Robot de síntesis química habilitado con inteligencia artificial para la exploración y optimización de nanomateriales

 

Los nanomateriales poseen propiedades físicas y químicas únicas, que se pueden controlar mediante su forma y su tamaño. El control de la morfología de los nanomateriales es crucial para ajustar sus propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas, sin embargo, a pesar de la disponibilidad de varias rutas sintéticas, encontrar las condiciones óptimas es un gran desafío. Como resultado, la síntesis de nanomateriales a menudo sufre de irreproducibilidad, bajo rendimiento y polidispersidad. 

 

Investigadores de la Universidad de Glasgow, UK, desarrollaron un robot de síntesis química autónoma para la exploración inteligente, el descubrimiento y la optimización de nanoestructuras (AI-EDIDON, del inglés) conducidas por algoritmos de aprendizaje automático, teoría y retroalimentación espectroscópica en tiempo real, que controlan las condiciones de reacción y permiten la creación selectiva de plantillas de reacciones. En particular, la exploración abierta de la síntesis de múltiples pasos mediada por semillas de nanopartículas de oro (AuNP) a través de la caracterización ultravioleta-visible en línea los condujo al descubrimiento de cinco categorías de nanopartículas. La plataforma optimizó las nanoestructuras con las propiedades ópticas deseadas mediante la combinación de experimentos y simulaciones de espectro de extinción para lograr un rendimiento de hasta el 95 %. 

 

El desarrollo de tales arquitecturas robóticas de precisión autónomas capaces de realizar experimentos paralelos, con un sistema de control de lazo cerrado guiado por algoritmos de aprendizaje automático, puede proporcionar un camino viable para abordar la alta dimensionalidad y la sensibilidad a las condiciones de síntesis de nanomateriales.

 

Publicado en Science Advances

Una revisión sobre nanopartículas: tipos, síntesis, caracterización y aplicaciones

Los nanomateriales han ocupado un lugar destacado en los avances tecnológicos modernos en los campos químico, médico, agrícola y otros, debido a sus características físicas, químicas y biológicas, y a la posibilidad de controlarlas fácilmente, en especial cuando se comparan con contrapartes más voluminosas. Los científicos han desarrollado un gran número de metodologías diferentes de producir nuevos nanomateriales, así como de procedimientos para utilizarlos. Existen numerosas fuentes de nanopartículas y materiales nanoestructurados, tanto naturales como fabricados en laboratorios. Uno de los principales nanomateriales que contribuyen a la nanotecnología son las nanopartículas. 

El artículo de revisión clasifica y resume varios métodos para producir nanopartículas a partir de metales, óxidos metálicos, semiconductores, polímeros y otros compuestos. Se propone que los métodos para la síntesis de nanopartículas se dividan en tres grandes grupos: físicos, químicos y biológicos. Se están desarrollando activamente "enfoques verdes", como la síntesis de nanopartículas a partir de extractos de plantas y biomoléculas de microorganismos, que conducen a procesos tecnológicos con toxicidad reducida o nula en comparación con otros métodos. Este artículo de revisión permite comparar nanopartículas y materiales nanoestructurados sintéticos y naturales, comparar sus características a nanoescala e identificar aplicaciones específicas de las nanopartículas y los materiales nanoestructurados.

 

Publicado recientemente en Biointerface Research in Applied Chemistry

Películas de nanocompuestos aumentan la disipación de calor en dispositivos electrónicos delgados

 

En los últimos años, ha habido un gran avance en la tecnología electrónica que ha desarrollado dispositivos más delgados, livianos, flexibles y robustos. A medida que los dispositivos se vuelven más delgados, el espacio para acomodar los componentes de trabajo internos se reduce considerablemente. Sin embargo, esto genera un problema de disipación de calor en los dispositivos muy delgados, debido a que los materiales convencionales usados para disipar calor son voluminosos y difíciles de integrar en esta nueva tecnología. 

 

Científicos de Japón diseñaron películas flexibles de difusión térmica, hechas de una matriz de nanofibras de celulosa y relleno de fibras de carbono alineadas en una dirección, utilizando patrones tridimensionales en fase líquida. Las películas preparadas mostraron una gran anisotropía de conductividad térmica en el plano, lo que aumentó la disipación de calor y evitó la interferencia térmica de las fuentes de calor hacia los dispositivos electrónicos de película delgada. Las películas flexibles exhibieron una alta anisotropía de conductividad térmica en el plano de 433 %, combinada a una conductividad térmica de 7,8 W/mK en la dirección de las fibras y una conductividad térmica de 1,8 W/mK en la dirección perpendicular a las fibras del plano. Esta notable conductividad térmica y anisotropía en el plano mostraron la capacidad de enfriar significativamente los dispositivos, así como de enfriar dos fuentes de calor muy próximas sin interferencia térmica. Las fibras de carbono pueden extraerse mediante tratamiento térmico a 450 °C y reutilizarse como material termoconductor.

 

La disipación de calor mediante películas flexibles fabricadas con nanocompuestos permitirá el desarrollo de dispositivos más delgados sin el obstáculo de la acumulación de calor.

  

Los resultados se publicaron en ACS Applied Mater Interfaces

 

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