Según el electromagnetismo clásico, una partícula cargada que se mueve en un campo magnético externo experimenta una fuerza que hace circular la trayectoria de la partícula. Esta ley básica de la física se explota en el diseño de ciclotrones que funcionan como aceleradores de partículas. Cuando se colocan partículas de metal de tamaño nanométrico en un campo magnético, el campo induce una corriente de electrones circulantes dentro de la partícula. La corriente circulante a su vez crea un campo magnético interno que se opone al campo externo. Este efecto físico se llama blindaje magnético.

La fuerza del blindaje se puede investigar utilizando espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN). El blindaje magnético interno varía fuertemente en una escala de longitud atómica, incluso dentro de una partícula de tamaño nanométrico. Comprender estas variaciones de escala de átomos solo es posible empleando la teoría mecánica cuántica de las propiedades electrónicas de cada átomo que forma la nanopartícula.

Ahora, el grupo de investigación del profesor Hannu Häkkinen en la Universidad de Jyväskylä, en colaboración con la Universidad de Guadalajara en México, desarrolló un método para calcular, visualice y analice las corrientes de electrones circulantes dentro de nanoestructuras complejas en 3D. El método se aplicó a nanopartículas de oro con un diámetro de solo alrededor de un nanómetro.

Los cálculos arrojan luz sobre resultados experimentales inexplicables de mediciones anteriores de RMN en la literatura sobre cómo cambia el blindaje magnético dentro de la partícula cuando un átomo de oro es reemplazado por un átomo de platino.

También se desarrolló una nueva medida cuantitativa para caracterizar la aromaticidad dentro de las nanopartículas metálicas basada en la fuerza total integrada de la corriente de electrones de protección.

"La aromaticidad de las moléculas es uno de los conceptos más antiguos de la química, y se ha relacionado tradicionalmente con moléculas orgánicas en forma de anillo y con su densidad de electrones de valencia deslocalizada que pueden desarrollar corrientes circulantes en un campo magnético externo. Sin embargo, han faltado criterios cuantitativos generalmente aceptados para el grado de aromaticidad. Nuestro método proporciona ahora una nueva herramienta para estudiar y analizar las corrientes de electrones a la resolución de un átomo dentro de cualquier nanoestructura. en principio. Los revisores de nuestro trabajo consideraron esto como un avance significativo en el campo, "dice el profesor Häkkinen que coordinó la investigación.