Intricadas nanoestructuras tridimensionales y curvadas para aplicaciones biológicas y en materiales

Espirales, anillos dentro de anillos y pétalos con curvas gráciles son algunas de las nuevas formas tridimensionales que los ingenieros de la Universidad de Michigan pueden cultivar ahora a partir de nanotubos de carbono mediante un método de fabricación único.
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Tales formas nanoestructuradas, que son difíciles si no imposibles de construir con técnicas convencionales, podrían usarse para el estudio del crecimiento de las células y la ingeniería de tejidos, señalan los investigadores. También podrían resultar en materiales nuevos con una configuración de texturas de superficie y de propiedades ajustadas a necesidades específicas y que controlen la condensación o repelan el polvo, por ejemplo.

Un artículo sobre esta investigación se publica en la edición de octubre de la revista Advanced Materials.

"Es fácil hacer nanotubos de carbono rectos y verticales como edificios”, dijo A. John Hart, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y en la Escuela de Arte y Diseño. "Hasta ahora no había sido posible hacer algunas de estas estructuras curvadas”.

El método de Hart comienza con el estampado de patrones en una oblea de silicio. La tinta que usa Hart, en este caso, es un catalizador de hierro que facilita el crecimiento vertical de los nanotubos de carbono en las formas de los patrones. En lugar de estampar una red tradicional de círculos uniformes, Hart estampa círculos huecos, semicírculos y círculos con otros más pequeños cortados en sus centros. Las formas se acomodan en orientaciones y agrupamientos diferentes. Uno de tales grupos consiste de un pentágono de semicírculos cuyos lados planos están orientados hacia afuera.

Hart usa el tradicional proceso de "deposición por vapor químico” para el cultivo de los nanotubos sobre los patrones prescritos. Luego suspende la oblea de silicio con su bosquecillo de nanotubos encima de un vaso de precipitados con un solvente, como la acetona, en ebullición. Y luego deja que la acetona se condense en los filamentos.

Cuando el líquido se condensa entran en acción las fuerzas de acción capilar y convierten estos filamentos en las intricadas estructuras curvadas. La acción capilar es la forma en que los líquidos pueden desafiar la gravedad si se les da un soporte delgado suficiente como para que suban. En el pentágono de semicírculos, los altos filamentos semicilíndricos se doblan hacia atrás creando una forma que parece una flor tridimensional.

"Con estos patrones bidimensionales programamos la formación de figuras tridimensionales”, dijo Hart. "Hemos descubierto que la forma de partida influye en la manera que las fuerzas capitales cambian la geometría de las estructuras. Algunas se doblan, otras se retuercen, y podemos combinarlas de cualquier manera que queramos”.

Este proceso permite que los investigadores creen grandes partidas de figuras de formas libres, todas de menos de un milímetro cúbico.

"La tecnología nos permite hacer formas diferentes al mismo tiempo”, añadió Hart. "Quisiéramos creer que esto se encamina a la creación de superficies nanoestructuradas y materiales hechos de acuerdo con especificaciones particulares que tengan geometrías y propiedades variadas”.

El artículo se titula "Diverse 3D Microarchitectures Made by Capillary Forming of Carbon Nanotubes”.

La investigación la financian el Colegio de Ingeniería de la Universidad de Michigan y el Departamento de Ingeniería Mecánica de la UM, el Fondo Belga para Investigación Científica, de Flandes, y la Fundación Nacional de Ciencias.

La Universidad de Michigan ha iniciado el trámite de protección de patente sobre la propiedad intelectual y busca socios para la comercialización que contribuyan a llevar la tecnología al mercado.

Fuente: http://www.quimica.es/noticias/es/124857/