Nanocristales que se autoensamblan

Ciertas moléculas orgánicas dirigen la formación de estructuras de nanocristales, han descubierto investigadores de la Universidad de Hamburgo y Beatriz H. Juárez, del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia (IMDEA Nanociencia) . Este trabajo tiene potenciales aplicaciones en el desarrollo de nuevos dispositivos y supone un avance en la comprensión de los procesos de formación de nanoestructuras autoorganizadas en la naturaleza.

Los materiales nanoestructurados ofrecen un enorme abanico de posibilidades para el desarrollo de nuevos dispositivos con fascinantes aplicaciones ópticas, magnéticas o electrónicas, tales como fuentes de iluminación (diodos emisores de luz o LEDs como los que componen la pantalla plana de un televisor), células solares (cuya función es convertir la energía del sol en electricidad), detectores de moléculas, o sensores de luz o temperatura. Sin embargo, explican los investigadores, para las aplicaciones más sofisticadas es esencial colocar las nanoestructuras de un modo ordenado, algo que está lejos de ser fácil.

Los investigadores han desarrollado un procedimiento para organizar nanopartículas semiconductoras de sulfuro de plomo en estructuras bidimensionales ordenadas, utilizando disolventes con cloro. Mediante este procedimiento las nanopartículas recubiertas de moléculas orgánicas, inicialmente desordenadas, se ensamblan como piezas de Lego formando primero agregados y después cristales más grandes.

Durante este proceso, las moléculas orgánicas se agrupan densamente formando una capa ordenada, a ambos lados del nuevo cristal. Este ordenamiento de las moléculas orgánicas facilita la formación de las estructuras bidimensionales. Los resultados de este trabajo conjunto se publican esta semana, en portada, en la revista Science, ya que suponen un avance considerable en la comprensión de los procesos de formación de nanoestructuras autoorganizadas.

Como tantas veces en nanotecnología esta investigación tiene un punto de partida en la naturaleza. Hace unos años se observó que algunos microorganismos son capaces de influir en procesos en los que se generan nanopartículas que posteriormente se fusionan en ciertas direcciones del espacio para producir arquitecturas ordenadas en la nanoescala. Este proceso de fusión orientada de nanopartículas, algo fascinante para cristalógrafos y químicos coloidales, es uno de los mecanismos más estudiados hoy en día en los laboratorios de síntesis coloidal como modelo a seguir para generar estructuras más complejas y jerárquicas que muestren propiedades y funcionalidades concretas útiles para el desarrollo de nanocontactos eléctricos, sensores y demás. En particular, el grado de perfección cristalina de un cristal formado por fusión orientada de nanopartículas en disolución puede ser mayor que el del cristal generado clásicamente átomo a átomo.