Demasiado grande para ser clasificado como moléculas, pero demasiado pequeño para ser sólidos a granel, Los cúmulos atómicos pueden variar en tamaño desde unas pocas docenas hasta varios cientos de átomos. Las estructuras se pueden utilizar para una amplia gama de aplicaciones, lo que requiere un conocimiento detallado de sus formas. Estos son fáciles de describir usando matemáticas en algunos casos; mientras que en otros, sus morfologías son mucho más irregulares. Sin embargo, los modelos actuales normalmente ignoran este nivel de detalle; a menudo definiendo los grupos como estructuras simples en forma de bola.

En una investigación publicada en La Revista Física Europea B , José M. Cabrera-Trujillo y sus colegas de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí en México proponen un nuevo método para identificar las morfologías de los cúmulos atómicos. Ahora han confirmado que las formas geométricas distintivas de algunos grupos, así como la irregularidad de las estructuras amorfas, se puede identificar completamente matemáticamente.

Los conocimientos recopilados por el equipo de Cabrera-Trujillo podrían facilitar a los investigadores la creación de clústeres atómicos para aplicaciones específicas. Estos podrían incluir nanopartículas que contienen dos metales diferentes, que son muy eficaces para catalizar reacciones químicas. Sus métodos actualizados proporcionaron nuevas formas de determinar las propiedades estructurales de los clústeres, las formas en que convierten la energía en diferentes formas, y las fuerzas potenciales entre átomos. La técnica también fue capaz de distinguir los entornos circundantes de átomos en los núcleos de los cúmulos, y en sus superficies. Por último, esto permitió a los investigadores distinguir entre formas distintivas, incluidos los icosaedros, octaedros, y panqueques simples. También pudieron identificar formas amorfas, que no contienen ningún orden matemático discernible.

Cabrera-Trujillo y sus colegas lograron esto reconsiderando cómo las simulaciones deberían identificar las estructuras cristalinas de los cúmulos. Luego demostraron la efectividad de su técnica al definir las diferentes formas de nanoaleaciones de oro y cobre que contienen entre 38 y 933 átomos. La técnica actualizada ahora podría ayudar a los investigadores a evaluar de manera más efectiva qué tan ordenados o desordenados están los cúmulos atómicos. Esto podría permitir aplicaciones más extendidas en el futuro.