Una técnica de la UGR permite diseñar nanomateriales a la carta y acelera su montaje
Investigadores de la UGR han desarrollado una metodología pionera para fabricar materiales funcionales avanzados a una velocidad sin precedentes. Esta técnica permite acelerar y controlar de forma precisa el autoensamblado de nanomateriales mediante campos magnéticos pulsados en dos ejes perpendiculares.
Esta estrategia supera barreras actuales en el ensamblado de nanomateriales: la lentitud y los defectos que surgen cuando las partículas se agrupan de forma espontánea. El nuevo método no requiere moldes físicos ni recipientes especiales, lo que supone una ventaja para la fabricación de materiales avanzados y reconfigurables para aplicaciones industriales.
El hallazgo, publicado como portada suplementaria en la prestigiosa revista ACS Nano, se basa en el uso de lo que los científicos han denominado “campos magnéticos biaxiales pulsados”. El secreto es una perturbación magnética controlada, que actúa como guía y aumenta la velocidad del autoensamblado de nanomateriales magnéticos, obteniendo un control fino sobre la estructura y su orden interno (cristalinidad).
Aplicaciones emergentes y actuales
Los materiales que estudian los investigadores están presentes en tecnologías donde la microestructura determina el rendimiento, como sistemas de control de vibraciones y amortiguación adaptativa, dispositivos microfluídicos, materiales fotónicos y actuadores blandos, según explica Juan de Vicente Álvarez-Manzaneda, catedrático del Departamento de Física Aplicada de la UGR.
La capacidad de programar el autoensamblado sin contacto y en tiempos muy cortos es especialmente atractiva para el diseño de materiales reconfigurables, metamateriales blandos y componentes con respuesta controlable en tiempo real, aplicables en óptica, fotónica, robótica blanda, microrobótica, industria aeroespacial y automoción.
Ciencia ‘Made in UGR’
Gracias a un generador de campos magnéticos diseñado en el Laboratorio Singular en Tecnologías Avanzadas F2N2Lab, experimentos de videomicroscopía de alta resolución y simulaciones realizadas en el Centro de Supercomputación de la Universidad de Granada, los investigadores han podido analizar en detalle la evolución temporal de los agregados y describir su dinámica de crecimiento con una ‘curva maestra’, que permite predecir exactamente cómo crecerán los materiales bajo diferentes condiciones, facilitando su escalado industrial.
Actualmente, el equipo trabaja en perfeccionar la técnica para obtener arquitecturas más complejas, incluyendo láminas, espirales, espumas de partículas o estructuras híbridas, con el objetivo de ampliar el control sobre propiedades mecánicas y funcionales. En biomedicina, esto permitirá biofabricación y desarrollo de andamiajes (‘scaffolds’) y materiales funcionales que interactúan con células y tejidos, en colaboración con el Hospital Universitario Virgen de las Nieves de Granada.
La investigación ha sido realizada por el doctorando Guillermo Camacho Villar y el catedrático Juan de Vicente Álvarez-Manzaneda en el F2N2Lab de la UGR, con el apoyo de proyectos financiados por el Ministerio de Ciencia y fondos europeos NextGenerationEU.