Investigadores de la Universidad McGill han descubierto una nueva forma de unir materiales mediante ultrasonido. El ultrasonido, un sonido tan alto que no se puede escuchar, se usa normalmente para romper partículas en el agua. En un estudio reciente, el equipo de investigadores, dirigido por el profesor de McGill Jake Barralet, de las facultades de Odontología y Medicina, descubrió que si las partículas estaban recubiertas de fosfato, en cambio, podrían unirse en fuertes aglomerados, aproximadamente del tamaño de granos de arena. Sus resultados se publican en la revista Materiales avanzados .
Las nanopartículas son extremadamente útiles pero difíciles de contener porque son invisibles y se transportan fácilmente en el aire. También pueden ingresar al cuerpo fácilmente, creando una preocupación por la seguridad de los trabajadores industriales y del público. Un nuevo método para pegar nanopartículas entre sí en algo que pueda manejar de forma segura con los dedos, sin cambiar sus propiedades útiles, podría tener implicaciones para una variedad de aplicaciones cotidianas.
"El uso de ultrasonidos es un proceso muy suave de baja energía en comparación con los hornos tradicionales y la soldadura, por lo que incluso los fármacos activos y las enzimas pueden incorporarse fácilmente a los portadores para producir nuevos materiales híbridos, "dice el profesor Barralet, investigador principal del estudio y director de investigación del Departamento de Cirugía del Instituto de Investigación del Centro de Salud de la Universidad McGill (RI-MUHC).
El ultrasonido induce burbujas de corta duración (conocidas como cavitación) que crean, por una fracción de microsegundo, cuando colapsan, 'puntos calientes' de miles de grados. Debido a que esta formación de burbujas es un proceso aleatorio y poco frecuente, Los científicos han luchado con formas de aprovechar este fenómeno increíblemente poderoso para ensamblar materiales en lugar de destruirlos. La clave del hallazgo del equipo de McGill fue desarrollar una forma de localizar la cavitación en la superficie de las nanopartículas. Esto llevó al descubrimiento de que su recubrimiento de fosfato interactúa con los radicales inestables creados en estos puntos calientes y hace que las nanopartículas se 'suelden' juntas de manera irreversible.
Al igual que un mixólogo (mesero de cócteles) agita las bebidas para crear su martini favorito, Los científicos de materiales ahora pueden simplemente mezclar nanopartículas preformadas y zapearlas en el baño ultrasónico para crear nuevos materiales de micropartículas híbridos y completamente funcionales, extraños y maravillosos. como catalizadores de cerámica conductores, polímeros magnéticos, y metales cargados de drogas.
"Nuestro descubrimiento puede ayudar a aliviar la pérdida de platino de los convertidores catalíticos en los escapes de los automóviles, por ejemplo. La mitad del platino extraído anualmente en todo el mundo se utiliza para fabricar convertidores catalíticos y hasta la mitad de este platino se pierde en la atmósfera durante la vida útil del automóvil. Esto se debe a la falta de un método mejor, hasta ahora, para unir nanopartículas de una manera robusta y duradera sin dejar de mantener su actividad ".
El coautor del estudio y ex estudiante de doctorado de McGill, David Bassett, ayudó a hacer el descubrimiento cuando vio algo inusual en el fondo de su baño ultrasónico.
"En lugar de volverse más pequeño, estas cosas crecieron y siguieron creciendo. Subimos por muchos callejones sin salida y me tomó tres años desentrañar lo que estaba pasando. Fue laborioso, pero ahora es realmente satisfactorio poder finalmente controlarlo ".
