Reciclaje de tierras raras

En los últimos años la sociedad en general, se ha dado cuenta de la importancia que tiene reciclaje y las repercusiones que puede tener en el medio ambiente. Es por eso que se ha comenzado a reciclar todo tipo de materiales, especialmente en la industria de la electrónica, esto se debe a la gran velocidad en la creación de nuevas y mejores tecnologías, lo cual genera viejas e inservibles tecnologías.

Investigadores de la Universidad de Leuven en Bélgica contribuyen a la solución a parte de este problema, descubriendo un nuevo método para obtener elementos considerados como tierras raras a partir de imanes utilizados en dispositivos electrónicos. Lo útil de esta técnica es que estos elementos pueden volver a ser usados en la creación de nuevos imanes, que son de gran utilidad en la industria de la electrónica.

Esta técnica consiste en una extracción líquido-líquido, en donde un líquido iónico (trihexyl (tetradecyl)phosphonium chloride) separa algunos elementos como el cobre, zinc, hierro, cobalto y manganeso; de una fase acuosa en donde se encuentra el neodimio o el samario dependiendo del tipo de imán que se utilice. La ventaja de este proceso es que se puede llevar a cabo facilmente y el líquido iónico se puede volver a reutilizar y no tiene percusiones graves hacia el medio ambiente.

El neodimio y el samario son elementos bastante escasos, a tal grado que la comisión europea los ha catalogado como "materias primas críticas". La distribución de estos elementos, en su mayoría son provistos por China, lo cual genera una dependencia por parte de otros países .

 En palabras de Bineman, líder del equipo de trabajo "El reciclaje es solamente una solución parcial al problema de abastecer, no puede remplazarlo, pero lo puede complementar", añadiendo que aunque solo el 1% de los elementos raros son reciclados, el 20% de la demanda global se puede satisfacer por medio de esta técnica.

Referencia
http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/03/recycling-rare-earth-neodymium-and-samarium-ionic-liquids

Jellysponge

Científicos estadounidenses de la universidad de Cornell lograron crear un material polimérico que fluye como un líquido, pero en presencia de agua retoma la forma inicial programada. Este es un gel que consiste en moléculas orgánicas, la estructura está hecha de hebras de ADN sintéticas de un micrómetro de diámetro. Estos grupos de ADN pueden absorber el agua como una esponja.

Inicialmente, los científicos querían sintetizar un hidrogel compuesto exclusivamente por ADN. Sin embargo, por casualidad, el material resultante presentó estructuras con forma de nidos.

Este material podría encontrar muchas aplicaciones en la salud y la medicina. Se podría, por ejemplo, utilizar para facilitar la regeneración de tejidos dañados al contener en su interior los fármacos necesarios.

Otra aplicación, ya probado con éxito: interruptor a base de agua. El gel, cargado con partículas metálicas, se coloca en un tubo entre dos componentes eléctricos. En presencia de agua, se contrae y actúa como interruptor de encendido, pero sin agua, regresa a su estado fluido restableciendo la corriente eléctrica.

Referencia:

http://www.news.cornell.edu/stories/Dec12/ShapeGel.html

La transparencia y la flexibilidad son fundamentales.

Dos características "básicas" en una relación, pero esta vez veremos que son igual de importantes para alguien más. La verdad... no. Celulares, tabletas, computadoras. Estamos llenos de dispositivos que facilitan nuestra vida tanto, que pagamos altísimos costos por tenerlos. Lo cierto es que, aunque están llenos de funciones maravillosas, estamos más bien alimentando nuestro ego y vanidad. Entonces, alimentemos esa vanidad.

El próximo paso en estos aparatitos, no es mayor velocidad, más memoria, o mejor calidad de señal. La próxima mejora es estética. A quien no le gustaría traer su celular de pulsera o collar, mejor aun, que fuese transparente.

Si bien apenas se están rompiendo las barreras hacía electrónicos transparentes de calidad, Lianbing Hu, director del departamento de materiales de la Universidad de Maryland, esta dispuesto a comprobar que son posibles.

Necesitamos dos partes básicas para un dispositivo electrónico transparente. Primero, un soporte flexible, resistente, amigable con el medio ambiente y sobretodo que soporte el calor adecuadamente. Recordemos lo fácil que se calientan algunas computadoras. En segundo lugar un material conductor que pueda imprimirse fácilmente sobre este soporte y que permita hacer todos los cálculos y operaciones propios de una computadora.

Si bien todos los plásticos que se usaban como soporte, eran difíciles de manejar, el doctor Hu y su equipo están diseñando un nuevo "nanopapel". Este esta basado en el típico papel que usamos para imprimir y hacer anotaciones. Sin embargo, un control sobre el tamaño y la alineación de las fibras de celulosa permiten hacerlo transparente. Así es más fácil imprimir circuitos sobre éste, además de cubrir aceptablemente las características ya mencionadas.

Para el conductor usamos los ya conocidos nanotubos de carbono de una sola pared, ya que estos pueden ser depositados en la superficie del soporte a bajo costo.

Segun el doctor Hu, las excelentes propiedades de flexibilidad, resistencia al calor y bajo costo, proponen al nanopapel como un excelente candidato para construir electrónicos transparentes.

Para leer más al respecto visita: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=29190.php

DARPA quiere crear un tatuaje temporal que registre los signos vitales de los soldados

Una de las necesidades de los militares es poder monitorear los signos vitales de sus soldados. Para esto, DARPA, la agencia de investigación avanzada del Departamento de Defensa de Estados Unidos, solicitó propuestas de investigación para desarrollar la próxima generación de dispositivos que rastreen el pulso, la temperatura, respuesta bioeléctrica y otros datos en situaciones de entrenamiento, para comprender mejor el agotamiento y las situaciones de estrés durante el combate.

DARPA espera que se pueda usar una tecnología más bien nueva conocida como “sistemas electrónicos epidérmicos”, que permitiría hacer sensores durables y que no son molestos. La idea es utilizar materiales altamente flexibles que permita integrar sensores, transmisores y demás componentes en una especie de malla ultradelgada extensible.

Ya se han hecho experimentos probando este tipo de tecnología, utilizando pequeñas fuentes de energía que recolectan luz solar o radiación electromagnética para funcionar y transmitir los datos. Algunas de sus limitaciones están en que el rango de transmisión es muy limitado debido a su restringida energía, y la transpiración puede afectar la adherencia del aparato, algo a considerar si estamos hablando de soldados. De todas formas, resultará interesante ver si es posible desarrollar un “tatuaje inteligente” que cumpla todas estas funciones, aunque será difícil que lo veamos funcionando si estará en manos militares.

http://www.fayerwayer.com/2013/03/darpa-quiere-crear-un-tatuaje-temporal-que-registre-los-signos-vitales-de-los-soldados/

Polímeros de Leche

Una de las tendencias actuales de los materiales es que estos sean biodegradables, y si es posible, que sean obtenidos a partir de fuentes como desperdicios. Lo anterior fue meta de la empresa Desarrolladora de Soluciones Sustentables, que aprovechó el suero de leche, que se considera un subproducto de la industria láctea, para producir un polímero biodegradable.

Después de cuatro años de trabajo, actualmente el proyecto se encuentra a un paso de producir ácido láctico, el principal insumo para la creación de plástico PLA (ácido polilactico cuyo principal fabricante a nivel mundial es Nature works) y que no se genera en nuestro país.

El trabajo de años se concentró en obtener ácido láctico, se hizo uso del lacto-suero, lactosa, y otros derivados lacteos que se a partir de un proceso de fermentación y purificación producen ácido láctico puro, el cual es posteriormente polimerizado. A partir de lo anterior se genera una resina con características de un material para el mercado.

La resina PLA tiene un precio de mercado entre 35-40 pesos mexicanos por kilo, es decir, 20 pesos más caro que la resinas tradicionales. Debido a lo anterior, y desde un punto de vista económico, la producción de esta resina a partir de ácido láctico se traduce a una mayor competitividad en el mercado del plástico. Lo anterior sin olvidar que esta resina está constituida de lacto-suero de leche, un desecho de la industria láctea.

Además de los beneficios ya mencionados, este tipo de polímero ayuda al medio ambiente, ya que por cada mil litros de este desecho en agua se producen la misma cantidad de aguas negras producidas por 450 personas.

Este proyecto también obtuvo el Premio Santander de la Innovación, y se estima que se consigan hasta 200 toneladas de este material bajo el apoyo del Programa InnovaPyme del CONACYT.

Egresados del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, campus Monterrey, han contado con el apoyo permanente de esta casa de estudios ya que el proyecto se encuentra vinculado al Centro de Biotecnología, a la Incubadora de Empresas, y al Centro de Innovación y Desarrollo Estratégico de Productos.

Para saber más:
http://www.informador.com.mx/tecnologia/2012/409293/6/obtienen-plastico-biodegradable-a-partir-de-desperdicio-lacteo.htm

¿Con qué se corta el diamante?

     Como la mayoría lo sabe, el diamante es el material con mayor dureza conocido, si concideramos dureza como la resistencia que ofrece un material a la rayadura. Dentro de la escala de Mohs de dureza de minerales, el diamante ocupa el lugar de dureza máxima, 10. La dureza del diamante es tal, que a ello debe su nombre desde la antigüedad.

Los diamantes naturales más duros del mundo se encuentran en Nueva Gales del Sur, Australia, en donde se les llamaron can-ni-faire, lo que literamente significa -no puede hacerse nada con ellos-. Se sabe que la dureza del material se debe a su crecimiento, que es una sola etapa. Cuando el crecimiento se da en diversas etapa, en esas circunstancias son en las que se producen los fallos, planos de defectos en redes cristalinas, etcétera.

Gracias a su dureza, los diamantes tienen las características perfectas para ser una gema, debido a que sólo puede ser rayado por otros diamantes.También tienen uso en la industria, en donde se usa para el cortado y el pulido de otros materiales.


Acerca de su uso industrial, los diamantes cortan otros materiales, e incluso otros diamantes, pero, ¿qué material se usa para cortar el diamante entonces?. Respuesta: puntas de nitruro de boro, un material que se puede sintetizar en condiciones de elevada presión y que según las más recientes noticias ha demostrado tener una dureza y resistencia superior a la del cristal.


El nitruro de boro no es un material nuevo, pero según el estudio de la revista Nature, su dureza se debe a sus nanopartículas (de un tamaño de unos 3,8 nanómetros). Su cristalización cúbica le proporciona un aspecto transparente y una resistencia superior a la de la piedra preciosa.

Para los expertos, que la dureza aumente al disminuir el tamaño no es una novedad. Es lo que se conoce como el efecto Hall-Petch. Ello se debe, a grandes rasgos, a que las estructuras grandes están formadas por una acumulación de otras menores, por lo que las zonas de unión pueden favorecer roturas. Pero el efecto no crece indefinidamente. Llega un momento en que la dureza no aumenta.

Lo novedoso del hallazgo del equipo dirigido por Yongjun Yan, de la universidad china de Yanshan, es doble. Por un lado, típicamente el efecto Hall-Petch tiene un límite y la dureza deja de aumentar cuando se llega a partículas de 100 nanómetros o menos. Y, por otro, la dureza alcanzada.


Saber más:

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/01/18/actualidad/1358524083_564086.html
http://www.solociencia.com/ingenieria/05102411.htm

Desarrollan un polímero que servirá para fabricar retinas artificiales

Neurocientíficos e ingenieros de materiales italianos desarrollan un polímero que servirá para fabricar retinas artificiales.

Este material es capaz de convertir luz en estímulos eléctricos, siendo muy eficaz en animales vivos. este material polimérico podría implantarse en retinas dañadas o retinas artificiales sin la utilización de más implantes electrónicos. Sus ventajas son gracias a su flexibilidad y la fácil adaptación al ojo.

Se asociaron el polímero a retinas dañadas y comprobaron que gracias a este material, los pulsos de luz se convertían en actividad eléctrica, de forma similar a lo que ocurre de manera natural con los fotorreceptores de retinas normales. Una vez que el material es expuesto a luz, se cree que acumula las cargas negativas en su superficie, que se convierten en positivas en las células nerviosas, momento en que estas se activan eléctricamente.

Aunque el material no respondía frente a la luz con la misma efectividad que los receptores normales de retinas no dañadas, este experimento suponía un avance considerable para pacientes con enfermedades degenerativas que causan ceguera. Para demostrar la eficacia de explantes con este nuevo polímero, decidieron comenzar los experimentos en animales. Utilzando ratas que sufrían retinitis pigmentaria inducida.

http://alt1040.com/2013/03/polimero-que-servira-para-fabricar-retinas-artificiales

Una mezcla de arroz y petróleo aumenta la resistencia del cemento

Una nueva fórmula que añade residuos agroindustriales al cemento le proporciona mayor resistencia, mitiga su impacto ambiental, mejora las condiciones termoacústicas y reduce costos de construcción.

El cemento es uno de los materiales más nocivos para el medioambiente, pues, por cada kilo usado, se produce igual cantidad de dióxido de carbono que contamina la atmosfera. A pesar de esto, es muy utilizado en todo el mundo para construir grandes obras de infraestructura.

A fin de mitigar su impacto, investigadores de la UN (Colombia) y de la Universidad Politécnica de Valencia (España) le incorporaron residuos agroindustriales de petróleo y arroz; mezcla que no solo mejora su uso, sino que también aumenta su resistencia y reduce los costos de las obras.
“Al mezclar el cemento con agua se desencadena una reacción que produce los compuestos químicos responsables de su fuerza. En este proceso también se libera hidróxido cálcico Ca(OH)2. Esta sustancia disminuye su endurecimiento, pero al adicionársele los residuos agroindustriales se revierte este efecto y se potencian así sus propiedades aglutinantes”, indica Xavier García Martí, investigador de la institución española.

Además mejora el comportamiento termoacústico de los muros, dado que los elementos prefabricados son de espesores mayores a diez centímetros y poseen cavidades que mantienen estable la temperatura y controlado el ruido. 

http://noticiasdelaciencia.com/not/6665/una_mezcla_de_arroz_y_petroleo_aumenta_la_resistencia_del_cemento/

Nanorreactor de dióxido de titanio

Podemos encontrar partículas diminutas de dióxido de titanio en pinturas para paredes, cremas solares y pastas de dientes. Estas partículas actúan como reflectores de luz o como abrasivos.

Las nanopartículas de dióxido de titanio cristalinas adquieren una capacidad catalítica: Activadas por el componente ultravioleta de la luz solar, descomponen toxinas o catalizan otras reacciones químicas de interés.

Ahora, el equipo de la investigadora Katja Henzler, del Centro Helmholtz en Berlín, Alemania, ha desarrollado un proceso de síntesis para producir nanopartículas a temperatura ambiente en una red de polímero.
Esto abre el camino hacia el diseño de reactores (cámaras de reacción) basados en nanopartículas de dióxido de titanio, para diversas aplicaciones prácticas en el campo químico.

El análisis llevado a cabo ha revelado la estructura cristalina de las nanopartículas.

Esto representa un importante avance en el uso práctico de nanorreactores poliméricos ya que, hasta hace poco, las nanopartículas tenían que ser cuidadosamente calentadas para hacer que cristalizaran. Este último paso ya no es necesario debido a las condiciones especiales dentro de la red del polímero PNIPAM.

Los nanorreactores poliméricos del equipo de Henzler constan de un núcleo de poliestireno rodeado por una red de cadenas del PNIPAM.

A una solución de coloides del polímero se le añadió un compuesto de titanio, y eso hizo desencadenar la formación de pequeñas partículas de dióxido de titanio dentro de la red del PNIPAM.

Los experimentos mostraron que los químicos podían controlar la velocidad de estos procesos, a la vez que alteraban la calidad de los nanocristales que se habían formado.

http://noticiasdelaciencia.com/not/6717/nanorreactor_de_dioxido_de_titanio/

Nanomateriales para producir hidrógeno con agua y luz solar

El hidrógeno es una de las fuentes de energía con mayor potencial del futuro: además de tener un alto contenido energético, produce agua como producto de la reacción de combustión en lugar de CO2 como en el caso de los hidrocarburos. Uno de los retos en este campo está en la producción de hidrógeno de manera eficiente, es decir, obteniendo una mayor cantidad de energía comparada a la que se invierte en su obtención. Dentro de los métodos más prometedores se encuentra la separación de agua por fotocatálisis, en la cual un catalizador absorbe luz solar y lleva a cabo la descomposición de la molécula en hidrógeno y oxígeno, similar a la fotosíntesis que ocurre naturalmente en las plantas.
Este proyecto tiene como fin producir nuevos materiales con mayor eficiencia fotocatalítica, combinando nanocarbonos, nanotubos de carbono y grafeno, con inorgánicos fotoactivos como óxidos metálicos, también de tamaño nanométrico. El potencial de estos nuevos nanohíbridos radica principalmente en tres características:

*Sus dimensiones nanométricas hacen que tengan un área superficial muy grande y por lo tanto una mayor cantidad de superficie disponible para llevar a cabo la disociación de agua.

*El nanocarbono extiende el espectro de absorción de luz del híbrido y por lo tanto amplía la cantidad de energía solar que se puede captar para la reacción fotocatalítica.

*Durante la reacción de disociación se extiende la vida útil de la carga mediante la separación de la parte negativa (el electrón se transfiere al nanocarbono) de la positiva (el hueco se queda en el inorgánico), evitando así su recombinación y permitiendo que completen la reacción fotocatalítica.


Para más información:

http://www.iagua.es/noticias/investigacion/13/03/06/proyecto-carinhyph-nanomateriales-para-producir-hidrogeno-con-agua-y-luz-solar-28024

El futuro de los materiales orgánicos

Payne es parte del equipo de investigadores del grupo Organic Electronics de la Universidad de Wake Forest para estudiar la relación entre la estructura física y las propiedades eléctricas de los cristales semiconductores orgánicos. El trabajo del equipo está contribuyendo a los avances en la tecnología de semiconductores orgánicos que podría conducir un día a las pantallas de vídeo que se doblan como el papel y la electrónica cosidos en la ropa.

Payne crece cristales en el laboratorio y las aplica a los semiconductores para poner a prueba lo bien que conducen la electricidad.  Se dijo que los resultados de modelización teórica y predecir los compuestos ella está creciendo podría tener una variedad de propiedades eléctricas que van desde la bipolaridad a la superconductividad.

La tecnología actual utiliza inorgánicos materiales semiconductores como el silicio, que son caros y limitados en su aplicación, ya que debe ser procesado en un vacío a altas temperaturas. En comparación con estos materiales, semiconductores orgánicos son menos costosos, más fáciles de procesar, y más versátil. "Deposición rápida de hasta un centenar de metros por segundo podrán permitir que su producción en grandes volúmenes ya bajo costo por unidad de área, una introducción de" productos electrónicos en todas partes ", dijo Jurchescu.

Los ejemplos del potencial de la tecnología incluyen células solares transparentes sobre la creación de ventanas, techos de coches y estaciones de autobuses, pantallas electrónicas en los espacios que antes eran inaccesibles, y la electrónica portátiles debido a la naturaleza de los plásticos orgánicos delgado, ligero y conforme.

 

Nanowires increase limit of solar cell efficiency

Los investigadores del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague y la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza, han descubierto que los nanocable pueden aumentar la eficiencia de las células solares. Por ejemplo, un nanocable individual es capaz de concentrar la luz solar que una célula solar se expone a hasta en un factor de 15. Los investigadores sostienen que sus resultados sugieren que la probabilidad de crear un nuevo tipo de célula solar extremadamente eficiente en el futuro nuevo es muy alta.

El hecho de que el diámetro de un cristal de nanocables es más pequeña que la longitud de onda de la luz proveniente del sol puede causar resonancias en la intensidad de la luz en y alrededor de los nanocables.

"La absorción de la luz mejorada está demostrado que se debe a una propiedad de la luz de concentración de los nanocables de pie ... Los resultados implican nuevos límites para la eficacia máxima que puede obtenerse con III-V a base de células solares de nanocables bajo iluminación sol 1", agregan los autores.

Sin embargo, los investigadores predicen que pasarán varios años antes de que la generación de células solares de nanocables se convierte en una realidad.

 

Au revoir aérogel!!

El material más ligero del mundo, hace poco tiempo, poseía una densidad de 0.9 mg/cm³. Sin embargo, formado de una red de nanotubos de carbono interconectados, el aéreografito tiene ahora el récord mundial del sólido más ligero al presentar una densidad de 0.2 mg/cm³. Este nuevo material, descubierto casi por accidente, fue sintetizado por un grupo de investigadores alemanes de las universidad de Kiel y Hamburgo.

Algunas de sus propiedades son las siguientes:

·      Constituido por un 99.99% de aire, es capaz de soportar hasta 40,000 veces sus peso.

·      Absorbe muy bien la luz.

·      Presenta un color negro muy intenso.

·      Es un conductor eléctrico dúctil debido a su ligereza.

·      75 veces menos pesado que el poliestireno.

·      Es resistente.

·      Puede ser comprimido hasta llegar a ocupar un volumen del 5% de su tamaño original. Después recupera su forma inicial sin presentar algún daño.

·      Es un material hidrófobo.

En el siguiente video se muestra el comportamiento del aéreografito bajo el efecto de un campo magnético.

Referencias:

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/chimie-1/d/record-laerographite-est-le-materiau-le-plus-leger-du-monde_40104/

Grafito+Luz=Levitación magnética

Un fenómeno muy interesante que han acontecido científicos japoneses, es el de la levitación magnética. Aunque lo que hace emocionante a este suceso, es que se da a partir de irradiar luz sobre un trozo de grafito.

En el siguiente vídeo se puede apreciar como un pedazo circular de grafito de 1 cm. de diámetro es puesto sobres un arreglo de imanes de NdFeB, en el que dependiendo de como se acomode el arreglo, el movimiento del grafito será diferente. En el primer ejemplo se muestra como se mueve el grafito conforme la luz se mueve, en este caso el arreglo es una capa de imanes, mientras que en el segundo ejemplo el arreglo cambia para formar una columna, esto hace que en el momento en que la luz irradia en el grafito este gira, para el último ejemplo se muestra este mismo proceso pero esta vez con luz solar.

Jiro Abe y su equipo en la universidad de Aoyama Gakuin atribuyen este fenómeno al hecho de que el grafito es un material diamagnético, el cual debido a las interacciones que sufre con el campo magnético este puede flotar. La luz que interactúa con este material, hace que la temperatura del grafito aumente rápidamente,  lo que implica que cambie su susceptibilidad magnética, esto permite que el grafito pueda ser controlado con la luz.
Una de las aplicaciones que se les puede dar a estos materiales se encuentra en el área de energías renovables, aunque Ted Forgan de la Universidad de Brimingham nos dice que el sistema puede que no sea eficiente ya que la energía cinética que se genera, es muy pequeña comparada con la energía térmica que se requiere para provocar el movimiento. Sin embargo, este fenómeno es bastante interesante y aun está en fases experimentales, quizás en un futuro veamos aplicaciones del grafito de Maglev.


Referencias:
J. Am. Chem. Soc., 2012, 134 (51), pp 20593–20596
http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/01/laser-guided-maglev-graphite-air-hockey

Un material maleable se endurece como una escayola

El Centro de Investigación Aplicada Tecnalia Research & Innovation, en España, a través de su iniciativa FIK, ha diseñado Varstiff, un material textil inteligente que puede adoptar formas diferentes.

Cuando se le aplica vacío, se vuelve rígido hasta alcanzar durezas equivalentes a las de un plástico convencional. Pero el material regresa al estado flexible cuando se elimina ese vacío.

De esta forma el nuevo material se adapta a cualquier parte del cuerpo y en cualquier situación, pudiendo ser colocado en su estado blando y maleable para que después, aplicándole vacío, se vuelva rígido como una escayola.Esto permite, en caso de accidente, la inmovilización inmediata de zonas del cuerpo de difícil acceso sin mover el cuerpo, como el cuello, la espalda o el tórax. De hecho, se usará en un inmovilizador de emergencia para víctimas de accidentes.

La automoción, el ocio y el deporte son otros campos en los que este material puede aportar nuevas utilidades que garanticen la seguridad y comodidad de los usuarios. En automoción, este material aportará mayor comodidad y personalización de elementos, como asientos que se ajustan a cada persona, sistemas de absorción de energía en las puertas o bandejas de maletero flexibles.

En el ámbito del deporte, puede dar lugar a elementos de camping flexibles como sillas, mesas, esterillas, etc. Asimismo, este material puede ser pionero en el desarrollo de textiles de protección de alto rendimiento, como por ejemplo, ropa destinada a deportes de riesgo o para los cuerpos de seguridad. 

Más y más sobre "plasmonics" ahora para mejorar Celdas solares

En la Universidad de Toronto, el profesor Ted Sargant y un equipo completo, ha desarrollado una técnica que podría conducir a celdas solares de mayor eficiencia. Lo anterior, a través de mejorar la eficiencia de puntos cuánticos fotovoltáicos coloidales. Este tipo de tecnología es una promesa actual para mejorar el rendimiento y reducir los costos en cuanto a tecnología sobre Celdas solares.

Los puntos cuánticos fotovoltáicos demuestran su potencial para una relación de bajo costo y grandes áreas de energía solar. Sin embargo, estos dispositivos no son tan eficientes para la región Infrarroja del espectro de Radiación del Sol.

Como solución se ha propuesto nanopartículas plasmónicas espectralmente sintonizadas y en solución. Estas podrían proveer control sin precedentes sobre la propagación y absorción de la luz. Esto podría derivar en un 35% de incremento en la eficiencia. Lo importante de esto es que podría traducirse en un incremento del 11% en la conversión de energía solar a utilizable. 

El equipo del proesor Sargant, incrustó nanoshells de oro directamente en la película absorbente de puntos cuánticos. A pesar de que el oro no está relacionado con la palabra "barato" el equipo de investigadores ha estipulado que este tipo de partículas podrían desarrollarse con otros metales de menor costo. 

Referencias

Daniel Paz-Soldan et al., Jointly Tuned Plasmonic-Excitonic Photovoltaics Using Nanoshells, Nano Letters, 2013, DOI: 10.1021/nl304604y

Partículas "invisibles" para amplificar el efecto termoeléctrico

Un nuevo enfoque de diseño, basado en partículas que en ciertos aspectos se comportan como si fuesen invisibles, podría mejorar la eficiencia de dispositivos que generan electricidad a partir de diferencias de temperatura.

Los dispositivos termoeléctricos, los cuales pueden generar corriente eléctrica a partir de una diferencia de temperatura, o usar electricidad para producir calentamiento o enfriamiento sin requerir piezas móviles, han sido explorados en laboratorios desde el siglo XIX. En los últimos años, su eficiencia ha mejorado lo suficiente como para hacer posible su uso comercial.

Una nueva forma de mejorar la eficiencia de estos dispositivos, desarrollada por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, y la Universidad Rutgers, en Estados Unidos ambas instituciones, podría ampliar sus aplicaciones.

Se ha trabajado en afinar la composición, dimensiones y densidad de las nanopartículas insertadas para maximizar las propiedades termoeléctricas del material.
El nuevo trabajo también se basa en métodos desarrollados por investigadores en óptica que han estado tratando de crear capas de invisibilidad (dispositivos para hacer que los objetos seleccionados se vuelvan invisibles a determinadas ondas de radio o de luz, usando a tal fin materiales nanoestructurados que curvan la luz). El equipo del MIT aplicó métodos similares para insertar partículas capaces de reducir la conductividad térmica del material sin alterar su alta conductividad eléctrica.

Más información en: http://noticiasdelaciencia.com/not/6567/particulas__invisibles__para_amplificar_el_efecto_termoelectrico/

Desarrollan un método que mejora la superconductividad

Los superconductores son compuestos que pueden aproximarse a la ‘resistencia cero’, es decir, que tienen la capacidad de transportar corriente eléctrica sin pérdidas de energía. Pero esta es una capacidad que solo pueden alcanzar cuando se encuentran por debajo de ciertos valores críticos de temperatura y campo magnético.

La cuestión es que este enfriamiento es un procedimiento costoso, por lo que, durante las últimas décadas, científicos de todo el mundo han buscado el modo de alcanzar la mayor aproximación posible a la resistencia cero a una temperatura lo más cercana posible a los valores críticos.

El equipo de científicos ha logrado precisamente desarrollar un método que permite aumentar –hasta cerca de los valores críticos– el rango de transporte de corriente sin pérdidas.

El estudio proporciona nuevas ideas para encontrar métodos de fabricación de compuestos superconductores que harán posible, entre otras cosas, un transporte más accesible y económico de la corriente eléctrica. Los autores, de hecho, se plantean ayudar a desarrollar el potencial tecnológico de los superconductores, potencial que pasa por la reducción del calentamiento en circuitos electrónicos.

La mejora de la capacidad de conducción de corriente en materiales superconductores fue lograda a través de la inmovilización de vórtices. Estos son diminutos tornados cuánticos formados por parejas de electrones que, inducidos por el campo magnético, circulan alrededor de un núcleo nanométrico. La aparición de resistencia eléctrica está asociada al movimiento de estos vórtices, por lo que su inmovilización repercute en la mejora de la superconductividad.

Para lograr la inmovilización de los vórtices, los investigadores “labraron” distintos patrones geométricos en compuestos superconductores utilizando técnicas de nanofabricación muy avanzadas. De este modo lograron encontrar geometrías particularmente eficaces para impedir el movimiento de vórtices justo en el momento en que este movimiento es más dañino para la superconductividad –cerca de los valores críticos–.

El grafeno convierte la luz en electricidad

Un equipo español del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), en colaboración con el Massachussets Institute of Techology de Estados Unidos, el Max Planck Institute for Polymer Research de Alemania y Graphenea S.L. de Donostia-San Sebastián, muestran en Nature Physics que el grafeno es capaz de convertir un fotón absorbido en múltiples electrones que pueden conducir corriente eléctrica.

Este prometedor descubrimiento convierte el grafeno en una importante alternativa para la tecnología de energía solar, actualmente basada ​​en semiconductores convencionales como el silicio.

Esta característica hace del grafeno el ladrillo ideal para la construcción de cualquier dispositivo que quiera convertir la luz en electricidad. En particular, permite la producción de potenciales células solares y detectores de luz que absorban la energía del sol con pérdidas mucho menores.

El experimento ha consistido en mandar un número conocido de fotones a diferentes energías sobre una capa fina de grafeno." Esta relación nos muestra que el grafeno convierte la luz en electricidad con una eficiencia muy alta. Hasta ahora se especulaba que el grafeno tenía un gran potencial para convertir luz en electricidad, pero ahora hemos visto que es incluso mejor de lo esperado”.    

Aunque aún hay algunos aspectos que los científicos están tratando de mejorar, como la baja absorción del número de fotones, el grafeno tiene el potencial de provocar cambios radicales en muchas tecnologías actualmente basadas en semiconductores convencionales.

"Se sabía que el grafeno es capaz de absorber un espectro muy grande de colores de la luz. Sin embargo, ahora sabemos que una vez el material ha absorbido esta luz, la eficiencia de conversión de energía es muy alta. Nuestro próximo reto será encontrar formas para extraer la corriente eléctrica y mejorar la absorción del grafeno. Entonces seremos capaces de diseñar dispositivos de grafeno que detectan la luz de manera más eficiente, dando paso a células solares más eficientes ", concluye Koppens.

Un sistema de imágenes por medio de microondas

En la actualidad la obtención de imágenes por medio de algún tipo de escáner ha tomado gran importancia en nuestra sociedad, estos sistemas pueden ser usados en aeropuertos, museos o entre otros; ya que son utilizados para poder observar y prevenir que ciertas personas puedan traer consigo mismas sustancias u objetos peligrosos. El problema con este tipo de instrumentos es que son de costos elevados y en algunos casos su aplicación hacen que tomen tiempo y sean tediosos.

Una propuesta hecha por el profesor John Hunt de Duke University, consiste en utilizar una delgada tira de cobre, la cual se encuentra perforada generando ciertos patrones (Imagen 1), esto convierte al cobre en un metamaterial, lo que le da la propiedad de comportarse de una manera diferente al ser incidido por una onda electromagnética.

Si esta onda se encuentra en el espectro electromagnético de las microondas, entonces el sensor de cobre la detecta y la modifica de acuerdo al patrón, mediante una computadora y con la ayuda de ciertos algoritmos, esta información se procesa para generar una imagen del lugar donde se utilice.

En palabras de Hunt: "Hasta ahora, sólo se han hecho pruebas en ambientes muy controlados, pero esta tecnología podría trabajar en donde sea que se quiera ver objetos metálicos brillantes".

Imagen 1. Tira de cobre

Fuente: http://www.sciencenews.org/view/generic/id/347635/description/Trick_of_light_makes_microwave_imaging_simple