THOMAS FUCHS

Como si de los miembros de una torre humana se tratase, ciertas partículas nanoscópicas podrían adquirir la facultad de organizarse de manera espontánea en estructuras intrincadas de mayor tamaño. En una investigación reciente, un grupo de expertos de la Universidad de Michigan ha hallado que la geometría de un objeto afecta en gran medida a la manera en que tiende a aglomerarse con sus vecinos. En consecuencia, el diseño de nanopartículas con la forma adecuada permitiría que estas engendrasen estructuras predecibles sin más que forzarlas a apiñarse unas con otras. El estudio, que apareció publicado en el número del 27 de julio de la revista Science, podría resultar clave en el diseño de nuevos materiales.

Los investigadores realizaron varias simulaciones informáticas para estudiar la manera en que 145 tipos de partículas con formas poliédricas idealizadas tenderían a amontonarse. En la mayoría de los casos, los poliedros se organizaron solos para formar retículos cristalinos o estructuras similares a un cristal. En un trabajo previo junto con otros colaboradores, Sharon Glotzer, coautora del estudio, ya había hallado que ciertas geometrías exhibían una tendencia natural a apiñarse de manera ordenada. Sin embargo, las nuevas simulaciones han demostrado que dicho comportamiento se corresponde más bien con la regla que con una excepción.

En algunos casos, de hecho, el ensamblaje de las partículas procedió con una coordinación asombrosa. Una estructura piramidal de base cuadrada se ordenó primero en «supercubos» compuestos por seis pirámides cada uno para formar luego un retículo cúbico de mayor tamaño. Además, los investigadores hallaron que el comportamiento colectivo de cada tipo de partícula estaba lejos de resultar aleatorio: en el 94 por ciento de los casos, bastaban dos números (el cociente isoperimétrico, que codifica información sobre la geometría de la partícula, y el número de coordinación, que determina de cuántas vecinas se rodeará cada una) para predecir la estructura cristalina final.

El vínculo entre la geometría de una partícula y la forma en que tiende a autoorganizarse podría aprovecharse para diseñar nanopartículas con un comportamiento colectivo determinado. «En cierto modo, se trata del santo grial de la investigación sobre materiales: sin más que echar un vistazo al aspecto de los bloques constituyentes, predecir todas las estructuras cristalinas estables a las que puede dar lugar», explica Glotzer. «Este estudio supone un primer paso en esa dirección», concluye.

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