Un experimento que, por diseño, no se suponía que mostrara nada importante, sino que produjo una sorpresa "desconcertante", según los científicos de Stanford que hicieron el descubrimiento:una nueva forma de crear nanopartículas y nanocables de oro utilizando gotas de agua.

La técnica, detallado el 19 de abril en la revista Comunicaciones de la naturaleza , es el último descubrimiento en el nuevo campo de la química en gotas y podría conducir a formas más ecológicas de producir nanopartículas de oro y otros metales. dijo el líder del estudio Richard Zare, químico de la Facultad de Humanidades y Ciencias y cofundador de Stanford Bio-X.

"Poder hacer reacciones en el agua significa que no tienes que preocuparte por la contaminación. Es química verde, "dijo Zare, quien es la profesora Marguerite Blake Wilbur de Ciencias Naturales en Stanford.

metal noble

El oro se conoce como un metal noble porque es relativamente poco reactivo. A diferencia de los metales básicos como el níquel y el cobre, el oro es resistente a la corrosión y la oxidación, que es una de las razones por las que es un metal tan popular para la joyería.

A mediados de la década de 1980, sin embargo, Los científicos descubrieron que el alejamiento químico del oro solo se manifiesta en general, o macroscópico, escamas. A escala nanométrica, Las partículas de oro son muy reactivas químicamente y son excelentes catalizadores. Hoy dia, nanoestructuras de oro han encontrado un papel en una amplia variedad de aplicaciones, incluida la bioimagen, entrega de medicamentos, Detección de gases tóxicos y biosensores.

Hasta ahora, sin embargo, la única forma fiable de fabricar nanopartículas de oro era combinar el ácido cloroáurico, precursor del oro, con un agente reductor como el borohidruro de sodio.

La reacción transfiere electrones del agente reductor al ácido cloroáurico, liberando átomos de oro en el proceso. Dependiendo de cómo se agrupen los átomos de oro, pueden formar cuentas de tamaño nanométrico, cables varillas prismas y más.

Una pizca de oro

Recientemente, Zare y sus colegas se preguntaron si esta reacción productora de oro procedería de manera diferente con pequeños, gotitas de tamaño micrométrico de ácido cloroáurico y borohiduro de sodio. ¿Qué tamaño tiene una microgotita? "Es como apretar un frasco de perfume y salir una niebla de microgotas, "Dijo Zare.

De experimentos anteriores, los científicos sabían que algunas reacciones químicas ocurren mucho más rápido en microgotitas que en grandes volúmenes de solución.

En efecto, el equipo observó que las nanopartículas de oro crecieron por encima de 100, 000 veces más rápido en microgotas. Sin embargo, la observación más sorprendente se produjo mientras realizaban un experimento de control en el que reemplazaron el agente reductor, que normalmente libera las partículas de oro, con microgotas de agua.

"Para nuestro asombro, descubrimos que se podían fabricar nanoestructuras de oro sin ningún agente reductor añadido, "dijo el primer autor del estudio, Jae Kyoo Lee, un asociado de investigación.

Visto bajo un microscopio electrónico, las nanopartículas de oro y los nanocables parecen fusionados como racimos de bayas en una rama.

El hallazgo sorpresa significa que las microgotitas de agua pura pueden servir como microrreactores para la producción de nanoestructuras de oro. "Esta es una prueba más de que las reacciones en las gotas de agua pueden ser fundamentalmente diferentes de las del agua a granel, "dijo la coautora del estudio Devleena Samanta, ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Zare y coautor del artículo.

Si el proceso se puede ampliar, Podría eliminar la necesidad de agentes reductores potencialmente tóxicos que tienen efectos secundarios nocivos para la salud o que pueden contaminar las vías fluviales. Dijo Zare.

Todavía no está claro por qué las microgotitas de agua pueden reemplazar un agente reductor en esta reacción. Una posibilidad es que la transformación del agua en microgotitas aumente enormemente su superficie, creando la oportunidad para que se forme un campo eléctrico fuerte en la interfaz aire-agua, que pueden promover la formación de nanopartículas y nanocables de oro.

"El área de la superficie sobre un vaso de precipitados de un litro de agua es menos de un metro cuadrado. Pero si convierte el agua de ese vaso en microgotas, obtendrás alrededor de 3, 000 metros cuadrados de superficie, aproximadamente el tamaño de la mitad de un campo de fútbol, "Dijo Zare.

El equipo está explorando formas de utilizar las nanoestructuras para diversas aplicaciones catalíticas y biomédicas y para refinar su técnica para crear películas de oro.

"Observamos una red de nanocables que puede permitir la formación de una fina capa de nanocables, "Dijo Samanta.