Más cerca de fabricar circuitos de nanopartículas

En el Centro de Investigaciones en Bionanociencias “Elizabeth Jares Erijman” (CIBION-CONICET), investigadores encontraron la clave para imprimir nanopartículas de 60 nanómetros (un nm es 10 millones de veces más chico que un centímetro) a una distancia menor a 300 nm, e incluso lograron conectarlas, como se puede ver en el ejemplo de un dímero formado por una nanopartícula de oro y otra de plata (ver imagen 1).

Los resultados de este trabajo, cuyo autor principal es Julián Gargiulo, becario doctoral del CONICET en el CIBION, fue publicado en la revista Nano Letters, de la Sociedad de Química de los Estados Unidos.

El uso de nanopartículas está ampliamente extendido y, por ejemplo, se utilizan en biosensores ópticos para medir variables fisicoquímicas que determinan la presencia de patógenos, enzimas, virus u otros microorganismos. También se han utilizado en los test de embarazo en tiritas: las banditas rojas son de nanopartículas de oro modificadas en su superficie.

“Las nanopartículas coloidales se encuentran suspendidas -como flotando- en un líquido, y con la técnica de impresión óptica que desarrollamos en CIBION se puede ‘agarrar’ una nanopartícula desde el líquido y ubicarla en una determinada posición sobre una superficie”, explica Fernando Stefani, investigador independiente del CONICET y vicedirector del CIBION.

El método funciona por fuerzas ópticas aplicadas sobre las nanopartículas con láseres enfocados. La luz aplicada genera sobre las nanopartículas una fuerza que las atrae hacia el centro del haz de luz y las empuja contra un sustrato al que se van a pegar. “El láser las captura y las transfiere al sustrato”, resume Stefani.

El entendimiento y la posibilidad de dominar la manipulación de las partículas de dimensiones tan pequeñas, explica, es un desafío que será útil para fabricar, por ejemplo, “dispositivos donde nanopartículas de distinta clase se dispongan sobre una superficie para tener una determinada función en conjunto. Las nanopartículas coloidales nos ofrecen una variedad de propiedades físico-químicas extraordinaria para esto”, enumera.

Superar el límite

El autor principal del trabajo, Julián Gargiulo, se había propuesto investigar qué fenómeno impedía la impresión de nanopartículas a distancias de separación menores a los 300 nm, y eventualmente sentar las bases para conectar nanopartículas mediante fuerzas ópticas. En ese camino descubrió que al acercar el láser a las nanopartículas ya impresas sobre la superficie, éstas absorben luz, se calientan y generan un gradiente de temperatura que repele a otras nanopartículas.

“Una diferencia de temperatura de algunos grados en una distancia de centímetros o metros -como entre dos personas- no genera ningún fenómeno apreciable. Pero si esa misma diferencia de temperatura ocurre sobre una distancia de tan solo algunos nanómetros, por ejemplo entre dos nanopartículas, puede impulsarlas al movimiento o generar flujos en el líquido que a su vez movilicen a las nanopartículas”, explica Stefani.

“Lo que descubrió Julián nos permite diseñar estrategias para evitar ese calentamiento y habilita la fabricación de circuitos de nanopartículas. Es el primer paso hacia la fabricación de circuitos y dispositivos en base a nanopartículas coloidales y define un camino para profundizar el conocimiento sobre los fenómenos físico-químicos que ocurren”, explica y agrega: “Cuando los conozcamos en detalle, los podremos controlar y estaremos más cerca de aprovechar las descomunales propiedades de las nanopartículas coloidales en nuevos dispositivos”.

Por María Bocconi
Sobre investigación:
Julián Gargiulo. Becario doctoral. CIBION.
Santiago Cerrota. CIBION.
Emiliano Cortes. CIBION.
Ianina L. Violi. Becaria posdoctoral. CIBION.
Fernando D. Stefani. Investigador independiente. CIBION y Departamento de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.