6 de Enero de 2022
Materiales

Cómo «tallar» formas sólidas en un líquido

Usan luz ultravioleta para controlar la formación de nanocompuestos sólidos en una disolución y crear complejas estructuras.

Un grupo de investigadores ha empleado un haz de luz ultravioleta para generar nanopartículas minerales sólidas en el interior de una solución cuidadosamente preparada. De esta manera, han logrado esculpir motivos florales y otras formas intrincadas.

En la naturaleza, los minerales pueden autoensamblarse para dar lugar a estructuras tan elegantes como los esqueletos coralinos. Un equipo dirigido por Willem Noorduin, del instituto de investigación AMOLF de Ámsterdam, se propuso reproducir ese proceso en el laboratorio. Para ello escogieron una molécula denominada ketoprofeno, que libera dióxido de carbono al ser expuesta a la luz ultravioleta, y la mezclaron en una solución con iones de bario y silicato. Sus resultados se recogen en la revista Advanced Materials.

Al proyectar luz ultravioleta sobre una sección triangular de la solución (<em>izquierda</em>) se desencadena la formación de un nanocompuesto sólido con forma de triángulo. Se muestran imágenes del proceso tomadas con un microscopio óptico a las 4, 7 y 15 horas del comienzo de la irradiación, así como una fotografía de la estructura resultante obtenida mediante microscopía electrónica (<em>derecha</em>). [<a href="https://amolf.nl/news/crystals-beneath-a-sunbed">Marloes H. Bistervels et al./AMOLF</a>]

Los autores usaron un dispositivo hecho a medida para irradiar el interior de la solución con un delgado haz de luz ultravioleta. Las moléculas de ketoprofeno situadas en las inmediaciones de la luz generaron dióxido de carbono, y este se combinó con los iones de bario cercanos para generar nanocristales de carbonato de bario. Eso, a su vez, provocó la precipitación de dióxido de silicio y la formación de partículas nanométricas de un mineral compuesto de bario y sílice.

Moviendo el haz de luz (<em>línea amarilla discontinua</em>) a través del líquido a lo largo de algunas horas, los investigadores lograron crear hilos de mineral sólido de varios milímetros de longitud. [<a href="https://amolf.nl/news/crystals-beneath-a-sunbed">Marloes H. Bistervels et al./AMOLF</a>]

Los investigadores, además, pudieron controlar el modo en que la estructura creada por el mineral se enroscaba, se plegaba o giraba alrededor de un punto. Para lograrlo, hacían que el haz de luz adoptara una forma determinada (por ejemplo, triangular) o variaban las condiciones de la reacción, como la intensidad lumínica o la temperatura de la solución. Al mover el haz a través del líquido, también consiguieron generar un hilo de mineral sólido.

Nature Research Highlights

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con el permiso de Nature Research Group.

Referencia: «Light-controlled nucleation and shaping of self-assembling nanocomposites». Marloes H. Biservels et al. en Advanced Materials, art. 2107843, diciembre de 2021.

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