Nitinol

Conoce las Fabulosas aplicaciones médicas de un material con memoria.

¿Cómo funciona una celda solar?

Siguiendo la moda de la energía sustentable, una de las más recientes y novedosas creaciones de la nanotecnología son las celdas solares sensibilizadas con tintes. A ventaja de las celdas hechas con oxido de silicio mono y policristalino, estas ofrecen la posibilidad de economizar la fabricación de dichos dispositivos además de lograr rendimientos de hasta el 11% de conversión de energía.

Para la fabricación de estos dispositivos se usa un sustrato conductor y transparente, el cual puede ser una fina capa de algún metal, sobre el cual se deposita una capa fina y porosa de un oxido semiconductor en forma nanocristlina o nanoparticulada, por lo regular dióxido de titanio o de zinc. Este será nuestro electrodo de trabajo.

Posteriormente se deposita un tinte, y aquí es donde viene la parte divertida y ecológica  pues dichos tintes pueden extraerse de frutos, flores o raíces, tales como moras, jamaica, zanahoria  etc. o bien si hay presupuesto se pueden comprar compuestos diseñados para este fin, tales cómo los tintes basados en rutenio.

A continuación en un sustrato similar al primero, se hace un deposito ya sea de paladio o de grafito, el cual se colocará contra la tintura, esta segunda placa será nuestro contraelectrodo. Se fijan ambas placas y se añade un electrolito entre ellas el cual debe ser un par oxido reductor. Comúnmente se usa yodo-triyoduro para este fin.

Lo que sigue es exponer la celda a la luz. Esta debe incidir sobre el electrodo de trabajo, de esta manera los fotones son absorbidos por el tinte, esto genera que el electrón del orbital más externo (HOMO) salte a un estado de mayor energía (LUMO), lo cual le permite entrar en la banda de conducción del semiconductor, de esta manera el tinte queda en un estado oxidado. Al cerrar el circuito este electrón se mueve hacia el contraelectrodo, lo cual causará la reducción del electrolito. Finalmente el electrolito regenera el tinte regresando el electrón al HOMO.

De esta manera, mediante un ciclo REDOX se produce un voltaje de una manera economica. 

Entre los aspectos importantes a tomar en cuneta es que el LUMO del tinte sea de mayor energía que la banda de conducción que el semiconductor con la finalidad de que el electrón salte fácilmente en ella, así como que el estado reducido del electrolito sea de mayor energía que el HOMO para que el tinte se regenere sin ningun problema. 

Otra de las consideraciones es que el tinte tenga varios picos de absorción a lo largo del espectro electromagnetico, es decir, que el salto de el electrón se de tanto con luz infrarroja, visible (en cualquier color) o ultravioleta. Esto con la finalidad de aprovechar al máximo la radiación solar.

Listo, ahora puedes hacer tu propia celda solar, a menos que te comas las zarzamoras antes de extraerles el tinte.

Graba tus pensamientos

Algunas personas tienen mentes tan creativas o sueños tan alocados, que podrían hacer una película completa con ellos y volverse millonarios con ella. Si te consideras uno de ellos, probablemente en unos años seas capas de hacerlo gracias a los polimeros conductores.

Los polímeros conductores, y su interacción con sistemas biológicos se han vuelto un campo de gran interés debido a las grandes ventajas que ofrecen, las cuales son producto de sus propiedades mecánicas y químicas.

Entre sus características únicas encontramos:

1. La conducción tanto de portadores de cargas iónicas y electrónicas.
2. La formación de interfaces ideales con soluciones electrolíticas que carecen de óxidos.
3. Las interacciones de van der Waals permiten un mejor acoplamiento con tejidos biológicos.

Así un equipo de investigadores Franceses propusieron usar como electrodos un material compuesto llamado Poly(3,4-etilendioxitiofeno):poly(estirensulfonato) ó (PEDOT:PSS). La conugación p le da al PEDOT sus propiedades semicionductores, mientras que el PSS actua como un dopante tipo P.

Usando técnicas de microfabricación el grupo preparó un arreglo para electrocorticografía, en el cual se usó un sustrato de parileno, contactos de oro y aislamientos de parileno. se deposito un filme de PEDOT:PSS en agujeros de la capa de aislamiento, para que así funcionara como electrodo  El grosor total del arreglo resulto ser de 4 µm, y aun así puede ser manipulado sin problemas por un cirujano.

Los arreglos se colocaron en la corteza somatosensorial de ratas anestesiadas y se realizaron grabaciones de su actividad cerebral posteriores a la adicion de bicuculina, el cual es un receptor antagonista del GABAa que genera ondas las cuales imitan los picos epilepticos (figura C).

Si bien los picos que arroja el cerebro de un ratón están lejos de una película, este tipo de arreglos representan un avance en el monitoreo de señales cerebrales, lo cual puede ayudarnos a comprender mejor distintos tipos de desordenes mentales.

Un Chico y su átomo

Nuevamente IBM nos da la impresión de que sus científicos tienen demasiado tiempo libre, y es que a 23 años de haber escrito su logo con 35 atomos de Xenon presentan la primera nanopelicula hecha sobre una superficie de cobre con ayuda de un microscopio de efecto de tunelaje.

La película, realizada con 246 marcos, presenta a un niño jugando con su átomo y brincando sobr un trampolín. Si bien esta parece una de esas aplicaciones inutiles, IBM asegura haber hecho un gran avance en el almacenamiento y compresión de grandes cantidades de datos.

De cualquier forma, para su deleite aquí esta la primera "Nanopelícula" y su making of.

Grafeno contra la fricción.

El desgaste y la fricción siguen siendo uno de los principales dolores de cabeza de los ingenieros cuando se trata de poner en contacto piezas de acero que estarán en constante movimiento. Esto se debe a que, a pesar de la gran cantidad de lubricantes que existen, muchos tienen severas repercusiones medioambientales, además de que deben ser renovados con frecuencia debido a la rapidez con la que se degradan.

Como una alternativa, un grupo de cientificos liderados por Ali Erdemir, demostraron que el grafeno es capas de disminuir dramáticamente el desgaste y el coeficiente de fricción en el acero. 

Esto es importante para maximizar la eficiencia energética, ya sea producción o consumo, al disminuir la fricción en las maquinas con este tipo de mecanismos en los cuales hay roce de estructuras de acero, tales como ventiladores, o turbinas de viento.

La ventaja del grafeno en contraste con los típicos materiales lubricantes, además de lo ya mencionado, es la durabilidad de las hojuelas de este material y por tanto la disminución de la frecuencia con la que este debe ser aplicado en la maquina, reduciendo así gastos de mantenimiento, además de la facilidad con la que este lubricante puede ser aplicado. Cabe mencionar que también es amigable con el medio ambiente a diferencia de los típicos lubricantes basados en aceites.

ReRAM

Los dispositivos de almacenamiento de información actuales estan basados en el flujo y retención de electrones, sin embargo el control de estos resulta dificil, haciendo caro el almacenamiento de datos. Como solución se han propuesto dispositivos basados en iones a manera similar de una bateria. 

Estos dispositivos llamados ReRAMS, se basan en bariar la resistividad de la celda de memoria. Las celdas tienen dos electrodos, hechos de plata y platino por ejemplo, en los cuales los iones  se disuelven y precipitan. Esto hace que varie la resistencia, y a la vez que se genere un voltaje. por lo tanto las celdas ReRAM nom son del todo sistemas pasivos y sus propiedades pueden contener la clave para el modelado correcto y el desarrollo de dispositivos de almacenamiento futuros.

Uno de los problemas teoricos que se han encontrado es que el concepto de ReRAM esta limitado a componentes pasivos, y la generación de voltaje en estos dispositivos viola esta restricción matemática. Por lo tanto la teoria debe ser exxpandida para ser capaz de explicar por completo el concepto de ReRAM.

Karma Chameleon

Durante los últimos 100 años hemos visto un cambio dramático en el estilo de las personas. Ahora la nanotecnología llega para hacer de las suyas. La profesora  del departamento de diseño y artes computacionales, Joanna Berzowska, ha desarrollado un tejido electrónico que aprovecha la energía del cuerpo humano para cambiar las propiedades visuales de los vestidos.

El objetivo es crear vestidos que puedan transformarse en formas complejas e impresionantes en respuesta al calor. Por eso es que el proyecto se llama "Karma Chameleon".

Las fibras consisten en múltiples capas de polímeros, las cuales interactuan unas con otras al ser estiradas. El mayor avance de estos textiles es su capacidad de embeber las funciones electrónicas o computacionales, es decir en lugar de añadir componentes electrónicos, estos están tejidos dentro de la fibra.

Si bien aun no es posible manufacturar ropa con las nuevas fibras, Berzowska trabajo con diseñadores de moda para crear prototipos conceptuales que nos ayuden a determinar el comportamiento de la ropa. Si bien este tipo de ropa no se vera hasta dentro de 20 o 30 años en el mercado, las posibilidades son increibles, tal como un vestido capaz de cambiar forma y color, o una camisa que capture la la energía del movimiento corporal y la use para recargar el celular.

Roba los lentes 3D del cine mientras puedas.

Puede que hallas visto una impresora 3D capas de moldear modelos hechos en progrmas de diseño asistido por computadora (CAD's). Sin embargo eso fue solo el comienzo, la importancia de esta técnica, la ha llevado a escalarse para tomar un importante lugar dentro del mundo nano, generando una de las tendencias más importantes en metodos sustentables de desarrollo de tecnologias.

El Instituro de Investigación e Ingeniería en Materiales (IMRE), se ha vuelto un pionero en la nanoimpresión de filmes delgados con multiaplicaciones. Esta ocación presentan una mica para dispositivos mobiles capaz de transformar imagenes bidimencionales en tridimencionales, con ayuda de un software desarrollado para las platformas iOs y Android.

Este pequeño filme consiste en millones de lentes los cuales son miles de veces más pequeños que el diametro de un cabello, permitiendo asegurar una calidad de imagen impecable para los clientes.

En el siguiente video pueden conocer más acerca del IMRE y su trabajo.

WiFi Cerebral.

Resulta casual que estas con tus amigos, y olvidaste que hoy era el cumpleaños de uno de ellos, ahora con el nuevo WiFi cerbral con acceso integrado a Facebook eso jamas volvera a pasar.

Ok aun no estamos tan avanzados, sin embargo algunos cientificos estan desarrollando fibras mas delgadas que el ojo de una aguja. Estas contienen varios LEDs del tamaño de una celula, además de otros sensores, con el fin de monitorear actividad cerebral en ratones y enviar estimulos de luz en sus redes neuronales.

Dichos ratones fueron modificados geneticamente para que sus neuronas pudan responder a estimulos de luz. Así esta dimiuta fibra se inserta en la zona del cerebro asociada con la recompenza. De esta manera cada vez que la red neuronal del cerebro del ratón recibe un estimulo de luz, esta empieza a secretar dopamina, causando una sensación de bienestar.

Posteriormente a la inserción de la fibra en el cerebro del raton, esto es puesto en un laberinto y se le enseña a meter la nariz en un hoyo, lo cual envia una señal inalambrica que activa los LEDs y sensores de la fibra. Después de esto, se observo que los ratones preferían la zona del laberinto en la cual se encontraba el hoyo, e incluso metian la nariz en él, debido a la sensasión de felicidad provocada por los LEDs. Si bien no tenemos Facebook, si podremos hacernos felicies aplastando un boton en un control remoto.

La idea no suena tan agradable, de cualquier forma, representa un avance en un nuevo posible tratamiento contra la depresión. Además esta fibra podría convertirse en un gran auxiliar del proyecto de mapeo de la actividad cerebral, debido a la cantidad de sensores que se pueden insertar en una fibra que por su tamaño, representa un método no invasivo de obtención de datos.

En el futuro esta pequeña fibra podría guiarnos a una mejor comprensión de las enfermedades del sistema nervioso, y ayudarnos a generar nuevos tratamientos para estas. Incluso, este tipo de tratamientos ya es están usando para controlar el dolor

El siguiente paso es usar estas fibras para monitorear el comportamiento social de las ratas, e identificar las aplicaciones en otros organos.

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

Estira el color

Ya estamos acostumbrados a ver como los científicos roban las ideas de la naturaleza para sorprendernos con productos nuevos. La biomimética, imita las habilidades de la naturaleza con el fin de realizar mejoras a los productos que ya conocemos y que estos tengan un mejor desempeño o simplemente luzcan más atractivos.

Esta ves, científicos de Harvard han aprovechado la estructura de las semillas de la superficie de la margaritaria nobilis para crear fibras capaces de reflejar diferentes colores. La estructura consiste en capas muy delgadas de algún polímero (en el articulo se mencionan poliestireno, PDMS, entre otros), las cuales se enrollan sobre si mismas entre 60 y 100 veces, de esta manera, se logra que una luz blanca incidente se doble y refleje distintas tonalidades.

Si bien los colores originales de la margaritaria nobilis varían entre azul y verde, el equipo de Harvard ha demostrado que se puede controlar la longitud de onda reflejada (el color) dependiendo del numero de capas en la fibra.

Sin embargo, el verdadero asombro empieza cuando decides estirar una de estas fibras, entonces apreciaras una variación en los colores dependiendo de cuan fuerte estires dicha fibra. Estas pueden recorrer el espectro visible completo, comenzando desde cálidos rojos, pasando por verdes intensos y finalizando en el azul.

Pero el asunto no termina ahí, dicha estructura se puede diseñar para alcanzar longitudes de onda de infrarrojo o de ultravioleta cercano.

De esta manera, las fibras diseñadas por los científicos de Harvard se posicionan como un material con prometedoras aplicaciones para textiles inteligentes, o recubrimientos que requieran variaciones de color. Quien no ha deseado cambiar el color de su auto de vez en cuando, solo para salir de la rutina, o poder usar una prenda en varios colores. Solo es cuestión de tiempo para ver como la nanotecnología y la biomimética empiezan a satisfacer nuestra vanidad.

Para aquellos curiosos pueden visitar: http://www.nanowerk.com/news2/newsid=28701.php

Kolle, M., Lethbridge, A., Kreysing, M., Baumberg, J. J., Aizenberg, J. and Vukusic, P. (2013), Bio-Inspired Band-Gap Tunable Elastic Optical Multilayer Fibers. Adv. Mater.. doi: 10.1002/adma.201203529