Científicos logran crear un nanohilo de tan solo tres átomos de diámetro

22 Febrero 2017

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Se trata de nanohilos que se ensamblan ellos mismos.

Alberto Villas Pazos

Investigadores de la Universidad de Stanford, en colaboración con otros centros de investigación, han desarrollado un método de síntesis de nanohilos autoensamblados con el que son capaces de sintetizar nanohilos de tan solo tres átomos de diámetro. En el trabajo de investigación, recientemente publicado en la revista Nature Materials, describen el mecanismo del método, que consiste en mezclar los ingredientes adecuados y permitir que estos se autoensamblan como si fuesen piezas de LEGO®, obteniendo el resultado en menos de una hora.

Figura 1.- Imagen de la estructura 1ADCu, donde los átomos de Cu, S y C se representan en marrón, amarillo y negro, respectivamente (Nature Materials, doi:10.1038/nmat4823)

El proceso de autoensamblado viene regulado por diamandoids que son las partículas de diamante más pequeñas que uno puede tener, contienen tan sólo diez átomos de carbono. Los diamandoids se combinan con átomos de cobre y sulfuro, tal y como se muestra en la Figura 1, de tal forma que estos últimos quedan atrapados en el núcleo inorgánico del nanohilo y los diamandoids forman una estructura de corteza alrededor.

El crecimiento longitudinal de los hilos se produce de forma espontánea, en cada paso del crecimiento tres diamandoids se combinan con tres átomos de cobre y sulfuro y se autoensamblan al nanohilo debido a las fuerzas de Van der Waals. Al juntarse esos tres diamandoids crean una nueva cara que puede adoptar una estructura cis o trans. Termodinámicamente la fase cis de esta cara es más estable y esto es clave para que el proceso de crecimiento continúe. La fase cis hace que la cara quede abierta permitiendo que una nueva cara se autoensamble, sin embargo si la configuración trans fuese más estable, la cara se cerraría y se interrumpiría el crecimiento.

La estructura de estos nanohilos es muy importante para determinar sus propiedades eléctricas. Presentan una estructura core-shell que permite que los nanohilos estén eléctricamente aislados del entorno, ya que el diamante es buen aislante. El núcleo es conductor y debido a que es tan estrecho la conducción en él se comporta como si este material fuese unidimensional. Esto es debido al confinamiento cuántico y hace que las propiedades eléctricas de los nanohilos sean muy distintas de los cables eléctricos convencionales.

Entre las potenciales aplicaciones de estos materiales está su incorporación en nanodispositivos como LED y materiales piezoeléctricos que son capaces de generar energía eléctrica a partir de tensiones.

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