La colaboración entre un equipo de investigadores de la Universidad de Aveiro, y un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (CSIC-UNIZAR), ha permitido desarrollar un nanotermómetro luminiscente con propiedades únicas que nos permitirá estudiar la bioquímica de micro-procesos térmicos que ocurren dentro de la célula. Los resultados de esta colaboración acaban de aparecer en Advanced Materials, una de las revistas científicas de mayor prestigio en ciencia de materiales.
La medición de temperatura es fundamental en numerosas investigaciones científicas y desarrollos tecnológicos, lo que representa en la actualidad el 75%-80% del mercado de sensores en todo el mundo. En el campo de la nanoescala era necesario aún desarrollar sensores de temperatura, puesto que en general los termómetros tradicionales no son adecuados para medir la temperatura de una sección de un material de un tamaño menor a 10 micrometros (100 veces menor que un milímetro).
Debido a esta limitación se ha fomentado el desarrollo de nuevos termómetros que no requieren de un contacto directo con el material del que se quiere saber su temperatura y con resolución espacial micrométrica y nanométrica (1 millón de veces menor que un milímetro).
La luminiscencia es la emisión de luz por parte de un material como consecuencia de una absorción de energía y es precisamente en este fenómeno en el que basan su funcionamiento estos nuevos termómetros. Existe una dependencia entre la temperatura y la emisión luminiscente, la cual es una herramienta precisa para la detección de temperatura en escala micrométrica y nanométrica y además, no es invasiva porque trabaja a distancia mediante un sistema de detección óptico, incluso dentro de fluidos biológicos, fuertes campos electromagnéticos y objetos en rápido movimiento.
El nanotermómetro desarrollado por Carlos Brites, Patricia Lima, Nuno Silva, Vitor Amaral y Luís Carlos del Departamento de Física y CICECO de la Universidad de Aveiro( Portugal ) y Angel Millán y Fernando Palacio del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón, perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas y a la Universidad de Zaragoza, está formado por unos derivados de europio, Eu3+, y terbio, Tb3+, embebidos en partículas de entre 100 y 600 nm de diámetro formadas por núcleos magnéticos de óxido de hierro (g-Fe2O3) de unos pocos nanómetros impregnando un derivado silíceo polimérico.
Las nanopartículas formadas cambian sus propiedades de emisión, su “color”, a medida que cambia la temperatura, lo que permite medirla mediante el análisis del “color” del material. La posibilidad de ajustar al rango de temperatura de trabajo se realiza mediante la modificación de la relación de Eu3+/Tb3+ o cambiando la matriz silícea. Por otra parte, la combinación del termómetro molecular luminiscente con una matriz silícea de nanopartículas magnéticas proporciona multifuncionalidad al dispositivo.
Mediciones absolutas
Otras ventajas que presenta este nuevo termómetro es que no necesita una referencia externa para medir la temperatura, lo que permite mediciones absolutas en el rango de -263 a77ºC. La sensibilidad de sus mediciones es hasta 1.5 veces más grande que el valor más alto descrito hasta ahora para sensores de temperatura basados en lantánidos y además posee una alta estabilidad en su uso a largo plazo. Por otro lado, una selección adecuada de la matriz silícea permite el procesado del material en forma de película para obtener mapas bidimensionales de temperatura, lo cual tiene un gran interés potencial en numerosas aplicaciones tecnológicas, como la microelectrónica.
Este termómetro supone por tanto un avance cualitativo en termometría en la nanoescala y por ello ha sido destacado, entre otras revistas, en Advanced Materials, una de las publicaciones científicas de mayor prestigio en ciencia de materiales. Los resultados que surjan mediante la combinación de detección / mapeo de temperatura y magnetismo abre el camino para nuevas e innovadoras aplicaciones, especialmente en el campo biomédico.
En particular, dicha asociación proporcionará un instrumento único para determinar, de forma no invasiva, las distribuciones de la temperatura en los tejidos biológicos (por ejemplo, en los tumores) durante la liberación de calor, debido a la aplicación de un campo magnético alterno a las nanopartículas magnéticas del propio termómetro (hipertermia magnética). Sin duda un dispositivo de esta naturaleza puede constituir una herramienta poderosa para estudiar la bioquímica de micro-procesos térmicos que ocurren dentro de una célula.
Un equipo internacional de científicos, liderados desde el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, ha creado el primer imán duro de espesor atómico. El avance tiene aplicaciones potenciales en dispositivos tecnológicos que requieren un campo magnético definido, como las memorias RAM de los ordenadores.
En la interfaz entre dos capas rotadas de titanato de bario, con solo unos pocos átomos de espesor, aparecen propiedades que podrían revolucionar la ciencia de los materiales ferroeléctricos y ser útiles en la electrónica e informática del futuro. Los detalles los publican en Nature investigadores de la Universidad Complutense de Madrid.
