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Oro y Nanotecnología
9 de Septiembre de 2002.
 Aunque no sirva como regalo de aniversario, una cadena de oro construida átomo a átomo puede servirnos aún para responer a una de las preguntas básicas de la nanotecnología. ¿Hasta dónde podemos llegar en el mundo de lo pequeño? Wilson Ho, de la University of California en Irvine, nos lo explica.
Ho y sus colegas han descubierto la fase molecular a partir de la cual un grupo de átomos se convierte en una estructura sólida concreta, un hallazgo que podría tener un impacto importante en el futuro desarrollo de estructuras metálicas construidas a escala molecular. El estudio, el primero en su género, sugiere también que existe un límite de tamaño mínimo en la construcción de moléculas eléctricamente conductoras.
La investigación, según Ho, responde a cuestiones fundamentales sobre cómo los sólidos se forman a partir del ensamblaje de átomos individuales. Nos ha permitido ver la materia formándose en su unidad más pequeña, lo cual tendrá implicaciones en la elaboración de nanoestructuras metálicas que puedan utilizarse en diversos campos, como el almacenamiento de datos, circuitos electrónicos, etc.
Ho y su grupo utilizaron un microscopio STM (scanning tunneling microscope) para construir una cadena de átomos de oro, con el objetivo de medir cómo los estados electrónicos variaban a medida que se añadían más átomos a la cadena. Empezando con un único átomo y añadiendo otros sucesivamente, uno a uno, pudieron medir la conductividad eléctrica en tales estados, ver cómo compartían electrones, y comprobar cómo tales medidas cambiaban dramáticamente durante la adición de átomos a la cadena. El STM posibilitó no sólo manipular átomos individuales sino también fotografiar la cadena y medir sus propiedades. Obtuvieron así una clara conexión entre la geometría de la nanoestructura fabricada y sus propiedades electrónicas.
Cuando añadieron el quinto y el sexto átomo, sin embargo, la cadena empezó a exhibir las propiedades colectivas de una estructura global, cuando sus átomos pierden sus características individuales para asumir las de toda la estructura. Es en este punto cuando una molécula metálica se hace conductora y puede ser utilizada para conducir electricidad.
La cadena de átomos de oro alcanzó la cifra de 20 átomos, aunque en principio no hay un límite a la longitud que podría adoptar. Desde los 6 a los 20 átomos, las mediciones de los estados para los electrones mostraron sólo pocas variaciones, convergiendo hasta obtener las propiedades típicas de los sólidos con un mayor número de átomos. Según este experimento, una estructura de oro funcional podría fabricarse con sólo seis átomos.
Efectivamente, Ho y sus colegas han respondido a la pregunta de cuántos átomos son necesarios para construir un material que tenga una utilidad potencial. No es práctico producir en masa cadenas de este tipo como conductores unidimensionales, catalizadores o sistemas de almacenamiento de datos, pero los estudios proporcionan la base científica para una futura nanotecnología, ya que contribuyen a nuestra comprensión del comportamiento de la materia en función de su tamaño.
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