Miembros del grupo de investigación de Altas Presiones y Espectroscopia de la Universidad de Cantabria (UC), en colaboración con el ARC Centre of Excellence in Exciton Science de la Universidad de Melbourne, el CIC BiomaGUNE de San Sebastián y el Departamento de Química Física de la Universidad Complutense de Madrid, han logrado medir el comportamiento del agua en las condiciones extremas que existen más allá del manto terrestre, donde suceden importantes procesos geológicos asociados a la transferencia de masa y energía del interior de la Tierra.
El trabajo constituye un avance importante en el empleo de técnicas de alta presión como medio para simular el comportamiento del agua en las condiciones presión del interior de la Tierra, y como sonda de estudio en la transformación de nuevos materiales nanoestructurados inducida a alta presión, uno de los objetivos del proyecto del Plan Nacional de Materiales del MINECO que el grupo desarrolla desde hace cuatro años y del Centre of Excellence in Exciton Science dirigido por Paul Mulvaney, uno de los coautores del trabajo.
El estudio, titulado 'Monodisperse Gold Nanorods for High-Pressure Refractive Index Sensing', pionero en la aplicación de la plasmónica en el análisis de materiales de interés geológico, utiliza las propiedades ópticas ultrasensibles de las nanopartículas de oro para detectar cambios en el índice de refracción del agua a través de tres de las distintas fases del agua (líquida y hielos VI y VII).
Según ha informado la UC en un comunicado, estos cambios se han medido con gran precisión a través de las variaciones en la frecuencia de resonancia del plasmón superficial de la nanopartícula de oro.
De este modo, el estudio abre una nueva vía de medida del índice de refracción en materiales sometidos a condiciones extremas de presión, empleando una sonda directa, precisa y estable, a diferencia de las técnicas más complejas habitualmente utilizadas.
Debido a su pequeño tamaño --las partículas investigadas tienen dimensiones que varían de 10 a 100 nanometros, dimensión unas diez mil veces más pequeña que una neurona--, las nanopartículas de oro han adquirido un enorme interés por sus aplicaciones biomédicas como herramientas de diagnóstico o terapias de hipertermia.
En este estudio, se ha ampliado el campo de aplicación a sistemas y procesos de interés geológico que acontecen a profundidades inaccesibles para la experimentación.
La investigación se ha llevado a cabo principalmente en los laboratorios del grupo de investigación de Altas Presiones y Espectroscopia de la UC empleando disoluciones de nanopartículas de oro sintetizadas en la Universidad Complutense de Madrid mediante un novedoso método de recocido a través de pulsos láser ultracortos que proporciona una única forma y tamaño en las nanopartículas (monodispersidad).
Este método ha sido desarrollado por tres de los coautores del trabajo, Guillermo González Rubio, Andrés Guerrero Martínez y Luis Liz Marzán (Premio Nacional de Investigación 2019).
El artículo ha sido publicado en The Journal of Physical Chemistry Letters y forma parte del trabajo de tesis doctoral de Camino Martín Sánchez, dirigido por Fernando Rodríguez dentro del grupo de investigación de Altas y Espectroscopia, del Departamento de Ciencias de la Tierra y Física de la Materia Condensada.
