Cristales fotónicos de origen natural como nanomaterial biogénico para detección sin marcadores.
- Científicos demuestran el potencial de las diatomeas como nanomateriales fotónicos para sensado.
- El material biogénico es extraído directamente de las microalgas y no precisa de marcadores simplificando y abaratando el proceso de fabricación del sensor.
Madrid / 28 de abril de 2025
Un equipo europeo de investigación, coordinado por Martín López García del Instituto de Óptica del CSIC en el que es primer autor Johannes W. Goessling de la Universidad de Aveiro (Portugal), en colaboración con investigadoras de la Universidad Politécnica de Valencia y el International Iberian Nanotechnology Laboratory (Portugal), ha publicado un nuevo estudio en la revista ACS Applied Nano Materials. El trabajo revela cómo las diatomeas, microalgas unicelulares, producen nanocristales fotónicos naturales capaces de detectar sin necesidad de marcadores cambios mínimos en el índice de refracción del entorno, como variaciones en la concentración de sustancias químicas. Estos nanocristales, derivados de la biosílice de las diatomeas, funcionan como sensores y podrían ofrecer una alternativa sostenible a los materiales fotónicos fabricados en laboratorio.
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Para demostrar las propiedades sensoriales de estas estructuras naturales, el quipo investigador extrajo y purificó las bandas de cintura de diatomeas de la especie Coscinodiscus granii. Mediante técnicas avanzadas de microscopía electrónica y espectroscopía, fijaron individualmente estas nanoestructuras en sustratos de vidrio y midieron su respuesta óptica al exponerlas a diferentes líquidos y soluciones, como cloruro de magnesio y glucosa. Además, lograron personalizar el rango espectral de detección insertando en la biosílice nanopartículas de dióxido de titanio (TiO₂), lo que aumentó su sensibilidad.
Los resultados confirmaron que estos cristales fotónicos de origen natural pueden detectar variaciones mínimas en la concentración de sustancias, con una precisión comparable a la de los sensores convencionales.
El equipo planea seguir explorando el potencial de las diatomeas en nanotecnología fotónica, con el objetivo de optimizar su escalabilidad y reproducibilidad para aplicaciones industriales. Entre los próximos pasos destacan la investigación en ingeniería genética para controlar con mayor precisión los parámetros geométricos de los cristales fotónicos naturales. Además, estudiarán la funcionalización con otros materiales, para utilizar la misma tecnología en la detección de otros compuestos.
Estos avances podrían posicionar a las diatomeas como una alternativa sostenible y versátil en el campo de la fotónica y el sensado.
Artículo: Johannes W. Goessling, Paula Martínez Pérez, Laura Rodríguez Lorenzo, Pedro Braga Fernandes, Begoña Espiña, y Martín López-García “Natural Slab Photonic Crystals as Biogenic, Customizable Nanomaterial for Label-Free Detection”. ACS Applied Nano Materials, Issue 10 March 2025
Comunicación IO-CSIC
cultura.io@io.cfmac.csic.es
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