Materiales clásicos como la cerámica, los metales y los polímeros tienen sus propiedades mecánicas típicas. Son duros suave, fuerte, flexible o rígido. Los científicos de investigación de Hamburgo ahora han sintetizado un material que une varias propiedades diferentes, y de ese modo podría abrir el camino a nuevas aplicaciones en la ingeniería médica y la fabricación. Los científicos de la Universidad Tecnológica de Hamburgo (TUHH), la Universidad de Hamburgo, el Helmholtz Centre Geesthacht y DESY han presentado su novedoso nanocompuesto en la revista Materiales de la naturaleza . Esta nueva clase de material podría, por ejemplo, ser adecuada para rellenar caries dentales, o fabricar cajas de relojes. Los materiales utilizados en aplicaciones como estas deben ser duros y tolerantes a los daños.

Los científicos de investigación han desarrollado una nueva técnica que produce un material que es al mismo tiempo fuerte, duro y rígido. Lograr esto, los científicos primero emplearon un procedimiento estándar, ampliamente utilizado cuando se trabaja con nanopartículas, por lo que las nanopartículas cerámicas de óxido de hierro se depositan en una matriz regular. Esto se hace con la ayuda de ácido oleico orgánico, que se filtra en los estrechos espacios entre las nanopartículas y las mantiene unidas.

"La autoorganización de estas nanopartículas conduce a una ampliación, supercristal muy compacto que recuerda a las celosías de cristal atómico, "explica uno de los autores, Axel Dreyer de TUHH. El descubrimiento crucial es que al exponer posteriormente el material a niveles moderados de calor, el nanocompuesto resultante muestra una cohesión mucho más fuerte y sus propiedades mecánicas son diferentes a las de cualquier otro.

En la escala más pequeña, la estructura del nuevo material se asemeja a la de los tejidos duros biológicos, como el nácar y el esmalte dental. Consiste en nanopartículas de óxido de hierro de tamaño uniforme, que están recubiertos con ácido oleico. En estudios anteriores, los enlaces entre las moléculas de ácido oleico eran muy débiles y se debían a las llamadas fuerzas de Van der Waals. Al secar y prensar el material a una temperatura elevada y luego aplicar un tratamiento térmico controlado, el científico ahora ha logrado crear un vínculo mucho más fuerte entre las moléculas de ácido oleico, mejorando así notablemente las propiedades mecánicas del nanocompuesto.

Dado que el ácido oleico también se usa con mucha frecuencia cuando se procesan otras nanopartículas, este nuevo método podría mejorar potencialmente las propiedades mecánicas de muchos otros nanocomposites. Las propiedades de unión del ácido oleico, que sirve como adhesivo, han sido examinados espectroscópicamente por el personal del DESY-Nanolab. "Nuestras mediciones mostraron que las moléculas de ácido oleico sobreviven al tratamiento térmico y forman enlaces cruzados adicionales durante el proceso, "informa el coautor Andreas Stierle, un científico líder en DESY. "Este importante hallazgo puede servir como base para modelar con éxito las propiedades mecánicas de este nuevo material".