Category Archives: física

Entregó IIM Premio a la Mejor Tesis Doctoral en el Área de Ciencia e Ingeniería en Materiales

 
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 Elizabeth Chavira, Ricardo Vera y Tatsuo Akachi, en la entrega del Premio IIM-UNAM a la Mejor Tesis Doctoral en el Área de Ciencia e Ingeniería de Materiales.
Elizabeth Chavira, Ricardo Vera y Tatsuo Akachi, en la entrega del Premio IIM-UNAM a la Mejor Tesis Doctoral en el Área de Ciencia e Ingeniería de Materiales.

14 de enero de 2011

• Minerva Monroy Barreto, egresada del Doctorado en Ciencias Químicas, y Arturo Wong López, del Posgrado en Ciencia e Ingeniería en Materiales, ambos de la UNAM, obtuvieron mención honorífica

Como cada año desde hace 16, el Instituto de Investigaciones en Materiales entregó el Premio IIM-UNAM a la Mejor Tesis Doctoral en el Área de Ciencia e Ingeniería de Materiales, con el propósito de estimular la formación de recursos humanos en esta disciplina.

En la edición 2010 se otorgaron, además del primer lugar, tres menciones honoríficas. El premio a la mejor tesis doctoral fue para Mario Román Díaz Guillén, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, con el texto “Efecto del tamaño promedio de los cationes A y/o B en la dinámica de iones oxígeno de conductores iónicos A2B207 con estructura de tipo pirocloro”.

En cuanto a las menciones honoríficas, una fue para Minerva Monroy Barreto, egresada del Doctorado en Ciencias Químicas por la UNAM, otra para Arturo Wong López, del Posgrado en Ciencia e Ingeniería en Materiales, también de esta casa de estudios, y para Lorena Magallón Cacho, del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica de Querétaro (Cideteq).

Monroy Barreto obtuvo la distinción por la tesis denominada “Desarrollo de nuevas membranas híbridas para su posible aplicación en celdas de combustible”, en la que refiere que una celda electroquímica es un dispositivo que convierte la energía química en eléctrica; es decir, la transforma en una energía limpia.

Para ese proceso, explicó, las celdas de combustible requieren de una membrana, pero las que existen en el mercado son muy costosas, por lo que “proponemos elaborar una más económica, con las mismas características. Fue así como desarrollamos membranas híbridas”.

En la ceremonia, Ricardo Vera Graciano, director del IIM, explicó que el galardón se otorga a estudiantes mexicanos o extranjeros, con una edad máxima de 34 años.

En el caso de los mexicanos que hayan realizado su tesis doctoral en el país o en el extranjero, en un área relacionada con la ciencia y la ingeniería en materiales, y en el de los extranjeros, haber obtenido el grado en una institución nacional.

En esta ocasión, 13 estudiantes se inscribieron al concurso, y de ellos, cinco pertenecen a la UNAM, detalló en el auditorio de Materiales.

Finalmente, Elizabeth Chavira Martínez, coordinadora de Formación de Recursos Humanos de la entidad, precisó que la ciencia e ingeniería en materiales es un campo multidisciplinario que abarca desde los conocimientos fundamentales sobre las propiedades fisicoquímicas, su manipulación a nivel atómico molecular, y las aplicaciones con diversas áreas del conocimiento, de la ciencia y la ingeniería.

Implica, además, indagar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales, la correspondencia propiedades-estructura, y el diseño para conseguir un conjunto determinado de propiedades, reiteró acompañada de Tatsuo Akachi, coordinador del posgrado en Ciencia e Ingeniería en Materiales del IIM.

Los premiados recibieron un diploma y un estímulo económico, al igual que sus asesores de tesis.
Créditos: UNAM-DGCS-027-2011/unam.mx

Necesario innovar en la producción de energía eléctrica

 
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Las energías renovables, que utilizan el Sol, el viento o el movimiento del agua, aún no pueden competir en costos con las maneras convencionales de producir electricidad
Las energías renovables, que utilizan el Sol, el viento o el movimiento del agua, aún no pueden competir en costos con las maneras convencionales de producir electricidad

13 de enero de 2011

Lo que alguna vez se concibió como tecnología puede convertirse en obsoleto, por lo que hay que comenzar a buscar alternativas e innovar sobre todo en producción de energía, ya que los medios convencionales utilizan materiales que no son eternos.

Las energías renovables, que utilizan el Sol, el viento o el movimiento del agua, aún no pueden competir en costos con las maneras convencionales de producir electricidad, como es la utilización de combustibles fósiles, sin embargo a la larga éstos resultan perjudiciales para la atmósfera terrestre ya que producen carbono y otros gases de efecto invernadero que a su vez provocan el cambio climático.

Así lo afirmó la doctora en ingeniería química y ciencias de materiales Elvia Ramírez Cabrera, durante la conferencia “Estrategias de sostenibilidad y de reducción de energía y carbono aplicadas a comunidades y a la industria”, que presentó en la Facultad de Ingeniería Química de la BUAP.

La consultora de Sostenibilidad de Bovis Lend Lease en Londres, Inglaterra, abundó que el desarrollo sostenible de industrias y comunidades están relacionados, puesto que en ambos lugares se emiten carbono y gases de efecto invernadero, “lo que afecta a la atmósfera y ha provocado el cambio climático que se ha venido observado desde hace 10 años”.

“Por ejemplo, las tecnologías renovables como las celdas fotovoltaicas y las turbinas eólicas para producir electricidad o calor, se utilizan en comunidades y la industria para contribuir con la sostenibilidad. Estas tecnologías deben trabajar en conjunto, ya que una sola de ellas no es suficiente para sustituir al 100 por ciento la energía eléctrica producida por métodos convencionales”, dijo.

Asimismo explicó a los asistentes el denominado Análisis PESTEL, que consiste en la revisión de aspectos Políticos, Económicos, Sociales, Tecnológicos, Ecológicos y Legislativos, para desarrollar proyectos de sostenibilidad en las comunidades, el comercio y las industrias.

Al afirmar que México tiene una vasta fuente de recursos naturales para explotarlos como tecnologías renovables, Ramírez Cabrera opinó que el gobierno debería incentivar proyectos e implementar políticas y leyes sobre sostenibilidad, para aplicarlas a la sociedad pero sobre todo al sector productivo y el comercio.

“Desde casa nosotros podemos hacer muchas cosas, por ejemplo separar la basura para que después se procesen los desechos orgánicos y se usen como abono en las cosechas, y mantenimiento al refrigerador y no dejar que se congele porque esto provoca que gaste más electricidad; en suma necesitamos estar consientes de nuestro consumo de energía”.

Finalmente la especialista se mostró entusiasmada por colaborar en un futuro con los profesores e investigadores de la BUAP de diferentes áreas, para mejorar la educación de los estudiantes y la aplicación de sus conocimientos en proyectos relacionados con la sostenibilidad.

Créditos: BUAP/Comunicación Institucional/buap.mx

Utilidad múltiple del grafeno

 
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grafeno10 de enero de 2011

• Es el material más duro y delgado jamás hallado y el mejor conductor de electricidad y calor, dijo Gerardo García Naumis, del Instituto de Física de la UNAM
• Se podrán fabricar aparatos electrónicos innovadores, transistores más eficientes, procesadores más veloces, nuevos paneles de luz, además de otros productos fuertes, elásticos y translúcidos

De la punta de un lápiz se puede obtener algo nunca antes visto para la física teórica, un nuevo material de sólo dos dimensiones, con propiedades asombrosas: el grafeno.

En 2004, los físicos Andre Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester, Inglaterra, obtuvieron en laboratorio capas de grafeno a partir de un experimento que consistió en despegar repetidas veces una cinta adhesiva doblada e impregnada de hojuelas de grafito.

Seis años después, los científicos rusos ganaron el premio Nobel en Física por sus aportaciones a la ciencia básica relacionadas con las propiedades de ese cristal de carbono bidimensional (algo que no podía existir) y con sus posibles aplicaciones tecnológicas.

“Los experimentos realizados con el grafeno suponen un punto de inflexión en los fenómenos de la física cuántica”, dijo el comité de los premios Nobel.

“El grafeno es el material más duro y delgado jamás hallado (es un millón de veces menos grueso que una hoja de papel); es también el mejor conductor de electricidad y de calor; además, tiene propiedades ópticas interesantes”, aseguró Gerardo García Naumis, quien encabeza un equipo de investigadores dedicado a su estudio teórico en el Instituto de Física (IF) de la UNAM.

Con el grafeno se podrán fabricar, en un futuro próximo, aparatos electrónicos innovadores, transistores más eficientes que los actuales de silicio, procesadores más veloces, nuevos paneles de luz, celdas solares, además de otros productos y componentes fuertes y, al mismo tiempo, delgados, elásticos y translúcidos. Además, mezclado con plásticos será un conductor de electricidad resistente al calor.

Transistores de grafeno

El grafeno es una lámina formada por átomos de carbono dispuestos en los vértices de una red hexagonal que se parece a un panal de abejas; es como una autopista, donde la movilidad electrónica es 10 veces mayor que en los mejores materiales conductores, lo que permite que los electrones conduzcan la electricidad con mucha más rapidez.

Con esa cualidad, se podrán sustituir los transistores de silicio, que ya no se pueden hacer más pequeños sin correr el riesgo de degradarse rápidamente y generar calor en extremo; con los de grafeno se podrán elaborar procesadores de computadoras más veloces y ahorradores de energía.

El primer trabajo de García Naumis sobre el grafeno, publicado en 2006, es una predicción teórica para resolver el problema que implica construir transistores con ese material.

“En el grafeno es difícil ‘detener’ los electrones, y en un transistor, éstos tienen que ser controlados con una especie de llave, que a veces hay que cerrar y abrir, de manera que se puedan hacer unos y ceros, como si fueran pulsos de corriente”, indicó.

Entonces, propuso dopar el grafeno con una cierta concentración de átomos ligeros (de hidrógeno y litio, por ejemplo) para generar un material semiconductor, en el que sí se pueda controlar el flujo de electrones.

En 2009, un grupo de investigación de la Universidad de California, en Estados Unidos, demostró que los cálculos de esa propuesta son correctos y que sí se pueden hacer transistores de grafeno.

Este trabajo sobre el dopaje del grafeno fue incluido en el Virtual Journal of Nanotecnology, que cada mes publica los mejores artículos en la materia a nivel mundial.

Predicción teórica

Otra alternativa para controlar los electrones de carbono es la irradiación del grafeno con ondas electromagnéticas, sean de radio o de luz. Mediante este proceso, los electrones adquieren una “masa efectiva” y, por lo tanto, se genera una fuerte respuesta no lineal.

“Pronosticamos que si el sistema es perturbado con una frecuencia dada, genera lo que se llaman armónicos, es decir, responde con el doble o el triple de frecuencia. Por este efecto no lineal, el grafeno podría trabajar a frecuencias mucho más altas de las esperadas, operar a velocidades más rápidas de reloj”, explicó.

Esta solución para controlar los electrones, postulada con base en un enfoque cuántico relativista por García Naumis y su alumno de doctorado Francisco López Rodríguez fue comprobada por investigadores de la Universidad de Massachusetts, EU.

Una vez publicada por la editorial inglesa Francis & Taylor, la solución fue incluida en el Philosophical Magazine y seleccionada como uno de los siete artículos científicos más importantes relacionados con el premio Nobel de Física 2010.

“Como somos teóricos, hicimos una predicción para controlar los electrones del grafeno por medio de la introducción de impurezas y establecimos una primera ecuación que nos permite obtener la respuesta de esos electrones con campos electromagnéticos. La solución de esta ecuación tiene utilidad práctica: con ella es posible diseñar transistores de ese material, así como estudiar fenómenos a nivel cuántico relativista”, añadió el investigador universitario.

Analogía

“Visto al microscopio, el grafeno es como una sábana arrugada: plano, con ligeras ondulaciones, como suponía la física teórica que debería ser un cristal bidimensional”.

En la actualidad, García Naumis estudia qué sucede a los electrones cuando “sienten” esas ondulaciones, lo que es equivalente a considerar partículas en un espacio curvo.

Para lograr una descripción del movimiento de los electrones en el grafeno, en el marco de la gravedad cuántica relativista, el investigador trabaja en una analogía en colaboración con el cosmólogo Richard Kerner, de la Universidad de París, Francia.

Un resultado preliminar del proyecto fueron algunas ecuaciones que describen los electrones en ese espacio curvo, parecidas a las ecuaciones relativistas.

“Aún hay que explorar más en esa analogía; quizás podría dar pistas que ayuden a relacionar la mecánica cuántica relativista con la gravedad, algo que no alcanzó a hacer Albert Einstein”. Esto, en principio, a partir de un material que puede desprenderse de la punta de un lápiz, concluyó.

Créditos: UNAM-DGCS-020-2011/unam.mx