Formación automática de estrellas nanométricas de cinco puntas

Unos científicos han diseñado con éxito una molécula que hace agruparse nanopartículas para formar una misma estructura en cada ocasión: una estrellita de cinco puntas.

Este avance es un paso importante hacia un conocimiento y una capacidad de control plenos de la forma colectiva que pueden adoptar los conjuntos de nanopartículas metálicas y hacia la creación de materiales avanzados con propiedades ajustables.

El logro es obra de investigadores del Laboratorio Nacional estadounidense del Pacífico Noroeste (PNNL) y la Universidad de Washington en la ciudad estadounidense de Seattle.

Las nanoestructuras metálicas tienen interesantes propiedades. En el caso de las nanoestrellas, estas tienen propiedades únicas que las hacen útiles para detectar bacterias patógenas, entre otras muchas aplicaciones prácticas.

Para crear estas llamativas estrellitas, el equipo de Chun-Long Chen ajustó cuidadosamente secuencias de peptoides, un tipo de polímero sintético que podría ser descrito como una proteína programable. En este caso, los peptoides guían a las nanopartículas de oro para congregarse y conformar nanopartículas más grandes, básicamente estrellitas de cinco puntas. El enfoque de diseño de la molécula se inspiró en la naturaleza, donde las proteínas pueden controlar la creación de materiales con funcionalidades avanzadas.

Imagen conceptual del oro superpuesta sobre una imagen de las nanoestrellas de oro. (Imágenes: Timothy Holland / Pacific Northwest National Laboratory)

Jim De Yoreo y Biao Jin utilizaron una avanzada microscopía electrónica de transmisión (TEM) in situ para "ver" la formación de las estrellitas en una solución a escala nanométrica. La técnica permitió averiguar cómo exactamente los peptoides guían el proceso y cómo se consigue y se estabiliza la forma de estrella de cinco puntas.

Después, los investigadores emplearon simulaciones de dinámica molecular para captar un nivel de detalle que no puede obtenerse de los experimentos, y para aclarar por qué determinados peptoides son los que provocan la formación de las estrellas a la perfección mientras que otros no lo consiguen. A tal fin, se utilizó una supercomputadora de la Universidad de Washington para reconstruir fenómenos que se dan entre las superficies de contacto de los peptoides y las de las nanopartículas.

Chun-Long Chen y sus colegas exponen los detalles técnicos de estos logros de su línea de investigación y desarrollo en la revista académica Angewandte Chemie, bajo el título “Peptoid-directed formation of five-fold twinned Au nanostars through particle attachment and facet stabilization”. (Fuente: NCYT de Amazings)