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De nanopartículas a macromoléculas

En el medio interestelar y los entornos circunestelares, a partir de elementos pesados se forman moléculas complejas y polvo que se combinan en función de las condiciones físicas y químicas que experimentan. Un grupo de científicos financiado con fondos europeos ha desarrollado un marco de trabajo teórico para estudiar en detalle este nanomundo cósmico.
De nanopartículas a macromoléculas
Los constituyentes del nanomundo cósmico son suficientemente pequeños como para exhibir características que recuerdan a las de las moléculas. Al mismo tiempo, son suficientemente grandes para tener propiedades típicas de materiales del estado sólido. Esa naturaleza híbrida de macromoléculas y nanopartículas atrajo la atención de un grupo de científicos financiado con fondos europeos.

En el proyecto NANOCOSMOS (The cosmic nanoworld astrophysics at the interface between the molecular and the macroscopic), los investigadores modelizaron los efectos de la irradiación con fotones de nanopartículas de polvo. Utilizaron el mismo método de modelización con nanopartículas de carbono amorfo e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP).

La absorción y dispersión de los fotones es la causa principal de disminución de la intensidad luminosa y el desplazamiento de las longitudes de onda observables de la luz procedente de estrellas lejanas. El trabajo de modelización realizado confirma que la comprensión de esos fenómenos pasa por tener en cuenta la estructura de las nanopartículas.

Mientras que las nanopartículas de carbono tienen una estructura tridimensional con los átomos de carbono dispuestos en anillos hexagonales con distintas orientaciones, los HAP se caracterizan por constar de una sola capa de esos anillos unidos entre sí. Entre sus implicaciones para observaciones astronómicas, los investigadores se centraron en la emisión en el infrarrojo medio de las galaxias.

Las observaciones infrarrojas desde satélites indican la presencia de HAP y nanopolvo calentados estocásticamente. Su disociación como resultado de diferencias en la radiación intensa a la que están expuestos podría explicar las variaciones encontradas en el espectro de infrarrojo medio de galaxias lejanas.

Gracias a su peculiar estructura, el C60 y el C70, las moléculas de mayor tamaño de existencia conocida en el espacio y hasta la fecha las únicas moléculas poliaromáticas detectadas en el mismo, podrían contribuir también a la emisión en el infrarrojo medio de las galaxias. Se estudió por ello su estabilidad frente a colisiones con iones en las condiciones agresivas que se experimentan en el medio interestelar.

Tanto C60 como C70 pertenecen a la clase de moléculas conocidas como fullerenos en honor al arquitecto Buckminster Fuller. Como las demás moléculas del espacio, absorben la luz infrarroja de un conjunto concreto de longitudes de onda. Sin embargo, en las condiciones ensayadas, resultaron ser bastante estables y resistentes a la radiación.

Se espera que los resultados del proyecto NANOCOSMOS abran nuevas vías para el estudio de constituyentes del medio interestelar cada vez más complejos así como la evolución de las nanopartículas durante las explosiones de supernova. Los científicos podrían determinar también el efecto de la evolución de las nanopartículas en los restos estelares existentes en torno a estrellas antiguas.

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Palabras clave

Nanopartículas, macromoléculas, medio interestelar, NANOCOSMOS, fullerenos, explosiones de supernova
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