Los investigadores de la Universidad de Toronto se han inspirado en el aparato fotosintético de las plantas para diseñar una nueva generación de nanomateriales que controlan y dirigen la energía absorbida por la luz.

Sus hallazgos se informan en una próxima edición de Nanotecnología de la naturaleza, que se lanzará el 10 de julio, 2011.

Los investigadores de la U of T, dirigido por los profesores Shana Kelley y Ted Sargent, informan de la construcción de lo que ellos denominan "moléculas artificiales".

"Los nanotecnólogos han estado cautivados durante muchos años por los puntos cuánticos, partículas de semiconductores que pueden absorber y emitir luz de manera eficiente. y en longitudes de onda elegidas a medida, "explicó el coautor Kelley, profesor de la Facultad de Farmacia Leslie Dan, el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina, y el Departamento de Química de la Facultad de Artes y Ciencias. "Lo que le ha faltado a la comunidad, hasta ahora, es una estrategia para construir estructuras de orden superior, o complejos, de múltiples tipos diferentes de puntos cuánticos. Este descubrimiento llena ese vacío ".

El equipo combinó su experiencia en ADN y en semiconductores para inventar una estrategia generalizada para unir ciertas clases de nanopartículas entre sí.

"El mérito de este notable resultado en realidad es del ADN:su alto grado de especificidad, su voluntad de unirse solo a una secuencia complementaria, nos permitió construir ingeniería racional estructuras de diseño de nanomateriales, "dijo Sargent, profesor en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática Edward S. Rogers Sr. de la Universidad de Toronto, quien también es la Cátedra de Investigación de Canadá en Nanotecnología. "Lo asombroso es que nuestras antenas se construyeron solas:recubrimos diferentes clases de nanopartículas con secuencias seleccionadas de ADN, combinó las diferentes familias en un vaso de precipitados, y la naturaleza siguió su curso. El resultado es un nuevo y hermoso conjunto de materiales autoensamblados con propiedades interesantes ".

Las antenas tradicionales aumentan la cantidad de onda electromagnética, como una frecuencia de radio, que se absorbe, y luego canalizar esa energía a un circuito. En cambio, las nanoantenas de U de T aumentaron la cantidad de luz que se absorbe y la canalizaron a un solo sitio dentro de sus complejos en forma de moléculas. Este concepto ya se utiliza en la naturaleza en antenas de captación de luz, constituyentes de las hojas que hacen que la fotosíntesis sea eficiente. "Como las antenas de radios y teléfonos móviles, nuestros complejos capturaron la energía dispersa y la concentraron en una ubicación deseada. Como las antenas recolectoras de luz en las hojas de un árbol, nuestros complejos lo hacen utilizando longitudes de onda que se encuentran en la luz solar, "explicó Sargent.

"Los profesores Kelley y Sargent han inventado una clase novedosa de materiales con propiedades completamente nuevas. Su conocimiento e investigación innovadora demuestran por qué la Universidad de Toronto es líder en el campo de la nanotecnología, "dijo el profesor Henry Mann, Decano de la Facultad de Farmacia Leslie Dan.

"Este es un excelente trabajo que demuestra nuestra creciente capacidad para ensamblar estructuras precisas, para adaptar sus propiedades, y desarrollar la capacidad de controlar estas propiedades mediante estímulos externos, "señaló Paul S. Weiss, Fred Kavli Catedrático de NanoSystems Sciences en UCLA y Director del California NanoSystems Institute.

Kelley explicó que el concepto publicado en el artículo de Nature Nanotechnology es amplio y va más allá de las antenas de luz por sí solas.

"Lo que muestra este trabajo es que nuestra capacidad para manipular materiales a nanoescala está limitada sólo por la imaginación humana. Si los puntos cuánticos semiconductores son átomos artificiales, luego, hemos sintetizado racionalmente moléculas artificiales a partir de estos versátiles bloques de construcción ".