Playdough y Legos se encuentran entre los bloques de construcción más populares de la infancia. Pero, ¿qué podría usar si quisiera crear algo realmente pequeño, una estructura menor que el ancho de un cabello humano?
Resulta que un equipo de químicos descubrió que esto se puede lograr mediante la creación de partículas que tengan rasgos de plastilina y Lego.
Estas "partículas irregulares", descritas en el último número de la revista Naturaleza , son 1/200 th el ancho de un cabello humano y puede formar arquitecturas infinitas a partir de un puñado de piezas básicas. Y a diferencia de sus contrapartes más grandes, estas partículas pueden autoensamblarse.
"Imagina que quieres construir un castillo, pero en lugar de elegir a mano los ladrillos y conectarlos pacientemente uno por uno, simplemente sacudes la caja de piezas para que se conecten mágicamente entre sí para formar un castillo con todas las funciones".dice Stefano Sacanna, profesor asistente en el Departamento de Química de la Universidad de Nueva York y uno de los creadores: "Estas partículas inteligentes representan un importante paso adelante para la realización de nuevos materiales y micro maquinaria".
Este proceso - autoensamblaje de microarquitecturas predeterminadas - es similar a la forma en que los cristales atómicos se autoensamblan a partir de una mezcla específica de bloques de construcción atómicos.
"En la naturaleza, las arquitecturas extremadamente precisas, como los cristales, crecen sin problemas a partir de sopas aleatorias de átomos", explica Sacanna. "Al usar principios similares, podemos fabricar microarquitecturas extremadamente precisas sin intervención humana".
"El autoensamblaje coloidal tiene el potencial de revolucionar la impresión 3D", agrega. "Esto podría lograrse no solo reduciendo aún más el tamaño de las arquitecturas impresas, sino también permitiéndonos 'imprimir' arquitecturas funcionales.desea imprimir un modelo de automóvil: con el autoensamblaje coloidal, ¡podría imprimir un automóvil que sea una fracción de milímetro y que algún día podría funcionar! "
Sin embargo, para los científicos, la miniaturización presenta actualmente un desafío formidable.
La manipulación directa de "ladrillos de construcción" que son 10 o incluso 100 veces más pequeños que una célula humana es difícil. Un enfoque más eficiente es replicar lo que Sacanna llama la "tecnología de fabricación" de la naturaleza: autoensamblaje. Esto, sin embargo, requierela capacidad de diseñar y fabricar bloques de construcción que sepan qué hacer y a dónde ir.
La tecnología desarrollada en el laboratorio de Sacanna permite la creación de dichos bloques de construcción microscópicos y les imparte un manual de instrucciones a bordo que les indica cómo conectarse con las partículas vecinas.
"Estas partículas nos ayudarán a comprender, y permitirán imitar, los mecanismos de autoensamblaje que la naturaleza utiliza para generar complejidad y funcionalidades a partir de bloques de construcción simples", dice.
Sacanna y su colega Gi-Ra Yi, profesor de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Sungkyunkwan SKKU en Suwon, Corea del Sur, junto con los estudiantes graduados de NYU Zhe Gong y Theodore Hueckel, crearon estas partículas irregulares a través de un nuevo sintéticoMetodología llamada "fusión coloidal", que no es diferente a cómo se juntan las diferentes piezas de masa de juego.
Mientras que la masa de platillo implica juntar diferentes colores de arcilla, la fusión coloidal combina diferentes funcionalidades químicas para crear partículas multifuncionales, en lugar de multicolores, que también contienen instrucciones para el autoensamblaje. Este proceso se logra mediante la implementación de software- llamado "Surface Evolver" - que es un paquete de simulación similar al software que usan los ingenieros para diseñar edificios.
"El software nos permite predecir cómo evolucionará un grupo inicial cuando se 'exprima' y cómo se verá la partícula parcheada multifuncional resultante", señala Sacanna.
La investigación fue apoyada por un Premio CARRERA de la National Science Foundation.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nueva York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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