Usando una ingeniosa combinación de nanotecnología y química básica, Los investigadores de Sandia National Laboratories han alentado a las nanopartículas de oro a autoensamblarse en supercristales inusualmente grandes que podrían mejorar significativamente la sensibilidad de detección de sustancias químicas en explosivos o drogas.

"Nuestros supercristales tienen más capacidad de detección que los instrumentos de espectroscopia habituales que se utilizan actualmente, al igual que la nariz de un perro tiene más capacidades de detección que la de un humano, ", dijo el investigador líder de Sandia, Hongyou Fan.

Otros investigadores informaron anteriormente sobre la formación de supercristales de oro, pero solo en el rango de micrones, demasiado pequeño para la producción comercial, dijo Fan, cuyos supercristales submilimétricos se manipulan fácilmente con herramientas industriales del macromundo.

Los sensores de sobremesa, reportado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , también son sorprendentemente económicos, Fan dice. "Los supercristales están hechos de oro, pero solo un poco ". Se necesitan 0,012 gramos de oro para formar un sensor, por un costo total de materiales de aproximadamente 50 centavos.

Para formar cada uno de los supercristales Sandia, millones de nanopartículas de oro se autoensamblan en filas ordenadas. Las partículas desarrollan naturalmente facetas, parecidas a las que un joyero corta en diamantes, para existir al nivel de energía más bajo posible necesario para mantener la existencia del cristal.

Las facetas de cristal 'bahía' como perros

Las facetas son expertas en reconocer y transmitir señales. Ellos "ladran" en grupos como perros, es decir, Emite una señal fuerte, cuando se "olfatea" una frecuencia externa predeterminada. Eso es porque cuando una nanopartícula reconoce una frecuencia de banda y la hace resonar, esa energía pasará a otras nanopartículas, acoplado por la cercanía y el campo electromagnético local. Las nanopartículas alertadas aumentan la respuesta en una especie de acción de eco, haciendo notar lo que en sensores menos agudos puede haber pasado desapercibido.

La formación inicial de los cristales implica la dispersión de partículas de oro de unos 5 nanómetros de diámetro en un disolvente "bueno". tolueno. Luego se someten a un baño en un solvente "hostil", isopropanol, donde las partículas sobresaturan y de las que luego son expulsadas o precipitadas.

Las partículas expulsadas, refugiados de la solución, luego cristalizar como pequeñas semillas. El crecimiento de las facetas las hace disponibles para responder a una amplia variedad de olores químicos entrantes o frecuencias de bandas de luz.

Las concentraciones adecuadas de materiales y los tiempos de inmersión de las partículas son factores importantes en la creación de cristales grandes. El proceso puede durar hasta una semana.