Tomografía atómica (observar la composición química) para modelar las propiedades de las nanopartículas.

En el mundo de lo muy pequeño la perfección es rara; prácticamente todos los materiales tienen defectos en el nivel atómico. Estas imperfecciones: átomos perdidos, átomos de un tipo intercambiado por otro y átomos desalineados, pueden determinar de manera única las propiedades y la función de un material. Ahora, las posiciones de decenas de miles de átomos se pueden identificar con precisión. En el artículo “Deciphering chemical order/disorder and material properties at the single-atom level” publicado la revista Nature (Volumen 542, número 7639, 75-79) se realiza un mapa 3D  de las coordenadas de más de 23.000 átomos individuales; 6.569 átomos de hierro y 16.627 átomos de platino en una nanopartícula de hierro-platino. Los investigadores determinaron la disposición tridimensional precisa de los átomos en la nanopartícula de hierro-platino tomando múltiples imágenes con un microscopio electrónico avanzado en el Lawrence Berkeley National Laboratory y utilizando poderosos algoritmos de reconstrucción desarrollados en el UCLA's California NanoSystems Institute. Por primera vez, se  pudo observar la composición química (cantidad de átomos individuales) en tres dimensiones. La técnica se denomina tomografía de electrón atómica (AET) y permite la reconstrucción de la estructura atómica 3D en materiales con una precisión de 22 picómetros (un picómetro es una billonésima parte de un metro). Al igual que una tomografía computarizada, se toman varias imágenes a partir de las muestras y luego se reconstruye una imagen en 3D. Los investigadores utilizaron entonces las coordenadas tridimensionales de los átomos como datos en cálculos de la mecánica cuántica para determinar las propiedades magnéticas de la nanopartícula de hierro-platino. Un material muy prometedor  para la próxima generación de medios de almacenamiento magnéticos y aplicaciones de imán permanente. A futuro, el conocimiento de las coordenadas atómicas tridimensionales de los materiales, permitirá establecer un banco de datos on line para las ciencias de los materiales, análogo a los bancos de datos para las ciencias biológicas y de la vida. 

Lectura complementaria:

Deciphering chemical order/disorder and material properties at the single-atom level.