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Punto cuántico. PD

Una nueva técnica ha producido, por primera vez, imágenes de nanopartículas individuales en diferentes orientaciones mientras están en un estado excitado inducido por láser.

La técnica de imagen utiliza una aguja diminuta y súper afilada para empujar una sola nanopartícula en diferentes orientaciones y capturar imágenes bidimensionales para ayudar a reconstruir una imagen 3-D.

Los hallazgos, publicados en The Journal of Chemical Physics, corresponden a investigadores de la Universidad de Illinois y la Universidad de Washington, Seattle.

Las nanoestructuras como los semiconductores de microchip, los nanotubos de carbono y las grandes moléculas de proteína contienen defectos que se forman durante la síntesis y que hacen que difieran en su composición entre sí. Sin embargo, estos defectos no siempre son algo malo, dijo Martin Gruebele, autor principal y profesor y profesor de química de Illinois.

"El término 'defecto' es un nombre poco apropiado", dijo Gruebele en un comunicado.

"Por ejemplo, los semiconductores se fabrican con defectos intencionales que forman los 'agujeros' en los que los electrones saltan para producir conductividad eléctrica. Tener la capacidad de capturar esos defectos podría permitirnos caracterizarlos mejor y controlar su producción".

A medida que los avances en la tecnología permiten nanopartículas cada vez más pequeñas, es fundamental que los ingenieros sepan la cantidad precisa y la ubicación de estos defectos para garantizar la calidad y la funcionalidad.

PUNTOS CUANTICOS

El estudio se centró en una clase de nanopartículas llamadas puntos cuánticos. Estos puntos son semiconductores diminutos, casi esféricos, utilizados en tecnología como paneles solares, imágenes de células vivas y electrónica molecular, la base de la computación cuántica.

El equipo observó los puntos cuánticos usando un microscopio de túnel de barrido de absorción de una sola molécula equipado con una aguja afilada a un grosor de solo un átomo en su punta.

La aguja empuja las partículas individuales alrededor de una superficie y las escanea para obtener una vista del punto cuántico de diferentes orientaciones para producir una imagen tridimensional.

Los investigadores dijeron que hay dos ventajas distintas del nuevo método SMA-STM en comparación con la tecnología actual: la técnica ganadora del Premio Nobel llamada tomografía de electrones criogénica.

"En lugar de una imagen producida utilizando un promedio de miles de partículas diferentes, como se hace con CryoET, SMA-STM puede producir una imagen a partir de una sola partícula en alrededor de 20 orientaciones diferentes", dijo Gruebele.

"Y como no estamos obligados a enfriar las partículas a temperaturas cercanas al cero absoluto, podemos capturar las partículas a temperatura ambiente, no congeladas e inmóviles".

Los investigadores analizaron los puntos cuánticos de semiconductores para este estudio, pero SMA-STM también se puede utilizar para explorar otras nanoestructuras como nanotubos de carbono, nanopartículas metálicas o macromoléculas sintéticas. El grupo cree que la técnica puede refinarse para su uso con materiales blandos como moléculas de proteínas, dijo Gruebele.

Los investigadores están trabajando para avanzar SMA-STM en una técnica de tomografía de partículas individuales, lo que significa que tendrán que demostrar que el método no es invasivo.

"Para que SMA-STM se convierta en una verdadera técnica de tomografía de una sola partícula, necesitaremos demostrar que nuestros empujones no dañan ni puntúan la nanopartícula de ninguna manera mientras están girando", dijo Gruebele. "Eliminar solo un átomo puede alterar fundamentalmente la estructura del defecto de la nanopartícula".