Ensamblado asistido de cristales coloides
El proyecto financiado con fondos de la Unión Europea COSAAC (Computational study of assisted assembly of colloids) se creó para estudiar maneras de dirigir la formación de este tipo de estructuras ordenadas. Sus responsables experimentaron con el empleo de campos eléctricos externos y con cambios en las condiciones termodinámicas en las que se ensamblan las nanopartículas. Una de las posibilidades exploradas fue el ensamblaje de cristales coloides a través de una semilla de la estructura objetivo. Al asistir en la formación de hielo mediante semillas, se pudo medir la tasa de nucleación del hielo a temperaturas comprendidas entre -35 y -40 grados Celsius. El equipo de COSAAC combinó datos experimentales con resultados de simulación para predecir la tasa de nucleación del hielo en un mayor rango de temperaturas. Sus predicciones suponen una información valiosa para los modelos del cambio climático que reproducen la formación del hielo en las nubes troposféricas. También se exploró el empleo de pinzas ópticas con las que confinar partículas que contribuyan a la formación de regiones cristalinas. En simulaciones informáticas del crecimiento de nucleación de cristales lograron calcular la energía interfacial entre un cristal y un fluido con precisión y eficacia. La formación asistida de cristales mediante las técnicas de COSAAC reveló los procesos físicos que subyacen al efecto de desaceleración de la presión en la nucleación del hielo. Este efecto permite crioconservar muestras biológicas mejoradas gracias a la utilización de campos eléctricos y presión. Por último se investigó el ensamblaje de estructuras desordenadas a través de la modificación de las condiciones termodinámicas que permiten su generación Los experimentos se dedicaron a los gases coloides compuestos por partículas esféricas. Un cambio rápido de presión bastó para modificar la resistencia de los gases a la cristalización. Esta cristalización, normalmente denominada devitrificación, debe evitarse para garantizar las propiedades mecánicas deseadas en los vidrios. Para reducir al mínimo el contenido de cristales se definieron protocolos de compresión específicos aplicables a la técnica de formación asistida por presión. El primer paso dado para evitar la desvitrificación consistió en generar un conocimiento más amplio de este proceso. A diferencia del autoensamblado de estructuras cristalinas, la metodología desarrollada para el ensamblaje asistido podría dar lugar a procesos de fabricación ascendentes de materiales funcionales con una amplia gama de aplicaciones. Los múltiples e importantes resultados de COSAAC se han difundido en quince artículos publicados en revistas científicas internacionales sometidas a arbitraje científico.
Palabras clave
Cristal coloide, vidrio fotónico, COSAAC, autoensamblado, ensamblado asistido
