Únete á nosa canle de Whatsapp
Un traballo coliderado por Eva González Noya, investigadora do Consello Superior de Investigacións Científicas (CSIC) revelou que é posible formar cuasicristais —estruturas ordenadas que, a diferenza dos cristais usuais, non seguen internamente un patrón periódico—, a partir de materiais non metálicos mediante o control da dirección das interaccións ou ligazóns entre as súas partículas. A investigación, publicada na revista Nature, abre unha vía para producir cuasicristais no laboratorio a partir de nanopartículas de ADN, un logro que podería ser aplicado na fabricación de chips, sensores e outros dispositivos pola capacidade que teñen estes materiais de inhibir a propagación da luz.
Os cuasicristais son estruturas que seguen unha orde, pero a disposición tridimensional dos seus átomos non é periódica, como si sucede no caso dos cristais. Dito doutra forma, estes materiais non se poden obter replicando unha unidade estrutural (a cela unidade no caso dos cristais) nas tres dimensións do espazo. O seu descubrimento na natureza polo Nobel de Química israelí Dan Shechtman produciu un cambio de paradigma no campo da cristalografía. Desde entón identificáronse multitude de cuasicristais icosaédricos (chamados así porque teñen a mesma simetría que un icosaedro, un poliedro regular de vinte caras), algúns atopados de forma natural en meteoritos e, mesmo, a partir dunha detonación nuclear, como a da bomba Trinity en 1945.
A galega que explicou como se xeran as distintas formas dos cristais de xeo
“Todos estes cuasicristais están formados por metais, nunca se observaron en sistemas covalentes, o que quere dicir que as interaccións ou ligazóns entre os seus átomos non son direccionales, xa que non están dirixidos ou orientados entre eles con ángulos ben definidos. Mediante experimentos computacionales nós demostramos que, se non nos limitamos ás restricións xeométricas permitidas en sistemas atómicos, si é posible obter cuasicristais icosaédricos mediante interaccións direccionales”, aclara Eva Noya, do Instituto de Química Física Rocasolano (IQFR-CSIC), que liderou o traballo xunto a Jonathan Doye, da Universidade de Oxford.
Ata o de agora as teorías existentes explicaban a formación de cuasicristais mediante interaccións de longo alcance (como as das ligazóns metálicas). Este estudo conclúe que tamén se poden obter a través de ligazóns direccionais que promoven ou favorecen a simetría icosaédrica. Desde un punto de vista práctico, os resultados poden ser o punto de partida para a produción experimental destes materiais.
Aínda que é improbable que os cuasicristais observados poidan obterse a partir de sistemas atómicos, os átomos non son o único tipo de partículas que poden formar cristais. Os coloides ou nanopartículas tamén se poden organizar en cristais. En concreto, estes xa se produciron experimentalmente a partir de nanopartículas construídas utilizando hebras de ADN. Esta técnica, denominada origami de ADN, emprégase en nanotecnoloxía para crear formas complexas con material xenético.
“Neste artigo propoñemos símiles das partículas modelo utilizando nanopartículas de ADN que se poden sintetizar no laboratorio. A vantaxe de utilizalas é que a forma e as interaccións entre as partículas pódense controlar de forma moi precisa”, subliña Noya.
Se as nanopartículas teñen o tamaño adecuado, será posible obter no laboratorio cuasicristais que sexan capaces de inhibir a propagación da luz en determinadas frecuencias en todas as direccións. “Esta calidade converte aos cuasicristais en materiais especialmente atractivos en campos como a fotónica e as telecomunicacións”, engade a investigadora do CSIC.
Referencia: How to design an icosahedral quasicrystal through directional bonding (Publicado en Nature).
