Logran un nuevo avance en fotónica que permitirá crear nuevos materiales

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Investigadores del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) han logrado un nuevo avance que permitirá diseñar materiales fotónicos útiles, por ejemplo, para sensores.

Los investigadores, según publica la revista 'Nature Chemistry', han conseguido por primera vez formar partículas porosas que se ensamblan de forma espontánea en superestructuras tridimensionales bien ordenadas que se comportan como un cristal fotónico.

Según han explicado los investigadores, las nanopartículas conseguidas son como "pequeñas piezas de Lego que se encajan una a una para crear un nuevo material. No son partículas cualesquiera, se trata de partículas híbridas orgánico-inorgánicas altamente porosas cuyo tamaño y forma se puede controlar para modificar las propiedades del material resultante".

Para entender el funcionamiento, los investigadores han puesto como ejemplo las bolas de cañón, que pueden apilarse fácilmente gracias a su forma, encajando las unas con las otras independientemente de su orientación.

"Los ladrillos, en cambio, tienen que estar en los lugares correctos y orientados como es debido para crear una pila ordenada. Cuando este ejercicio se realiza en la nanoescala, los problemas que resolver son similares", han resaltado los investigadores Daniel Maspoch (ICN2) y Cefe López (ICMM).

Así, una condición para el "efecto Lego" es que todas las partículas sintetizadas tengan el mismo tamaño (monodispersión) y la misma forma, para que cuando encajen las unas con las otras, la forma resultante esté bien ordenada y empaquetada y sea funcional.

Hasta la fecha esto jamás se había conseguido con compuestos cristalinos moleculares, a pesar de que pueden compartir geometrías poliédricas similares a las de sus equivalentes metálicos.

Las superestructuras 3D resultantes, fabricadas con miles de millones de partículas idénticas ordenadas en cristales que pueden llegar a medir unos milímetros, presentan características típicas de los cristales fotónicos.

Según los investigadores, estos cristales son materiales novedosos que permiten controlar y manipular la luz ya que son superestructuras que dispersan la luz de forma que se obtienen colores sin necesidad de pigmentos o tintes, los llamados colores estructurales.

Además, controlando el tamaño y la forma de las partículas con las que se sintetizan los cristales es posible tunear la banda prohibida fotónica del cristal para modificar su color.

Estas nuevas superestructuras también poseen una gran porosidad, una propiedad que puede aprovecharse para diseñar sensores porque distintas substancias absorbidas en los poros harán que la luz se refracte en diferentes colores.