Los artistas han utilizado nanopartículas de oro durante siglos, porque producen colores vibrantes cuando les llega la luz del sol. Sus propiedades ópticas-electrónicas únicas han colocado a las nanopartículas de oro en el centro de la investigación, células solares, sensores, quimioterapia, entrega de medicamentos, aplicaciones biológicas y médicas, y conductores electrónicos. Las propiedades de las nanopartículas de oro se pueden ajustar cambiando su tamaño, forma, química de superficie, etc., pero controlar estos aspectos es difícil.
Publicando en Nano letras , Los investigadores dirigidos por Fabrizio Carbone en EPFL han realizado un estudio sin precedentes sobre la estructura de las nanopartículas de oro. Trabajando con el laboratorio de Francesco Stellacci (EPFL), los investigadores lograron esto usando un dispositivo llamado "difractómetro de electrones de resolución temporal de ángulo pequeño", lo que les permitió estudiar los arreglos estructurales de las nanopartículas de oro a velocidades ultrarrápidas:cuadrillonésimas de segundo.
El difractómetro en sí es interesante porque utiliza una alternativa barata a una técnica muy cara:el láser de electrones libres (FEL). El FEL utiliza electrones para generar rayos X que pueden "estudiar" moléculas hasta el nivel atómico, en mil millonésimas de metro. Una herramienta tan poderosa normalmente tiene un costo de más de mil millones de dólares. Pero en 2010, investigadores de los Países Bajos desarrollaron un método alternativo llamado en broma "FEL de los pobres", que mira materiales con un haz de electrones de pulsos ultrarrápidos, y lograr resultados similares.
En este estudio, los investigadores desarrollaron un dispositivo difractómetro que utiliza el "FEL del pobre" y aprovecha la alta sensibilidad que tienen los electrones para interactuar con la materia. El dispositivo puede estudiar monocapas y muestras muy delgadas que contienen elementos ligeros, p.ej. hidrógeno y carbono. Y cuando se trata de agregados densos y moléculas pequeñas, el difractómetro de electrones de resolución temporal de ángulo pequeño puede alcanzar la sensibilidad extrema de un FEL tradicional, pero a una fracción del costo:menos de un millón de dólares.
Buscando oro
Usando este enfoque, Los investigadores de la EPFL pudieron obtener una película en la que se capturaban los cambios estructurales de las nanopartículas de oro provocadas por la luz con resolución atómica tanto en el tiempo como en el espacio.
Estos experimentos muestran que las moléculas de ligando unidas a las nanopartículas de oro pueden autoensamblarse y ordenarse en orientaciones preferenciales. que es fundamental para la creación de nanoestructuras ordenadas. Aún más sorprendente fue el descubrimiento de que la luz misma puede inducir tales fenómenos de ordenamiento, proporcionando una herramienta única para controlar la física de las nanopartículas de oro, con gran potencial para aplicaciones optoelectrónicas como células solares fotovoltaicas orgánicas (OPV), etc.
El estudio proporciona evidencia de prueba de concepto de que el difractómetro de electrones de resolución temporal de ángulo pequeño permite la investigación sistemática de las propiedades estructurales de los materiales nanoensamblados ". Los autores esperan que esto se aplique de manera significativa a múltiples aplicaciones, incluido el procesamiento de señales, biología e incluso futura administración de fármacos.
