Un hecho histórico se ciñe sobre la ciencia. Un grupo de físicos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) ha liderado una investigación para captar cómo se reorganizan los átomos cuando cambian de un estado a otro a una resolución atómica 4D.
¿Qué significa esto? Qué los científicos lograron capturar el movimiento atómico a través de tres dimensiones de espacio y en el tiempo. Esto no había sucedido antes y lo más impactante de todo es que los resultados contradicen las teorías clásicas sobre la nucleación. En otras palabras, el paradigma sobre el comportamiento de los átomos cuando la materia muta de una forma a otra acaba de cambiar.
La nucleación es el proceso por el cual comienzan las transiciones de un estado de la materia a otro como la congelación, la fusión o la evaporación. En este proceso, los pequeños átomos o moléculas (núcleos) comienzan a unirse. La nucleación está presente en todos lados, por ejemplo en la formación de nubes, pero también en la aparición de enfermedades neurodegenerativas.
De acuerdo con John Miao, miembro del Instituto de Nanosistemas de California en la UCLA:
“Este es un experimento verdaderamente innovador. No sólo localizamos e identificamos átomos individuales con alta precisión, también controlamos su movimiento en 4D por primera vez”.
En un inicio, el equipo utilizó el último microscopio electrónico 3D de Berkeley Lab para examinar una aleación de hierro-platino cortada en nanopartículas 1 / 10.000 del ancho de un cabello humano. Aquellos se calentaron a 520 grados centígrados, haciendo que pasen de un estado sólido a otro. Las imágenes en 3D se capturaron a los 9, 16 y 26 minutos después del calentamiento mientras la muestra se rotaba en el microscopio.
Posteriormente, usando algoritmos especiales, el equipo rastreó los mismos 33 núcleos, de solo 13 átomos de ancho, ubicados en una sola nanopartícula. Como era de esperarse hubo un cambió de un estado ligeramente aleatorio a uno donde los átomos de platino y hierro se alinearon de forma más clara. Sin embargo, los científicos observaron que los núcleos formaban formas irregulares en lugar de formas perfectamente redondas predichas por teorías existentes desde hace mucho tiempo. Además, en lugar de tener bordes afilados como se esperaba, la disposición de los átomos se mezcló más cerca de la superficie.
En el comunicado de prensa publicado por la UCLA, Miao, explica que:
“La gente piensa que es difícil encontrar una aguja en un pajar. Ahora, ¿qué tan difícil sería encontrar el mismo átomo en más de un billón de atómos en tres momentos diferentes?”.
Puede que los resultados no te parezcan de lo más emocionante, pero es la primera vez que se ha visto la nucleación completamente en acción, y la nuclearidad es un problema sin resolver en muchos campos, y ahora, por primera vez podemos pensar en cómo podría controlarse este proceso, lo cual permitiría mejorar materiales, encontrar respuestas a algunas enfermedades y obtener una compresión más profunda de las reacciones químicas y biológicas importantes.