Obra
¿Y por qué no plateadas?
Técnica e interpretación
En esta obra se reflejan artísticamente los distintos colores que presentan algunas nanopartículas de plata, según su forma y tamaño. Las diferentes estructuras representan aglomerados de diferentes nanopartículas: se presentan dos grupos de nanos con forma esférica, de color azules para las más grandes y rojas los grupos de esferas pequeñas; además otros dos grupos de nanopartículas con forma de prisma triangular, dónde las mas pequeñas son verdes, y las más grandes son violetas.
Ciencia detrás de la obra
Las nanopartículas son estructuras muy pequeñas, conformadas por una pequeña agrupación de átomos, que pueden adoptar diferentes formas y llegar a tener distintos tamaños, siempre dentro del rango nanométrico, es decir, entre 1 y 100 nm aproximadamente (siendo 1 nm = 10-9 m). Nanopartículas de un mismo elemento, pero de diferentes tamaños y formas, exhiben colores diferentes, y aquí trataremos de entender cómo estas características pueden dar lugar a esta diferencia macroscópica: los distintos colores que observamos en las mismas.
Las nanopartículas de metales nobles (por ejemplo: nanopartículas de Ag u Au) poseen propiedades ópticas, electrónicas y catalíticas que dependen del tamaño y la forma. Por ejemplo, las nanopartículas de Ag exhiben espectros de resonancia de plasmones superficiales localizados en la región del visible, lo que implica que, macroscópicamente, lo podamos reconocer como presencia de color. La localización de estos plasmones de resonancia depende en gran medida de los tamaños y formas, entre otros factores.
Entonces, para entender un poco mejor, ¿qué es un plasmón de resonancia? Bueno, como dijimos, las nanopartículas son agrupaciones de varios átomos, cada átomo está conformado por diferentes subpartículas: un núcleo central con protones (de carga positiva) y neutrones (de carga neutra); y alrededor de este núcleo se encuentran los electrones (de carga negativa), que pueden moverse alrededor del núcleo e incluso orientarse en ciertas regiones, según las condiciones del entorno. Al hacer incidir un haz de luz visible, como la del sol, sobre esta agrupación de átomos, los electrones del conjunto se ven influenciados por dos fuerzas: por un lado, tratan de seguir el ritmo del campo eléctrico oscilante (la luz) y por otro lado sienten la atracción de los núcleos. Esto hace que los electrones lleguen a vibrar, todos juntos, a un determinado ritmo: y esto constituye un plasmón de resonancia, “los electrones vibrando en sintonía con la luz”. Para que esta vibración ocurra, absorben una parte de la energía de esa luz visible, transmitiendo el resto, y esa luz que no se absorbe, la que se transmite, es la que podemos ver como el color de las nanopartículas. Así, según el tamaño y la forma, los electrones vibran a diferente ritmo, absorbiendo diferentes energías de la luz, y por ende, transmitiendo diferentes otras, lo que macroscópicamente veremos como diferentes colores.
Como ejemplo, en la Fig. 1 se muestra un estudio de las propiedades ópticas plasmónicas de absorción de nanopartículas de Ag coloidales mediante espectroscopía de absorción UV-Vis. Si tomamos por ejemplo el caso “j”, podemos ver en la imagen superior que corresponde a nanopartículas que exhiben color azul, y en la imagen inferior vemos que el espectro tiene un pico máximo de absorción plasmónica a los 606 nm. Esto indica que estas nanopartículas absorben la luz anaranjada de la luz visible, transmitiendo todos los demás colores, que, sumados, los vemos como azul (color complementario del naranja, ver Fig. 2).
Figura 1 [3]: Arriba, suspensiones coloidales de nanopartículas de Ag de diferentes tamaños y formas. Abajo, espectros de absorción UV-vis normalizados de los respectivos coloides.
Figura 2: Círculo cromático, dónde se pueden identificar los colores complementarios (colores opuestos).
Bibliografía
- https://nuevastecnologiasymateriales.com/resonancia-del-plasmon-de-la-superficie-rps-propiedades-optoelectronicas/
- https://www.youtube.com/watch?v=mf9nt3UuU2k
- Huang, T., & Xu, X.-H. N. (2010). Synthesis and characterization of tunable rainbow colored colloidal silver nanoparticles using single-nanoparticle plasmonic microscopy and spectroscopy. Journal of Materials Chemistry, 20(44), 9867. doi:10.1039/c0jm01990a
- Soler Illia, G. (2010), Nanotecnología. El desafío del siglo XXI, Editorial EUDEBA.