Académico USS participa en el descubrimiento de una nueva arquitectura molecular

El descubrimiento de los fullerenos de carbono en 1985, que recibió el Premio Nobel de Química once años después, marcó un hito en la química y la nanotecnología, impulsando su desarrollo hasta la actualidad. Estas moléculas, compuestas completamente por átomos de carbono y con una forma similar a una pelota de fútbol, revolucionaron la comprensión de los materiales de escala nanométrica. Su gran resistencia y ligereza, junto con sus propiedades electrónicas únicas, han permitido el desarrollo de baterías más eficientes, nanosistemas de administración de medicamentos, así como la creación de materiales para la aeronáutica y la construcción de vehículos espaciales.

La síntesis de estas nanoestructuras se centró en elementos como el carbono durante 30 años; sin embargo, presentan problemas de posible combustión o deterioro, y hasta ahora no existía una versión inorgánica de los fullerenos. Hoy, este enfoque cambia radicalmente: un equipo de científicos de la Universidad de Nankai y la Universidad de Shanxi en China, y la Universidad San Sebastián en Chile, demostraron por primera vez la viabilidad de fullerenos compuestos totalmente de átomos metálicos. Así, crearon el primer fullereno inorgánico, una estructura esférica y hueca, perfectamente simétrica, compuesta por átomos de oro (Au) y antimonio (Sb), y un ion de potasio (K) en su interior: [K@Au12Sb20]5-.

El investigador USS Álvaro Muñoz

El trabajo fue publicado en la prestigiosa revista Science y “se trata de un avance que amplía el horizonte de la nanotecnología, introduce una nueva dimensión en el campo de la química de clusters o superátomos, y abre camino hacia múltiples usos y futuros desarrollos de materiales más eficientes”, dice el Dr. Álvaro Muñoz. “Entre ellos, creemos que esta estructura podría tener un impacto significativo en el desarrollo de nuevos catalizadores para reacciones químicas más eficientes y ecológicas, en la creación de sensores moleculares altamente sensibles para la detección de sustancias a niveles casi imperceptibles, y en el diseño de materiales con propiedades eléctricas y ópticas avanzadas para la próxima generación de dispositivos electrónicos y fotónicos”.

El Dr. Muñoz explica que la singularidad del [K@Au12Sb20]5- radica en sus propiedades, que no se encuentran en los fullerenos orgánicos, tales como una mayor estabilidad en condiciones extremas y una mejor conductividad eléctrica. Estas características son cruciales para la investigación en áreas como la energía renovable, pudiendo contribuir al desarrollo de celdas solares más eficientes y baterías con mayor capacidad de almacenamiento. Además, la versatilidad de esta estructura metálica sugiere posibles aplicaciones en el campo de la medicina, como en la administración dirigida de fármacos a células específicas, mejorando la eficacia y reduciendo los efectos secundarios de los tratamientos.

El trabajo del Dr. Muñoz fue publicado en la prestigiosa Revista Science.

Materiales redefinidos 

“Este descubrimiento nos abre las puertas a la utilización de toda la tabla periódica en la creación de nuevos materiales”, explica Álvaro Muñoz. “Lo que hemos logrado con el [K@Au12Sb20]5- es crear estructuras complejas que actúan como bloques de construcción a nivel de moléculas. Esta técnica nos permite construir materiales desde el nivel más fundamental, lo que podría llevar a una reducción significativa en los costos y una mayor eficiencia en el uso de recursos”.

La posibilidad de cambiar los elementos dentro de estas estructuras huecas similares a una jaula, implica una gran flexibilidad en el diseño de materiales. “Podemos ajustar las propiedades de estos fullerenos inorgánicos para adaptarlos a necesidades específicas, como sensores más sensibles o materiales con mayor resistencia a condiciones extremas”, añade Muñoz, quien también destaca la dimensión histórica y estética de estas estructuras. “Los fullerenos inorgánicos que estamos desarrollando presentan una belleza simétrica asombrosa, combinando formas icosaédricas y dodecaédricas concéntricas, lo que refleja una dualidad que ha fascinado a científicos y filósofos a lo largo de la historia”, comenta. “Esta simetría no es solo estéticamente atractiva, sino que también es clave para sus propiedades únicas”.

Finalmente, el Dr. Muñoz enfatiza la importancia de la colaboración y el trabajo interdisciplinario en el avance de la ciencia y del ser humano. “Con creatividad y colaboración, podemos ir de átomos a materiales de maneras que nunca habíamos podido lograr hasta el momento, para recorrer caminos que aún no hemos imaginado”, concluye.