Un nanoring es una nanoestructura cíclica con un espesor lo suficientemente pequeño como para estar en la nanoescala (10 −9 metros). Nótese que esta definición permite que el diámetro del anillo sea mayor que la nanoescala. Los nanorings son un desarrollo relativamente reciente dentro del ámbito de la nanociencia; el primer artículo de revista revisado por pares que menciona estas nanoestructuras provino de investigadores del Instituto de Física y Centro de Física de la Materia Condensada en Beijing, quienes sintetizaron nanorings hechos de nitruro de galio en 2001. [2] El óxido de zinc , un compuesto muy comúnmente utilizado en nanoestructuras, fue sintetizado por primera vez en nanorings por investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia en 2004, y varios otros compuestos comunes de nanoestructuras se han sintetizado en nanorings desde entonces. [3] Más recientemente, los nanorings basados en carbono se han sintetizado a partir de ciclo-para-fenilenos [4] así como porfirinas. [5]
Aunque los nanorings pueden tener un diámetro en la nanoescala, muchos de estos materiales tienen diámetros mayores de 100 nm, y muchos nanorings tienen un diámetro en la microescala (10 −6 metros). Como tal, los nanorings se consideran miembros de una subclase de nanomateriales llamados nanomateriales unidimensionales (1-D). Estos son nanomateriales en los que una de las tres dimensiones físicas en una sola unidad del material está en una escala de longitud mayor que la nanoescala. Otros ejemplos de nanomateriales unidimensionales son los nanocables , las nanocintas, los nanotubos y las nanoláminas .
Al igual que con otros nanomateriales, gran parte del interés práctico en los nanorings surge del hecho de que en ellos, a menudo se pueden observar fenómenos cuantificados que normalmente no se observan en la materia a granel. Los nanorings, en particular, tienen algunas propiedades adicionales que son de particular interés para la investigación. Las nanoestructuras unidimensionales tienen una variedad de usos y aplicaciones potenciales, pero debido a las dimensiones de sus estructuras cristalinas extendidas , no se pueden cultivar en sitios de crecimiento de cristales discretos y, por lo tanto, no se pueden sintetizar en un sustrato con alguna previsibilidad cristalográfica. [6] Por lo tanto, los nanorings se sintetizan más comúnmente de forma acuosa mediante la creación de condiciones entrópicamente únicas que inducen el autoensamblaje espontáneo de los nanorings. [7] Estos materiales son mucho más útiles si se pueden manipular fácilmente mediante fuerzas mecánicas o magnéticas , ya que muchas nanoestructuras unidimensionales son extremadamente frágiles y, por lo tanto, difíciles de manipular para convertirlas en entornos útiles. Ahora se ha demostrado que los nanorings de ZnO hechos a partir del plegamiento espontáneo de un único cristal de nanocinta pueden manipularse mecánicamente en gran medida sin romperse ni fracturarse, lo que les otorga una ventaja mecánica única sobre otras clases de nanoestructuras de ZnO. [8] [9]
En general, los nanorings se sintetizan utilizando un enfoque de abajo hacia arriba , ya que las síntesis de arriba hacia abajo están limitadas por las barreras entrópicas que presentan estos materiales. Actualmente, la cantidad de diferentes técnicas sintéticas utilizadas para fabricar estas partículas es casi tan diversa como la cantidad de diferentes tipos de nanorings en sí. Un método común para sintetizar nanorings implica sintetizar primero nanocintas o nanocables con una distribución de carga desigual enfocada en los bordes del material. Si se cumplen estos criterios, estas partículas pueden autoensamblarse naturalmente en estructuras de anillo de modo que las fuerzas de repulsión de Coulomb se minimicen dentro del cristal resultante . [10] Otros enfoques para la síntesis de nanorings incluyen el ensamblaje de un nanoring alrededor de una pequeña partícula semilla que luego se retira o la expansión y torsión de estructuras similares a la porfirina en una estructura de nanoring hueca. [11] [12]