármacos a puntos localizados (por ejemplo, tumores), ya que la conducción a través del organismo se haría mediante gradientes de campos magnéticos.

Los átomos de oro de la superficie de la nanopartícula pueden enlazarse a un átomo de azufre que a su vez puede servir de anzuelo a cadenas orgánicas y moléculas biológicas como azúcares, proteínas y bases. En el caso de las partículas de oro es precisamente el enlace con el azufre el que modifica los estados electrónicos dando lugar a la aparición del magnetismo. Por tanto, las partículas de oro que son capaces de transportar moléculas orgánicas son magnéticas.

Los grupos de investigación han sido dirigidos por Asunción Fernández, del Instituto de Materiales de Sevilla (CSIC-Universidad), Soledad Penades, del Grupo de Carbohidratos (IIQ-CSIC) también en Sevilla, y Hernando en el Instituto de Magnetismo Aplicado (CSIC-Universidad Complutense-Renfe) en Madrid.

Planos atómicos en una nanoparticula de oro.
Planos atómicos en una nanoparticula de oro.IMA
Una partícula de paladio.
Una partícula de paladio.IMA

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