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Crean películas que regulan la luz y detectan gas carbónico

 
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Las delgadas películas de molibdeno podrían regular la luz en ventanas, parabrisas y espejos retrovisores, y ser detectoras de gas carbónico.
Las delgadas películas de molibdeno podrían regular la luz en ventanas, parabrisas y espejos retrovisores, y ser detectoras de gas carbónico.

29 de diciembre de 2011

Físicos de la UN de Colombia desarrollaron películas de trióxido de molibdeno que sirven como reguladoras de luz en ventanas, parabrisas y espejos retrovisores, así como detectoras de gas carbónico.

Estas aplicaciones son el resultado de la investigación consignada en el Proyecto Efecto de tratamientos térmicos en películas delgadas de trióxido de molibdeno preparadas por evaporación asistida con láser de CO2 funcionando en modo de onda continua, dirigido por el doctor en Física Néstor Jaime Torres Salcedo, profesor asociado del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia.

Los logros son el resultado de diez años de trabajo, explicó el doctor Torres Salcedo, el cual permitió desarrollar un procedimiento para determinar las propiedades ópticas y eléctricas del trióxido de molibdeno. El material es producido a través de dos procedimientos: el uso de evaporación asistida con láser de CO2 y cámaras de vacío, en la primera etapa (ya concluida), y por el método de Spray Pirólisis, segunda parte (en curso).

Lo que se ha hecho a lo largo del proceso ha sido determinar cómo influyen los parámetros de depósito (condiciones con las que se preparan los materiales) sobre las propiedades estructurales, morfológicas, ópticas y eléctricas del trióxido de molibdeno, explicó el profesor.

Con la investigación se concluye, entre otras cosas, que las películas delgadas de trióxido de molibdeno pueden ser utilizadas como reguladoras de luz en los vidrios de las ventanas, en los espejos retrovisores y en los parabrisas de los vehículos, así como en los cátodos de las baterías de litio; igualmente, como sensores de gas que detectan monóxido de carbono en distintos espacios, afirmó el investigador y coordinador del Laboratorio de Producción y Caracterización Óptica y Eléctrica de Materiales del Departamento de Física.

El uso de las películas en las ventanas, ya sea en edificios inteligentes o en invernaderos, permite mantener temperaturas estables independientemente de que haga calor o frío.

En los espejos retrovisores y en los parabrisas de los vehículos evitarán el encandilamiento del conductor y los pasajeros por las luces de otros automotores. Y en las baterías de litio puede mejorar la eficiencia de las cargas de energía acumuladas.

La producción de las películas de trióxido de molibdeno con láser y cámaras de vacío, tecnología costosa por la sofisticación de los equipos requeridos, se está cambiando por la técnica de Spray Pirólisis (atomización pirolítica), mediante métodos químicos y físicos, que posteriormente permitirá producir los sensores de gas.

“Este método disminuye los costos en un 60%, debido a que ya no se utilizan equipos sofisticados, sino que se hace a presión atmosférica”, explicó Torres Salcedo.

El reto con este método es producir unas películas que tengan las mismas características de calidad que los materiales elaborados mediante el uso de alta tecnología.

La morfología del trióxido de molibdeno, producido por la atomización pirolítica, puede llevar a la elaboración de un producto de muy baja dimensionalidad, es decir, de un tamaño pequeño de orden nanométrico.

Al colocarle electrodos a las películas de trióxido de molibdeno y realizar ensayos eléctricos se encontró que la respuesta eléctrica de este material cambia cuando su superficie se expone al monóxido de carbono, lo que quiere decir que con estos elementos se puede construir un sensor que detecte este gas, explicó el docente.

Este detector se podría usar en automóviles, calderas y espacios del medio ambiente amenazados por el monóxido de carbono.

El desarrollo de las películas de trióxido de molibdeno como sensores de gas, segunda parte de esta investigación, va en un 50%, agregó el investigador. Falta evaluar la influencia de algunos parámetros de depósito sobre las propiedades eléctricas y las respuestas del material al gas.

Esta parte se encuentra en desarrollo, por parte del estudiante de doctorado Mauricio Martínez, quien en la actualidad monta esta técnica y caracteriza las películas en los laboratorios de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en Querétaro.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co

El control de las moléculas mueve el mundo hoy

 
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5 de agosto del 2011

Con el control molecular a través de ondas de sonido se mejora la tecnología del láser, pasando de escalas micro a nanoscópicas.
Con el control molecular a través de ondas de sonido se mejora la tecnología del láser, pasando de escalas micro a nanoscópicas.

– La aparición del láser en 1916, gracias a los fundamentos de Albert Einstein, los científicos comenzaron a estudiar la aplicación de este dispositivo de luz controlada en la manipulación de moléculas.

Aunque continúa su desarrollo, hoy se prevé que su uso pueda aplicarse en la creación de energías renovables, la detección de enfermedades como el cáncer y el aumento de las velocidades de transmisión de datos.

Si bien se piensa que el desarrollo de las ciencias físicas y químicas tiene como máxima la producción nuclear, la actualidad de estas áreas se enfoca en la investigación de mecanismos que permitan su desarrollo en industrias como la farmacéutica, médica e informática, a partir de la creación de nuevos materiales y la manipulación molecular. Tales desarrollos ya son una realidad y sus posibles aplicaciones van en aumento, aseguraron científicos durante el curso Propiedades Electrónicas de Sistemas Complejos, realizado hace poco por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos y la Universidad Nacional de Colombia.

En el evento, los 51 participantes, entre estudiantes de doctorado y reconocidos físicos y químicos de todo el mundo, discutieron los principales avances en temas como la transferencia de energía, el control molecular, el uso de láseres y la creación de energía, entre otros. “La idea es hacer una sinergia entre experimentación y teoría. Los científicos empíricos hacen sus pruebas de ensayo y error sobre nuevos materiales, mientras que los teóricos los caracterizan y formulan posibles predicciones”, aseguró Alejandro Perdomo, estudiante de doctorado de la Universidad de Harvard.

El mayor avance científico

Hoy, el control molecular es considerado como el más grande desarrollo de la ciencia. Como concepto se ha incluido en la química, en la mecánica cuántica y en la física, y busca manipular la materia a nivel atómico molecular. Para ello se utilizan los láseres, que por sus características (frecuencias y longitudes ajustables), facilitan un trabajo controlado. “Lo importante es comprender las propiedades naturales de los materiales y crear mecanismos para que las partículas se modifiquen”, explicó el doctor en Física Alejandro Fainstein, quien con su grupo de investigación ya inició la aplicación del control molecular.

“Trabajamos en el diseño de reductores del riesgo que generan pesticidas como el glifosato, a partir de capas de moléculas que funcionan como anticuerpos y capturan a otras que puedan resultar nocivas. El láser nos permite identificarlas y determinar si hay peligro”, comentó el físico.

La estrategia, que se desarrolla actualmente en el Centro Atómico de Bariloche (Argentina), podría aplicarse a otros campos en los que la detección y control molecular son de vital importancia. “Por ejemplo, hay cánceres que se manifiestan primero por la aparición de moléculas destructivas en el cuerpo, así que se podrían detectar tempranamente e incluso tratarse antes de que se forme el tumor”, advirtió el investigador.

Los nuevos materiales

La necesidad de crear nuevas formas de energía que reduzcan la producción de contaminantes y materiales o cadenas moleculares complejas ha motivado entre los científicos la comprensión de procesos efectivos de captación de energía y luz. Uno de los ejemplos más eficientes es la fotosíntesis, con una efectividad del 99%. “Se busca crear un material capaz de imitar la fotosíntesis, para que la luz entre en él y genere energía a partir de la excitación de los electrones”, dijo Perdomo.

Al crear nuevos materiales es necesaria la comprensión de las moléculas y su comportamiento natural, según explicó Fainstein: “Fabricar acero es mezclar algunos metales a ciertas temperaturas y esperar que naturalmente las moléculas se mezclen. Para hacer nuevos materiales se debe ordenar la unión de moléculas midiéndolas con la luz del láser. Se toma un cristal con una capa muy delgada de oro, el cual tiene una absorción de luz en una frecuencia muy específica; cuando sobre este mineral se pega algo, la frecuencia se corre, entonces lo que hacemos es mirar esa variación para saber en qué momento las moléculas se van pegando. Si variamos las frecuencias, podemos controlar el proceso”, señaló.

Mientras los científicos buscan con esta manipulación molecular interesar a industrias como la farmacéutica, con el fin de financiar sus investigaciones, continúan analizando nuevas aplicaciones que puedan tener implicaciones tan importantes como el cambio del sistema binario, actualmente utilizado en las comunicaciones.

“Estamos haciendo algo parecido para crear sonido mono-tono, que hace que los sólidos vibren a altísimas frecuencias. Actualmente, las tecnologías que utilizan los láseres se miden en el orden de los gigahercios y no hay una perspectiva de ampliación. Con este diseño habría una manera de producir una frecuencia mil veces más alta, y eso, en principio, serviría para codificar información a una velocidad muy superior, cercana a los terahercios”, sostuvo el científico.

Aunque en la práctica los procesos ya se están ejecutando, la evolución de estos procedimientos ha generado la necesidad de formular nuevas teorías que permitan comprender su funcionamiento.

“Los sistemas que estudiamos son muy pequeños: nanopartículas (aproximadamente una millonésima parte del grueso de un cabello), por lo que la descripción de estas reacciones se formula con ecuaciones de mecánica cuántica. Ahora el reto es encontrar aproximaciones y trucos para simplificar dichas ecuaciones y lograr que los procesos se puedan describir con los ordenadores que existen en la actualidad”, agregó el químico teórico Alberto Castro.

Se espera que con la experiencia de teóricos y prácticos, la aplicación de estos métodos pueda ejecutarse en el menor tiempo posible.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co

El Láser y sus múltiples aplicaciones, en los miércoles en la ciencia

 
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1 de febrero de 2011

El Láser y su importancia como una fuente luminosa de múltiples propiedades será el tema que abordará el investigador de la BUAP, Gustavo Rodríguez Zurita, durante su participación en los Miércoles en la Ciencia, programa que impulsa la Dirección de Divulgación de la VIEP-BUAP, con la finalidad de promover el interés por la ciencia y sus aplicaciones entre estudiantes y público en general.

El investigador de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, señaló que durante su conferencia “Láseres: los orígenes”, hablará del surgimiento del Láser hace 51 años, mostrará cómo y quiénes generaron la idea, qué aplicaciones se buscaban y aquellas que surgieron.

“Se mostrarán ejemplos de los distintos tipos de láseres que se han desarrollando, como los de gas, de líquidos, de semiconductores o de estado sólido, entre otros”, comentó.

El Doctor Rodríguez Zurita, quien se desempeña en el Laboratorio de Interferometría y forma parte del Cuerpo Académico de Óptica, comentó que también dará a conocer las precauciones que deben observarse cuando una persona se encuentre ante estos generadores de luz.

“Los asistentes conocerán primero cuáles son las propiedades y características de la luz del sol, de las lámparas incandescentes y de otras fuentes de luz, como las empleadas para la iluminación pública, así como la noción de los mecanismos fundamentales de emisión de luz por materia organizada en átomos o en moléculas”.

Abundó que se revisará el proceso de absorción luminosa y detalles técnicos adicionales que permiten la generación de la luz láser, con lo que se espera una mayor asistencia a la conferencia de este miércoles dos de febrero, en el auditorio del Museo Imagina a las 10:00 horas.

Al respecto José Eduardo Espinosa Rosales, Director de Divulgación Científica, comentó que este interesante tema es un buen motivo para que un mayor número de jóvenes y público en general, asistan y aprovechen los conocimientos que con ellos comparten investigadores de la BUAP.

Créditos: BUAP/Comunicación Institucional/buap.mx