Una Primera Mirada en Tiempo Real a los Hábitos de Crecimiento de las Nanopartículas de Cristal
Distintos materiales están compuestos por cristal. La sal, el azúcar, los copos de nieve y las piedras preciosas son algunos ejemplos de sustancias que contienen minerales, que se distinguen por sus estructuras en capas bien organizadas. A pesar de la prevalencia de los cristales en el mundo natural, aún se desconoce mucho sobre los procesos que conducen a su formación.
Los más recientes descubrimientos en microscopía han contribuido a arrojar luz sobre este enigma. Los científicos de la Universidad Northwestern han podido observar la formación de cristales en tiempo real utilizando técnicas avanzadas de microscopía. A continuación, fueron testigos del fascinante autoensamblaje de nanopartículas en materiales sólidos.
Los especialistas dedicaron un gran esfuerzo a perfeccionar el proceso para garantizar que el haz de electrones no perjudicara a las partículas durante la observación. En el estudio reciente, los investigadores utilizaron nanopartículas de diversas formas, como cubos, esferas y cubos dentados, para averiguar cómo influye la forma de las partículas en su comportamiento.
Comprobaron que las nanopartículas se mueven dentro de la solución y terminan formando cristales de diversas formas, incluidas morfologías poliédricas. Los elementos constitutivos de los materiales cristal, como átomos, moléculas o iones, presentan un alto grado de orden y forman celosías espaciadas uniformemente. A continuación, estas celosías se apilan unas sobre otras, formando un material sólido tridimensional.
El Proceso de Cristal
El proceso de formación de cristales consiste en que las partículas caen hacia abajo, se mueven por escalones y se desplazan antes de encajar en su lugar para crear las capas apiladas características de un cristal. En los experimentos, los investigadores observaron cómo las partículas chocaban y se adherían entre sí para formar capas.
Para construir la estructura cristalina por capas, las partículas formaban primero una capa horizontal y se apilaban verticalmente unas sobre otras. En algunos casos, tras adherirse unas a otras, las partículas se separaban brevemente antes de caer sobre una capa inferior.
Mediante la observación de las nanopartículas, los científicos pudieron examinar partículas más grandes que los átomos pero más pequeñas que los coloides, cubriendo así toda la gama de escalas de longitud. Esto les ha permitido llenar un vacío en nuestra comprensión del funcionamiento de las partículas a esta escala de longitud intermedia.
Las conclusiones de esta investigación tienen implicaciones prácticas y pueden ayudar al desarrollo de nuevos materiales, incluidas las películas finas empleadas en electrónica y cristal, como la electrónica móvil, los diodos emisores de luz, los transistores y las células solares. El uso de microscopía electrónica de transmisión (MET) en fase líquida permitió a los investigadores lograr este avance. La investigación, que se titula “Desentrañando el crecimiento cristalino de las nanopartículas”, se ha publicado en la revista Nature Nanotechnology.
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