Nuevos materiales nacen del filo de una capa de oro

El profesor Rafael Madueño, del Departamento de Química Física y Termodinámica Aplicada, en su laboratorio

Un equipo de investigación de la Universidad de Córdoba (UCO) ha ideado un procedimiento para obtener materiales cuya organización se controla a nivel molecular en una interfase metálica: el lugar donde el oro sólido entra en contacto con una disolución líquida. En este espacio mínimo y a escala nanométrica, se producen interacciones moleculares que pueden ser provechosas para campos como la electrónica, el desarrollo de biosensores y, en general, para la química de materiales. El protocolo desarrollado por la UCO facilitará a otros equipos científicos el desarrollo de estos nanomateriales.

El trabajo de investigación ahonda en un espacio complejo que la ciencia denomina interfase. Es aquel en el que se ponen en contacto dos estados de la materia: un sólido con otro líquido, uno sólido con uno gaseoso, por ejemplo. El equivalente en el cuerpo humano sería la piel, que tiene contacto constante con un medio gaseoso, el aire de la atmósfera. En esa reducida capa, las propiedades de los materiales cambian. La industria ha sabido aprovechar estos cambios para crear nuevos productos. Por ejemplo, las camisetas hidrofóbicas deportivas que repelen el sudor.

La Universidad de Córdoba tiene experiencia en el diseño de interfaces en metales con disoluciones que contienen unos compuestos llamados alcanotioles, con diferentes funciones químicas como el ácido carboxílico o el metilo. En estos líquidos, a escala molecular, los elementos del extremo del compuesto se enganchan al metal y forman nuevos materiales mediante un proceso de autoensamblaje. La ciencia es capaz de retirar esta capa, ya formada por diferentes tipos de moléculas y destinarla para otros usos.

“Se trata de un trabajo de ciencia fundamental, que permite avanzar en el conocimiento de la química superficial en este tipo de materiales”, explica Rafael Madueño, investigador del Departamento de Química Física y Termodinámica Aplicada de la Universidad de Córdoba. El equipo, dirigido por el catedrático Manuel Blázquez, desarrolla el diseño de estas interfaces funcionales y nuevos nanomateriales en dos proyectos de investigación financiados por el Ministerio de Economía y Competitividad que encabeza la catedrática María Teresa Pineda. Los resultados más recientes de equipo han sido publicados en la revista científica The Journal of Physical Chemistry C.

Describir las propiedades de los materiales que se producen en la frontera de un cuerpo sólido con un líquido en una escala nanométrica permitirá diseñar nuevos interruptores moleculares en electrónica molecular, crear biosensores para el campo médico o en el desarrollo de catalizadores más eficientes. “Es muy interesante controlar el diseño de estas interfases a nivel molecular”, recalca Madueño.

Oro

En sus investigaciones, el equipo científico emplea el oro como piedra de toque para el descubrimiento de estas interacciones. El oro es un elemento químico apreciado por ser poco reactivo, lo que facilita el trabajo en el laboratorio. Además, es un buen conductor en cuanto a sus propiedades eléctricas. En escala nanométrica, como sucede en otros materiales, adquiere comportamientos novedosos e interesantes para la ciencia. Las nanopartículas de oro, por ejemplo, pueden ser de otros colores al dorado característico de este metal precioso.

Alain R. Puente Santiago, Teresa Pineda, Manuel Blázquez, and Rafael Madueño, ‘Formation of 2-D Crystalline Intermixed Domains at the Molecular Level in Binary Self-Assembled Monolayers from a Lyotropic Mixture’. J. Phys. Chem. C, 2016, 120 (16), pp 8595–8606