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viernes | 25 julio | 2025
La capacidad de diseñar materiales desde la escala más diminuta —el nanómetro— ha sido uno de los grandes anhelos de la nanotecnología moderna. En este terreno, el ADN se ha revelado como una herramienta versátil, no solo por su función biológica, sino por sus propiedades estructurales que permiten construir formas complejas con precisión atómica.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Stuttgart junto al Instituto Max Planck de Investigación del Estado Sólido ha presentado un innovador método para construir nanomateriales usando las propiedades de autoensamblaje del ADN.
Esta técnica para ensamblar superredes moiré utiliza plantillas de origami de ADN, capaces de guiar con exactitud el ángulo, la simetría y el espaciado entre capas.
Estas estructuras, que no existen en la naturaleza, pueden programarse para adoptar patrones como kagomen (estrella de seis puntas), panal, cuadrado e incluso variaciones continuas conocidas como gradientes moiré, lo que abre nuevas posibilidades en el diseño de materiales ópticos, cuánticos y acústicos de última generación.
La precisión alcanzada —con constantes de red de solo 2 nanómetros— marca un hito en el control molecular de materiales funcionales.
El trabajo, publicado en Nature Nanotechnology, muestra cómo desarrollar superredes moiré a escala nanométrica sin emplear métodos tradicionales de apilamiento mecánico.
A diferencia de las técnicas convencionales que implican manipulación manual, el nuevo enfoque utiliza un diseño molecular que sirve como semilla de nucleación que guía el ensamblaje en una sola solución.
De este modo, se controla el ángulo de giro, la simetría y el espaciado entre capas de ADN, y se logran patrones en forma de panal, cuadrado, kagome (hexagrama o estrella de seis puntas) y variaciones de gradiente que cambian a través de la estructura.
Hasta ahora, las estructuras moiré se conseguían en escala atómica (ångström) o fotónica (submicrón). Este trabajo cierra la brecha en la escala nanométrica y permite combinar la precisión molecular con funcionalidades tecnológicas emergentes.
Los científicos emplearon una estrategia híbrida que mezcla origami de ADN y ensamblaje por single-stranded tiles (SST). Las semilla molecular incorpora “ganchos” específicos que dirigen la colocación de SSTs, formando bilayers (bicapas) o trilayers (tricapas) torcidas con alineación precisa.
Estas superredes moiré presentan un gran potencial:
Sin embargo, esta tendencia de usar el ADN como material de construcción no es nueva. Desde el trabajo pionero de Paul W.K. Rothemund en el año 2006, el origami de ADN ha permitido crear figuras 2D y 3D con precisión nanométrica. Sin embargo, la integración de patrones moiré a esta escala representa un salto cualitativo en términos de control geométrico y funcional.
Además, investigaciones recientes apuntan a posibles usos biomédicos, como vehículos de liberación de fármacos, o metamateriales ópticos basados en redes de ADN rigidizadas (estructuras formadas por hebras de ADN sintético ensambladas en patrones precisos que, a diferencia del ADN flexible convencional, han sido reforzadas estructuralmente para mantener una forma estable y rígida a escala nanométrica).
Aunque la técnica es revolucionaria, aún queda por lograr la transferencia de estas estructuras a materiales rígidos o funcionales en ambientes operativos reales. Adaptar esta tecnología para fabricar dispositivos ópticos, sensores de luz, chips cuánticos o arquitecturas de spintrónica será el siguiente reto.
Este descubrimiento marca un hito en la nanotecnología y el autoensamblaje molecular y abre el camino a nanofotónica, spintrónica, metamateriales programables y plataformas biotecnológicas. La capacidad de diseñar superredes moiré con control atómico y molecular podría revolucionar múltiples sectores tecnológicos y científicos.
