Las partículas de oro a escala nanométrica se investigan intensamente para su aplicación como catalizadores, sensores, dispositivos de administración de fármacos, agentes y componentes de contraste biológico en fotónica y electrónica molecular. Adquirir conocimiento de sus estructuras a escala atómica, fundamental para comprender las propiedades físicas y químicas, ha sido un desafío. Ahora, investigadores de la Universidad de Stanford, ESTADOS UNIDOS, han demostrado que la microscopía electrónica de alta resolución se puede utilizar para revelar una estructura tridimensional en la que se observan todos los átomos de oro. Los resultados están en estrecha concordancia con una estructura prevista en la Universidad de Jyväskylä, Finlandia, sobre la base de modelos teóricos y espectroscopía infrarroja (ver Figura). La investigación fue publicada en Ciencias el 22 de agosto de 2014.

La nanopartícula de oro revelada tiene un diámetro de 1,1 nm y contiene 68 átomos de oro organizados de forma cristalina en el centro de la partícula. El resultado fue respaldado por la dispersión de rayos X de ángulo pequeño realizada en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, ESTADOS UNIDOS, y por espectrometría de masas realizada en la Universidad de Hokkaido, Japón.

La microscopía electrónica es similar en principio a la microscopía óptica convencional, con la excepción de que la longitud de onda del haz de electrones utilizado para la formación de imágenes está cerca del espaciamiento de los átomos en la materia sólida, alrededor de una décima parte de un nanómetro, en contraste con la longitud de onda de la luz visible, que son cientos de nanómetros. Un aspecto crucial del nuevo trabajo es la irradiación de la nanopartícula con muy pocos electrones para evitar perturbar la estructura de la nanopartícula. El éxito de este enfoque abre el camino a la determinación de muchas más estructuras de nanopartículas y tanto a la comprensión fundamental como a las aplicaciones prácticas.

Los investigadores involucrados en el trabajo son Maia Azubel, Ai Leen Koh, David Bushnell y Roger D. Kornberg de la Universidad de Stanford, Sami Malola, Jaakko Koivisto, Mika Pettersson y Hannu Häkkinen de la Universidad de Jyväskylä, Greg L. Hura del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, y Tatsuya Tsukuda y Hironori Tsunoyama de la Universidad de Hokkaido. El trabajo en la Universidad de Jyväskylä fue apoyado por la Academia de Finlandia. El trabajo computacional en el grupo de Hannu Häkkinen se realizó en el centro HLRS-GAUSS en Stuttgart como parte del proyecto PRACE "Nano-oro en la biointerfaz".