Ciencia e Ingeniería de Materiales

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martes, 15 de diciembre de 2020

Control de bordes en materiales 2D

diciembre 15, 2020

 


  

Resumen: Investigadores vuelven posible controlar los bordes de materiales bidimensionales a través de un producto químico “mágico” en la forma de peróxido de hidrógeno. Con eso es posibles obtener avances en las áreas de tecnologías y nanociencia.



Materiales ultra finos como e grafeno prometen una revolución en la nanociencia y tecnología. Investigadores de Chalmers University of Technology, en Suecia, publicaron un estudio en Nature Communications en el cual muestran un método para controlar los bordes de materiales bidimensionales.

“Nuestro método vuelve posible controlar los bordes, átomo por átomo, de una forma fácil y escalonable, usando a penas calentamiento con productos químicos ecológicos, como el peróxido de hidrógeno”, dice Battulga Munkhbat, un investigador de postdoctorado en el Departamento de Física de Chalmers University of Technology y primer autor del artículo.

Un material tan fino como una única capa atómica es conocido como material bidimensional o 2D. El ejemplo más conocido es el grafeno. Desarrollados futuros dentro del campo bidimensional pueden beneficiarse del estudio de una característica particular inherente en tales materiales, sus bordes. Controlar los bordes es un problema desafiante, porque ellas son más importantes para caracterizar sus propiedades. Como pueden existir diferencias en las propiedades físicas, se puede esperar que las propiedades químicas de los bordes también sean diferentes.

Investigadores descubrieron un producto químico “mágico” en la forma de peróxido de hidrógeno común. La “mágica” química opera de una manera llamada autolimitante, eliminando material indeseado, átomo por átomo, y finalmente resultante en bordes automáticamente nítidos.

El nuevo método, que incluye una combinación de métodos litográficos padrón de arriba para abajo con un nuevo proceso que elimina químicamente capas de la superficie por medios húmedo anisótropo, vuelve posible crear bordes perfectos en materiales bidimensionales.

Esos y otros materiales relacionado atraen la atención significativa de la investigación, pues permiten avances cruciales en la nanociencia y tecnología, con aplicaciones potenciales que van desde la electrónica cuántica a nuevos tipos de nanodispositivos. Esas esperanzas son notadas en el Graphene Flagship, la mayor iniciativa de investigación de Europa, coordinada por Chalmers University of Technology.

Para convertir la nueva tecnología disponible para laboratorios de investigación y empresas de alta tecnología, los investigadores fundaron una empresa startup que ofrece materiales TMD (dicalcogenuros de metales de transición) atómicamente nítidos de alta calidad. Los investigadores también planean desarrollar aplicaciones para esos metamateriales atómicamente nítidos.





Referencia:

Battulga Munkhbat et al, Transition metal dichalcogenide metamaterials with atomic precision, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-18428-2


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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miércoles, 9 de diciembre de 2020

Capas 2D de platino usadas como sensor químico

diciembre 09, 2020


 

 

 

Resumen: Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, descubrieron la posibilidad de preparar capas 2D de platino con un átomo de grosor para ser usado como sensor químico por el método de deposición física de vapor.



Un esquema de átomos de platino depositado en la superficie del carbono, que es un material aislante 2-D semejante al grafeno desarrollado epitaxialmente en carburo de silicio, que permite el crecimiento bidimensional del platino. El objetivo de la investigación es el desarrollo de materiales 2-D además del grafeno.

“En pocas palabras, conseguimos hacer una capa de metal con apenas un átomo de grosor, una especia de nuevo material. Descubrimos que este metal atómicamente fino es muy sensible al ambiente químico. Su resistencia eléctrica cambia significativamente cuando interactúa con gases, “explica Kyung Ho Kim, posdoctor en el Laboratorio de Física de Dispositivos Cuánticos del Departamento de Microtecnología y Nanociencia de Chalmers y principal autor del artículo.

“La fina capa atómica de platino puede ser usado para la detección eléctrica ultra sensible y rápida de productos químico. Estudiamos el caso del platino, pero otros metales como el paladio producen resultados semejantes”, dice Samuel Lara Avila, profesor asociado del Laboratorio de Física Quantum Device y uno de los autores del artículo.

Con eso, los investigadores consiguieron detectar gases tóxicos en el nivel de parte por millón. Eso fue demostrado con la detección de benceno, un compuesto que es cancerígeno aun en concentraciones muy pequeñas y para el cual no existe ningún aparato de detección de bajo costo. Usar metales atómicamente finos puede llevarnos a futuras aplicaciones de verificación de la calidad del aire.

Sin embargo, aumentar la sensibilidad de los sensores de gas de estado sólido incorporando materiales nanoestructurados como el elemento de detección activo puede ser complicado por efectos en las interfaces, que puede limitar la lectura del sensor.

Este trabajo relata la preparación de capas de platino en grosor de un átomo, por deposición física a vapor sobre la capa de carbono cero (también conocida como capa tampón) crecida epitaxialmente en carburo de silicio. Con una capa fina de Pt de 3-4 Å, a conductividad eléctrica del metal es fuertemente modulada al interactuar con analitos químicos.

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista científica Advanced Material Interfaces.






Referencia:

Joshua Worth. Single-atom-thin platinum makes a great chemical sensor. Chalmers University of Technology. Phys.org, setiembre de 2020; DOI: 10.1002/admi.201902104


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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martes, 1 de diciembre de 2020

Nanoestructura de ojo de mariposa inspirada en mecanismos de la naturaleza

diciembre 01, 2020

 

   

  

Resumen: Nanoestructuras son desarrolladas con design inspirado en la naturaleza. Láminas inspiradas en ojos de mariposa funcionan como antirreflejo y pueden tener aplicaciones en monitores de pantalla plana y también en paneles solares.



Muchos problemas son resueltos basándose en los mecanismos de la naturaleza. Fue desarrollado un recubrimiento antirreflejo que fue inspirado en las bioestructuras peculiares encontradas en los ojos de mariposas.

Las mariposas evolucionaron para desarrollas ojos no reflejantes. Sus ojos tienen una estructura nanométrica que vuelve la superficie del ojo graduada. Eso hace con que la mayor parte de la luz incidente se curvee en la superficie y, por tanto, sea transmitida a través del ojo en vez de ser reflejada por este. Esta estructura en nanoescala es tan eficaz que investigadores intentaron imitarlo usando otros materiales para crear recubrimientos antirreflejos con varios grados.

Sin embargo, a pesar de los avances recientes en la nanociencia que permiten la adopción de esa idea para diversas aplicaciones, aún existen varias barreras a ser superadas en términos de escala y costo. Para resolver esos problemas, científicos de la Universidad de Ciencia de Tokio y de la Geomatec Co., Ltd., en Japón, han trabajado en una nueva estrategia para producir nanoestructuras de ojo de mariposa y láminas transparentes.

A pesar de que este equipo ya estaba creando moldes de ojo de mariposa hechos de carbono vítreo grabado con un rayo de iones de oxígeno, ese abordaje no era escalable. “La producción de sustratos de carbono vítreo requiere el uso de tecnología de pulvimetalurgia, que es difícil de usar para producir moldes con una grande área”, explica el profesor Jun Taniguchi de la Universidad de Ciencia de Tokio, “Para superar esa limitación, intentamos usar apenas una capa fina de carbono vítreo depositado sobre un gran sustrato de vidrio regular.”

Para convertir esta nueva estrategia viable, el equipo optó por usar un sistema de plasma acoplado inductivamente (ICP). Esa tecnología produce una faja de irradiación de rayo de iones más amplia, que es más adecuada para trabajar en estructuras de grandes áreas.

Las propiedades ópticas de estas láminas fueron notables: su reflectancia para la luz en la faja visible era de apenas 0.4%, 10 veces menor de que la de una lámina semejante sin la nanoestructura de ojo de mariposa. Además, la transmisión de la luz a través del material también fue aumentada.

El Sr. Hiroyuki Sugawara, director técnico de la Geomatec, destaca las muchas aplicaciones posibles de estas láminas. “Podríamos usar esas láminas para mejorar la visibilidad en monitores de pantalla plana, señales digitales y las placas de acrílico transparente usadas en todos los lugares desde el inicio de la pandemia de COVID-19. Además de eso, el recubrimiento antireflejante también puede ser una forma eficiente de mejorar el desempeño de los paneles solares.”

Este estudio muestra como expandir el uso de estructuras inspiradas en la naturaleza. Esos avances también pueden ayudar a preservar la naturaleza para que podamos continuar obteniendo ideas útiles de otras especies.





Referencia:

Tomoya Yano et al, Moth-eye structured mold using sputtered glassy carbon layer for large-scale applications, Micro and Nano Engineering (2020). DOI: 10.1016/j.mne.2020.100077


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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lunes, 16 de noviembre de 2020

Procesos electroquímicos pueden ser útiles en la pandemia

noviembre 16, 2020

 

 

  

  

Resumen: Un nuevo tipo de mascarilla protectora es desarrollada. Esta extrae y concentra el oxígeno del aire usando procesos electroquímicos. Así pueden ser evitados considerables efectos colaterales de la deficiencia de oxígeno, al mismo tiempo en que previene la propagación del virus.



Todos nosotros ya nos familiarizamos con las mascarillas faciales para prevenir enfermedades o, en caso de una persona ya infectada, prevenir la propagación del patógenos. Las mascarillas básicamente filtran el aire que entra y sale de los pulmones, reteniendo el virus y otras partículas en su malla. Con la crisis del COVID-19, muchos se familiarizaron con las mascarillas N95, que filtran el 95% o más de las pequeñas partículas del aire, incluyendo el virus.

Sin embargo, la mascarilla también vuelve más difícil la respiración. Se estima que las mascarillas N95 reducen la ingestión de oxígeno entre 5-20%. Para una persona saludable puede causar hasta mareos y desmayos. Y si fuera usada una mascarilla mucho tiempo, esta puede dañificar los pulmones. Para un paciente con dificultad respiratoria, puede ser fatal.

El equipo del Laboratorio Prinz tenía el objetivo de desarrollar un dispositivo portátil que use procesos electroquímicos para enriquecer el oxígeno del aire del ambiente.

Esos investigadores están trabajando en algunas maneras de hacer eso. El primer paso forma parte de un proceso clásico conocido como separación del agua (splitting water). Si recoges agua y pasas una corriente eléctrica por esta, los electrones adicionales harán con que el agua se divida en hidrógeno puro y oxígeno puro. El hidrógeno puede ser usado como combustible y el oxígeno va para la mascarilla para ser respirado.

El dispositivo que fue creado genera oxígeno puro y limpio usando ese proceso electroquímico para complementar la pérdida de oxígeno debido al uso de mascarillas. Los investigadores creen que esto puedo proteger el sistema respiratorio de usuarios de mascarillas por un periodo largo, principalmente profesionales de salud y pacientes.

Ese dispositivo es dirigido a cualquier persona que necesite usar una mascarilla mucho tiempo, como los primeros en responder ante una emergencia, médicos, enfermeros y hasta pacientes que no quieren infectar otras personas. En corto plazo, se espera conseguir eso para los profesionales de la salid lo más rápido posible. Un grupo de investigación está trabajando con Alison Okamura y su pósdoctorando Ming Luo para que el dispositivo sea una mascarilla con tecnología de ingeniería y design de quien tiene experiencia de uso.





Referencia:

Andrew Myers. COVID-19 prompts a team of engineers to rethink the humble face mask. Stanford Engineering, abril de 2020.


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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viernes, 6 de noviembre de 2020

Impresión 3D de sensores de grafeno en para neumáticos inteligentes

noviembre 06, 2020

 


   

  

Resumen: Científicos desarrollaron sensores a base de grafeno incrustados en neumáticos impresos en 3D, destinados a vehículos autónomos, los cuales funcionan proporcionan datos en tiempo real y funcionan gracias a la piezoelectricidad.



El sector automovilístico tiende a crear vehículos que tengan un funcionamiento cada vez más automático, como apretar un botón para subir la ventanilla hasta poder conducirse solos. Para que los vehículos puedan conducirse de forma autónoma requieren de varios sensores los cuales indicaran al vehículo lo que debe de hacer en varias situaciones. 

Existe un alto interés por la producción de varios millones de vehículos autónomos en el futuro próximo, que requerirá de varios sistemas de control que aseguren que estos sean seguros para su funcionamiento. Un grupo de científicos viendo esto, desarrollo unos sensores para los neumáticos inteligentes, para tener un subsistema de control y comunicación entre los neumáticos y la carretera, proporcionando una detección de parámetros que actúan entre ellos en tiempo real.

Hubo muchos estudios, pero recientemente, los sensores a base de grafeno mostraron un alto rendimiento y mayor sensibilidad, lo que los hace perfectos para esta función. Los científicos desarrollaron sensores impresos en 3D integrados directamente en los neumáticos junto con un recolector de energía piezoeléctrico incrustado en el neumático para alimentar los sensores, transmitir los datos de forma inalámbrica y además del aprendizaje automático para el análisis de datos predictivos. En este trabajo, el precio de un sensor impreso en 3D se estima de aproximadamente en 2,7 centavos. 

La impresión 3D fue realizada por el método de deposición en aerosol usando una tinta de grafeno, fueron realizados cálculos teóricos para el modelamiento. Y para su viabilidad fueron desarrollaron un algoritmo de aprendizaje automático para estimar la presión de los neumáticos. La mayoría de los datos estaban cerca de la línea de error cero.

Este trabajo nos muestra una solución para evitar que los datos entre el sistema de control de la presión de los neumáticos (TPMS) y la unidad central de procesamiento (CPU) sea comprometida, esto significa que la información que la CPU pueda recibir de la presión de los neumáticos no será engañosa.

Esta investigación está publicada en la revista Nature.





Referencia:

Maurya, D., Khaleghian, S., Sriramdas, R. et al. 3D printed graphene-based self-powered strain sensors for smart tires in autonomous vehicles, Nature Communications, 26 de octubre, 2020; DOI: 10.1038/s41467-020-19088-y


Redaccion: Dennis Gonzales - UNILA 

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martes, 3 de noviembre de 2020

Mezcla de enzimas reducen la contaminación a causa de plásticos

noviembre 03, 2020

 

  

  

Resumen: Científicos desarrollaron una mezcla de enzimas (MHETase-PETase) de modo que sea posible hacer reciclaje del polímero PET, disminuyendo el uso de recursos fósiles e la contaminación a causa de plásticos.



Los mismos científicos que proyectaron la enzima que se alimenta de plástico, la PETase, crearon ahora un coctel de enzimas que puede digerir el plástico hasta seis veces más rápido. Una segunda enzima fue combinada con PETase para acelerar la descomposición del plástico.

La PETase descompone el polietileno tereftalato (PET) de modo que sea posible ser reciclado infinitamente y pueda reducir la contaminación por el plástico y los gases del efecto invernadero que impulsaron los cambios climáticos. El PET es el termoplástico más conocido y más usado para hacer botellas de bebidas descartables. Este polímero lleva centenas de años para descomponerse en el ambiente, pero con esas enzimas puede reducir ese tiempo en días.

El descubrimiento inicial de la PETase creó la perspectiva de una revolución en el reciclaje de plástico, creando una solución potencial de bajo consumo de energía para lidiar con la basura plástica. Esa enzima natural fue desarrollada en laboratorio y puede ser 20% más rápida en la descomposición del PET.

Después, el mismo equipo combinó la PETase y una segunda enzima llamada MHETase, para generar mejorías mucho mayores. La mezcla de PETase con MHETase duplicó la velocidad de descomposición del PET y aun así proyectó una conexión entre las dos enzimas para crear una ‘superenzima”.

En los primeros experimentos, fue observado que ellos realmente funcionan mejor juntos, entonces ellos fueron enlazados físicamente como dos Pac-men unidos por un trozo de cuerda.

El descubrimiento de la enzima PETase original anunciaba la primera esperanza de que una solución para el problema global de la contaminación a causa de plásticos pudiese estar al alcance, a pesar de la PETase sola aun no sea lo suficiente rápida para volver el proceso comercialmente viable para lidiar con las toneladas de botellas de PET desechadas en el planeta.
Combinarlo con una segunda enzima y descubrir que juntas funcionan aún mejor, significa que otro salto fue dado en el sentido de encontrar una solución para los restos de plástico. La combinación MHETase-PETase trabaja digiriendo el plástico PET. Eso permite que los plásticos sean hechos y reutilizados infinitamente, reduciendo nuestra dependencia de recursos fósiles como el petróleo o gas.

Esa investigación combinó informaciones estructurales, computacionales, bioquímicas y bioinformáticas para revelar percepciones moleculares sobre su estructura y como ella funciona. El estudio fue un enorme esfuerzo de equipo envolviendo científicos en todos los niveles de sus carreras.

Una de las autoras más jóvenes, Rosie Graham, una alumna de doctorado del Portsmouth CEI-NREL dice: “Mi arte favorita de la investigación es como las ideas comienzan, sea durante el café, en el trayecto del tren o al pasar por los corredores de la universidad, puede ser realmente a cualquier momento.

El estudio fue publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.




Referencia:

Brandon C. Knott, Erika Erickson, Mark D. Allen, Japheth E. Gado, Rosie Graham, Fiona L. Kearns, Isabel Pardo, Ece Topuzlu, Jared J. Anderson, Harry P. Austin, Graham Dominick, Christopher W. Johnson, Nicholas A. Rorrer, Caralyn J. Szostkiewicz, Valérie Copié, Christina M. Payne, H. Lee Woodcock, Bryon S. Donohoe, Gregg T. Beckham, John E. McGeehan. Characterization and engineering of a two-enzyme system for plastics depolymerization. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; 202006753 DOI: 10.1073/pnas.2006753117


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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martes, 27 de octubre de 2020

Transformación del carbón en fibra de carbono

octubre 27, 2020

  

  

Resumen: Está siendo estudiado la transformación de carbón en fibra de carbono con procesos eficientes en términos de energía y costo-beneficio. Este trabajo busca analizar la relación estructura-propiedad entre el carbón y la fibra de carbono.



El Centro de Investigación de Energía Aplicada de la Universidad de Kentucky (UK CAER) y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía de los EUA (DOE e ORNL) están uniéndose en un proyecto de US$ 10 millones para transformar carbón en fibras y compuesto de carbono.

De acuerdo con el UK CAER, el proyecto titulado “C4WARD”: Conversión de Carbón en Fibras y Compuestos de Carbono”, busca desarrollar la ciencia necesaria para crear procesos con eficiencia y costo beneficio mejores en términos de energía, para la fabricación de fibras de carbono con propiedades ajustables. Está siendo estudiado los desafíos asociados al procesamiento de carbón, variedad de la materia prima y escala de fabricación de la fibra de carbono.

La universidad observa que, la investigación de la trasformación del carbón para ser usada como fibra de carbono muestra una gran promesa para impactar positivamente la industria de carbón de los Estados Unidos. Además de eso, el mercado de fibras de carbono continúa creciendo, impulsado por el aumento del uso en aplicaciones aeroespaciales y de defensa, así como en la reducción del peso de los automóviles. También existe el crecimiento de nuevas aplicaciones, como el aislamiento térmico para edificios y materiales para construcción e infraestructura. El mercado de fibras de carbono debe crecer a una tasa de crecimiento anual de 12% hasta el 2024.

El Grupo de Tecnología de materiales de CAER liderará la investigación para convertir una variedad de materias primas de carbón en fibras y compuestos de carbono. CAER producirá cantidades en escala de laboratorio de fibra de carbono para estudiar la relación estructura-propiedad entre el material de carbón y la fibra de carbono.

La ORNL usará su experiencia en química y computación de alto desempeño para correlacionar la estructura molecular del carbón con su procesabilidad, identificando composiciones ideales para fabricar fibras de carbono con propiedades ajustables.

Además de eso, CAER y ORNL también colaborarán para desarrollar condiciones de proceso para aumentar la producción de fibra en el Carbon Fiber Technology Facility (CFTF) en ORLN. El CFTF proporciona una plataforma para identificar materias primas de alto potencial y bajo costo, incluidos textiles, polímeros y precursores a base de hidrocarburos. Usando el CFTF, ORNL está desarrollando propiedades mecánicas ideales para el material de fibra de carbono, con enfoque en la propiedad de la estructura y optimización del proceso.







Referencia:

Grace Nehls. University of Kentucky, ORNL partner to turn coal into high-value carbon fiber. Composites World, Agosto de 2020.


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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lunes, 19 de octubre de 2020

Preparação de eletrocatalizadores com bactérias

octubre 19, 2020

 


   

  

Resumen: Con el fin de aumentar la eficiencia de la cinética en sistemas de conversión de energía, científicos lo consiguieron al desarrollar un electrodo que al ser corroídos por bacterias obtenía una alta actividad.



Las bacterias reductoras de sulfato (BSR) vienen siendo algo problemáticas para estructuras metálicas en el mar, debido a que las corroe, pero la ciencia aprovecha estas bacterias para darles otros usos como reducción de hidrocarburos del petróleo, limpieza de suelos contaminados, basificar aguas acidas de minas.

El desprendimiento de oxígeno es de mucha importancia en varios sistemas de conversión de energía, incluidas las baterías recargables de metal-aire y los dispositivos de electrólisis de agua. Sin embargo, la lenta cinética hace que se requiera electrocatalizadores altamente eficientes, como los nanocompuestos basados en metales nobles, que poseen una excelente actividad, pero debido a sus reservas limitadas y elevado costo lo hacen inviable.

Los BSR al corroer el acero carbono producen sulfuros de hierro y los (hidroxi) óxidos de hierro, los cuales tienen actividad potencial para el desprendimiento de oxígeno, pero hay pocos estudios referentes a la inducción por corrosión de electrodos de biopelícula. Viendo eso los científicos se inspiraron en el comportamiento de estos microorganismos para preparar compuestos de Ni-Fe altamente activos mediante la corrosión en presencia de BSR anaeróbico.

Los investigadores vieron que el electrodo que prepararon (Ni(Fe)OOH – FeSx) formado por corrosión presentaba una alta actividad para el desprendimiento de oxígeno en el electrolito alcalino, con tan solo 220 mV obtuvieron la densidad de corriente de referencia de 10 mA cm−2. Según sus estudios esa alta actividad proviene del efecto sinérgico entre el oxihidróxido y las especies de sulfuro de hierro.

Este trabajo al incluir diferentes ramas de la ciencia, espera fomentar la multidisciplinariedad en proyectos posteriores.

La investigación está publicada en la revista Nature.




Referencia:

Yang, H., Gong, L., Wang, H. et al. Preparation of nickel-iron hydroxides by microorganism corrosion for efficient oxygen evolution, Nature Communications, 08 de outubro, 2020; DOI: 10.1038/s41467-020-18891-x


Redaccion: Dennis Gonzales - UNILA 

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lunes, 5 de octubre de 2020

Técnica de impresión 3D que reduce los residuos

octubre 05, 2020

 


     

Resumen: La impresión 3D facilita la fabricación de varios productos, pero también tiene sus limitaciones, un grupo de investigadores desarrollaron una técnica capaz de reducir costos al aumentar la eficiencia del material a ser impreso.



Con la impresión 3D podemos diseñar un objeto en una computadora y fabricarlo más fácilmente que otros métodos, pero tiene ciertos puntos negativos como los residuos por de fabricación que aumentan los costos además de otros factores.

Los científicos estudiaron el fotocurado, una forma de impresión 3D, permite la solidificación de un modelo 3D en la interfaz de curado, se ha convertido en una técnica prometedora con una variedad de aplicaciones. Es más efectiva que otros procesos para la construcción de estructuras finas, ya que las otras tienen poca eficiencia de utilización de material húmedo y la eficiencia neta de utilización del material. En las otras técnicas, la adhesión, el residuo de resina líquida en la cuba y en la superficie sólida curada limitan la construcción de alta resolución y aumentan el costo, especialmente cuando se utilizan resinas caras.

A inspirarse de la superficie natural de la flor de loto, el líquido en la superficie puede reducir en gran medida la adhesión interfacial sobre el sustrato, lo que da como resultado el modo de contacto esférico de una gota de líquido, con esto en mente un grupo de científicos intentó fabricar estructuras 3D a partir a partir de una sola gota con alta eficiencia de utilización de material húmedo y neto. Esto se da gracias a la propiedad de retroceso de la línea de contacto trifásica (TCL) de la gota de resina.

Según la teoría existen tres interfaces involucradas: la interfaz entre la resina líquida y la resina curada, la interfaz entre la resina curada y la interfaz de curado, y la interfaz entre la resina líquida y la interfaz de curado, las cuales tienen que cumplir ciertos criterios de adherencia entre ellas, por lo cual los científicos probaron la capacidad de impresión 3D de una gota flexible comercial, comprobando así, la relación entre las interfaces.

Mostraron que en la técnica impresión 3D de una gota, la eficiencia de utilización del material neto y la fuerza de deshumectación depende del peso de la gota del líquido, el área de proyección de la fuente UV y el patrón de proyección de la fuente UV. Por lo que con un tamaño de gota más pequeño se puede tener un espesor adherido más pequeño. Una mayor área de superficie de la estructura 3D, produce más residuos y baja la eficiencia de utilización. Pero esta aumenta al variar el patrón de proyección UV de una forma redonda a una de forma de ranura V, que influye en la morfología de la línea de contacto y la distribución 3D de la resina liquida.

Por lo tanto, esta nueva técnica puede minimizar los residuos y mejorar las eficiencias, disminuyendo así los costos. La impresión 3D de una sola gota será de gran importancia para fabricación bajo demanda.

Esta investigación está publicada en la revista Nature.





Referencia:

Zhang Yu, Dong Zichao, Li Chuxin, et al. Continuous 3D printing from one single droplet, Nature Communications, 17 de setiembre, 2020; DOI: 10.1038/s41467-020-18518-1


Redaccion: Dennis Gonzales - UNILA 

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martes, 29 de septiembre de 2020

Nuevos descubrimientos sobre el Uranio

septiembre 29, 2020

 

 


Resumen: El elemento Uranio, conocido por ser un material radioactivo, fue descubierto conforme a su estado de oxidación. La identificación de la estructura molecular de Uranio nos puede llevar a comprender cómo son formado esos minerales en nanoescala. Ese descubrimiento puede ser usado para entender la gestión de desechos radioactivos.



Muchas personas conocen al uranio como combustible para plantas nucleares. Y aunque sea la aplicación más común, este elemento también es usado en otros campos, como en pinturas, dispositivos médicos y armas. Científicos del Laboratorio de Microbiología Ambiental (EML) de la EPFL recientemente hicieron un importante descubrimiento sobre el uranio que puede tener importantes implicaciones para la rehabilitación de suelo y de las aguas subterráneas, así como para el gerenciamiento de desechos radioactivos. Esta investigación fue publicada en Nature Communications.

El uranio es un metal pesado radioactivo encontrado en la corteza terrestre y en pequeñas concentraciones en el agua, aire, plantas y organismos vivos. Los científicos del EML estudiaron las propiedades del uranio en el medio ambiente e hicieron avances significativos en la comprensión de cómo va de un estado de oxidación a otro, pasando de un compuesto soluble en agua a u mineral estable.

“Generalmente en el estado de oxidación +6 el uranio es soluble y puede, por lo tanto, esparcirse descontroladamente en el medio ambiente”, dice Zezhen Pan, un científico, del EML y principal autor del estudio. “Pero en estado de oxidación +4, es menos soluble y menos móvil. En nuestra investigación, fuimos capaces de identificar los mecanismos en nanoescala de interacción entre el uranio y as partículas de magnetita, un óxido de hierro magnético, para la transición de estado de oxidación para el otro. Mostramos la persistencia del uranio en el estado de oxidación +5, que generalmente es considerado metaestable.”

El más interesante es el que los científicos también identificaron un fenómeno molecular que ocurre durante la transformación del estado de oxidación +6 para +4: fue descubierto la formación de nuevos nanohilos de nanopaprticulas (~ 1-2 nm) que se formaron espontáneamente en cadenas. La identificación de la estructura del nanohilo puede mejorar la comprensión de cómo los compuestos radioactivos se esparcen en lugares contaminados.

“Esos descubrimientos son muy prometedores porque proporcionan una visión de cómo los minerales en nanoescala se forman naturalmente por medio de interaciones en la interface agua-mineral”, dice Rizlan Bernier-Latmani, jefe del EML. “Ahora tenemos una mejor comprensión de los mecanismos moleculares que actúan en ese proceso.”





Referencia:

Sarah Perrin. Uranium reveals its true nature. EPFL, Agosto de 2020.


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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