Investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la Vrije Universiteit Brussel, la Universidad Técnica de Riga y el Instituto MESA+ de la Universidad de Twente han logrado disponer partículas muy pequeñas (de 10 µm a 500 nm, de 10 a 100 veces más delgadas que un cabello humano) en una fina capa sin utilizar disolventes. Este es un primer paso muy importante hacia el desarrollo de una nueva generación de sensores y electrónica para una amplia gama de aplicaciones.
"Los métodos habituales basados en soluciones de cristalización no son tan versátiles como nos gustaría. Además, los métodos secos anteriores eran eficaces principalmente en superficies pegajosas, lo que limitaba su aplicación", afirma Ignaas Jimidar de la VUB. Para abordar este problema, el equipo ideó un método para unir las partículas a superficies duras y no pegajosas.
Frotaron las partículas a través de la superficie con la mano y, en unos 20 segundos, lograron una sola capa de partículas densamente empaquetadas dispuestas en un patrón hexagonal.
"El frotamiento se realiza mediante un sello hecho de un material similar a la silicona llamado PDMS", dice Kai Sotthewes de la Universidad de Twente. "La electricidad estática generada por el proceso de frotamiento, especialmente en superficies más duras, y las fuerzas entre las partículas y la superficie son cruciales para crear los patrones deseados. Nos encontramos con esta electricidad estática en la vida cotidiana si frotamos un globo contra nuestro cabello o sentimos un shock en un día seco de invierno cuando tocamos un objeto metálico."
"El proceso de creación de patrones funcionó tanto en superficies conductoras como no conductoras, y los mejores resultados se lograron con ciertos tipos de partículas en polvo, como el poliestireno (utilizado como aislamiento) y el polimetacrilato de metilo o PMMA, también conocido como plexiglás", dice Andris Šutka de la Universidad Técnica de Riga. La sílice, un componente omnipresente en la electrónica contemporánea, solo funcionaba bien en superficies cubiertas con fluorocarbono (una especie de capa de teflón) y cuando no había humedad.
"Por lo tanto, las partículas de sílice son un poco menos fáciles de usar, pero son resistentes a todo tipo de disolventes, lo que las hace adecuadas para análisis y técnicas de detección biológicas y químicas", añade Gijs Roozendaal de la Universidad de Twente.
"Finalmente logramos crear una serie de patrones microscópicos y logotipos en 'obleas' a gran escala y los visualizamos todos usando un microscopio de fuerza atómica", dice Ignaas Jimidar.
"Esto representa un avance prometedor para mejorar la electrónica, detectar todo tipo de sustancias químicas y biológicas e incluso detectar productos falsificados. Esto último es posible porque las partículas en ciertos patrones refractan la luz de manera diferente según el ángulo. Así, con estas micropartículas se pueden detectar colores ."
El artículo se publica en la revista ACS Applied Materials &Interfaces. .
Más información: Kai Sotthewes et al, Hacia el ensamblaje de patrones cristalinos sintonizables 2D de coloides esféricos a escala de oblea, Interfaces y materiales aplicados ACS (2024). DOI:10.1021/acsami.3c16830
Proporcionado por Vrije Universiteit Brussel
