Partículas sólidas que externamente se comportan como gotas de un líquido

Se ha descubierto un fenómeno sorprendente en nanopartículas metálicas: Desde el exterior, parecen gotas líquidas, bamboleándose y cambiando fácilmente de forma, mientras que en su interior mantienen una configuración cristalina perfectamente estable.

El hallazgo podría tener importantes repercusiones para el diseño de componentes en nanotecnología, como por ejemplo los contactos metálicos para los circuitos electrónicos moleculares.

La investigación en la que se ha hecho el descubrimiento se ha nutrido de una combinación de análisis en laboratorio y modelado informático, realizados por un equipo internacional que incluye a investigadores de China, Japón y Estados Unidos.

El equipo de Ju Li, profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en la ciudad estadounidense de Cambridge, realizó los experimentos a temperatura ambiente, con partículas de plata pura de menos de 10 nanómetros de diámetro, o sea menos de una milésima del grosor de un cabello humano. Pero los resultados deberían poder aplicarse a muchos metales diferentes, según las conclusiones a las que han llegado los autores del estudio.

La plata tiene un punto de fusión relativamente alto (962 grados centígrados, ó 1.763 grados Fahrenheit), de modo que la observación de cualquier comportamiento semejante al de los líquidos en sus nanopartículas resultó inesperado. Sí se habían visto indicios sobre el nuevo fenómeno en trabajos anteriores con estaño, que tiene un punto de fusión mucho más bajo.

Si bien el exterior de las nanopartículas metálicas parece moverse como un líquido, solo las capas más exteriores (uno o dos átomos de grosor) se mueven realmente en un momento dado. A medida que estas capas exteriores de átomos se desplazan a través de la superficie y se redepositan en otro lugar, dan la impresión de un movimiento mucho mayor, pero dentro de cada partícula, los átomos permanecen perfectamente alineados, como los ladrillos de una pared.

Muy distinto sería lo que ocurriría si esas pseudogotas fueran fundidas, alcanzando un verdadero estado líquido. En tal caso, el orden de la estructura cristalina quedaría completamente eliminado, como una pared derrumbándose y quedando reducida a un montón de ladrillos sueltos.

La utilización de nanopartículas en aplicaciones que van de la electrónica a los productos farmacéuticos es un campo de investigación muy activo; por regla general estos investigadores quieren conseguir formas específicas, y quieren que estas formas sean estables, en muchos casos durante períodos de años. Así que el descubrimiento de estas deformaciones revela una barrera potencialmente grave a muchas de tales aplicaciones: Por ejemplo, si se usaran nanoligamentos de oro o plata en circuitos electrónicos, estas deformaciones podrían rápidamente hacer que las conexiones fallasen.

Por otro lado, para algunas aplicaciones este fenómeno podría ser útil: Por ejemplo, en circuitos donde los contactos eléctricos necesitan soportar una reconfiguración rotativa, las partículas diseñadas para maximizar este efecto podrían resultar muy útiles.

Los hallazgos hechos en el nuevo estudio podrían ayudar también a explicar una serie de resultados anómalos vistos en otras investigaciones sobre partículas pequeñas.

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