19 de febrero de 2012

Científicos del Cinvestav (México) y de la Universidad de Boulder (Colorado) formularon una ecuación que explicaría el transporte de calor a nivel nanométrico, la cual podría convertirse en ley.

Un investigador mexicano estuvo en la Sede Manizales compartiendo con la comunidad académica su propuesta teórica sobre el tema.

En el campo de la física de los materiales, la Ley de Fourier, formulada en 1829, da explicación al transporte de temperatura en materiales macrométricos, que implican medidas por encima del metro, así como en dimensiones micrométricas del orden de micrómetros (10-6 metros).

Pero cuando el tamaño de los materiales se reduce a nanómetros (10-9 metros) surgen fenómenos de los que aún no se puede dar razón, ante lo cual el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) de Mérida (México), en conjunto con la Universidad de Boulder (Colorado), formularon una ecuación que explicaría el transporte de calor a esta escala.

El planteamiento, que podría llegar a ser una nueva ley, dice que el traspaso de calor en los nanomateriales está fuertemente determinado por los electrones –los cuales se encargan de transportar electricidad–, y los fonones –nuevas partículas que conducen calor–, los cuales están presentes en todos los materiales.

“Con base en la ecuación de transporte de calor de Boltzmann –uno de los diez problemas matemáticos que la comunidad científica no ha logrado resolver en su totalidad–, hicimos una aproximación donde se explica que a escalas nano el transporte de calor no se describe por la diferencia de temperatura de un lugar a otro (como sucede en niveles macro), sino por el movimiento de electrones y fonones de un lado a otro”, manifestó José Ordóñez Miranda, investigador del Cinvestav.

El fenómeno se ejemplifica a gran escala cuando al tomar una taza de café con las manos frías, estas se calientan; allí hay transferencia de calor debido a la diferencia de temperatura entre ambos elementos.

Pero si esto sucediera a nivel nanométrico, el calentamiento de las manos se efectuaría por el movimiento de electrones y fonones de la taza a las manos, es decir que estas partículas efectuarían una especie de “salto” de un elemento a otro.

Estos resultados teóricos ya se encuentran publicados en el Journal of Applied Physics, pero aún falta la validación experimental.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co