La eficiencia de muchas aplicaciones derivadas de las ciencias naturales depende drásticamente de una propiedad de tamaño finito de las nanopartículas, la denominada relación superficie-volumen. Cuanto mayor sea la superficie de nanopartículas para el mismo volumen, las nanopartículas más eficientemente pueden interactuar con la sustancia circundante. Sin embargo, El equilibrio termodinámico obliga a las nanoestructuras a minimizar la superficie abierta impulsada por el principio de minimización de energía. Este principio básico predice que la única forma de nanopartículas puede ser esférica o casi esférica.

Naturaleza, sin embargo, no siempre sigue los principios simples. Una intensa colaboración entre la Universidad de Helsinki, Finlandia, y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa, Japón, demostró que, en algunas condiciones, las nanopartículas de hierro pueden crecer en forma cúbica. Los científicos también lograron revelar los mecanismos detrás de esto.

"Ahora tenemos una receta de cómo sintetizar formas cúbicas con una alta relación superficie-volumen que abre la puerta a aplicaciones prácticas", dice el Dr. Flyura Djurabekova de la Universidad de Helsinki.

En el trabajo del investigador, el experimento y la teoría se unieron a través de un nuevo modelo matemático, que da una receta sobre cómo seleccionar las condiciones experimentales macroscópicas para lograr la formación de nanopartículas de la forma deseada.

El trabajo computacional realizado en el grupo de Djurabekova mostró la importancia de los procesos cinéticos en este sorprendente fenómeno, a saber, la competencia entre la difusión superficial y la tasa de deposición de átomos. Las simulaciones mostraron cómo un núcleo originalmente esférico se transforma en un cubo perfecto.

Los resultados se publicaron recientemente en la revista de factores de alto impacto. ACS Nano .