Crean una partícula sintética tan compleja que compite con la naturaleza

Micropartículas sintéticas, más complejas que algunas de las más complicadas que se encuentran en la naturaleza, han sido producidas por un equipo internacional dirigido por la Universidad de Michigan. También investigaron cómo surge esa complejidad e idearon una forma de medirla, algo no conseguido hasta ahora.

Los hallazgos, publicados en Science, allanan el camino para mezclas más estables de fluidos y partículas, como pinturas, y nuevas formas de torcer la luz, un requisito previo para los proyectores holográficos. 

Las partículas están compuestas por púas retorcidas dispuestas en una bola de unas pocas micras, o millonésimas de metro de diámetro.

La biología es una gran creadora de complejidad en las nano y microescalas, con estructuras puntiagudas como el polen de las plantas, las células inmunes y algunos virus. Entre las partículas naturales más complejas en la escala de las nuevas partículas sintéticas se encuentran los cocolitóforos puntiagudos. Unas pocas micras de diámetro, este tipo de algas es conocido por construir intrincadas conchas de piedra caliza a su alrededor. Para comprender mejor las reglas que rigen cómo crecen partículas como estas, los científicos e ingenieros intentan hacerlas en el laboratorio. Pero hasta ahora, no había una forma formal de medir la complejidad de los resultados.

“Los números gobiernan el mundo y poder describir rigurosamente las formas puntiagudas y poner un número en la complejidad nos permite utilizar nuevas herramientas como la inteligencia artificial y el aprendizaje automático para diseñar nanopartículas”, dijo en un comunicado Nicholas Kotov, profesor de Ingeniería en Michigan, quien dirigió el proyecto.

El equipo utilizó el nuevo marco para demostrar que sus partículas eran aún más complicadas que cocolitóforos. Se investigaron las propiedades cuánticas de las partículas y las fuerzas que actúan sobre los bloques de construcción a nanoescala.

Uno de los jugadores clave en la producción de complejidad puede ser la quiralidad, en este contexto, la tendencia a seguir un giro en sentido horario o antihorario. Introdujeron la quiralidad al recubrir láminas de sulfuro de oro a nanoescala, que sirvieron como sus bloques de construcción de partículas, con un aminoácido llamado cisteína. La cisteína viene en dos formas de imagen especular, una que conduce las láminas de oro para apilar con un giro en el sentido de las agujas del reloj, y la otra tiende hacia un giro en sentido contrario a las agujas del reloj. En el caso de la partícula más compleja, una bola puntiaguda con espinas retorcidas, cada lámina de oro estaba recubierta con la misma forma de cisteína.

El equipo también controló otras interacciones. Al usar nanopartículas planas, crearon picos que eran planos en lugar de redondos. También utilizaron moléculas cargadas eléctricamente para garantizar que los componentes a nanoescala se convirtieran en partículas más grandes, de más de unos cientos de nanómetros de diámetro, debido a la repulsión.

Fuente: Agencia ID.