Nuevos avances en la fabricación de composites cobre/nanofibras de carbono con altos volúmenes de refuerzo para aplicaciones de gestión térmica

Jorge Bárcena

Los nanotubos y nanofibras de carbono (CNTs y CNFs) corresponden a una nueva generación de materiales que presentan unas propiedades superiores a los materiales convencionales. El gran interés que actualmente existe sobre estos nuevos materiales junto con sus múltiples aplicaciones han permitido el desarrollo de procesos industriales de fabricación y por tanto la disminución de su coste de fabricación, especialmente en el caso de las CNFs [1]. Sus excelentes propiedades mecánicas, alta conductividad térmica y eléctrica y su buena estabilidad a altas temperaturas hacen de este tipo de fibras un material muy interesante para ser empleado como refuerzo de metales [2]. La incorporación de CNFs en matriz de cobre abre la posibilidad de desarrollo de nuevos sumideros de calor para altas temperaturas, fáciles de mecanizar, compatibles con los substratos electrónicos de bajo coeficiente de expansión y que presentan conductividades térmicas superiores a la plata y el cobre. Sin embargo la fabricación de estos materiales compuestos nanoreforzados no es tarea sencilla e inmediata. En los materiales compuestos existen varios aspectos clave para asegurar la obtención de buenas propiedades, especialmente para los nanoreforzados. Éstos son la dispersión del refuerzo en la matriz, daño del refuerzo en el procesamiento, baja porosidad y la intercara matriz-refuerzo [3]. Las CNFs, al igual que algunos tipos de nanorefuerzos, presentan una alta tendencia a la aglomeración que impide obtener materiales compuestos con altos porcentajes de refuerzo en los que exista una buena dispersión y una baja porosidad. Por otro lado la baja interacción presente entre el cobre y el carbono también se manifiesta cuando se usan las CNFs. El presente trabajo, como continuación del trabajo previo presentado en el MATCOMP’05, muestra los nuevos logros más relevantes alcanzados en los composites Cu/CNFs en cuanto a dispersión del nanorefuerzo en la matriz y porosidad resultante en el material final. Se ha comparado la incorporación de nanofibras de diferentes fabricantes, varios métodos de incorporación de la matriz metálica (molienda, mezcla con nanopartículas, deposición química) y varios métodos de consolidación (sinterizado, prensado en caliente, spark plasma sintering). Las tareas de desarrollo y optimización han permitido obtener materiales homogéneos con un porcentaje de refuerzo de hasta el 40 % en volumen, junto con una porosidad menor del 1 %. Se presentan los resultados obtenidos en la caracterización química y microestrutural mediante microscopía óptica, microscopía electronica de barrido y transmisión, difracción de rayos X y absorción infrarroja.

Avisos curso NT220

Estén pendientes de avisos en el blog y en el portafolios referentes a este curso de Primavera 2009. Envíen a mi correo institucional (con copia a mmendezrojas@gmail.com) sus trabajos finales (reportes y presentaciones en Power Point) que teníamos pendientes de presentar esta semana. Los evaluaré de manera personal. También por favor súbanlos al Portafolios (en la medida de lo posible) para que el resto del grupo pueda leerlos y consultarlos. Suban una versión abreviada de sus reportes al blog para que sus compañeros los comenten (cada quien debe hacer un comentario al menos, que forma parte de la evaluación personal de este último trabajo).
Cualquier pendiente, estoy en contacto a través del correo electrónico.
El miércoles recibirán por correo electrónico el tercer examen parcial (para casa) de ambos cursos, para ser entregado a mas tardar el jueves antes de las 14:00 de la tarde
Suerte!

¿Por qué los materiales fallan catastróficamente?

Aunque el conocimiento de la fractura se remonta al momento en que el hombre empezó a construir, la necesidad de estudiar dicho fenómeno se ha incrementado con el paso de los siglos dado que la complejidad tecnológica exigida es cada vez mayor. La mayoría de los fallos estructurales se producen, bien por negligencia durante el diseño o montaje, bien por la introducción de nuevos materiales o diseños cuyo comportamiento se desconoce y que finalmente causan un resultado inesperado. Este segundo caso es mucho más difícil de prevenir y requiere, en consecuencia, un estudio mucho más extenso.Uno de los casos paradigmáticos de fallo debido al desconocimiento en la utilización de nuevos diseños, fue la fractura frágil de los barcos Liberty durante la II Guerra Mundial. Los Liberty fueron los primeros barcos construidos con un casco soldado en su totalidad. En aquel momento se decidió, desafortunadamente, aplicar los criterios clásicos de diseño que se habían empleado hasta entonces para las uniones remachadas, a las nuevas uniones soldadas. La combinación de un diseño inadecuado con las bajas temperaturas, produjo la fractura frágil de muchos de estos barcos durante el invierno de 1943. El perjuicio, tanto en vidas humanas como técnico y económico, de estos accidentes, supuso un fuerte impulso a la mecánica de la fractura, añadiendo a su interés científico una vertiente económica y convirtiéndola en una disciplina ingenieril.El conocimiento acerca de cómo los materiales fallan y la habilidad para prevenir dichos fallos se ha incrementado notablemente desde la II Guerra Mundial. Sin embargo queda mucho por hacer. Un estudio realizado en Estados Unidos reveló que el coste de la fractura en dicho país en 1978 fue de 119 billones de dólares, cerca del 4 % del INB (Ingreso Nacional Bruto). Según el mismo estudio, este coste se podría haber reducido 35 billones de dólares si se hubiese aplicado la tecnología actual e incluso podría haberse reducido 28 billones más si se hubiese profundizado en el campo de la mecánica de la fractura.La presente tesis doctoral es una nueva aportación al estudio de la fractura frágil de los aceros de alta resistencia, materiales que ofrecen numerosas ventajas: mayor resistencia, compatible con el aligeramiento de peso, mejores propiedades y un menor impacto medioambiental. En esta línea, se han identificado los elementos causantes del inicio de la fractura a bajas temperaturas en las distintas microestructuras analizadas, sencillo, ¿verdad?: como encontrar la aguja en el pajar.Cuando comienza la fractura, ésta puede avanzar más o menos rápido atendiendo a la capacidad de detención de las juntas de grano. La técnica de difracción de electrones retrodispersados ha permitido establecer una influencia decisiva de las juntas de ángulos superiores a 45º en la propagación de la fractura. Estas juntas fuerzan un desvío significativo en la dirección de progreso de la grieta, constituyendo una barrera muy efectiva contra el avance de la fractura frágil.Finalmente, partiendo de las observaciones experimentales se ha desarrollado un modelo sencillo capaz de predecir la tenacidad de aceros en condiciones de temperaturas extremadamente bajas. Los resultados obtenidos en esta tesis doctoral se han publicado en las revistas internacionales Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures y Material Science Forum.

Fuente:http://www.basqueresearch.com/tesia_irakurri.asp?Kodea=136&hizk=I&lehiaketa_urtea=2008

Un Nuevo Componente Para Pilas Eléctricas Podría Permitir Recargarlas en Segundos en Vez de en Horas

Unos ingenieros del MIT han creado un componente que permite el rápido transporte de la energía eléctrica a través de un material de baterías bien conocido, un avance que podría ser el precursor de la implantación de baterías pequeñas y livianas, para teléfonos móviles y otros dispositivos, que se podrán recargar en segundos en lugar de en horas.

El trabajo podría permitir además la recarga rápida de baterías en automóviles eléctricos, aunque esta aplicación en particular estaría limitada por la cantidad de potencia eléctrica disponible en la red eléctrica del propietario.

El trabajo lo dirige Gerbrand Ceder, Profesor de Ingeniería y Ciencia de los Materiales. Debido a que el material usado no es nuevo (los investigadores simplemente han cambiado la manera en que lo fabrican), Ceder cree que la innovación podría salir al mercado dentro de dos o tres años.

Las baterías recargables de litio modernas tienen densidades de energía muy altas (son buenas para almacenar grandes cantidades de carga eléctrica). El inconveniente es que se demoran mucho absorbiendo y descargando esa energía eléctrica. Esto es evidente en las baterías actuales para los autos eléctricos. Son capaces de acumular mucha energía, de modo que el usuario puede conducir a 90 kilómetros por hora durante un largo tiempo, pero el flujo de energía es lento. No se puede acelerar el vehículo con rapidez; sólo poco a poco.

¿Por qué esas lentas tasas de absorción y liberación de energía? Tradicionalmente, los científicos han pensado que los iones de litio, responsables junto a los electrones de transportar la carga a través de la batería, sólo pueden moverse así de despacio a través del material.
Sin embargo, unos cinco años atrás, Ceder y sus colegas hicieron un descubrimiento sorprendente. Cálculos por ordenador sobre un material bien conocido, el fosfato de litio-hierro, predijeron que los iones de litio del material deberían estar moviéndose muy rápido.

De modo que, si el transporte de los iones de litio debía ser tan rápido, algo tenía que estar entorpeciéndolo.

Cálculos posteriores mostraron que los iones de litio pueden ciertamente moverse muy rápido dentro del material, pero sólo a través de túneles a los que se accede desde la superficie. Si un ión de litio en la superficie está directamente en frente de la entrada de un túnel, no hay problema: se mete dentro del túnel de manera eficiente. Pero si el ión no está directamente ante la boca del túnel, no logra alcanzarla debido a que no puede moverse del modo adecuado para acceder a esta entrada.

Ceder y Byoungwoo Kang han ideado una solución para el problema, mediante la creación de una nueva estructura de superficie que permite a los iones de litio moverse rápidamente alrededor de la zona externa del material, de modo muy parecido a como lo hace un vehículo por una circunvalación alrededor de una ciudad. Cuando un ión que está viajando a lo largo de esta circunvalación alcanza un túnel, es instantáneamente desviado dentro de éste.

Usando su nueva técnica de fabricación, ambos procedieron a crear una pequeña batería capaz de ser cargada o descargada completamente en un periodo de entre 10 y 20 segundos.

Además, a diferencia de otros materiales para baterías, el nuevo material no se degrada tanto cuando es cargado y recargado repetidamente

Uso de reducción metálica asistida por litografía para la producción de filmes delgados y ordenados de plata mesoporosa y titania.

Un método simple que permite el posicionamiento de nanopartículas en los poros de un filme con monocapa o multicapas. dicha técnica aplica litografía UV con la intensión de llevar acabo in situ una reducción inducida de plata en TiO2. La litografía de nanopetículas presentada en dicho artículo muestra una aproximación nueva a la litografía jerárquica de patrones para dispositivos multifuncionales.

El artículo completo esta disponible en: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/am900018j.

¡Grafenos decorados con nanopartículas de oro!

A donde gira la mira d elos científicos hoy en día al grafeno, ésto es proque se intenta emplear en las grandes industrias como la electrónica y la optoelectrónica. El deseo de diseñar montajes nanohíbridos de grafeno - metal condujo a la exploración de una reducción de iones AuCl4- basado en suspenciones de grafeno. Las partículas de oro estan ancladas al grafeno funcionalizado con octadecilamina. Los analisis como SEM (scanning electron microscope) muestan que las nanopartículas de oro estan bien dispersas en las hojas de grafeno. Las medidas de la espectroscopia de absorción transitorias, sugieren que la desaparición ultrarápida de la absorción del plasmon y su recuperación no estan afectadas por la presencia del grafeno.

Artículo completo disponible en: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jp800977b.

Helical Wrapping of Single-Walled Carbon Nanotubes by Water Soluble Poly(p-phenyleneethynylene) (PPES)

Amphiphilic, linear conjugated poly[p-{2,5-bis(3-propoxysulfonicacidsodiumsalt)}phenylene]ethynylene (PPES) efficiently disperses single-walled carbon nanotubes (SWNTs) under ultrasonication conditions into the aqueous phase. Vis-NIR absorption spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), and transmission electron microscopy (TEM) demonstrate that these solubilized SWNTs are highly individualized.

* estructura de (PPES)

AFM and TEM data reveal that the interaction of PPES with SWNTs gives rise to a self-assembled superstructure in which a polymer monolayer helically wraps the nanotube surface; the observed PPES pitch length (13 ± 2 nm) confirms structural predictions made via molecular dynamics simulations. This work underscores design elements important for engineering well-defined nanotube-semiconducting polymer hybrid structures.

texto completo de la publicación:

http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl8032334

Transverse Field Effects on DNA-Sized Particle Dynamics

It is reported the development of microfluidics-integrated mechanically controllable break junction device and its applications to electrical characterizations of DNA-sized particle dynamics in a microfluidic channel. It is found that the electrostatic electrode−particle interaction slows down the particle flow through the electrode nanogaps. The present results suggest the useful capability of transverse electric field for controlling DNA translocations through a nanopore.








Para consultar el texto completo:


http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl900177q

El reciclaje existe desde hace muchísimo tiempo, pero hasta la década de los setenta no aparecieron los puntos de recogida de desechos para reciclaje, y hasta finales de la década de los ochenta no empezó la recogida de desechos a domicilio. El proceso de reciclaje actual es crucial para hacer frente al creciente volumen de residuos que producimos, pero los investigadores están buscando soluciones alternativas.

Un grupo que cuenta con socios de España, Letonia y Lituania asegura que está listo para lanzar al mercado una solución ecológica para la gestión de residuos de plástico. El proyecto SANDPLAST, financiado por el Vía libre a los ladrillos de plástico reciclado y fuera el cemento
programa EUREKA, ha desarrollado una tecnología para producir materiales de construcción de hormigón usando residuos poliméricos y rellenos inertes.

Cada día desechamos grandes cantidades de polímeros en forma de botellas de plástico, cartones y envases de yogurt. Los expertos calculan que el 25% de los residuos poliméricos no puede reciclarse, por tres motivos principales: contiene mezclas de tipos diferentes de polímeros; no es rentable económicamente; y es un proceso demasiado sucio.

Ahora investigadores del Centro Tecnológico de Letonia y del Instituto de Mecánica de Polímeros de la Universidad de Letonia han dado con una solución. En colaboración con Hormigones Uniland, empresa cementera española, han logrado convertir residuos poliméricos termoplásticos en una sustancia aglutinante que podría mezclarse con otros materiales, como la arena, y dar lugar a un hormigón polimérico sin cemento.

"Los ladrillos de hormigón polimérico tienen el mismo aspecto que los ladrillos comunes de cemento", afirmó el Dr. Juris Balodis, responsable del proyecto en el Centro Tecnológico de Letonia. Sin embargo, señaló que este hormigón polimérico absorbe menos agua, "por lo que resiste muy bien las variaciones de temperaturas, por ejemplo heladas". Se prevé que este material resultará beneficioso para el mercado europeo y los consumidores. Puede funcionar bien en una amplia gama de productos, como el llamado "mobiliario urbano" y los bordillos de las aceras.

Ahora el Dr. Balodis y su equipo están investigando cómo acelerar la producción de estos ladrillos. La velocidad actual es de tres ladrillos por minuto, pero se proponen aumentarla a entre treinta y sesenta ladrillos por minuto.

Valdis Leitlands ha ayudado a diseñar esta técnica en el marco del proyecto y está convencido de su potencial comercial, por lo que ha fundado Partneris L.V., empresa spin-off que pretende crear nuevos materiales de construcción a partir de residuos poliméricos. Su empresa ha unido fuerzas con Hormigones Uniland, que posee la capacidad de producir dos millones de metros cúbicos de hormigón preparado al año, para que le ayude a probar los productos creados con esta técnica y encontrar mercados. En el proyecto participan también socios lituanos.

"Letonia es un país pequeño, así que nos interesa explorar mercados extranjeros. Nuestro socio español conoce bien los mercados", explicó el Dr. Balodis.

Los investigadores opinan que estos innovadores ladrillos serán más económicos que los ladrillos comunes. Además, resultarán beneficiosos para el medio ambiente, ya que el procesamiento de residuos poliméricos podría ser una actividad económica rentable. Los principales clientes serían, según los socios del proyecto, las empresas de gestión de residuos y empresas que producen grandes volúmenes de desechos poliméricos.

Hasta la fecha los socios del proyecto han aplicado esta tecnología en Letonia para fabricar ladrillos de hormigón polimérico para aceras y un tipo de hormigón ligero en Lituania.

Fuente: CORDIS: Servicio de Información en I+D Comunitar

Científicos del Departamento de Tecnología Electrónica de la Universidad Carlos III de Madrid han desarrollado una aplicación usando un compuesto plástico polimérico que cambia de color si se le aplica una corriente eléctrica.

El material es capaz de oscurecerse o aclararse autónomamente en función del potencial eléctrico que le llegue. Este tipo de material pertenece a la familia de los conocidos electrocrómicos, pero lo innovador de este estudio es que al tratarse de plásticos, aportan ligereza y flexibilidad adaptándose muy bien a cualquier superficie curva en la que se instale como ventanas inteligentes, espejos retrovisores o gafas. El polímero propuesto, el PEDOT, requiere síntesis simples y se caracteriza por sus buenas propiedades ópticas. Son la nueva generación de materiales electrocrómicos.

Los compuestos electrocrómicos cambian de color de forma autónoma cuando se les aplica una corriente eléctrica. Esto significa que al recibir voltaje de una tensión de pocos voltios, como el de una pila habitual, cambian de color, y pueden recuperar reversiblemente su coloración original con una tensión inversa. Además poseen efecto memoria, manteniendo la coloración al eliminar la tensión aplicada. Lo que produce esta variación es una reacción química que tiene lugar en el interior del material y que altera sus propiedades ópticas tanto en la región del visible como en la del ultravioleta e infrarrojo. Si ocurre en el visible el cambio de color puede apreciarse, conmutando a azul intenso, verde, amarillo o marrón, dependiendo del tipo de material electrocrómico utilizado.


En el caso del PEDOT, un derivado del tiofeno y objeto del estudio, cambia su coloración de claro a azul intenso, color que es el utilizado habitualmente en las ventanas inteligentes. En otros ámbitos, la luz azul es también importante pues es molesta en enfermedades relacionadas con la baja visión, según explica Ricardo Vergaz, miembro del Grupo de Displays y Aplicaciones Fotónicas (GDAF) y coautor del estudio.

Sin embargo, los materiales electrocrómicos utilizados inicialmente presentan una desventaja importante pues necesitan complicadas y caras técnicas de síntesis al tener que alcanzar condiciones de alto vacío y elevadas temperaturas. Esto implica que los usos a nivel comercial están muy limitados. Por ejemplo, para una ventana se necesita un dispositivo muy grande al ser una gran superficie a cubrir. El uso de polímeros como el PEDOT, permite la fabricación de materiales de tipo plástico, de mayor flexibilidad mecánica, de manera que se pueden adaptar muy rápidamente a cualquier superficie curva (ventanas o edificios, gafas). En muchos casos también es más sencilla la fabricación "al ser básicamente un sándwich de dos láminas de plástico con una dispersión" según Vergaz.

MÚLTIPLES APLICACIONES

Los campos de aplicación de estos materiales, en concreto del PEDOT, son múltiples. Por ejemplo, las citadas ventanas para edificios inteligentes que cambian de color sustituyendo a las persianas. De esta manera, se regula de forma automática la luz que entra en el edificio lo que produce un enorme ahorro energético de hasta un 30% en el caso de un departamento. Otro campo donde se están produciendo muchos avances es en los retrovisores de los coches, donde conmutan cuando detectan reflejos de luz, volviéndose más oscuros y evitando así el deslumbramiento. En la actualidad, se han comercializado 20.000.000 de unidades vendidas en automóviles de gama alta y media. Aún así, el GDAF está explorando nuevos campos, "queremos profundizar en las comunicaciones ópticas, y en dispositivos para atenuar problemas visuales en personas con estas discapacidades".

En este último campo, la idea propuesta por el GDAF, en colaboración con el Instituto de Oftalmobiología Aplicada (IOBA) de la Universidad de Valladolid y el Centro de Tecnologías Electroquímicas (CIDETEC) de San Sebastián, es que personas con discapacidades visuales severas mejoren su calidad de vida simplemente a través de un dispositivo o filtro que, al conmutar de color, les permite mejorar los contrastes en el entorno en el que estén. Al hacerlo de forma automatizada permite que se puedan adaptar rápidamente a medios con intensidad lumínica cambiante. "Estamos muy interesados en las posibles aplicaciones biomédicas porque pueden beneficiar directamente a las personas con discapacidades visuales y a la población en general".

El estudio "All-plastic electrochromic devices based on PEDOT as switchable optical attenuator in the near IR" ha sido publicado en la revista Solar Energy Materials and Solar Cells por el Grupo de Displays y Aplicaciones Fotónicas de la Universidad Carlos III, dirigido por el catedrático José M. Sánchez-Pena, y por CIDETEC, desarrollador de los dispositivos.


Recurso: instituto de ciencia y tecnologia de polimeros
http://www.ictp.csic.es

Curso "Nanotechnology for theachers" en webcast (Rice University)

...para el que gusta del auto-aprendizaje...



http://webcast.rice.edu/webcast.php?action=details&event=1724%20%3Chttp://webcast.rice.edu/webcast.php?action=details&event=1724%3E

Saludos

Caracterización cuantitativa de la corrugación de poros en materiales mesoporosos ordenados analizando imágenes de los tomogramas de los electrones

La tomografía de los electrones y el análisis de imagen se combinan para caracterizar la sílica mesoporosa ordenana (SBA-15). La morfología de los mesoporos con un diámetro promedio de 6 nanómetros es analizada en términos de cilindros con radio y centros variables que están estadísticamente centrados en los puntos de un entrecruzado hexagonal distorcionado.

La variación en los centros y radios de los mesoporos agregan y dan lugar a una corrugación de la pared del poro con una amplitud de 1.6 nanómetros.

La correlación longitudinal de la corrugación a lo largo del eje del poro fue de 4 - 5 nanómetros. En general, en éste artículo, que se puede con consultar en: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/cm803092c, se presenta una aproximación detallada de la microscopia 3D de materiales nanoestructurados que complementa las medidas macroscópicas como la adsorción física (physisorption/physical adsorption) y difracción de rayos X (XRD/X-ray Diffraction ).

Erosión de FEP Teflón y PMMA por Radiación VUV y oxígeno hipertermal o átomos de argón.

Una combinación de disperción superficial por emisión, cristales de cuarzo microbalanceados y experimentos de recesión de la superficie fue conducida para estudiar los efectos de varias combinaciones de átomos de oxígeno [en el ground state O(3P)], átomos de argón y luz ultravioleta al vacío (VUV) en etileno-propileno fluorinado copolímero (FEP) Teflón y poly(metilmetacrilato) (PMMA). Una fuente de la laser fue utilizada para crear las emisiones hipertermales que contenían O y O2 o AR. Una lámpara D2 (deuterio molecular) proporcionó una fuente de luz del tipo VUV. Los átomos de O con 4 eV de energía de translación o menos no reaccionaron con la superficie original del Teflon FEP. El O volátil con productos de reacción fue eobservado cuando los átomos de O tenían una anergía mayor a los 4.5 eV, y la señal aumentó con la energía del átomo de O.

Se observó una erosión significativa del Teflon FEP (el 20% del Kapton H) cuando fue expuesto a la emisión hipertermal O/O2 con una energía media del átomo O del 5.4 eV. El Teflón FEP y PMMA que fueron expuestos a ligeras emisiones del VUV presentaron mucho menos pérdida de masa. La disociación por colisión, que se produjo a causa de los átomos hipertermales de argón, también causó pérdida de masa que resultó similar en magnitud a la pérdida de la luz VUV. No se observaron efectos sinérgicos cuando la luz del VUV o el bombardeo de argón fue combinada con la exposición de O/O2. Para ambos, el Teflon FEP y PMMA, el producto de las erosiones causadas por la exposición simultánea a O/O2 y luz del VUV o los átomos de argón podían ser predecidas (aproximaciones) agregando la producción de la erosión causada por O/O2, actuando individualmente, a la producción de la erosión causada por la acción individual de la luz VUV o de los átomos de argón.

Full text available at the The American Chemical Society (ACS) page: http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/am800186m

Electronics and Magnetism of Patterned Graphene Nanoroads

Individual ribbons of graphene show orientation-dependent electronic properties of great interest, yet to ensure their perfect geometry and integrity or to assemble free ribbons into a device remains a daunting task.

Here we explore, using density functional theory, an alternative possibility of “nanoroads” of pristine graphene being carved in the electrically insulating matrix of fully hydrogenated carbon sheet (graphane). Such one-dimensional entities show individual characteristics and, depending upon zigzag (and their magnetic state) or armchair orientation, can be metallic or semiconducting.

Furthermore, the wide enough zigzag roads become magnetic with energetically similar ferro- and antiferromagnetic states. Designing magnetic, metallic, and semiconducting elements within the same mechanically intact sheet of graphene presents a new opportunity for applications.

Artículo disponoble en : http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl803622c

New material could act as a "nanofridge" for microchips

October 9, 2008: Researchers at Spain's UAB Department of Physics and the Barcelona Institute of Materials Science (ICMAB-CSIC) have developed a new material based on supernets formed with two alternative layers, one made of silicon (Si) and the other of germanium (Ge) nanocrystals (quantum dots). The discovery could pave the way for the creation of nanofridges for common semiconductor devices, given that the structure is compatible with silicon technology.
The project proposes to place the quantum dots in an uncorrelated fashion on consecutive layers by introducing a small sub-layer of carbon between each layer of silicon and Ge nanodots. The dots on one layer would not be vertically aligned with those of the lower layer, thus hiding the information of the quantum dots found on the lower levels.

Sketch of the samples containing ordered and disordered nanocristal structures. The represented materials are silicon (blue), germanium (orange), and carbon (black). (Source: UAB)

The result of the uncorrelation between consecutive layers is the reduction in thermal conductivity, since it becomes more difficult to transport heat perpendicularly from the multilayers. Researchers were able to prove that this reduction reached a factor in excess of two when compared to structures with a vertical correlation of dots. This could greatly influence the design of new materials with improved thermoelectric characteristics.
Along with creating nanofridges, Ge-based structures also could be used in high-temperature applications, such as in recovering heat generated in combustion processes and converting it to electrical energy. "The results of this work have implications for the development of highly efficient thermoelectric materials and on-chip nanocooling devices," the scientists claim.
The research appeared in the July 7 issue of Applied Physics Letters.

Thermical conductivity for the ordered sample (blue) and for the disordered one (red). Straight line corresponds to the computation following the theoretical model. The one on the right corresponds to the acoustic phonons Raman spectrum that take part on the heat transportation, measured on the same samples. (Source: UAB)