Pequeñas partículas de dióxido de titanio se encuentran como ingredientes clave en las pinturas para paredes, protectores solares, y pasta de dientes; actúan como reflectores de luz o como abrasivos. Sin embargo, con la disminución del tamaño de partícula y un cambio correspondiente en su relación superficie-volumen, sus propiedades cambian de modo que las nanopartículas cristalinas de dióxido de titanio adquieren capacidad catalítica:activadas por el componente UV de la luz solar, descomponen toxinas o catalizan otras reacciones relevantes.

Ahora, La Dra. Katja Henzler y un equipo de químicos del Centro Helmholtz de Berlín han desarrollado una síntesis para producir nanopartículas a temperatura ambiente en una red de polímeros. Su análisis, realizado en BESSY II, Fuente de radiación de sincrotrón de Berlín, ha revelado la estructura cristalina de las nanopartículas. Esto representa un gran paso adelante en el uso de nanoreactores poliméricos ya que, hasta hace poco, las nanopartículas tuvieron que calentarse a fondo para que cristalizaran. El último paso de síntesis se puede ahorrar debido al entorno especial dentro de la red PNIPAM.

Los nanoreactores poliméricos del equipo de Henzler consisten en un núcleo de poliestireno rodeado por una red de cadenas PNIPAM. Se añadió un compuesto de titanio a una solución etanólica de los coloides poliméricos, lo que provocó la formación de pequeñas partículas de dióxido de titanio dentro de la red PNIPAM. Los experimentos de BESSY II demostraron que los químicos pudieron controlar la velocidad de estos procesos y, al mismo tiempo, afectaron la calidad de los nanocristales que se habían formado.

Usando la nueva combinación de microscopía de rayos X y espectroscopía (NEXAFS-TXM, U41-SGM) en BESSY II, Henzler y el equipo de microscopía pudieron demostrar que las nanopartículas están distribuidas homogéneamente sobre los nanoreactores poliméricos. Los investigadores examinaron sus muestras en un entorno acuoso criogénico, que previene la formación de artefactos debido al secado de la muestra. Su análisis mostró que las nanopartículas tienen una estructura cristalina. "Los nanocristales tienen una estructura de anatasa tetragonal y esta estructura cristalina es clave para su desempeño catalítico. Además, nuestro nuevo método analítico nos permite controlar la calidad de las partículas sintetizadas para poder optimizarlas para aplicaciones relevantes, "dice Katja Henzler.