Ya sea en física, mettalurgia, gemología o ingeniería, las aplicaciones de los cristales son muy amplias. Un equipo de investigación que incluye a Christos Likos y Lorenzo Rovigatti de la Facultad de Física de la Universidad de Viena, en colaboración con el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, EE. UU.) Y la Universidad de Princeton (EE. UU.) Ha desarrollado un nuevo método para ensamblar grandes cristales periódicos. Los resultados se han publicado en el jounral ACS Nano .

Los cristales son materiales sólidos compuestos de bloques de construcción microscópicos dispuestos en patrones muy ordenados. Tienen innumerables aplicaciones, desde la metalurgia hasta la joyería y la electrónica. Muchas de las propiedades que hacen que los cristales sean útiles dependen del patrón detallado de disposición de sus componentes, cuales, Sucesivamente, es muy sensible a los detalles de la interacción entre los componentes básicos. En los cristales moleculares y atómicos, las fuerzas entre partículas están fijadas por la Naturaleza, y la única forma de ajustar la disposición microscópica es variar las condiciones externas (temperatura, presión, etc.) o cambiar las propias partículas. Por el contrario, en la física de la materia blanda donde los bloques de construcción son órdenes de magnitud más grandes y mucho más complejos que los átomos, es posible diseñar y diseñar bloques de construcción con propiedades extremadamente ajustables. Como consecuencia, Se ha dedicado mucho esfuerzo a la síntesis de coloides que se autoensamblan en patrones altamente simétricos con propiedades tecnológicamente relevantes. Por ejemplo, existen redes cristalinas específicas que exhiben propiedades ópticas muy interesantes, los llamados cristales fotónicos - estructuras periódicas que permiten que ciertas bandas de longitudes de onda de luz se propaguen a través de su interior mientras bloquean otras.

Un ejemplo natural de cristal fotónico es el ópalo, cuya fascinante coloración se debe a la forma en que la luz interactúa con su estructura microscópica de partículas coloidales dispuestas en una celosía regular. La iridiscencia multicolor del precioso ópalo, la fuente de su encantadora apariencia, se debe a la presencia de varios cristales pequeños, conocidos como cristalitos, que están orientados aleatoriamente entre sí. Además, el ensamblaje de cristales coloidales a menudo se confunde con el polimorfismo:"Las diferentes estructuras se caracterizan por estabilidades termodinámicas comparables, dificultando la producción de una sola morfología a voluntad ", dice Christos Likos de la Facultad de Física de la Universidad de Viena.

La falta de orden de largo alcance resultante es perjudicial para muchas aplicaciones. Respectivamente, Es necesario desarrollar estrategias que mejoren el crecimiento de muestras monocristalinas en experimentos (reales o numéricos). Respectivamente, Los científicos han estado trabajando arduamente para desarrollar estrategias que mejoren el crecimiento de grandes estructuras monocristalinas. Empleando simulaciones por computadora, ahora se ha desarrollado un nuevo método que permite el montaje de elementos tecnológicamente relevantes, cristales no polimórficos. "El sistema cristaliza en una mezcla de microcristales diferentes. Sin embargo, las estructuras en competencia ensambladas por los coloides tienen diferentes geometrías y diferentes distribuciones de vacíos internos. Esta diferencia se puede aprovechar ajustando el tamaño del aditivo polimérico para interactuar de manera única con la simetría vacía del cristal deseado. estabilizándolo eficazmente contra el competidor ", explica Lorenzo Rovigatti, becario de Lise-Meitner, trabajando en el grupo de Christos Likos.

Los resultados del equipo de investigación sirven no solo para ilustrar una alternativa a los enfoques existentes que, en muchos casos, producir resultados insatisfactorios, sino también para guiar las realizaciones experimentales de cristales abiertos coloidales altamente ordenados en un futuro próximo.