{"id":13880,"date":"2025-08-18T20:00:35","date_gmt":"2025-08-18T20:00:35","guid":{"rendered":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/?p=13880"},"modified":"2025-08-19T02:06:38","modified_gmt":"2025-08-19T02:06:38","slug":"cientificos-cambian-el-adn-en-nanoestructuras-autoconstruibles-que-podrian-transformar-la-tecnologia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/cientificos-cambian-el-adn-en-nanoestructuras-autoconstruibles-que-podrian-transformar-la-tecnologia\/","title":{"rendered":"CIENT\u00cdFICOS CAMBIAN EL ADN EN NANOESTRUCTURAS AUTOCONSTRUIBLES QUE PODR\u00cdAN TRANSFORMAR LA TECNOLOG\u00cdA"},"content":{"rendered":"

Cient\u00edficos han utilizado las propiedades de autoensamblaje del ADN para dise\u00f1ar intrincadas superredes de moir\u00e9 a escala nanom\u00e9trica: estructuras que se retuercen y se superponen como nunca antes. Con ingeniosos \u00abplanos\u00bb moleculares, han creado redes personalizables con patrones como panales y cuadrados, todo con una precisi\u00f3n extraordinaria. Estas nuevas arquitecturas son m\u00e1s que un simple arte cient\u00edfico: abren las puertas a la revoluci\u00f3n de c\u00f3mo controlamos la luz, el sonido, los electrones e incluso el esp\u00edn en materiales de nueva generaci\u00f3n.<\/strong><\/span><\/p>\n

Investigadores est\u00e1n creando nuevos materiales de moir\u00e9 a escala nanom\u00e9trica utilizando nanotecnolog\u00eda avanzada del ADN: las superredes de moir\u00e9 del ADN se forman cuando dos redes peri\u00f3dicas de ADN se superponen con un ligero giro rotacional o desplazamiento posicional. Esto crea un nuevo patr\u00f3n de interferencia m\u00e1s grande con propiedades f\u00edsicas completamente diferentes. Un nuevo enfoque desarrollado por investigadores de la Universidad de Stuttgart y el Instituto Max Planck para la Investigaci\u00f3n del Estado S\u00f3lido no solo facilita la compleja construcci\u00f3n de estas superredes, sino que tambi\u00e9n abre posibilidades de dise\u00f1o completamente nuevas a escala nanom\u00e9trica. El estudio se ha publicado en la revista Nature Nanotechnology.<\/p>\n

Las superredes de moir\u00e9 se han convertido en un elemento central de la investigaci\u00f3n moderna en materia condensada y fot\u00f3nica. Sin embargo, la creaci\u00f3n de estas estructuras suele implicar pasos de fabricaci\u00f3n delicados y laboriosos, que incluyen la alineaci\u00f3n precisa y la transferencia de capas prefabricadas en condiciones muy controladas. \u00abNuestro enfoque supera las limitaciones tradicionales de la creaci\u00f3n de superredes de moir\u00e9\u00bb<\/em>, afirma la profesora Laura Na Liu, directora del Segundo Instituto de F\u00edsica de la Universidad de Stuttgart.<\/p>\n

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Nuevo paradigma para la construcci\u00f3n de superredes de moir\u00e9<\/strong><\/p>\n

\u00abA diferencia de los m\u00e9todos convencionales que se basan en el apilamiento mec\u00e1nico y la torsi\u00f3n de materiales bidimensionales, nuestra plataforma aprovecha un proceso de ensamblaje ascendente\u00bb<\/em>, explica Laura Na Liu. El proceso de ensamblaje se refiere a la uni\u00f3n de cadenas individuales de ADN para formar estructuras m\u00e1s grandes y ordenadas. Se basa en la autoorganizaci\u00f3n: las cadenas de ADN se unen sin intervenci\u00f3n externa, \u00fanicamente mediante interacciones moleculares. El equipo de investigaci\u00f3n de Stuttgart aprovecha esta caracter\u00edstica especial. \u00abCodificamos los par\u00e1metros geom\u00e9tricos de la superred, como el \u00e1ngulo de rotaci\u00f3n, el espaciado entre subredes y la simetr\u00eda reticular, directamente en el dise\u00f1o molecular de la estructura inicial, conocida como semilla de nucleaci\u00f3n. A continuaci\u00f3n, permitimos que toda la arquitectura se autoensamble con precisi\u00f3n nanom\u00e9trica\u00bb.<\/em> La semilla act\u00faa como un plano estructural, dirigiendo el crecimiento jer\u00e1rquico de las redes de ADN 2D en bicapas o tricapas con una torsi\u00f3n precisa, todo ello logrado en un \u00fanico paso de ensamblaje en fase de soluci\u00f3n.<\/p>\n

Explorando territorio inexplorado: Estructuras de Moir\u00e9 a escala nanom\u00e9trica intermedia<\/strong><\/p>\n

Si bien las superredes de moir\u00e9 se han explorado ampliamente a escala at\u00f3mica (angstrom) y fot\u00f3nica (submicr\u00f3nica), el r\u00e9gimen nanom\u00e9trico intermedio, donde convergen la programabilidad molecular y la funcionalidad del material, ha permanecido en gran medida inaccesible. Los investigadores de Stuttgart han cerrado esta brecha con su estudio actual. El equipo combina dos potentes nanot\u00e9cnicas de ADN: el origami de ADN y el ensamblaje de teselas monocatenarias (SST).<\/p>\n

Utilizando esta estrategia h\u00edbrida, los investigadores construyeron superredes a escala microm\u00e9trica con dimensiones de celda unitaria de hasta 2,2 nan\u00f3metros, con \u00e1ngulos de torsi\u00f3n ajustables y diversas simetr\u00edas reticulares, como la cuadrada, la de kagome y la de panal. Tambi\u00e9n demostraron superredes de muar\u00e9 de gradiente, en las que el \u00e1ngulo de torsi\u00f3n y, por lo tanto, la periodicidad del muar\u00e9, var\u00edan continuamente a lo largo de la estructura. \u00abEstas superredes revelan patrones de muar\u00e9 bien definidos bajo microscop\u00eda electr\u00f3nica de transmisi\u00f3n, con \u00e1ngulos de torsi\u00f3n observados que coinciden estrechamente con los codificados en la semilla del origami de ADN\u00bb<\/em>, se\u00f1ala el coautor, el profesor Peter A. van Aken, del Instituto Max Planck para la Investigaci\u00f3n del Estado S\u00f3lido.<\/p>\n

El estudio tambi\u00e9n introduce un nuevo proceso de crecimiento para las superredes de muar\u00e9. El proceso se inicia mediante hebras de captura definidas espacialmente en la semilla de ADN, que act\u00faan como \u00abganchos\u00bb moleculares para unir con precisi\u00f3n las superredes de moir\u00e9 y dirigir su alineaci\u00f3n intercapa. Esto permite la formaci\u00f3n controlada de bicapas o tricapas retorcidas con subredes de moir\u00e9 alineadas con precisi\u00f3n.<\/p>\n

Amplias implicaciones en ingenier\u00eda molecular, nanofot\u00f3nica, espintr\u00f3nica y ciencia de materiales.<\/strong><\/p>\n

Su alta resoluci\u00f3n espacial, direccionabilidad precisa y simetr\u00eda programable otorgan a las nuevas superredes de moir\u00e9 un gran potencial para diversas aplicaciones en investigaci\u00f3n y tecnolog\u00eda. Por ejemplo, son andamiajes ideales para componentes a nanoescala, como mol\u00e9culas fluorescentes, nanopart\u00edculas met\u00e1licas o semiconductores en arquitecturas 2D y 3D personalizadas.<\/p>\n

Al transformarse qu\u00edmicamente en estructuras r\u00edgidas, estas redes podr\u00edan reutilizarse como cristales fon\u00f3nicos o metamateriales mec\u00e1nicos con respuestas vibracionales ajustables. Su dise\u00f1o de gradiente espacial tambi\u00e9n abre caminos para la \u00f3ptica de transformaci\u00f3n y los dispositivos fot\u00f3nicos de \u00edndice de gradiente, donde la periodicidad de moir\u00e9 podr\u00eda dirigir la luz o el sonido a lo largo de trayectorias controladas.<\/p>\n

Una aplicaci\u00f3n particularmente prometedora reside en el transporte de electrones selectivo de esp\u00edn. Se ha demostrado que el ADN act\u00faa como un filtro de esp\u00edn, y estas superredes bien ordenadas con simetr\u00edas de moir\u00e9 definidas podr\u00edan servir como plataforma para explorar los fen\u00f3menos topol\u00f3gicos de transporte de esp\u00edn en un entorno altamente programable.<\/p>\n

\u00abNo se trata de imitar materiales cu\u00e1nticos\u00bb<\/em>, afirma Laura Na Liu. \u00abSe trata de ampliar el espacio de dise\u00f1o y posibilitar la construcci\u00f3n de nuevos tipos de materia estructurada desde cero, con control geom\u00e9trico integrado directamente en las mol\u00e9culas\u00bb.<\/em><\/p>\n

20 de julio de 2025, Universidad de Stuttgart<\/em><\/strong><\/p>\n

Referencias:<\/strong><\/p>\n