No es un electrón. Pero seguro que actúa como tal.

Los investigadores de la Universidad Northwestern han hecho un descubrimiento extraño y sorprendente de que las nanopartículas diseñadas con ADN en cristales coloidales, cuando son extremadamente pequeñas, se comportan como electrones. Este hallazgo no solo ha cambiado la corriente, noción aceptada de materia, también abre la puerta a nuevas posibilidades en el diseño de materiales.

"Nunca habíamos visto nada como esto antes, "dijo Monica Olvera de la Cruz de Northwestern, quien hizo la observación inicial a través del trabajo computacional. "En nuestras simulaciones, las partículas se parecen a los electrones en órbita ".

Con este descubrimiento, los investigadores introdujeron un nuevo término llamado "metalicidad, "que se refiere a la movilidad de los electrones en un metal. En los cristales coloidales, diminutas nanopartículas deambulan de manera similar a los electrones y actúan como un pegamento que mantiene unido el material.

"Esto hará que la gente piense sobre la materia de una manera nueva, "dijo Chad Mirkin de Northwestern, quien dirigió el trabajo experimental. "Va a dar lugar a todo tipo de materiales que tienen propiedades potencialmente espectaculares que nunca antes se habían observado. Propiedades que podrían conducir a una variedad de nuevas tecnologías en los campos de la óptica, electrónica e incluso catálisis ".

El periódico se publicará el viernes, 21 de junio en la revista Ciencias .

Olvera de la Cruz es la Profesora Lawyer Taylor de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. Mirkin es profesor de química George B. Rathmann en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern.

El grupo de Mirkin inventó previamente la química para diseñar cristales coloidales con ADN, que ha forjado nuevas posibilidades para el diseño de materiales. En estas estructuras, Las hebras de ADN actúan como una especie de pegamento inteligente para unir nanopartículas en un patrón de celosía.

"Durante las últimas dos décadas, Hemos descubierto cómo hacer todo tipo de estructuras cristalinas donde el ADN toma efectivamente las partículas y las coloca exactamente donde se supone que deben ir en una red, "dijo Mirkin, director fundador del Instituto Internacional de Nanotecnología.

En estos estudios previos, Los diámetros de las partículas están en la escala de decenas de nanómetros de longitud. Las partículas en estas estructuras son estáticas, fijado en su lugar por el ADN. En el estudio actual, sin embargo, Mirkin y Olvera de la Cruz redujeron las partículas a 1,4 nanómetros de diámetro en simulaciones computacionales. Aquí es donde ocurrió la magia.

"Las partículas más grandes tienen cientos de cadenas de ADN que las unen, "dijo Olvera de la Cruz." Los pequeños solo tienen de cuatro a ocho enlazadores. Cuando esos enlaces se rompen, las partículas ruedan y migran a través del enrejado que mantiene unido el cristal de partículas más grandes ".

Cuando el equipo de Mirkin realizó los experimentos para obtener imágenes de las partículas pequeñas, encontraron que las observaciones computacionales del equipo de Olvera de la Cruz demostraron ser ciertas. Debido a que este comportamiento recuerda cómo se comportan los electrones en los metales, los investigadores lo llaman "metalicidad".

"Un mar de electrones migra a través de los metales, actuando como un pegamento, manteniendo todo junto, "Explicó Mirkin." En eso se convierten estas nanopartículas. Las diminutas partículas se convierten en el pegamento móvil que mantiene todo junto ".

Olvera de la Cruz y Mirkin planean a continuación explorar cómo explotar estas partículas similares a los electrones para diseñar nuevos materiales con propiedades útiles. Aunque su investigación utilizó nanopartículas de oro, Olvera de la Cruz dijo que la "metalicidad" se aplica a otras clases de partículas en cristales coloidales.

"En la ciencia, es muy raro descubrir una propiedad nueva, pero eso es lo que paso aqui, ", Dijo Mirkin." Desafía toda la forma en que pensamos sobre la materia de construcción. Es un trabajo fundamental que tendrá un impacto duradero ".