miércoles, 13 de diciembre de 2017

Confinamiento de átomos de argón en superficies nanoestructuradas

El confinamiento de gases nobles en superficies nanoestructuradas a temperaturas no criogénicas representa un desafío formidable. Un grupo internacional de científicos logró preparar una superficie para atrapar átomos individuales de Ar a 300 K. La superficie del material compuesto por aluminosilicatos presenta nanocavidades en forma de prismas hexagonales en una matriz bidimensional sobre una superficie metálica de Ru (0001). La captura de átomos de Ar se detecta in situ mediante espectroscopía por fotoemisión de rayos X con resolución angular (ARXPS), utilizando un sincrotrón a presión ambiental. Los átomos permanecen en las cavidades aun cuando el material se calienta a 400 K. El confinamiento y liberación del Ar se estudian combinando métodos experimentales de la ciencia de superficies y la teoría del funcional de la densidad (DFT).

Los aluminosilicatos permanecen intactos con la inclusión de los átomos de Ar, sin embargo, la permeabilidad de la matriz a los gases, por ejemplo, al CO, se ve significativamente afectada, por lo que estas nanoestructuras también son candidatas interesantes para tamices moleculares y atómicos sintonizables.

Los resultados fueron publicados recientemente en Nature Communications


miércoles, 6 de diciembre de 2017

Diodo molecular activado por cambio en la humedad



Los rectificadores a base de diodos semiconductores se propusieron hace más de seis décadas. Sin embargo, los rectificadores a base de monocapas moleculares con una razón de rectificación mejorada (RR ~ 105) se fabricaron  más recientemente

Un grupo internacional de científicos desarrolló el primer diodo molecular conmutable a base de rutenio, que se puede activar o desactivar por la humedad.  Descubrieron que la RR de la molécula 2-Ru-N puede cambiar en hasta cuatro órdenes de magnitud (entre RRseca ~ 100.4 y RRhúmeda ≥ 103) en respuesta a cambios en la humedad relativa de 5 a 60%.

El estudio fue publicado en Nature Nanotechnology. doi:10.1038/s41565-017-0016-8


Mas información en Nanotechnology News.

miércoles, 29 de noviembre de 2017

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.



doi: 10.1073/pnas.1708761114

miércoles, 22 de noviembre de 2017

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.

miércoles, 15 de noviembre de 2017

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

jueves, 9 de noviembre de 2017

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

miércoles, 1 de noviembre de 2017

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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miércoles, 25 de octubre de 2017

Selección de nanotubos de carbono de doble pared


Investigadores de Alemania y Brasil fueron los primeros en clasificar nanotubos de carbono de doble pared en función de las propiedades electrónicas de las paredes interna y externa, semiconductora (SC) o metálica (M). La técnica utilizada para la selección consiste en la aplicación de surfactantes que forman micelas en torno al nanotubo, y la forma que adquiere el recubrimiento depende de la característica electrónica del nanotubo (ya sea SC o M). Se aprovecha la estructura del surfactante para que, mediante la interacción con otro medio (i.e., columnas de gel), se separen los nanotubos por tipo electrónico. Como resultado se obtienen fracciones purificadas de nanotubos con estructuras electrónicas tipo M@M, SC@M, M@SC and SC@SC (pared interna@pared externa). De esta forma se podrán construir dispositivos como transistores de efecto de campo a partir de nanotubos SC o M, o bien, superconductores basados en nanotubos de doble pared totalmente metálicos.

Los resultados fueron publicados recientemente en Nature Nanotechnology


Mas información en nanotechweb.org

miércoles, 18 de octubre de 2017

Arreglo nanobiosintético fotoactivo para la producción de hidrógeno


Un grupo internacional de investigadores desarrolló un método para generar hidrógeno utilizando una bomba de protones transmembranal, sintetizada en el laboratorio, compuesta por nanodiscos lipídicos que contienen embebidas enzimas llamadas bacteriorodopsinas. Posterior a su ensamble, la bomba de protones se acopla con nanopartículas de Pt/TiO2.  Bajo la acción de luz visible o verde monocromática, en condiciones de pH neutro y temperatura ambiente, este arreglo nanobiosintético genera una corriente de electrones que permite la producción de hidrógeno a partir de agua con metanol. El sistema produce 240 μmol de hidrógeno/μmol proteína-h con luz verde monocromática y 17.74 mmol de hidrógeno/μmol proteína-h con luz blanca.

Los resultados se publicaron recientemente en ACS Nano, 11.


Más información en Science Daily.

miércoles, 11 de octubre de 2017

Medidas de alta precisión del acoplamiento electrón-fonón


Muchas de las nuevas propiedades en materiales complejos surgen del acoplamiento de diferentes grados de libertad como la carga, el orbital, el espín y la red cristalina. En particular, la correlación cooperativa entre las interacciones electrón-fonón y las electrón-electrón se sugiere teóricamente como la causante de la superconductividad no convencional; sin embargo, la verificación experimental ha estado faltando.

Un grupo internacional determinó cuantitativamente la intensidad del acoplamiento electrón-fonón mediante medidas de muy alta precisión en películas epitaxiales de FeSe crecidas sobre sustratos de SrTiO3. Los investigadores combinaron dos experimentos realizados en el dominio del tiempo, acoplados coherentemente  en la región de los THz,  lo que posibilita extraer la información de un modo fonónico con alta precisión. Así, se excita la red cristalina con pulsos ultra rápidos (en femtosegundos) de fotones del infrarrojo, la dinámica del desplazamiento de la red (en niveles subpicométricos) se mide por difracción de rayos-X, y el corrimiento de la energía de la banda (en milielectronvolts)  se determina por espectroscopía de fotoemisión. La metodología desarrollada provee una técnica puramente experimental, libre de simulaciones que brinda una información completa en tiempo, espacio, moméntum y energía con alta sensibilidad y precisión y, además, concuerda con los cálculos teóricos publicados anteriormente

Los resultados pueron publicados recientemente en Science.


Más información en MRS Bulletin News.

miércoles, 4 de octubre de 2017

Diseño controlado de puntos cuánticos en 2D


Investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara, Estados Unidos,  lograron producir arreglos ordenados de puntos cuánticos, controlando posición y el tamaño de los mismos en materiales bidimensionales (2D) como  disulfuro de molibdeno (MoS2), 

La configuración de los puntos cuánticos en una superestructura 2D permite ajustar la brecha de banda entre 1.81 eV y 1.42 eV sin pérdida del rendimiento fotoluminiscente.  Con este método se producen matrices de puntos cuánticos en amplias zonas de la superficie con densidad espacial a escala nanométrica. Los puntos cuánticos interfieren entre sí y crean cristales artificiales. Así se pueden fabricar dispositivos emisores de luz como láseres con materiales en 2D a longitudes de onda deseadas. Esta técnica también abre la posibilidad de montar sistemas de información cuántica a gran escala y  materiales  artificiales en 2D.


Los resultados fueron reportados recientemente en : Scientific Reports 7


Mas información en: Nanotechnology News

viernes, 29 de septiembre de 2017

Nanopartículas nucleantes para impresiones 3-D de aleaciones de aluminio



La impresión de materiales en 3-D es una tecnología que se está desarrollando en industrias como la aeroespacial, biomédica, automotriz y otras. En la actualidad sólo AlSi10Mg, TiAl6V4, CoCr e Inconel 718 pueden ser utilizadas para impresión en 3D. Más de 5,500 aleaciones presentan problemas al fundir y solidificarlas ya que generan fisuras y fallas en la microestructura. Investigadores de la Universidad de California (Santa Bárbara) y de los laboratorios HRL, introdujeron  nanopartículas de nucleantes para controlar la solidificacíón de la aleación durante el proceso de manufactura aditiva. Las nanopartículas se escogieron de acuerdo a su cristalografía y se ensamblaron sobre polvos de aluminio tipo 7075 y 6061. Los aluminios, que antes eran incompatibles con la manufactura aditiva, se pudieron procesar aplicando la fusión selectiva con (a) láser. El material resultó libre de fisuras, con microestructura de granos finos, equiaxiales y con una resistencia equivalente a la del metal forjado. Así, se establecen las bases para la manufactura aditiva de otras aleaciones como las super-aleaciones de níquel y los intermetálicos.

Los resultados se publicaron recientemente en Nature,549

jueves, 21 de septiembre de 2017

Tratamiento de infecciones cutáneas por hongos usando nanopartículas


Las infecciones fúngicas de la piel, el cuero cabelludo o las uñas afectan alrededor del 25% de la población mundial y representan millones de tratamientos médicos anualmente. Tales infecciones se limitan principalmente a las capas superficiales de la epidermis. No obstante, estos hongos  son capaces de invadir la dermis y tejidos subcutáneos, especialmente tejidos sensibilizados por traumas o inmunosupresión. Actualmente, estas infecciones fúngicas requieren terapias sistémicas, las cuales generan efectos secundarios indeseables. En un estudio realizado por investigadores de  Estados Unidos se demostró la eficiencia antifúngica de nanopartículas de un composito de hidrogel/vítreo (~ 100 nm) capaz de contener y liberar óxido nítrico contra estos hongos dermatofitos.

Los resultados fueron publicados recientemente en Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine


Mas información en Nano Werk News

jueves, 14 de septiembre de 2017

Identificación directa de sitios catalíticos activos por ruido electrónico


La actividad de los catalizadores heterogéneos está determinada por la estructura electrónica de sitios superficiales específicos que ofrecen las condiciones óptimas para las reacciones intermedias. De este modo, el desarrollo de catalizadores o electro-catalizadores orientados a cierta aplicación demanda que tales sitios puedan ser identificados durante la reacción.

En este trabajo, investigadores de diferentes instituciones alemanas demostraron que el microscopio de barrido de efecto túnel puede ser utilizado para mapear la actividad catalítica de superficies con muy alta resolución espacial en la escala nanométrica. Mostraron que identificando los cambios relativos en el ruido de la corriente de “tunelamiento”, se pueden distinguir los sitios activos de manera cuantitativa según sus capacidades de catalizar la reacción de generación de hidrógeno o la de reducción de oxígeno. El método desarrollado puede ser aplicado a diversos sistemas; asimismo,  contribuirá al diseño  de catalizadores heterogéneos más específicos.

Los resultados fueron publicados en Nature 549, 74–77 (07 September 2017)


Mas informacion en Nature   

jueves, 7 de septiembre de 2017

Híbridos bacteria-nanopartículas para la conversión de dióxido de carbono en compuestos orgánicos


Debido al impacto negativo de las emisiones de CO2 en el calentamiento global, es extremadamente importante desarrollar tecnologías energéticas sostenibles. En los últimos años se ha prestado mucha atención a los sistemas bio-híbridos fotosintéticos, que combinan las propiedades de los microorganismos con las de materiales inorgánicos. Utilizando la luz solar, estos sistemas permiten la conversión del CO2 en compuestos de C de mayor contenido energético.
 
En estudios recientes, investigadores del National Institute of Advanced Industrial Science and Technology y de la Universidad de Hokkaido, Japón,  demostraron que algunas bacterias acetogénicas (que producen acetato) son capaces de transportar electrones extracelulares,  al permitir el intercambio electrónico con nanomateriales extracelulares. Estas bacterias llevan a cabo una electrosíntesis microbiana, en la cual se producen compuestos del C más complejos (p.ej. el acetato) a partir del CO2, usando la electricidad como fuente de energía. Los sistemas bio-híbridos producidos recientemente constan de bacterias acetogénicas decoradas con nanopartículas de CdS y son capaces de realizar una fotoelectrosíntesis microbiana, en la que la conversión de CO2 en compuestos de C más complejos se logra utilizando la luz como única fuente de energía.

Los resultados fueron publicados recientemente en Applied Microbiology and Biotechnology   

lunes, 4 de septiembre de 2017

Nanotubos de carbono aplicados a la desalinización



El transporte de agua a través de nanotubos de carbono tipo porinas (CNTPs) ha planteado la posibilidad de utilizarlos en la próxima generación de tecnologías para tratamiento de agua. Científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de California  y de la Universidad Northeastern de Massachusetts encontraron que cuando las moléculas de agua se confinan dentro de CNTPs del orden de 0.8 nanómetros de diámetro, la permeabilidad de los nanotubos aumenta con respecto a la de CNTs con poros más grandes y hasta en 10 órdenes de magnitud con respecto a los transportadores biológicos (acuaporinas). Cuando las moléculas de agua penetran en los CNTPs, reordenan sus enlaces de hidrógeno formando una cadena lineal, lo que permite superar la hidrofobicidad de los nanotubos, aumentando de esta manera la eficiencia en su transporte. Por otra parte, los CNTPs presentan selectividad iónica sintonizable con una configuración semejante a la de un diodo iónico conmutable, capaz de bloquear el transporte de ciertos aniones, incluso en salinidades que exceden los niveles del agua de mar. Estas propiedades hacen de los CNTPs un material prometedor para el desarrollo de tecnologías de membranas de separación.

Esto fue publicado recientemente en Science

Mas información en Nanotechnology News


jueves, 24 de agosto de 2017

Dispositivo con películas nanoporosas inmunoprotectoras para el tratamiento de la diabetes por reemplazo de células beta



Investigadores de la Univ. de California en San Francisco encapsularon cúmulos de células troncales embrionarias diferenciadas hacia células tipo-β pancreáticas (hES-BC) en una bolsa de un nanomaterial poroso, lo que constituye un  prometedor tratamiento de la diabetes sin tener que suprimir, de modo crónico, el sistema inmunológico de los pacientes. La cápsula contiene un película delgada del polímero policaprolactona con poros de un diámetro que no permite el paso de células del sistema inmune, pero sí el intercambio de oxígeno, nutrientes, glucosa e insulina. Aparentemente, el dispositivo ha funcionado hasta 6 meses después de ser implantado en ratones.

Los resultados fueron publicados en ACS Nano

jueves, 17 de agosto de 2017

Nanopartículas magnetizadas funcionalizadas con virus antibacterianos


Los sistemas de tratamientos de agua presentan la formación de biopelículas donde se alojan bacterias  que  producen olores fétidos, además de estar relacionadas con la corrosión de los mismos sistemas. Investigadores de la Universidad de Rice y la Universidad de Ciencias y Tecnología de China desarrollaron cúmulos de nanopartículas magnéticas de óxido de hierro recubiertas con quitosán y funcionalizadas con virus bacteriófagos (virus que infectan y se propagan en bacterias) que, bajo la acción de campos magnéticos débiles, son capaces de penetrar y destruir, las biopelículas. El cargamento letal de virus bacteriófagos de dichos nanocúmulos  impidió la propagación de diferentes especies bacterianas patógenas como E. coli y Pseudomonas.

Los resultados fueron publicados recientemente en Environmental Science: Nano


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miércoles, 9 de agosto de 2017

Compuerta lógica de ondas de espín para espintrónica y magnónica


El escalamiento de la nanoelectrónica basada en estructuras CMOS está limitado esencialmente por efectos de calentamiento, por lo que se requiere del desarrollo de nuevas tecnologías de ultrabaja potencia de operación. Tal es el caso de la magnónica, que emplea sistemas de ondas de espín y sus cuantos, los magnones, como portadores de datos.

Un grupo internacional de científicos ha desarrollado recientemente un prototipo de compuerta lógica mayorante, basada en la interferencia de ondas de espín en una estructura de guías de onda usando un compuesto Garnet de Ytrio-Hierro. Las ondas de espín poseen frecuencias características en la región de los GHz de modo que sus longitudes de onda pueden ser sintonizadas en la escala de los nanómetros.

La compuerta lógica combina tres entradas con la información codificada en fase de 0 o π, y es mayorante porque la fase de la señal de salida siempre representa la mayoría de los tres estados de fase en las entradas. La compuerta, que puede operar a menos de 1 nanosegundo, podrá ser utilizada en circuitos de suma o en sistemas de protección contra errores.

Los resultados fueron publicados recientemente en Applied Physics Letters


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miércoles, 2 de agosto de 2017

Reforzamiento gigante del campo electromagnético inducido por nanopartículas dieléctricas de alto índice


Para la miniaturización de elementos de la nanoelectrónica es importante crear campos electromagnéticos intensos concentrados en un volumen mínimo.

Un equipo internacional demostró experimentalmente el reforzamiento de la intensidad del campo magnético en regiones nanométricas del interior de un cilindro dieléctrico de alto índice de refracción. El reforzamiento fue de más de dos órdenes de magnitud con respecto al campo de la onda incidente. Los resultados fueron respaldados por cálculos teóricos que predicen que tal fenómeno es general y que se debe observar en cualquier nanopartícula dieléctrica de dimensiones menores que la longitud de la onda incidente. La nanopartícula dispersa la luz y actúa como un embudo, recogiendo radiación incidente de un área grande y concentrándola en un volumen pequeño. Los investigadores demostraron que el campo no sólo penetra la partícula, sino que la intensidad del campo se refuerza. 


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