Logran calcular con exactitud cómo interactúan nanopartículas de oro con la luz

Logran calcular con exactitud cómo interactúan nanopartículas de oro con la luz
Científicos de la Universidad Nacional de Córdoba desarrollaron un método matemático que permite describir, con una precisión sin precedentes, las propiedades ópticas de partículas áureas irregulares cuyo tamaño es de apenas unas millonésimas de milímetro. El trabajo abre nuevas perspectivas en el diseño deaplicaciones para la medicina y la biología. Días pasados fue publicado en Nanoletters, la revista de nanotecnología con mayor impacto a nivel mundial. [18.05.2010]

La Nanotecnología es un campo de conocimiento en expansión que se enfrenta diariamente a distancias y tamaños difíciles de imaginar. Como dato, basta recordar que un nanómetro (nm) es apenas una millonésima parte de un milímetro (0,000001mm). Al trasladar esa relación a longitudes más cotidianas, resulta indistinto afirmar que una regla mide 20 centímetros ó 200 millones de nanómetros. Más aun, el espesor promedio de un cabello humano, por ejemplo, alcanza los 80 mil nanómetros.
A esta escala y en metales como el oro y la plata, uno de los aspectos más curiosos radica en que las propiedades ópticas de estas ínfimas partículasdependen crucialmente de su geometría. Esto implica, por ejemplo, que el color de una pieza de plata de 20 nanómetros cambiará al alterar su tamaño. Por esta razón es esencial poder determinar con exactitud la morfología de estos elementos de dimensiones minúsculas.
Hasta hace poco tiempo, la forma de las nanopartículas se infería sólo a partir de las imágenes bidimensionales que se capturaban deellas. Se trata de una metodología que proveía sólo una aproximación, una simplificación de su estructura, incapaz de reflejar con exactitud la rugosidad de la superficie, sus valles, sus picos y sus poros, entre otras características.
A partir de los avances en microscopía electrónica, la técnica “Tomografía de electrones” permite obtener una reconstrucción tridimensional exacta de la forma de lasnanopartículas. En este caso, un haz de electrones “barre” con alta precisión la muestra y en paralelo registra la “sombra” que ésta proyecta a diferentes ángulos. Con las fotografías tomadas a intervalos de 10º se “reconstruye” posteriormente la morfología de la pieza.
Precisamente, ésa fue la técnica aplicada en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, a nanopartículas de oro y plata generadasa través de métodos químicos por un equipo de investigadores del Instituto de Físico Química de Córdoba y del Departamento de Físico Química de la Facultad de Ciencias Químicas (UNC), dirigidos por Eduardo Coronado. Esa caracterización proporcionó la información básica con la cual el grupo científico cordobés desarrolló un código matemático –esto es, un conjunto de algoritmos– que permite calcularcon exactitud cuál es la respuesta de esa partícula al interactuar con la luz. El método permite, por primera vez, describir con rigurosidad las propiedades ópticas de nanopartículas altamente irregulares.
La importancia de lo minúsculo
La trascendencia de conocer el comportamiento de estos minúsculos fragmentos de metal noble radica en su potencialidad para ser utilizados como sensores.
Alser irradiados con luz, los electrones de estas fracciones de oro comienzan a moverse y generan una oscilación colectiva similar a las olas en el mar. Así generan un campo electromagnético amplificado, muy próximo a su superficie, que las convierte en extremadamente sensibles a su entorno inmediato.
La intensidad de este campo evanescente, como se lo denomina, depende tanto de la morfología de lananopartícula como del color de luz que la ilumina y es lo que le permite a estos diminutos fragmentos funcionar como “antenas”.
Ocurre que al situarse en zonas muy cercanas a este campo electromagnético, cualquier molécula puede incrementar su señal hasta siete órdenes de magnitud y provocar un cambio en el espectro visible de la muestra. Dado que estas señales espectroscópicas funcionan como...