Un equipo de investigadores de Finlandia, Singapur y Arabia Saudita ha logrado los primeros conocimientos sobre el crecimiento de cristales de ingeniería mediante nanoclusters metálicos atómicamente precisos.
En detalle, el grupo sintetizó grupos de metales que constaban de 25 átomos de oro, de un nanómetro de diámetro. Estos grupos son solubles en agua debido a las moléculas de ligando que protegen el oro. Se sabe que este material de racimo se autoensambla en monocristales compactos bien definidos cuando se evapora el solvente de agua.
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En un papel publicado en la revista Química de la naturaleza, los científicos explican que la materia sólida ordinaria consiste en átomos organizados en una red cristalina. El carácter químico de los átomos y la simetría de la red definen las propiedades de la materia, por ejemplo, si es un metal, un semiconductor o un aislante eléctrico. La simetría de la red puede cambiar por condiciones ambientales como la temperatura o la alta presión, que pueden inducir transiciones estructurales y transformar incluso un aislante eléctrico en un conductor eléctrico, es decir, un metal.
Las entidades idénticas más grandes, como las nanopartículas o los nanoclusters metálicos atómicamente precisos, también pueden organizarse en una red cristalina para formar los llamados metamateriales. Sin embargo, hasta ahora, la información sobre cómo diseñar el crecimiento de dichos materiales a partir de sus componentes básicos ha sido escasa, ya que el crecimiento de cristales es un proceso típico de autoensamblaje.
Aquí es donde entra el equipo de investigación.
Dirigido por Qiaofeng Yao, el equipo encontró un concepto novedoso para regular el crecimiento de cristales mediante la adición de iones moleculares de tetraalquilamonio en el solvente. Estos iones afectan la química de la superficie de los cúmulos de oro, y se observó que su tamaño y concentración tienen un impacto en el tamaño, la forma y la morfología de los cristales formados.
Sorprendentemente, las imágenes de microscopía electrónica de alta resolución de algunos de los cristales revelaron que consisten en cadenas poliméricas de grupos con enlaces entre partículas de cuatro átomos de oro.
Según los investigadores, la química superficial demostrada abre ahora nuevas formas de diseñar metamateriales basados en grupos metálicos para investigaciones de sus propiedades electrónicas y ópticas.
