miércoles, 20 de junio de 2018

Bioestructuras minimalistas inspiradas en priones diseñadas para crear nanomateriales



La naturaleza provee de una gran cantidad de ejemplos de materiales auto-ensamblados; por ejemplo, las nanofibras formadas por las proteínas cerebrales llamadas amiloides, que a su vez están asociadas a muchas enfermedades degenerativas. Los priones son un subconjunto de proteínas amiloides con capacidades sorprendentes para conmutar entre una conformación soluble y un estado amiloide auto-perpetuante. Las estructuras amiloides sintéticas se han convertido en un método de la biotecnología que, imitando la naturaleza, logra nuevos materiales avanzados para la biomedicina y la nanotecnología.

Investigadores de Barcelona han generado cuatro péptidos, moléculas de menor tamaño que las proteínas y las más pequeñas sintetizadas hasta ahora, que pueden auto-ensamblarse de manera controlada, y a partir de ellas sintetizaron nanomateriales. Demostraron que un diseño adecuado puede permitir que el tamaño de la secuencia de los priones sintéticos se reduzca a sólo 7 aminoácidos sin perder sus propiedades de autoensamblaje.

El autoensamblaje de proteínas en fibras estables permite crear estructuras supramoleculares que pueden ser usadas como nanoconductores, estructuras fotovoltaicas y catalizadores. 

Los resultados fueron publicados recientemente en ACS Nano

Mas información en Nanotechnology News.

jueves, 14 de junio de 2018

Nuevo bolómetro basado en grafeno



El bolómetro es un dispositivo monitor de la radiación electromagnética a través del calentamiento de un material absorbente. Se utiliza principalmente por astrónomos para medir la radiación de objetos en el Universo. 

La mayoría de estos dispositivos tienen un ancho de banda limitado y deben funcionar a temperaturas ultrabajas, de Helio líquido en algunos casos. Un grupo internacional de investigadores desarrolló una alternativa de bolómetro basado en grafeno, ultrarrápido, más sensible, que puede funcionar a temperatura ambiente y es menos costoso. La baja capacidad calorífica electrónica y el débil acoplamiento electrón-fonón del grafeno lo hace un medio bolométrico sensible que permite medir anchos de banda mayores.   

El desarrollo de este nuevo bolómetro facilitará observaciones astronómicas en un espectro más amplio de emisiones y, como subproducto, el desarrollo de nuevos sensores de calor y dispositivos de procesamiento de información.

Los resultados fueron publicados en la revista Nature Nanotechnology

Mas información en Nanotechnology News

jueves, 7 de junio de 2018

Crecimiento de nanolistones de MoS2 por vía vapor-líquido-sólido


El depósito de películas delgadas a partir de la descomposición química de vapores (CVD por sus siglas en inglés) generalmente implica la descomposición química de un vapor para obtener un material sólido, a partir de un precursor en fase vapor, siguiendo una ruta vapor-sólido-sólido. En este trabajo, un grupo internacional de investigadores  reporta un nuevo proceso que implica una transformación vapor-líquido-sólido para obtener una monocapa de MoS2con forma de nanolistones. El crecimiento del nanolistón se inicia con la reacción de MoO3y NaCl que produce gotas de Na-Mo-O. Estas gotas constituyen el paso intermedio para el crecimiento de MoS2cuando se saturan con azufre. La orientación muy bien definida de los nanolistones revela el movimiento horizontal de las gotas durante el proceso de crecimiento. Utilizando microscopía electrónica de transmisión en modo barrido (STEM) de alta resolución, así como microscopía de generación de segundo armónico, se demostró que los nanolistones crecen de modo homoepitaxial sobre monocapas de MoS2. Estos resultados demuestran la potencialidad de crecer de modo controlado, arreglos nanoestructurados de dimensiones atómicas para posibles aplicaciones en dispositivos nanoelectrónicos.

Los resultados fueron publicados recientemente en Nature Materials.

jueves, 31 de mayo de 2018

Nano-vehículos para la entrega de nutrientes en plantas

Entre las estrategias actuales más prometedoras de administración de fármacos se encuentran los nano-vehículos basados en micelas de fosfolípidos, también llamados liposomas. Sin embargo, la utilidad de tales nano-vehículos ha sido poco explorada en las plantas. Un grupo del Israel Institute of Technology demostró que los liposomas pueden utilizarse como nano-vehículos para la entrega controlada de nutrientes por aspersión en cultivos de interés comercial, como el tomate. Los liposomas se produjeron a partir de cadenas saturadas de lecitina de soya y se caracterizaron mediante dispersión de la luz en modo dinámico  y criomicroscopía electrónica de transmisión (cryoTEM). En un experimento control, se aplicaron liposomas de entre 80 -100 nm, cargados con EuCl3a plantas sanas y se demostró que los liposomas penetran las hojas y entregan su carga. La carga puede llegar incluso hasta las raíces. 

Las plantas de tomate tratadas con liposomas cargados con Fe y Mg revirtieron la deficiencia aguda de nutrientes, debido a que se asimilaron los nutrientes hasta en un 33%, en comparación con menos del 1% cuando se aplican los nutrientes sin vehículo.


Publicado recientemente en Nature Scientific Reports
Mas información en Science News

jueves, 24 de mayo de 2018

Influencia de las fronteras de grano en la conductividad iónica de anti-perovskitas


El desarrollo de electrolitos sólidos como el compuesto anti-perovskita Li3OCl ha permitido la fabricación de baterías de iones de Li totalmente de estado sólido, de gran interés para la industria electrónica portátil. Tales baterías superan a las comerciales de electrolitos líquidos en cuanto a la duración y seguridad debido a que los electrolitos sólidos no son volátiles  ni inflamables. Sin embargo,  un problema por resolver a escala atómica es el efecto de las fronteras de grano (GB, del inglés grain boundaries) sobre el transporte iónico del Li, que lleva a inconsistencias entre la alta conductividad de bulto de los compuestos anti-perovskita y los bajos valores observados experimentalmente en policristales. 

Empleando la simulación mediante dinámica molecular, un grupo de investigadores del Reino Unido y Francia estableció un modelo de electrolito policristalino que permite cuantificar el impacto de las fronteras de grano sobre la conductividad en función del tamaño de grano. Sus estudios demuestran que los compuestos anti-perovskita como el Li3OCl desarrollan mayores concentraciones de fronteras de grano comparados con perovskitas como el SrTiO3. Estas fronteras ofrecen alta resistencia al paso de los iones de Li entre los granos; su efecto es más fuerte para tamaños de granos < 100 nm donde la conductividad es dominada por las fronteras de grano. 

Los resultados fueron publicados recientemente en Journal of American Chemical Society.

Mas información en MRS Bulletin News.

viernes, 18 de mayo de 2018

Síntesis “de abajo hacia arriba” de grafeno nanoporoso multifuncional

La inclusión de poros de dimensiones nanométricas en el grafeno, puede convertirlo  de semi-metal a semiconductor y transformarlo de una película de membrana impermeable a un tamiz molecular muy efectivo. Sin embargo, producir  poros hasta de un nanómetro y al mismo tiempo cumplir con las estrictas restricciones estructurales impuestas por las aplicaciones, representa un gran problema para las estrategias de síntesis existentes "de arriba hacia abajo".  Los autores, de varias instituciones de España, proponen un nuevo método de síntesis de "abajo hacia arriba", para sintetizar grafeno nanoporoso con  una matriz ordenada de poros, cuyos tamaños se pueden ajustar  hasta 1 nanómetro. El tamaño, la densidad, la morfología y la composición química de los poros se definen con precisión atómica mediante el diseño de los precursores moleculares. El grafeno nanoporoso es un semiconductor altamente versátil que presenta propiedades de  tamizado y detección eléctrica de especies moleculares, simultáneamente.
Los resultados fueron publicados recientemente en Science.

viernes, 11 de mayo de 2018

El hemateno, nuevo material bidemensional a partir de la hematita

A partir del descubrimiento del grafeno, el material bidimensional más estudiado, se han sintetizado muchos materiales inorgánicos que consisten de una capa bidimensional (2-D). Los minerales son los mejores precursores para producir capas atómicas altamente ordenadas y de grano grande mediante exfoliación. A partir de la exfoliación de mineral de hierro, hematita (α- Fe2O3), un grupo internacional de investigadores de la Universidad de Rice, en EUA, procesó un nuevo material bidimensional  al que denominaron “hemateno”. La morfología bidimensional del hemateno se confirmó por microscopía electrónica de transmisión. Las mediciones magnéticas junto con los cálculos de la teoría funcional de la densidad confirman el orden ferromagnético en el hemateno, mientras que la hematita exhibe un orden antiferromagnético. Cuando se carga en matrices de nanotubos de titanio, el hemateno mejora la actividad fotocatalítica con luz visible.

Publicado recientemente en Nature Nanotechnology

Mas información en Phys.org/Nanotecnology