Determinación en tiempo y espacio real de la composición de óxidos de cobalto-hierro crecidos sobre Ru(0001)

Un grupo de investigadores españoles determinó la composición química de óxidos mixtos de cobalto-hierro, en tiempo y espacio real, al crecer sobre Ru(0001).  Los óxidos fueron producidos por epitaxia de haces moleculares asistida por oxígeno a alta temperatura, y se caracterizaron empleando la microscopía electrónica de fotoemisión (del inglés PEEM) y espectroscopia de absorción de rayos-X (del inglés XAS).

Encontraron que, al iniciarse el proceso de crecimiento, se produce una capa de óxido de Fe-Co (II) mixta cuya composición refleja la proporción de los elementos depositados. Al continuar con el crecimiento se inicia una nucleación tridimensional de islas, con fase de espinela, sobre la capa inicial. La composición del óxido en la capa inicial cambia conforme el hierro se introduce en las islas de espinelas. A su vez, la composición de las islas cambia durante su crecimiento posterior.

Los resultados fueron publicados recientemente en The Journal of Chemical Physics.

Las alas de las libélulas inspiran recubrimientos nanoestructurados antibacterianos

Investigadores de Singapur desarrollaron nanomateriales a base de óxido de zinc en forma de pilares nanométricos (nanopilares) depositados sobre diferentes sustratos, como alternativa para desinfectar superficies. La idea se inspiró en las alas de las libélulas y las cigarras que están recubiertas de pilares nanométricos semejantes a una cama de clavos. Los nanopilares sintéticos miden 1micrometro de longitud y un diámetro en la punta de entre 10 y 20 nm, siendo en su parte más ancha de 50 a 100 nm, lo cual les confiere una  relación de aspecto >10 (relación entre la longitud y el diámetro). Se depositaron sobre diferentes sustratos: zinc, titanio, acero, cerámica o vidrio. Se evaluó su efecto antimicrobiano en las especies Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus y Candida albicans. Para nanopilares de ZnO sobre láminas de zinc, el efecto antimicrobiano fue de hasta 99.9% de las bacteria estudiadas. El mecanismo de acción propuesto es una ruptura de la membrana celular y la liberación de radicales de oxígeno reactivo (ROS) que incluso podrían matar bacterias en la vecindad de la superficie. Los pilares nanométricos sintéticos no inducen resistencia bacteriana ni dañan al medio ambiente.

Esta tecnología resultará particularmente útil para lograr superficies libres de bacterias en lugares como centros de salud, donde la esterilización es importante para ayudar a controlar la propagación de infecciones. 

El trabajo fue publicado en la revista Small. 

Medida del potencial de doble capa en la interfaz grafeno-electrolito

La llamada doble capa eléctrica (EDL o electrical double layer, en inglés), juega un papel importante en el funcionamiento de dispositivos electroquímicos como baterías,  celdas de combustible,  supercapacitores, catalizadores  y en el transporte iónico a través de la membrana celular.  Para estudiar las características del potencial eléctrico en la nanoescala, la técnica que ha tenido más éxito es la sonda Kelvin combinada con microscopía de fuerza atómica (KPFM) con resolución espacial lateral en la nanoescala, pero  limitada a electrolitos con concentraciones mayores a 1 mmol/L. 

Un grupo internacional de investigadores reportó un nuevo método experimental que combina  la técnica KPFM con celdas electrolíticas recubiertas de grafeno. Reportan medidas cuantitativas de la caída de potencial con alta resolución lateral a través de la doble capa en electrolitos con concentraciones de décimas de molar.  En este arreglo experimental, el AFM opera en vacío, separado del electrolito por una membrana de grafeno, lo que elimina muchas de las dificultades que presenta la interfaz sólido/líquido. 

Este esquema puede aplicarse a sistemas inhomogéneos como nanopartículas sumergidas en soluciones de electrolitos; además, en mediciones in operando  en la superficie de nanocatalizadores e, in vivo, en células biológicas en equilibrio con soluciones líquidas.

Los resultados fueron publicados recientemente en Nano Letters.

Superparamagnetismo en películas delgadas nanoestructuradas de La0.7Sr0.3MnO3

El superparamagnetismo (SPM) es un fenómeno magnético propio de la nanoescala. Es un comportamiento tipo paramagnético, pero de mayor susceptibilidad al campo magnético aplicado, que aparece en partículas ferromagnéticas de dominio simple (monodominio) con tamaños menores de cierto valor crítico. Sin embargo, los resultados sobre SPM en películas delgadas son escasos.

Un grupo de investigadores de México recientemente reportó un nuevo estado superparamagnético observado en películas delgadas de La_0.7Sr_0.3MnO₃ (LSMO) de alta calidad, crecidas directamente sobre sustratos de SiO_x/Si(100) empleando la erosión iónica (sputtering en inglés). Para espesores menores de 60 nm, las películas son nanoestructuradas, sin fronteras de grano, constituidas por nanoregiones  de monodominios ferromagnéticos con tamaño crítico, que crecen epitaxialmente constreñidas por los parámetros locales del óxido de silicio nativo. 

El comportamiento SPM en películas delgadas de LMSO se atribuye, para valores bajos del campo magnético aplicado, a la interacción entre la magnetización de tales nanoregiones con tamaño crítico, donde la estructura magnética de la superficie de las fronteras inter-dominio regula la magnetización total. Para valores altos  del campo magnético,  los ciclos de histéresis exhiben campos coercitivos cuyos valores son mayores a los reportados para el LSMO. El comportamiento SPM en películas delgadas de LMSO podría integrarse a la emergente tecnología de nuevos dispositivos para la espintrónica o la computación cuántica.

Los resultados fueron publicados recientemente en Scientific Rerports