REVISTA DE INGENIERIA DYNA

Un grupo internacional de investigadores ha estudiado cómo se solidifican nano-gotas de metales como platino, oro y paladio cuando se depositan sobre un soporte ultrafino y se observan con microscopía electrónica de transmisión de alta resolución. Gracias a un microscopio especialmente diseñado, han podido seguir átomo a átomo el proceso de transición desde el estado líquido al sólido, descubriendo que no todos los átomos se comportan como se esperaba en un líquido convencional.

En un líquido típico, los átomos están en movimiento constante, mientras que en un sólido permanecen en posiciones fijas formando una red ordenada. Sin embargo, en estas nano-gotas metálicas los científicos han detectado un subconjunto de átomos “estacionarios” que se quedan fuertemente anclados a defectos del material de soporte incluso a temperaturas muy elevadas. Al controlar el número y la disposición de estos defectos mediante el propio haz de electrones del microscopio, el equipo puede ajustar cuántos átomos quedan “pinchados” dentro del líquido metálico.

Cuando el número de átomos fijos es pequeño, el metal se solidifica de forma relativamente habitual: aparece un pequeño cristal que crece hasta convertir la gota entera en un sólido cristalino. Pero cuando aumenta mucho la cantidad de átomos estacionarios y, sobre todo, cuando se organizan formando una especie de anillo alrededor de la región líquida, el proceso cambia por completo. Ese anillo de átomos inmóviles actúa como un “corral atómico” que encierra el líquido e impide que cristalice de forma normal, creando una situación de superenfriamiento extremo.

En este estado corralado, el platino puede permanecer líquido a unos 350 grados Celsius, es decir, más de 1.000 grados por debajo de la temperatura a la que normalmente se espera que se solidifique este metal. Esa coexistencia de átomos fijos que recuerdan a un sólido con una región central que sigue comportándose como un líquido define un nuevo estado híbrido de la materia, diferente de los estados sólido, líquido o gaseoso clásicos. Al descender aún más la temperatura, el líquido atrapado acaba solidificándose, pero no en forma de cristal ordenado, sino como un sólido amorfo parecido a un vidrio metálico, mantenido únicamente por la confinación atómica; cuando se rompe ese corral, el metal reorganiza sus átomos y recupera su estructura cristalina habitual.

Las posibles aplicaciones de este hallazgo son especialmente relevantes en catálisis. El platino soportado sobre carbono es uno de los catalizadores más utilizados en todo el mundo, por ejemplo en automoción y en pilas de combustible. Entender y explotar un estado líquido confinado con un comportamiento de fase no clásico podría cambiar la manera de diseñar catalizadores, favoreciendo superficies “autolimpiantes” que mantengan durante más tiempo su actividad y su estabilidad. A medio plazo, la capacidad de “diseñar” corrales atómicos más complejos abre la puerta a usar de manera más eficiente metales raros en tecnologías energéticas limpias, desde conversión de energía hasta almacenamiento, reduciendo el consumo de materiales críticos y mejorando el rendimiento de los dispositivos.

Fuente científica principal: artículo en ACS Nano, noticia de síntesis en Phys.org
https://phys.org/news/2025-12-molten-metal-nano-droplets-reveal.html