Los científicos encuentran comportamientos inusuales en los cristales coloidales.
Los átomos tienen un centro con carga positiva rodeado por una nube de partículas con carga negativa. Resulta que este tipo de disposición también puede ocurrir a un nivel más macroscópico, dando nuevas ideas sobre la naturaleza de cómo se forman e interactúan los materiales.
En un nuevo estudio del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE, los científicos han examinado la estructura interna de un material llamado cristal coloidal, que consiste en una matriz altamente ordenada de partículas más grandes y más pequeñas intercaladas en disposiciones regulares.Un mayor conocimiento de cómo se estructuran y se comportan los cristales coloidales podría ayudar a los científicos a determinar las aplicaciones a las que se adaptan mejor, como la fotónica.
En una investigación pionera descrita en un número reciente de ciencia , los científicos ataron las partículas más pequeñas a las más grandes usando ADN, permitiéndoles determinar cómo las partículas más pequeñas se llenaron en las regiones que rodean a las más grandes. Al usar partículas tan pequeñas como 1.4 nanómetros, extremadamente pequeñas para partículas coloidales, los científicos observaron unefecto emocionante: las partículas pequeñas deambulaban alrededor de partículas más grandes ordenadas regularmente en lugar de permanecer bloqueadas de manera ordenada
Debido a este comportamiento, los cristales coloidales podrían diseñarse para conducir a una variedad de nuevas tecnologías en el campo de la óptica, la catálisis y la administración de fármacos. Las partículas pequeñas tienen el potencial de actuar como mensajeros, transportando otras moléculas, corriente eléctricao información de un extremo de un cristal a otro.
"Las partículas más pequeñas actúan esencialmente como un pegamento que mantiene unida la disposición de partículas más grandes", dijo el físico de rayos X de Argonne y autor del estudio Byeongdu Lee. "Con solo unas pocas gotas de pegamento, la mejor posición para colocarlas es en elesquinas entre las partículas más grandes. Si agrega más cuentas de pegamento, se desbordarían hacia los bordes ".
Las pequeñas partículas que se sientan en las esquinas tienden a permanecer quietas, una configuración que Lee llama localización. Las partículas adicionales que están en los bordes tienen más libertad de movimiento, se deslocalizan. Al estar atados a partículas más grandes y con la capacidad deAl estar localizadas y deslocalizadas, las partículas pequeñas actúan como "equivalentes de electrones" en la estructura cristalina. La deslocalización de partículas pequeñas, que los autores llamaron metalicidad, no se había observado hasta ahora en ensamblajes de partículas coloidales.
Además, dado que las pequeñas partículas se deslocalizan en parte, el efecto crea un material que desafía las definiciones más tradicionales de un cristal, según Lee.
"Normalmente, cuando cambia la composición de un cristal, la estructura también cambia", dijo. "Aquí, puede tener un material que sea capaz de mantener su estructura general con diferentes proporciones de sus componentes".
Para obtener una imagen de la estructura de los cristales coloidales, Lee y sus colegas utilizaron los rayos de rayos X de alto brillo proporcionados por Advanced Photon Source APS de Argonne, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE. El APS ofreció una ventaja clave en ese sentidopermitió a los científicos observar la estructura del cristal directamente en solución. "Este sistema solo es estable en solución, una vez que se seca, la estructura se deforma", dijo Lee.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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