secuencia ime de imágenes representativas del microscopio de fuerza atómica, mostrando la precipitación y la consiguiente transformación de las etapas preliminares líquidas en la superficie de un monocristal de ácido glutámico monohidrato. La primera imagen (t =0 minutos) se registró cinco minutos después de que se añadió la solución sobresaturada. Más imágenes de izquierda a derecha después de otras 3, 9, 15, 26, 31, 34, 37 y 47 minutos. El campo de visibilidad tiene un tamaño de dos por dos micrómetros. Los círculos de colores ayudan a observar qué sucede con las gotas en la superficie del cristal (disolución o crecimiento de otra capa). Crédito:Universidad de Konstanz
Esto podría acelerar considerablemente el crecimiento de los cristales, que es de gran importancia en varios materiales y aplicaciones. El estado líquido de los componentes básicos en la etapa preliminar también podría acelerar la eficacia de los medicamentos. Los resultados han sido publicados en el número actual de la revista científica Comunicaciones de la naturaleza el 21 de junio de 2017.
El equipo de investigación del profesor Coelfen utilizó un microscopio de fuerza atómica para las mediciones en esta etapa preliminar. Las imágenes así obtenidas muestran puntos brillantes que se oscurecen a medida que pasa el tiempo, y finalmente se fusionan por completo con la superficie del cristal. El microscopio de fuerza atómica traduce el brillo en altura. Cuanto más brillante sea el lugar cuanto más alto es el componente que luego se extiende hasta que alcanza la altura de la superficie del cristal. Ahora forma una nueva capa de cristal. Helmut Coelfen explica el principio:"Si creo una nueva capa con átomos o moléculas, Necesito muchos de esos. Si, sin embargo, mi solución ya contiene bloques de construcción, Puedo agregar muchos bloques de construcción al sitio de construcción previsto de una sola vez ".
La existencia de estos nano-goteos ya se conocía antes del experimento de Konstanz. Fueron encontrados por proteínas, que son macromoléculas muy grandes. Ácido glutamico, a diferencia de, es un solo aminoácido, una molécula muy pequeña. Este crecimiento no clásico en moléculas tan pequeñas se observó por primera vez. como fue la medición exitosa. Estrictamente hablando, el estado líquido aún no ha sido probado, pero se concluye a partir de la propiedad de los bloques de construcción en la superficie del cristal. "Creemos que deben ser líquidos, de lo contrario, las nano-gotas no se esparcirían de esa manera ", dice Helmut Coelfen.
Si el ácido glutámico utiliza este mecanismo de etapas preliminares líquidas para crecer, esto también podría aplicarse a otras moléculas. Helmut Coelfen tiene en mente formulaciones particularmente nuevas para principios activos en medicamentos. Como los líquidos se disuelven más rápido que los sólidos, estos medicamentos serían efectivos mucho más rápido. El experimento del equipo de investigación de Coelfen también puede medir la velocidad a la que crecen las capas y así calcular cuántos componentes básicos contiene el líquido. "Esto contribuye a una comprensión fundamental del crecimiento de los cristales", dice Coelfen. Las desviaciones del crecimiento de cristales esperado también se pueden explicar a través de esta observación.
Habrá que desarrollar ahora nuevas teorías físico-químicas del crecimiento de cristales para describir teóricamente la observación empírica de la etapa preliminar líquida. Las preguntas cruciales son:¿De dónde provienen estos pequeños bloques de construcción? ¿Por qué se vuelven líquidos? ¿Y por qué pueden crear una capa de cristal? El equipo de investigación de Helmut Coelfen ha proporcionado el material experimental para la teoría futura.