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29.07.2025De la síntesis a la caracterización: el AFM como herramienta clave para entender los nuevos materiales
El Dr. Jordi Díaz, responsable del laboratorio de técnicas nanométricas de los CCiTUB, ha colaborado en un estudio multidisciplinar junto con personal investigador de la Universidad de Barcelona(Departamento de Ciencia de los Materiales y Química Física, Departamento de Química Inorgánica y Orgánica), de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Oporto y del Instituto de Robótica y Sistemas Inteligentes del ETH Zúrich.
El estudio, publicado en Advance Materials bajo el título “On‐the‐Fly Synthesis of Freestanding Spin‐Crossover Architectures With Tunable Magnetic Properties”, ”, presenta una nueva técnica de química de flujo en 3D que permite fabricar materiales basados en spin-crossover (SCO) de forma más eficiente, homogénea y escalable. Este tipo de materiales tiene un gran potencial tecnológico en campos diversos como la fabricación de sensores y dispositivos ópticos, entre otros, gracias a su capacidad para cambiar de estado de espín en respuesta a estímulos externos como temperatura, presión, luz o campo magnético. Sin embargo, su difícil procesabilidad ha limitado su uso práctico, y los métodos tradicionales de integración en polímeros son complejos y costosos. Esta nueva técnica desarrollada permite un control sin precedentes en la fabricación directa de materiales compuestos con SCO, abordando retos clave como la procesabilidad, la escalabilidad y el coste.
En el laboratorio de técnicas nanométricas de los CCiTUB se realizaron las mediciones mecánicas de diferentes muestras mediante microscopía AFM y nanoindentación. Se llevaron a cabo indentaciones controladas, utilizando la punta del AFM, sobre las fibras de este material, midiendo así su respuesta elástica. Los valores obtenidos, en el rango de megapascales (MPa), son típicos de materiales blandos, como el hidrogel de alginato, y coinciden con lo observado en estudios anteriores sobre materiales similares.
Por su parte, la curva de indentación mostró un comportamiento predominantemente elástico, sin daño permanente, lo que sugiere que estas fibras recuperan su forma tras la descompresión. Esto respalda su potencial para aplicaciones en las que se requiera flexibilidad y reversibilidad mecánica
El estudio con AFM ha permitido comprobar que la combinación de elasticidad (MPa) con transición de espín hace posibles materiales blandos pero funcionales termocromàticamente, como los desarrollados con la nueva técnica implementada.
Técnica de nanoidentación
La microscopía de fuerzas atómicas, como la de los CCiTUB, incorpora un módulo específico de nanoindentación que permite medir las propiedades mecánicas de los materiales a escala nanométrica con alta precisión, requiriendo solo una pequeña cantidad de muestra. Mediante la nanoindentación, se obtienen parámetros como la adhesión, la deformación o el módulo de elasticidad, que permiten conocer cuán resistente es un material a una deformación permanente o qué capacidad tiene para deformarse elásticamente.