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Esculpir con luz

Una nueva técnica para ahuecar cristales diminutos podría ayudar a capturar el carbono atmosférico.

Los microcristales de óxido cuproso se transforman conforme aumenta el tiempo de exposición (de izquierda a derecha) bajo una lámpara halógena. [CHU QIN]

Por primera vez, los investigadores han empleado luz para controlar la forma de nanopartículas y crear estructuras huecas micrométricas a partir de cristales de óxido cuproso (cobre y oxígeno). Tales partículas podrían servir para mejorar la obtención de imágenes microscópicas o como catalizadores de bajo coste para retirar el exceso de dióxido de carbono de la atmósfera, según Bryce Sadtler, químico de la Universidad de Washington en San Luis y autor principal de un trabajo sobre la nueva técnica publicado en octubre en la revista Chemistry of Materials.

El proceso de vaciado requiere luz visible, una solución alcalina y una fuente de voltaje, explica Sadtler. Al iluminar un microcristal de óxido cuproso, sus electrones se excitan y se unen a los iones de cobre para formar átomos del metal. Esos átomos ya no están ligados al oxígeno y pueden saltar a la superficie de la partícula, formando un recubrimiento de cobre que protege algunas partes del cristal contra los efectos de la solución.

La estructura cristalina determina qué caras quedan protegidas y cuáles se disuelven: la disposición de los átomos en algunas caras permite que los electrones se exciten con más facilidad y atrae más átomos metálicos a la superficie. Pero las caras desprotegidas se disuelven rápidamente, lo que esculpe el cristal a lo largo de líneas geométricas bien definidas. Por razones similares, «solo es posible cortar los diamantes [fácilmente] de un cierto número de maneras», señala Sadtler. Es más sencillo romperlos en la dirección de las filas de átomos de su estructura cristalina.

Stephen Maldonado, químico de la Universidad de Michigan que no participó en el estudio, afirma que los hallazgos «podrían resultar útiles para diseñar catalizadores de alta eficiencia para reducir el CO2, o en otras áreas».

Sadtler apunta que los cristales ahuecados podrían tener otras aplicaciones, aparte de agilizar las reacciones asociadas a la captura de carbono, gracias a su gran superficie y particular forma. Por ejemplo, los métodos actuales de obtención de imágenes microscópicas funcionan muy bien con los materiales sólidos cristalinos, pero tienen problemas para identificar biomoléculas. De acuerdo con Sadtler, sería posible usar estructuras huecas de este tipo para rodear moléculas orgánicas, tal vez en muestras de sangre u orina, y potenciar la señal de las sustancias difíciles de detectar. Los expertos también estudian otros materiales que interaccionan intensamente con la luz, como los óxidos de hierro y manganeso, compuestos prometedores para el diseño de pilas de combustible de hidrógeno.

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