(PhysOrg.com) - Controlar el comportamiento de las nanopartículas puede ser tan difícil como tratar de lidiar con un grupo de adolescentes. Sin embargo, Un nuevo estudio en el que participa el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. ha dado a los científicos una idea de cómo el ajuste de las atractivas cualidades electrónicas de una nanopartícula puede conducir a la creación de "suprapartículas" uniformes ordenadas.

"Hay un equilibrio delicado que debes lograr, ”Dijo el físico de Argonne Byeongdu Lee, quien dirigió la caracterización de las suprapartículas utilizando rayos X de alta energía proporcionados por Advanced Photon Source de Argonne. "Si la fuerza atractiva de Van der Waals es demasiado fuerte, todas las nanopartículas se romperán juntas a la vez, y terminarás con un feo, vidrio desordenado. Pero si la fuerza repulsiva de Coulomb es demasiado fuerte, en primer lugar, nunca se unirán ".

Investigadores de la Universidad de Michigan y China también colaboraron en el estudio.

Este problema de tratar de lograr el tipo correcto de equilibrio ha apuntalado todo un campo de investigación coloidal, según Lee. Pero incluso si se alcanza el equilibrio adecuado para promover lo lento, crecimiento constante de una suprapartícula, Hasta ahora, los investigadores todavía tenían muy pocas formas de controlar el tamaño de la partícula que crecería. "Si pudieras hacer que la fuerza atractiva fuera un poco más fuerte que la fuerza repulsiva, verías el crecimiento de un cristal, pero no podrías determinar qué tan grande creció, ”Dijo.

La investigación de Argonne se centró en encontrar una forma para que una suprapartícula detenga automáticamente su propio crecimiento. Tal condición solo podría ocurrir si la fuerza de atracción neta de las nanopartículas hacia el interior de la suprapartícula fuera mayor que la fuerza de atracción neta de las nanopartículas que formaron el borde de la suprapartícula, lo que se conoce como morfología de núcleo-capa. "

Aunque se habían observado morfologías núcleo-caparazón en investigaciones anteriores, esos estudios anteriores se habían concentrado en los tipos de suprapartículas creadas por nanopartículas "monodispersas", aquellas que, como canicas, compartiría un tamaño y una forma comunes. "Es más fácil agrupar a las personas en grupos más grandes si tienen características en común que si no las tienen, Dijo Lee. "Es como la escuela secundaria en ese sentido".

En lugar de ceñirse a la monodispersidad, sin embargo, la investigación de Argonne se centró en cambio en nanopartículas "polidispersas", aquellas con una amplia variedad de tamaños, masas, y configuraciones. “La ventaja de nuestra técnica es que ya no es necesaria la monodispersidad. Puede mezclar dos componentes diferentes, como un metal y un semiconductor, y seguir viendo el mismo tipo de ensamblaje autolimitado controlado ".

Aunque la investigación sobre suprapartículas nacidas de colecciones polidispersas de nanopartículas aún está en su infancia, Lee y sus colegas creen que la metodología podría encontrar su camino en varias aplicaciones diferentes, quizás abarcando desde la óptica hasta la administración de fármacos y la energía fotovoltaica. “Cuando trabajas en nanotecnología, tenemos que preguntarnos "¿podemos hacer esto?" antes de saber realmente para qué será útil nuestro descubrimiento, ”Explicó Lee. "Esperamos que una mayor investigación abra nuevas líneas de descubrimiento que ni siquiera hemos concebido todavía".

Un artículo basado en la investigación aparece en la edición de septiembre de 2011 de Nanotecnología de la naturaleza .