"Podrías arrojar elementos químicos a través de un tubo de área de superficie muy alta y realizar, potencialmente, una catálisis muy eficiente", según Lee Cronin, profesor de química en la Universidad de Glasgow, Reino Unido, que dirigió el estudio.
En un artículo publicado por la revista Nature Chemistry, Cronin y sus colegas señalan que pueden controlar los diámetros de los tubos y la velocidad con que crecen. Es más, al usar estrategias simples, pueden controlar la dirección del crecimiento de los tubos y les es posible combinar dos tubos para hacer estructuras diferentes.
Generar dispositivos microfluídicos de este modo podría ser más simple que el uso actual de técnicas de litografía, según opina Cronin. "Podemos generar tubos de la misma manera que controlas las líneas del Etch A Sketch (un juego para niños)", añade. "Puedes generar muy rápidamente, en pocos segundos, el dispositivo que quieras".
Los cristales inorgánicos que utilizan los investigadores pertenecen a una clase de elementos químicos conocidos como polioxometalatos. Estos racimos con carga negativa de átomos de metal y oxígeno son excelentes catalizadores para muchas reacciones en la industria química. También son buenos para detectar y absorber gases, y se utilizan para eliminar compuestos tóxicos como los óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre de los flujos de gases de combustión. Al utilizar diferentes átomos de metal, los investigadores pueden crear polioxometalatos con diversas propiedades químicas. "Los polioxometalatos tienen gran diversidad estructural y versatilidad, así como un montón de opciones para modificar el comportamiento físico y químico", afirma Paul Kogerler, profesor de química en la Universidad RWTH Aachen (Alemania).
Para crear sus microtubos, los investigadores de Glasgow utilizan cristales que contienen tungsteno. Cuando se ponen estos cristales de carga negativa de óxido de metal en el agua y se añaden moléculas fluorescentes de carga positiva, los cristales comienzan a generar tubos en pocos segundos.
Cronin explica que las moléculas positivas y negativas se unen para formar una membrana en la superficie del cristal. La presión dentro de esta membrana se acumula hasta que se rompe y el material de óxido de metal sale en forma de chorro. A medida que sale comienza a formar, automáticamente, un tubo hueco a través del que puede fluir cada vez más material. El tubo crece hasta que todo lo que queda del cristal es la cáscara de membrana hueca.
nLos investigadores pueden cambiar los diámetros de los tubos y el ritmo al que crecen cambiando la concentración de las moléculas fluorescentes. Esos tubos van de 1 a 120 micrómetros de ancho. Al aplicar un voltaje, hacen que los éstos crezcan en direcciones específicas. Pueden hacer que se ramifiquen de dos maneras diferentes. Una de ellas es hacer que dos tubos choquen, lo que hace que un solo tubo surja del punto de colisión. La otra es perforar el tubo con una aguja de micromanipulador para que el material fluya y genere otra rama. Para demostrar que los tubos son huecos y que pueden portar líquidos, los investigadores les inyectan colorante fluorescente.
Kogerler asegura que el trabajo es prometedor, porque los tubos mantienen su estructura y no se descomponen. Además, tienen una proporción relativamente alta de superficie a volumen, lo que es beneficioso para catálisis y aplicaciones de detección. Pero todavía no es evidente que sean ideales para estas aplicaciones. Esto se debe a que la superficie de los tubos no sólo está compuesta de moléculas de polioxometalato enlazadas: también podrían contener moléculas fluorescentes de carga positiva. "La pregunta es, ¿podrías obtener algún tipo de reactividad así?" se pregunta KogerlerKogerler asks.
Él cree que sería realmente muy interesante si los investigadores pudieran hallar un modo de generar tubos similares en la escala del nanómetro. Los compuestos de óxido metálico son conocidos por formar estructuras a esa escala, y el método produciría superficies aún mayores.