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Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA) descubren oro magnético en partículas nanométricas

El magnetismo de estas partículas podría ser muy útil en el fututo como agente antitumoral por calentamiento local o en liberación de medicamentos

La utilización de técnicas de radiación sincrotrón y muy bajas temperaturas han logrado demostrar la existencia de este fenómeno, hasta ahora, dudoso

La revista Physical Review Letters publica este hallazgo de un equipo multinacional, liderado por el profesor Juan Bartolomé del centro mixto de investigación del ICMA

(Zaragoza, lunes, 28 de enero de 2013). Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), centro mixto de investigación Universidad de Zaragoza-CSIC, han descubierto oro magnético en partículas nanométricas. Este hallazgo, recientemente publicado en la revista Physical Review Letters (PRL 109, 247203 (2012)), podría resultar muy útil en el futuro como agente antitumoral por calentamiento local o en liberación de medicamentos. Además, abre nuevas perspectivas en la comprensión de los fenómenos cuánticosque dominan el comportamiento de pequeños aglomerados de unas decenas o cientos de átomos metálicos y que solo se manifiestan a temperaturas extremadamente bajas, próximas al cero absoluto (273,15 grados bajo cero).
 
El oro es el metal precioso por antonomasia. La humanidad lo ha utilizado como moneda o metal noble en que expresar riqueza y arte. Aunque quizás es uno de los metales mejor conocidos por esta causa, aún presenta sorpresas.
 
En efecto, un equipo multinacional liderado por el profesor Juan Bartolomé, del  Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA, Universidad de Zaragoza - CSIC), ha demostrado sin ambigüedad alguna la existencia de oro magnético en ciertas nanopartículas de oro. Dicho efecto se había visto anteriormente en partículas de oro recubiertas con “tioles” (moléculas que contienen azufre), pero el fenómeno resultaba dudoso ya que la señal magnética era tan pequeña que podía confundirse como procedente de la presencia de otros elementos magnéticos, como el hierro, omnipresente en el entorno.
 
La novedad del reciente descubrimiento radica en que para la detección de la señal magnética se ha utilizado la técnica de dicroísmo magnético de rayos X, que permite seleccionar al elemento que se desea estudiar, en este caso el oro y, por tanto, excluir cualquier otra interpretación. El experimento se ha realizado en el sincrotrón europeo ESRF, localizado en Grenoble, Francia, ya que se trata de un trabajo de colaboración internacional entre grupos españoles, como el ICMA e INA, franceses y alemanes.
 
Por otro lado, las partículas de oro se han obtenido mediante un original método bioquímico. Este método se basa en la utilización de la membrana de un tipo de organismo unicelular (archaea) Sulfolobus acidocaldarious, como plantilla sobre la que se nuclean partículas de aproximadamente 2.6 nanómetros de diámetro, formadas por apenas unos cientos de átomos de oro. La señal magnética de estas partículas, observada sólo a dos grados por encima del cero absoluto, y bajo la acción de un fortísimo campo magnético de 17 Tesla, es veinticinco veces superior a la observada en anteriores experimentos, y cierra la cuestión sobre la autenticidad del fenómeno, ya que queda probado fehacientemente que el oro puede ser magnético.
 
El archaea Sulfolobus acidocaldarius habita en medio ácido integrado en el ciclo del azufre. Por esta razón la membrana de Sulfolobus acidocaldarius tiene un alto contenido en átomos de azufre en su superficie, que al enlazarse con los átomos de oro de la superficie de las partículas, intercambian carga eléctrica (electrones) con ellos y generan una pequeña descompensación en el número de electrones localizados en los átomos de oro. Cada electrón es un pequeño imán cuántico, y su descompensación resulta en la señal magnética observada experimentalmente por el equipo del ICMA.
 
Sorprendentemente, la respuesta magnética no cesa de aumentar al enfriar la muestra a temperaturas aún más cercanas al cero absoluto (a tan solo 12 milésimas de grado por encima del cero absoluto). Este resultado, obtenido en los laboratorios de física de bajas temperaturas del ICMA, ha generado nuevas cuestiones sobre la naturaleza del mecanismo que da lugar a la respuesta magnética colectiva de los átomos de oro en partículas de tamaño nanométrico.
 

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