Un equipo de científicos de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA) y la Universidad Northwestern han producido imágenes y videos en 3-D de una pequeña nanopartícula de platino con resolución atómica que revelan nuevos detalles de defectos en nanomateriales que no se han visto antes.

Antes de este trabajo, los científicos solo tenían plano, imágenes bidimensionales con las que ver la disposición de los átomos. La nueva metodología de imágenes desarrollada en UCLA y Northwestern permitirá a los investigadores aprender más sobre un material y sus propiedades al ver los átomos desde diferentes ángulos y ver cómo están dispuestos en tres dimensiones.

El estudio será publicado el 27 de marzo por la revista Naturaleza .

Los autores describen poder ver cómo los átomos de una nanopartícula de platino —sólo 10 namómetros de diámetro— están dispuestos en tres dimensiones. También identifican cómo se organizan los átomos alrededor de los defectos en la nanopartícula de platino.

Similar a cómo se realizan las tomografías computarizadas del cerebro y el cuerpo en un hospital, los científicos tomaron imágenes de una nanopartícula de platino desde muchas direcciones diferentes y luego juntaron las imágenes usando un nuevo método que mejoró la calidad de las imágenes.

Este nuevo método es una combinación de tres técnicas:microscopía electrónica de transmisión de barrido, tomografía igualmente inclinada (EST) y filtrado de Fourier tridimensional. En comparación con la TC convencional, el método combinado produce imágenes en 3D de una calidad mucho mayor y permite la visualización directa de los átomos dentro de la nanopartícula de platino en tres dimensiones.

"Visualizar la disposición de los átomos en los materiales ha jugado un papel importante en la evolución de la ciencia y la tecnología modernas, "dijo Jianwei (John) Miao, quien dirigió el trabajo. Es profesor de física y astronomía en UCLA e investigador del California NanoSystems Institute en UCLA.

"Nuestro método permite la obtención de imágenes en 3-D de las estructuras locales en materiales a resolución atómica, y se espera que encuentre aplicación en las ciencias de los materiales, nanociencia, física y química del estado sólido, " él dijo.

"Resulta que hay detalles que solo podemos ver cuando podemos mirar materiales en tres dimensiones, "dijo el coautor Laurence D. Marks, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas McCormick de Northwestern.

"Hemos tenido sospechas durante mucho tiempo de que estaban sucediendo más cosas de las que podíamos ver en las imágenes planas que teníamos, ", Dijo Marks." Este trabajo es la primera demostración de que esto es cierto a escala atómica ".

El experto en nanotecnología Pulickel M. Ajayan, los profesores de ingeniería Benjamin M. y Mary Greenwood Anderson de la Universidad de Rice felicitaron la investigación.

"Este es el primer caso en el que la estructura tridimensional de dislocaciones en nanopartículas se ha revelado directamente a resolución atómica, "Ajayan dijo." El elegante trabajo demuestra el poder de la tomografía electrónica y conduce a posibilidades de correlacionar directamente la estructura de las nanopartículas con las propiedades, todo en vista tridimensional completa ".

Los defectos pueden influir en muchas propiedades de los materiales, y una técnica para visualizar estas estructuras en resolución atómica podría conducir a nuevos conocimientos beneficiosos para los investigadores en una amplia gama de campos.

"Mucho de lo que sabemos sobre cómo funcionan los materiales, ya sea un catalizador en el sistema de escape de un automóvil o la pantalla de un teléfono inteligente, proviene de imágenes de microscopio electrónico de cómo están dispuestos los átomos, ", Dijo Marks." Este nuevo método de obtención de imágenes abrirá el mundo atómico de las nanopartículas ".