Investigadores desarrollan materiales artificiales capaces de imitar estructuras complejas de la naturaleza

La naturaleza es capaz de crear estructuras complejas a través de la repetición controlada de fragmentos, como ocurre en el caso del ADN. Los sistemas biológicos complejos dependen de estas estructuras para desarrollar de manera plena su funcionalidad.

El trabajo, publicado en la revista 'Science Advances', abre nuevas vías de estudio en campos como las comunicaciones o el almacenamiento de energía. Además, el alto control de las estructuras permite estudiar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales, permitiendo el diseño de nuevos materiales avanzados.

Las propiedades físicas de los materiales como la conducción, el magnetismo o la actividad catalítica dependen en gran medida de los elementos metálicos que estos contienen. También influye su distribución en la estructura.

"Hasta ahora, era casi imposible controlar y determinar de qué forma se mezclaban y ordenaban los distintos elementos dentro de las estructuras", apunta el investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, Felipe Gándara. Sin embargo, este grupo de científicos lo ha conseguido a escala atómica y nanoescala utilizando unos materiales conocidos como redes metal-orgánicas, que permiten incluir de manera controlada múltiples elementos metálicos.

Las redes metal-orgánicas han recibido gran atención en los últimos años por sus aplicaciones en campos como el almacenamiento de gases, por ejemplo, debido a los altos niveles de porosidad que poseen. Además, tienen estructuras ordenadas. En este caso, los investigadores han seleccionado un tipo de redes metal-orgánicas con una estructura que hace que los elementos metálicos se dispongan formando hélices, para incorporar múltiples elementos metálicos.

"Hemos seleccionado diversos metales para que ocupen posiciones específicas dentro de las hélices. El resultado son diferentes secuencias que se repiten a lo largo de la estructura de la red metal-orgánica", explica Gándara. Para determinar la distribución exacta de los elementos metálicos se han combinado técnicas de difracción de rayos X y de neutrones, y técnicas de microscopía electrónica y microanálisis.