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Paneles OLED transparentes
¿Se imagina si un coche tiene los paneles del techo que le permiten ver el cielo durante el día, pero que iluminan el interior del vehículo por la noche? Esta es ahora una posibilidad real, gracias al trabajo realizado por BASF y Philips. Como miembros de un consorcio montado por el Ministerio Federal alemán de Educación e Investigación, las dos compañías han creado paneles OLED y lo instalaron en el techo de un coche. Cuando está encendido, el brillo de los paneles, ilumina el interior del coche – cuando se apaga, simplemente se ve transparente.
Los OLEDs son un tipo de diodo emisor de luz, que producen luz mediante la aplicación de una corriente eléctrica a una película electroluminiscente de compuestos orgánicos. Debido al hecho de que la luz proviene de todos los puntos de esta película, a diferencia de un solo punto enfocado, la iluminación proporcionada por los nuevos paneles es muy suave y uniforme.
Debido a que la película está de sólo 1.8 mm de espesor, también se puede combinar con células solares transparentes. Esto permitiría a los paneles del techo, no sólo para proporcionar iluminación en la noche, sino también generar electricidad durante el día.
Baterías recaragables de aluminio, el futuro frente a las de litio
La batería de iones de litio, también denominada batería Ion-Litio, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito, una sal de litio que procura los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.
Las propiedades de estas baterías, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, la ausencia de efecto memoria o su capacidad para operar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido el diseño de acumuladores livianos, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados para las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo1 Desde la primera comercialización a principios de los años 1990 de un acumulador basado en esta tecnología, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música. Sin embargo el litio es un elemento químico escaso por lo que su precio se ha elevado mucho, aparte otro problema son algunas explosiones, por ejemplo sucedidas en ordenadores portátiles y teléfonos móviles celulares, lo cual ha dado lugar a diversas investigaciones para lograr su reemplazo por otras tecnologías más seguras y económicas.
Lynden Archer, ingeniero químico de la Universidad de Cornell (EE.UU.), y sus colaboradores han logrado un gran avance en 2011 al utilizar líquidos iónicos y un electrolito de nanohilos de óxido de vanadio para acelerar el transporte de los iones de aluminio en un nuevo tipo de baterías. Navaneedhakrishnan Jayaprakash, estudiante postdoctoral en el grupo de Ascher, es el primer autor del artículo del trabajo que presenta las baterías de aluminio recargables. Estas baterías utilizan un electrolito que contiene AlCl3 en un líquido iónico (EMI.Cl, cloruro de 1-etil-3-metilimidazolio), nanohilos de V2O5 en el cátodo y aluminio en el ánodo. Alcanzan una capacidad de carga de 305 mAh/g en el primer ciclo de recarga y 273 mAh/g tras 20 ciclos de carga; además, el comportamiento electroquímico es muy estable. Una gran promesa que todavía tiene que salir de los laboratorios para llegar a la industria, pero una promesa en firme hacia el futuro de la energía en el siglo XXI, la electricidad como fuente primaria de energía. Nos lo cuenta Robert F. Service, “Al Bids to Vie With Li in Battery Wars,” Science 335: 163, 13 January 2012, que se hace eco de la repercusión que ha tenido el artículo técnico de N. Jayaprakash , S. K. Das, L. A. Archer, “The rechargeable aluminum-ion battery,” Chemical Communications 47: 12610-12612, 3 Nov. 2011, en la conferencia de la Materials Research Society (MRS), Fall Meeting, December 2011.
Ampliar en: Francis (th)E mule Science’s News
Unidad magnética de almacenamiento de datos más pequeña del mundo
Científicos de IBM y el German Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) han construido la unidad más pequeña del mundo de almacenamiento magnético de datos. Se utilizan sólo doce átomos por bit, la unidad básica de información, y almacena un byte (octeto) entero (8 bits) en tan sólo 96 átomos. Un disco duro moderno, en comparación, todavía necesita más de la mitad de mil millones de átomos por byte.
El equipo presentó su trabajo en la revista Science el 13 de enero de 2012. CFEL es una empresa conjunta del centro de investigación Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, en Hamburgo, Max-Planck-Society (MPG) y la Universidad de Hamburgo. «Con CFEL los socios han establecido una institución innovadora en el campus de DESY, investigaciones de alto nivel a través de un amplio espectro de disciplinas», dice el director de investigación de DESY Edgar Weckert.
Los datos de la unidad de almacenamiento nanométrica se construyeron átomo por átomo con la ayuda de un microscopio de efecto túnel (STM) en el Almaden Research Center de IBM en San José, California (EE.UU.). Los investigadores construyeron un patrón regular de los átomos de hierro, alinearlas en filas de seis átomos cada uno. Dos filas son suficientes para almacenar un bit. Un byte correspondiente consta de ocho pares de filas átomos. Se utiliza sólo un área de cuatro por 16 nanómetros (un nanómetro es una millonésima de milímetro). «Esto corresponde a una densidad de almacenamiento que es cien veces mayor en comparación con un disco duro moderno», explica Sebastián Loth de CFEL, autor principal del artículo publicado en Science.
Los datos se escriben y se leen de la unidad de almacenamiento con la ayuda de un STM. Los pares de filas de átomos tienen dos posibles estados magnéticos, en representación de los dos valores ‘0 ‘y ‘1’ de un bit clásico. Un pulso eléctrico en la punta del STM invierte la configuración magnética de uno a otro. Un pulso más débil permite leer la configuración, aunque los imanes nanométricos actualmente sólo son estables a una temperaturade menos 268 grados celsius (cinco grados Kelvin). «Nuestro trabajo va mucho más allá de la tecnología actual de almacenamiento de datos», dice Loth. Los investigadores esperan que las matrices de unos 200 átomos han de ser estable a temperatura ambiente. Aún tendrá que pasar cierto tiempo antes de que los imanes atómicos pueden ser utilizados en el almacenamiento de datos.
Por primera vez, los investigadores han logrado dar trabajo a un tipo especial de magnetismo para el almacenamiento de datos, llamado antiferromagnetismo. A diferencia del ferromagnetismo, que se utiliza en los discos duros convencionales, los espines de los átomos vecinos dentro del material antiferromagnético son opuestos en alineación, haciendo que el material magnético sea neutro a un nivel superior. Esto significa que las filas de átomos antiferromagnéticos pueden tener una separación mucho más cercana, sin interferir magnéticamente entre sí. De este modo, el científico logró empaquetar los bits a sólo un nanómetro de distancia.
«En cuanto a la reducción de componentes electrónico, queríamos saber si esto se puede conducir en el reino de los átomos individuales», explica Loth. Pero en vez de componentes existentes en el equipo optó por el camino contrario: «A partir de las cosas más pequeñas – los átomos individuales – hemos construido dispositivos de almacenamiento de datos de un átomo a la vez», dice el miembro del personal de investigación de IBM Andreas Heinrich. La precisión que se requiere está dominada por solo unos pocos grupos de investigación en todo el mundo .
«Hemos probado que tan grande que tenemos que construir nuestra unidad para alcanzar el reino de la física clásica», explica Loth, quien se mudó de IBM para CFEL hace cuatro meses. Doce átomos surgió como mínimo con los elementos utilizados. «Por debajo de este umbral, los efectos cuánticos borrar la información almacenada.» Si estos efectos cuánticos de alguna manera pueden ser utilizados para una densidad superior de almacenamiento de datos es actualmente un tema de intensa investigación.
Con sus experimentos, el equipo no sólo han construido la más pequeña unidad de almacenamiento magnético de datos, s ino que también han creado un banco de pruebas ideal para la transición desde la clásica a la física cuántica. «Hemos aprendido a controlar los efectos cuánticos a través de la forma y tamaño de las filas átomo de hierro», explica Loth, líder del grupo de investigación Max Planck research group ‘dynamics of nanoelectric systems’ en CFEL en Hamburgo y el Max-Planck-Institute for Solid State Research en Stuttgart, Alemania. «Ahora podemos utilizar esta capacidad para investigar cómo actúa la mecánica cuántica. Lo que separa a los imanes cuánticos de los imanes clásicos. ¿Cómo se comporta un imán en la frontera entre ambos mundos? Estas son preguntas interesantes que pronto podrían ser respondidas».
Un nuevo laboratorio de CFEL ofrece condiciones ideales para esta investigación, que permitirá a Loth dar seguimiento a estas preguntas. «Con Sebastián Loth, uno de los principales científicos del mundo en materia de tiempo de resolverse la microscopía de efecto túnel se ha unido a CFEL», destaca el coordinador de investigación CFEL Ralf Köhn. «Esto se complementa perfectamente con nuestra experiencia existentes para la investigación de la dinámica de los sistemas atómicos y moleculares.»
Fuente: S. Loth, S. Baumann, C. P. Lutz, D. M. Eigler, A. J. Heinrich. Bistability in Atomic-Scale Antiferromagnets. Science, 2012; 335 (6065): 196 DOI: 10.1126/science.1214131
El grafeno revela su personalidad magnética
¿Puede la materia orgánica comportase como un imán de nevera? Los científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido) han demostrado que es posible.
En un informe publicado en Nature Physics , utilizaron grafeno, el material más delgado y más fuerte del mundo, y lo hicieron magnético. El grafeno es una lámina de átomos de carbono dispuestos en una estructura de alambrada de gallinero. En su estado prístino no muestra signos de magnetismo convencional, por lo general asociados con materiales como el hierro o níquel.
Demostrando sus notables propiedades investigadores de Manchester ganaron el Premio Nobel de Física en 2010.
Esta última investigación dirigida por la Dra. Irina Grigorieva y el profesor Sir Andre Geim (uno de los galardonados con el premio Nobel) podría resultar crucial para el futuro del grafeno en la electrónica.
Los investigadores de Manchester tomaron grafeno magnético y luego fue ‘salpicado’ con otros átomos no magnéticos, como el flúor o quitaron algunos átomos de carbono de la estructura del grafeno. Los espacios vacíos, llamados huecos (vacantes), y los átomos añadidos, resultaron pasar a ser magnéticos, exactamente como otros átomos como por ejemplo el hierro.
«Es como menos multiplicado por menos te da más», dice la Dra. Irina Grigorieva. Los investigadores encontraron que, al comportarse como átomos magnéticos, los defectos deben estar muy lejos el uno del otro y su concentración debe ser baja. Si se se agregan muchos defectos de grafeno, residen muy cerca y anulan entre sí el magnetismo. En el caso de vacantes, su alta concentración hace que el grafeno se desintegre.
El profesor Geim dijo: «El magnetismo observada es muy pequeño, e incluso la mayoría de las muestras de grafeno magnetizado no se adherirían a un frigorífico. «Sin embargo, es importante llegar a la claridad en lo que es posible para el grafeno y lo que no es. El área del magnetismo en materiales no magnéticos ya ha tenido muchos falsos positivos. »
«El uso más probable de este fenómeno se encuentra en la espintrónica. Los dispositivos de espintrónica se han generalizado, sobre todo los que se pueden encontrar en los discos duro de los ordenadores. Funcionan debido al acoplamiento del magnetismo y la corriente eléctrica.
«La adición de este nuevo grado de funcionalidad puede resultar importante para posibles aplicaciones del grafeno en la electrónica», añade el Dr. Grigorieva.
Fuente: Spin-half paramagnetism in graphene induced by point defects, by R. Nair, M. Sepioni, I-Ling Tsai, O. Lehtinen, J. Keinonen, A. Krasheninnikov, T. Thomson, A. Geim and I. Grigorieva.
Disponible en el Gabinete de Prensa de la universidad.
Comportamiento clásico observado en el dominio cuántico
Para los circuitos electrónicos cada vez más pequeños, aumentan su resistividad y se hace más difícil para una carga eléctrica pasar a su través.
Sin embargo, los investigadores han conseguido fabricar nanocables de un solo átomo de espesor y cuatro de longitud, que transportan una carga, así como los hilos de cobre incluso a bajas temperaturas. Este hallazgo es sorprendente porque la mayoría de los expertos indicaban acerca de la nanoescala que los efectos cuánticos limitarían la capacidad de miniaturizar los circuitos electrónicos. Bent Weber y sus colegas hicieron nanocables mediante el depósito de átomos de fósforo separados por tan sólo un nanómetro sobre una superficie de silicio mediante un microscopio de efecto túnel. Sus nanocables tiene un espesor de 1.5 a 11 nanómetros, mientras que la capacidad es la de los conductores de cobre, muestran que las propiedades se pueden conservar a la escala atómica. Los investigadores que observaron este comportamiento en el campo cuántico convencional sugieren que las nuevas generaciones de dispositivos electrónicos más pequeños siguen siendo posibles. La perspectiva de un artículo de David Ferry explica con más detalle estos resultados y sus implicaciones.
Hoy cumple 70 años el científico Stephen Hawking
El físico Stephen Hawking no está en la actualidad suficientemente bien como para asistir a la celebración de su cumpleaños número 70. Hawking tiene la enfermedad de Lou Gehrig o enfermedad neurona motora, fue diagnosticado cuando tenía 21 años. Conocido por su trabajo sobre los agujeros negro y sus libros superventas (Breve Historia del Tiempo, El Universo en una Cáscara de Nuez), Hawking también ha hecho algunas declaraciones notable a través de los años.
La nueva sección de Ciencia de Huffington Post enumera algunas de sus frases célebres:
• Las personas que hacen alarde de su coeficiente intelectual son los perdedores.
• Un modelo (científico) es un buen modelo si en primer lugar interpreta un amplio rango de observaciones de forma simple y elegante y en segundo lugar si el modelo permite hacer predicciones definidas que pueden ser probadas o descartadas mediante la observación.
• Creo que el universo se creó espontáneamente a partir de la nada según las leyes de la ciencia. No tiene principio ni fin.
• Se observa que el universo se expande a un ritmo creciente. Se expandirá siempre, haciéndose más vacío y oscuro. A pesar de que no tiene fin comenzó en el Big Bang. Podemos preguntarnos qué había antes, pero la respuesta es que no hay nada antes del Big Bang de la misma manera en que no hay nada al sur del Polo Sur.
• Somos el producto de las fluctuaciones cuánticas en un universo muy joven.
• Si alguna vez encontramos una teoría completa del universo será un gran logro de la razón humana pero nos quedará poco por hacer. Necesitamos un desafío intelectual.
• ¿Por qué los ovnis se aparecen solo a gente rara y excéntrica?
• Un guionista de Los Simpsons le dijo a mi hija Lucy que quería que yo apareciera en un episodio. Acepté de inmediato porque me pareció divertido y porque Los Simpsons es lo mejor de la televisión estadounidense»
• Mi objetivo es simple. Se trata de una completa comprensión del universo, ¿por qué es como es y por qué existe en absoluto.
• No creo que la raza humana sobrevivirá a los próximos mil años, a menos que se extendienda en el espacio. Hay muchos accidentes que le puede ocurrir la a vida en un solo planeta. Pero soy optimista. Vamos a llegar a las estrellas.
• Creo que los virus informáticos deben contar como vida … Creo que dicen algo sobre la naturaleza humana que la única forma de vida que hemos creado hasta ahora es puramente destructiva. Hemos creado la vida a nuestra propia imagen.
• Somos tan insignificantes que no puedo creer que el universo exista para nuestro beneficio. Eso sería como decir que desaparecería si yo cierro los ojos.
• Solo somos una raza avanzada de monos en un planeta menor de una estrella muy normal. Sin embargo, podemos comprender el Universo. Lo que nos hace algo muy especiales.
• Lo que he hecho es mostrar que es posible que el comienzo del universo puede ser determinado por las leyes de la ciencia. En ese caso, no sería necesario apelar a dios para decidir cómo comenzó el universo. Esto no prueba que dios no existe, sólo que dios no es necesario.
Eventos que se ocultan en el tiempo
Durante años, los físicos han estado refinando capas de invisibilidad física, configuraciones que inteligentemente desvian la luz alrededor de una región del espacio, ocultando efectivamente cualquier objeto que pueda estar en el interior. Pero ahora investigadores de la Universidad de Cornell han creado la primera capa temporal, un dispositivo que oculta un objeto o un evento no en un punto particular en el espacio, sino en un momento específico en el tiempo.
En una demostración preliminar, el investigador postdoctoral Moti Fridman y sus colegas de Cornell lanzaron un rayo láser a través de un aparato experimental con un detector. Un objeto físico u otro haz de luz en el camino del rayo láser podría generar un cambio en la luz del láser que el detector registre. Sin embargo, con unas ópticas inteligentes, Fridman y sus colegas fueron capaces de abrir un espacio de tiempo breve en la trayectoria como si el rayo se hubiera ido sin tocar, y de tal manera que el detector no registró la interrupción. La brecha permite a cualquier cosa, que de otro modo habría afectado a la viga, se deslice a su través de [ver animación de abajo], sin dejar rastro para ser recogido por el detector.
Los investigadores usaron el manto para ocultar un pulso óptico que normalmente interactúa con el rayo láser para producir un aumento revelador en una determinada longitud de onda. Cuando el caso fue encubierto, sin embargo, el indicador de repunte era básicamente imperceptible.
El manto, se describe en cinco de enero en la revista Nature , se basa en el hecho de que la luz de diferentes colores se mueve a diferentes velocidades a través de algunos medios de comunicación. Usando un dispositivo que ellos llaman una «lente de tiempo», los investigadores dividieron un rayo láser de un solo color en un margen de longitudes de onda, luego se ralentizó la mitad de esas longitudes de onda, mientras que se producía la aceleración de las demás. Se creó un espacio de tiempo muy breve que puede volver a cerrarse antes de que el haz alcance el detector, lográndose la restauración del haz, aparentemente sin ser perturbada la onda.
Animación por Rose Eveleth
Fuente: Scientific American
Un salto cuántico en informática
Cuando el físico estadounidense Richard Feynman en 1982 propuso la creación de un ordenador cuántico que podría resolver los problemas complejos, la idea no era más que una teoría de los científicos creían que estaba muy lejos en el futuro.
Los investigadores de USC Dornsife se están acercando en el aprovechamiento de la computación cuántica , un sistema que aprovecha de las peculiaridades de cómputo, tales como la coherencia cuántica. En el pasado, la decoherencia cuántica ha obstaculizado los intentos de los investigadores para construir un ordenador cuántico duradero porque el proceso interfiere con las propiedades cuánticas y hace que el sistema no sea mejor que un ordenador clásico. Como elemento de disuasión, la decoherencia se ha convertido en un obstáculo que puede superarse usando trucos de cuántica desarrollada por investigadores de la USC.
En octubre, la USC fundó USC-Lockheed Martin Quantum Computing Center, donde se encuentra el One D-Wave, con un valor aproximado de $ 10 millones y propiedad de Lockheed Martin. USC y Lockheed Martin, trabajarán juntos para explorar el potencial de la tecnología de vanguardia. El centro y el ordenador cuántico adiabático que se emplea para resolver problemas de optimización se encuentran en el campus USC Information Sciences Institute en Marina del Rey, California
«Hemos sido fuertes en la computación cuántica durante años, pero este desarrollo es en realidad un salto cuántico para nosotros», dijo Daniel Lidar, un profesor de química en la USC Dornsife con nombramiento conjunto en USC Viterbi School of Engineering, quien trabaja como director científico y técnico del centro, y que inició los esfuerzos que culminaron en la llegada del One D-Wave.
«Creemos que el procesador ‘Rainier’ puede allanar el camino hacia la solución de algunas cuestiones interesantes como algoritmos de problemas de optimización. Problemas como el aprendizaje automático de reconocimiento automático de imágenes, y validación del software»
Lidar es líder de un equipo que por separado realiza investigaciones de $ 6,25 millones con el apoyo de Department of Defense Multidisciplinary Research Initiative (MURI) la concesión fue dada a cinco instituciones académicas bajo la dirección de la USC. El proyecto de la USC es parte de un programa MURI de 151 millones de dólares con la participación de 27 instituciones.
«El chip D-Wave es controvertido: muchos investigadores en la comunidad se muestran escépticos con respecto a sus poderes cuánticos», dijo el Lidar. «Un aspecto importante de los esfuerzos de investigación de USC será la de resolver esta controversia.»
Los resultados del centro podría conducir al diseño de computadoras súper rápidas. «Este centro es muy grande para la comunidad de la información cuántica», dijo Zanardi, profesor de física en la USC Dornsife y miembro electo de la Sociedad Americana de Física. «En lugar de simplemente escribir las teorías por fin podemos comprobar en un sistema real y concreto.»
Quince miembros de USC Dornsife e investigadores de USC Viterbi, junto con titulados de la USC y los estudiantes de posdoctorado están colaborando a través del centro, tratando de entender mejor las preguntas desconcertantes de los sistemas cuánticos. El grupo forma parte del USC Center for Quantum Information and Science and Technology (CQIST), que sirve como organización paraguas para la computación cuántica en la USC.
A diferencia de una computadora clásica, que codifica un uno o un cero utilizando los bits tradicionales, los ordenadores cuánticos se basan en qubits, una unidad de información cuántica relacionados con las propiedades cuánticas de un átomo físico. La mecánica cuántica puede codificar los dígitos uno y cero al mismo tiempo – en gran medida origina la aceleración del sistema. Esta propiedad se conoce como superposición – junto con la capacidad de estados cuánticos de «túnel» a través de barreras de energía – permite a la computadora para realizar los cálculos de optimización mucho más rápido que los ordenadores clásicos. Al tomar ventaja de estas propiedades, una computadora cuántica, en teoría, podría procesar cada respuesta posible al mismo tiempo, en lugar de uno en uno.
Los investigadores utilizarán el procesador de D-Wave para desarrollar métodos para la construcción de nuevos algoritmos de optimización cuántica, el estudio de la física fundamental del entrelazado y conducir experimentos en la computación cuántica adiabática.
También se centrará en la gestión de la decoherencia. El mismo principio que impulsa a los ordenadores cuánticos para funcionar a altas velocidades también puede ser un obstáculo molesto, obstáculo que se inicia con partículas cuánticas de superposición, golpeando el sistema cuántico a ser como un ordenador clásico. Imagine el sistema cuántico como un punto en el espacio y desea que el punto siga una trayectoria precisa. Bastante simple, excepto la interacción continua del sistema cuántico con el medio ambiente al azar se inicia alrededor de los puntos y fuera de la trayectoria. La clave es la protección de la información cuántica y el control de la decoherencia.
«Para que nos permita superar a los dispositivos clásicos de procesamiento de la información, los componentes cuánticos tienen que ser muy estables», dijo Zanardi. «Resulta que esta rareza cuántica es el ingrediente extra que nos da aceleraciones de cálculo, en comparación con algoritmos clásicos que son muy frágiles.»
El desarrollo de algoritmos de optimización puede ayudar a detectar errores en los programas de ordenador. Además, la optimización tiene el poder de encontrar una aguja en un pajar, dijo Haas, profesor de física y astronomía, y vicedecano de la investigación en la USC Dornsife. «Un modelo tiene infinitas soluciones, pero sólo uno de ellos es óptima», dijo Haas. «La solución óptima puede ser una entre mil millones. Si usted tiene una computadora clásica que tardaría una eternidad en encontrar la solución óptima. Con una computadora cuántica, la búsqueda es mucho más acelerada «.
Haas y Tamim Albash, un investigador asociado postdoctoral en el departamento de física en la USC Dornsife, se ocupan de cómo controlar un sistema de computación cuántica – o la manipulación de las entradas a un sistema para obtener el efecto deseado en la salida del sistema. Mediante la manipulación del campo magnético que rodea al dispositivo, los investigadores están tratando de encontrar el estado de menor energía de un sistema específico de la mecánica cuántica, o la propiedad del estado fundamental de un problema específico de interés.
Investigadores de la USC estudian los diversos desafíos asociados con la construcción de un ordenador cuántico, por lo que es más fácil de construir en el futuro. El nuevo centro abre el camino a los estudiosos para profundizar los conocimientos en un campo potencialmente revolucionaria.
«Esta tecnología va a ser un campo de pruebas ideal para nuestras teorías y nos permitirá desarrollar nuestras teorías en nuevas direcciones», dijo Zanardi. «Espero grandes cosas de el procesador. Todos estamos entusiasmados. »
Fuente: PHYSORG
Circuitos electrónicos que se autorreparan
Una conexión eléctrica se agrieta y se rompe. Que pueda ser reparada de inmediato por una especie de autocuración, es lo que muestra un equipo estadounidense, que no es su primer proyecto de este tipo. La receta: microcápsulas de metal líquido.
Un dispositivo electrónico o la batería puede dejar de trabajar para una pequeña ruptura en una conexión eléctrica, a pesar de que sea apenas visible a simple vista. El equipo de Jeffrey Moore de la Universidad de Illinois (EE.UU.), persiste durante años para encontrar una solución elegante con materiales de autosanación. No son los únicos que quieren imitar a esta maravillosa y conocida característica de plantas y animales: la curación.
Incluso podemos decir que para los científicos es un campo apasionante. En Francia, Ludwik Leibler y su equipo del laboratorio Matière molle et chimie (una unidad conjunta del CNRS y ESPCI, École supérieure de physique et de chimie industrielles, de París), el mismo que ha inventado una extraordinaria material plástico deformable, presentó una especie de goma que se puede curar. Los fabricantes de automóviles están interesados en pinturas y barnices contra las rozaduras, y en el sector aeroespacial, que tratan de luchar contra los quebrantos.
Jeffrey Moore, también quiere restaurar la conducción eléctrica. Es una lástima, de verdad, dice, ver un dispositivo electrónico totalmente inútil para una grieta miserable. El primer intento fue en 2009 con microcápsulas llenas de nanotubos de carbono. Se rompen bajo el efecto de un golpe, la liberación de los nanotubos, que se extiende a través de la grieta y, ya que conducen la electricidad, se logra la restauración de la conducción.
El método se ha demostrado entre dos fragmentos separados 100 nanómetros (para simular una rotura), pero presenta algunas dificultades, tales como el tamaño de las cápsulas, que debe ser pequeño, y, por otra parte, precisamente, de tamaño entre 280 y 350 nm.
Reparación al instante
El equipo tiene una repetición de otra receta. Las cápsulas, hechas de un polímero son más grandes – 10 y 200 micras en las pruebas – y no contienen los nanotubos de carbono, pero una solución compuesta de líquido de galio e indio metálico (una mezcla líquida sobre 16 C). Esta vez, el equipo probó el polvo en un verdadero conductor de oro, sujeto a una tensión y en el que se han creado fracturas que interrumpen la conexión.
Resultado: ¡funciona! La decocción de las microcápsulas incluidas en un material aislante (resina epoxi) que se adhiere al conductor se comporta como se esperaba. Al romper las grietas, las pequeñas «botellas» liberan el metal líquido que se está extendiendo en las grietas y restaurar el flujo de corriente «, más del 99%», dice la publicación en la revista Advanced Materials. La reparación t arda160 microsegundos, señalaron los investigadores, de modo que una fractura consolidada de esta forma no tendría ningún efecto en un dispositivo electrónico, que seguiría funcionando.
Los investigadores probaron el efecto del tamaño y número de microcápsulas. La conclusión es que los pequeños da mejores resultados que las grandes. Preparados a base de cápsulas de 10 micras de restaurar el flujo eléctrico en todas las pruebas, mientras que la tasa cae al 90% de los ensayos con las cápsulas de 200 micrómetros. Pero entonces sólo tienes que poner más en la resina epoxi para mejorar el rendimiento.
El equipo seguirá estudiando este microcápsulas con el metal líquido, dice, con una vista de las aplicaciones en sistemas sensibles, tales como baterías o dispositivos electrónicos a bordo de las aeronaves o naves espaciales.
Fuente: Futura-Techno
Gracias al “Efecto túnel” los teléfonos y ordenadores consumirán 100 veces menos
Científicos de la Comisión de Energías Alternativas y Energía Atómica de Francia, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) y del laboratorio de IBM en Suiza proyectan que para 2017 un fenómeno cuántico bien conocido, podría hacer que los dispositivos electrónicos consuman 100 veces menos energía.
“En el proyecto Ángeles Guardianes, uno de nuestros objetivos es encontrar soluciones para reducir el consumo de energía de los procesadores. El ‘túnel-FET’ es la próxima revolución que nos ayudará a conseguir ese objetivo”, dijo Adrian Ionescu, líder del proyecto.
“Los procesadores de bajo consumo de energía de nuestros teléfonos consumirán cien veces menos energía. Eso abrirá la puerta a una nueva gama de funciones relacionadas con herramientas de detección y de asesoramiento inteligente. También será beneficioso para extender la operatividad del dispositivo, que no necesitará de carga en semanas o meses”, señaló el científico. Según Ionesco, a largo plazo el “túnel-FET” podría ser la tecnología que permitirá que varios de los objetos de nuestra vida diaria se vuelvan “inteligentes” al extraer energía del medioambiente en vez de alimentarse de pilas o baterías.
Los transistores ‘Túnel-FET’ (‘TFET’ o Tunnel Field-Effect Transistors en inglés), emplean otro principio distinto a los transistores en uso actualmente. Según la teoría cuántica, los electrones pueden cruzar la barrera aunque no tengan bastante energía para hacerlo. Reduciendo el ancho de la barrera, resulta posible amplificar el efecto cuántico, y la energía que los electrones necesitan para cruzar la barrera se reduce drásticamente.
¿Qué es el efecto túnel?
En mecánica cuántica, el efecto túnel es un fenómeno nanoscópico por el que una partícula viola los principios de la mecánica clásica penetrando una barrera de potencial o impedancia mayor que la energía cinética de la propia partícula. Una barrera, en términos cuánticos aplicados al efecto túnel, se trata de una cualidad del estado energético de la materia análogo a una «colina» o pendiente clásica, compuesta por crestas y flancos alternos, que sugiere que el camino más corto de un móvil entre dos o más flancos debe atravesar su correspondiente cresta intermedia. Si el objeto no dispone de energía mecánica suficiente como para atravesar la barrera, la mecánica clásica afirma que nunca podrá aparecer en un estado perteneciente al otro lado de la barrera.
A escala cuántica, los objetos exhiben un comportamiento ondular; en la teoría cuántica, un cuanto moviéndose en dirección a una «colina» potencialmente energética puede ser descrito por su función de onda, que representa la amplitud probable que tiene la partícula de ser encontrada en la posición allende la estructura de la curva. Si esta función describe la posición de la partícula perteneciente al flanco adyacente al que supuso su punto de partida, existe cierta probabilidad de que se haya desplazado «a través» de la estructura, en vez de superarla por la ruta convencional que atraviesa la cima energética relativa. A esto se conoce como efecto túnel.
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