Observación dinámica de transformaciones de fase por microscopía electrónica 4D

El punto eutéctico es la temperatura mínima a la cual se funde una mezcla de sustancias de una composición determinada. La posibilidad de observar estas reacciones con alta resolución espacial y temporal, en compositos de nanomateriales, proporciona elementos para entender el crecimiento de aleaciones.

En un reciente estudio se reportaron imágenes y la dinámica de las transformaciones de fase en un sólo nanoalambre de arseniuro de galio (GaAs) crecido sin soporte y recubierto con nanopartículas de oro. Aplicaron la recientemente desarrollada microscopía electrónica de 4 dimensiones (4D) que proporciona la visualización directa del comportamiento transitorio de nanoestructuras en nm y ns.

La reacción eutéctica se inicia con un pulso térmico generado por un láser, a una temperatura mucho menor que los puntos de fusión de los materiales en el composito. Inmediatamente después, un pulso de electrones incide en el material para visualizar los estados transitorios e irreversibles del proceso de nucleación, crecimiento y solidificación del nuevo composito. 

Esta técnica para el control dinámico de  transformación de fase en la escala nanométrica y a tiempos ultra-rápidos, auxiliada por microscopía en 4D, abre el camino para estudios de otras reacciones en una amplia variedad de sistemas.

Publicado recientemente en: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

doi: 10.1073/pnas.1708761114

Tejidos de fibras nanoestructuradas que disipan eficientemente el calor corporal

La creciente necesidad de reducir el consumo energético en épocas de calor ha conducido a diferentes estrategias para optimizar los servicios de regulación térmica. Recientemente, se ha propuesto una alternativa basada en materiales nanoestructurados portables que atemperen a sus usuarios y reduzcan la necesidad de aire acondicionado. Un grupo de investigación de la Universidad de Maryland desarrolló un  tejido basado en fibras nanoestructuradas de nanoláminas de nitruro de boro soportadas por matrices de polímeros de alcohol polivinílico (a-BN/PVA) mediante la técnica de manufactura aditiva. Las fibras del textil fueron generadas por impresión 3D. El tejido mostró un alto grado de empaquetamiento, alta resistencia mecánica, dispersión térmica uniforme así como alta conductividad térmica. Con tales propiedades la dispersión de calor mejoró hasta en 15 ºC con respecto al algodón.

Los resultados se publicaron recientemente en ACS Nano.

Mas información en Phys.org.

Síntesis de óxidos metálicos 2D a temperatura ambiente a partir de metales líquidos

El desarrollo de la electrónica flexible y de otras tecnologías de punta requiere del uso de películas ultra-delgadas bidimensionales (2D) de óxidos metálicos, las cuales combinan las propiedades electrónicas del bulto con la gran actividad superficial de los nanomateriales. Sin embargo, la síntesis de óxidos metálicos 2D es costosa y difícil empleando los métodos tradicionales.

Utilizando diferentes aleaciones líquidas de galio como solventes, investigadores del Royal Melbourne Institute of Technology, lograron producir películas sub-nanométricas (de 0.5 a 1 nm) de HfO₂, Al₂O₃, y Gd₂O₃ a temperatura ambiente. Las hojas 2D aparecen sobre el metal líquido en una capa superficial después de haber diluido el Hf, Al y Gd en la aleación de bulto. Las películas ultra-delgadas de HfO₂ muestran valores superiores hasta en tres órdenes de magnitud del campo de ruptura dieléctrica y exhiben valores similares de la constante dieléctrica y de la banda prohibida reportados para el bulto.

Esta técnica promete ser escalable, reducir los costos y lograr nuevos óxidos 2D no producidos anteriormente.

Los resultados se publicaron recientemente en Science

Mas información en nanotechweb

Seda de araña reforzada con grafeno o nanotubos de carbono

Las arañas pueden producir seda con propiedades mecánicas mejoradas si se alimentan con una solución acuosa con nanotubos de carbono o grafeno. Las arañas producen entonces fibras que muestran la mayor viscosidad reportada hasta la fecha y una resistencia comparable a la de las fibras de carbono más fuertes. Estos experimentos abren el camino para generar fibras reforzadas a partir de la inclusión de un material sintético al proceso natural de la producción del hilo de seda. La integración de este tipo de refuerzos a materiales producidos por plantas o por otros animales permitirá la producción de una nueva clase de materiales "biónicos" con múltiples aplicaciones.

Los resultados fueron publicados recientemente en 2D Materials

Dopaje con Re en aleaciones 2D de dicalcogenuros muestra propiedades magnéticas imprevistas

La técnica de depósito por descomposiciónquímica de vapores (chemical vapor deposition, CVD) fue aplicada por investigadores para hacer películas de espesor atómico de dicalcogenuros.  Añadieron a la mezcla un elemento dopante,  como el renio (Re) o el telurio (Te), y  demostraron que era posible reorganizar los átomos del cristal 2D, reemplazando algunos átomos directamente con el dopante. Los cambios físicos  en el cristal plano generaron cambios en sus propiedades mecánicas y electrónicas.

Tomando en cuenta que el Re y el Te no son magnéticos, fue inesperado descubrir que estas películas dopadas presentaran un ordenamiento ferromagnético.

Los resultados fueron publicados recientemente en Advanced Materials

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