Nuevo material cuántico semimetal: Weyl-Kondo.

Físicos estadounidenses y europeos en busca de una explicación para la superconductividad a alta temperatura crearon un material nunca antes visto en el ámbito de los materiales cuánticos topológicos, según un estudio publicado las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).

Qimiao Si, físico teórico de la Universidad de Rice y sus colegas en el Rice Center for Quantum Materials en Houston y la Universidad Tecnológica de Viena en Austria han creado un material llamado “semimetal de Weyl-Kondo”, con propiedades de materiales dispares como aislantes topológicos, metales de fermiones pesados ​​y superconductores de alta temperatura, todos “materiales cuánticos”. Se trata de compuestos en capas y otros materiales cuyo comportamiento electromagnético no puede ser explicado por la física clásica, pues en ellos los aspectos cuánticos se afirman tenazmente.

Ello, claro, solo a temperaturas muy frías, donde las fuerzas de la energía térmica pierden sustento.

El trabajo de Si se centra en el comportamiento colectivo que emerge en los materiales electrónicos que experimentan la transformación de un estado cuántico a otro. Cerca de tales puntos de transformación, o “puntos críticos cuánticos”, ocurren fenómenos como la superconductividad a alta temperatura.

“El comportamiento colectivo como la criticidad cuántica y la superconductividad a alta temperatura siempre han sido el centro de nuestra atención”, dice Si.

“En los últimos dos años, varios grupos experimentales han informado de una topología no trivial en materiales conductores de estado sólido, pero es una cuestión abierta si hay estados conductores que tienen una topología no trivial y que, al mismo tiempo, interactúan fuertemente. Ninguno de estos materiales tiene se ha realizado, pero hay un gran interés en buscarlos”.

En el estudio PNAS, Si dijo que él y su compañero postdoctoral Hsin-Hua Lai y la estudiante graduada Sarah Grefe estaban trabajando con un conjunto de modelos para examinar cuestiones relacionadas con la criticidad cuántica y los superconductores de alta temperatura.

“Realmente nos topamos con un modelo en el que, de repente, descubrimos que la masa había pasado de 1.000 veces la masa de un electrón a cero”, dijo Lai. Esto, dijo, es una característica de los fermiones de Weyl, partículas cuánticas elusivas propuestas por primera vez por Hermann Weyl hace más de 80 años, que tienen masa cero.

Si, Lai y Grefe demostraron que estos fermiones de masa cero están íntimamente ligados a las correlaciones de electrones como a la topología no trivial. “Estos son fermiones de Weyl que se originan en una física quintaesencial de correlación fuerte llamada efecto Kondo “, dijo Grefe. “Por lo tanto, llamamos a este estado un semimetal de Weyl-Kondo”.

El efecto Kondo se refiere a cómo una banda de electrones, tan fuertemente correlacionados entre sí que actúan como espines localizados, se comportan en un fondo de electrones de conducción.

Más aún, “descubrimos que el efecto Kondo hace que los fermiones Weyl se muevan con una velocidad que difiere en varios órdenes de magnitud del caso que no interactúa”, dijo Lai.

“Esto nos permitió predecir que las correlaciones de electrones mejorarán una cantidad particular en la dependencia de la temperatura del calor específico por un factor alucinante de mil millones”. Si dijo que este efecto es enorme, incluso para el estándar de sistemas de electrones fuertemente correlacionados, y el trabajo apunta a un principio más amplio. “El efecto Kondo en este tipo de materiales ocurre cerca del orden magnético”, dijo Si.

Por Enrique Casals Alonso

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El nuevo material

A continuación os voy a mostrar un nuevo material muy prometedor:

Pegamento molecular 

La Universidad de Oxford ha consegido crear un pegamento molecular obtenido gracias a la bacteria Streptococcus pyogenes. Los investigadores partieron de una proteína de esta bacteria (la que utiliza para unirse a células humanas). De esta forma lograron desarrollar un pegamento que se une a nivel molecular con sustancias que contienen las proteínas correctas. Los científicos trabajan ahora en crear esas proteínas para desarrollar pegamentos moleculares de forma selectiva.

La unión se forma en minutos independientemente de la acidez y temperatura del entorno.

 

 

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SOFÍA LAGUARDIA , 1º G

Superconductores de alta temperatura

Se denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones. Fue descubierto por el físico neerlandés Heike Kamerlingh Onnes el 8 de abril de 1911 en Leiden.

En 1986 se descubrió la existencia de superconductividad en un óxido de cobre. Ello supuso una gran sorpresa, no sólo por la temperatura crítica a la que se producía la superconductividad (-235ºC, la mayor hasta la fecha), sino también porque la superconductividad aparecía en materiales cerámicos que conducen muy mal la electricidad. Rápidamente se demostró que la superconductividad aparecía en otros materiales que poseían estas mismas capas de cobre-oxígeno a temperaturas de hasta -135ºC.

El descubrimiento en 2008 de superconductividad de alta temperatura en materiales de hierro marcó un nuevo hito en la historia de la superconductividad. Estos materiales son junto a los óxidos de cobre las dos únicas familias de superconductores de alta temperatura.

Tanto los superconductores de cobre como los de hierro pueden superconducir a temperaturas superiores a -230ºC. Los óxidos de cobre son los únicos materiales conocidos que superconducen a temperaturas superiores a la de licuefacción del nitrógeno(Licuefacción o licuación de los gases es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia pasa del estado gaseoso al líquido, por el aumento de presión (compresión isoterma) y la disminución de la temperatura (expansión adiabática), llegando a una sobrepresión elevada, hecho que diferencia a la licuefacción) (-196ºC). Esta propiedad es muy importante para las aplicaciones ya que permite enfriar los materiales utilizando nitrógeno líquido, que es mucho más barato que el helio líquido que se utiliza para enfriar a temperaturas aún más bajas, cerca del llamado 0 absoluto (-273ºC). Sin embargo el carácter cerámico de estos materiales ha retrasado su utilización.

Conseguir hilos con propiedades óptimas es muy costoso y difícil. Afortunadamente en los últimos años se han desarrollado métodos que mejoran y abaratan su fabricación.

Estos se utilizarían en cables, imanes, motores y otros dispositivos.

 

Fuentes:

http://www.ejemplos.co/40-ejemplos-de-materiales-superconductores/

https://es.wikipedia.org/wiki/Superconductividad

http://www3.icmm.csic.es/superconductividad/materiales-superconductores/superconductores-no-convencionales/superconductores-de-alta-temperatura/

https://es.wikipedia.org/wiki/Licuefacci%C3%B3n_de_gases

 

Paula Diez de Pinos 1ºG

Ingenieros estadounidenses crearon el compuesto más resistente al agua conocido hasta el momento.

Está inspirado en las características que tienen las alas de mariposas y las hojas de capuchina (una planta trepadora de hojas abroqueladas originaria de Perú).

El material “súper hidrofóbico” podría conservar la ropa seca y prevenir la formación de hielo en los motores de los aviones, afirman los expertos que trabajaron en el tema.

Se pensaba que la hoja de loto era el elemento de la naturaleza que lograba repeler el agua de manera más efectiva, pero un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, afirma que hay algo mejor.

Al añadir una especie de ranuras minúsculas a una superficie hecha de silicio, lograron incrementar la rapidez con la que el agua rebota, lo que representa un aumento de 40% con relación a los valores de referencia utilizados hasta el momento.

Trabajo realizado por: Lucía Puértolas, Beatriz Lahera y Marina Acosta

VISCOLÁSTICOS

El material viscoelástico reproduce las presiones sobre un superficie con la capacidad de volver a su forma inicial. Por ello los colchones y almohadas de este material, o acolchados en este material, son tan cómodos y pueden beneficiar nuestro salud.

Este material fue desarrollado por la NASA. La intención fue aliviar la presión que los tejidos podían llegar a producir en el cuerpo de los astronautas durante el despegue de la nave espacial.  Es un material sintético desarrollado especialmente para el programa espacial en los años 60. Fue en los años 90 cuando los investigadores lograron incorporarlo al uso doméstico en los sectores: textil, descanso, automóvil, deporte, hospitales y ocio.

Este material en colchones es ideal para personas con dolencias lumbares o cervicales y para personas que pasan muchas horas tendidos en la cama.

Sin embargo, los colchones viscoelásticos son destinados a personas de todas las edades que buscan un colchón con tacto suave y alivio de presión mientras descansan.

Por tanto, este material se usa tanto como en el núcleo del colchón como en las capas de acolchado. Existen diferentes firmezas y composiciones a elegir:

  1. El espumado es el que comúnmente se denomina “material célula abierta“. La ventaja es que facilita la entrada y salida del aire. Así, reduce la humedad en el colchón y mantiene una temperatura constante.
  2. El moldeado es un proceso de fabricación de los colchones que se distingue del espumado en la reacción química entre los distintos elementos. Se realiza en un molde cerrado. El resultado es que las células son más pequeñas y la circulación del aire es mas lenta. La ventaja es una densidad garantizada y es homogénea en toda la superficie del colchón.

La densidad más baja la encontramos en bloques de colchones viscoelásticos que oscila en torno a los 18-20 Kg/m3. Con la espumación de 30-40 Kg/m3 hablamos de una densidad media. Una densidad alta es cuando sobrepasamos los 50Kg/m3.

El viscolástico también se conoce con diferentes nombres como Memory Foam, Tempur, Viscoelástico D-80, Viscoelástico D-50, ViscoFoam, Sensotermic, Confort sence, etc.

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TRABAJO: Beatriz Lahera, Marina Acosta y Lucía Puértolas

Upsalita: un super-absorbente

Es la sustancia más absorbente jamás diseñada. Se llama Upsalita, en honor a los científicos de la Universidad de Uppsala(Suecia) que lo crearon. La Upsalita tiene una altísima área de superficie, 800 metros cuadrados por gramo, la mayor conocida. Sus aplicaciones en el futuro podrían ir desde absorber residuos tóxicos en el mar o, en dosis muy pequeñas, preservar seco el interior de los equipos electrónicos para aumentar su duración. El upsalito es un desecante, absorbe el agua mejor que las zeolitas, que son materiales mucho más caros. La mayoría del agua absorbida se retiene cuando el upsalito se transfiere de un lugar húmedo a otro muy seco. La forma anhidra puede ser regenerada calentando la muestra a 95ºC. En contraposición, muchas zeolitas necesitan ser calentadas a temperaturas superiores a 150 grados para extraer el agua de ellas.

 Upsalita

Laura Ballester Melendo y Pilar Blasco Elipe, 1ºG

Desarrollan iluminación LED con materiales inorgánicos (Ignacio de haro)

Saltillo, Coahuila. 22 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec), unidad Saltillo, desarrolla el proyecto “Materiales luminiscentes con aplicación en diodos emisores de luz blanca e iluminación por estado sólido”, a partir de la de síntesis por combustión de materiales inorgánicos.

LED material organicao

El objetivo del proyecto, de acuerdo con la información técnica, es generar materiales luminiscentes basados en óxidos y silicatos en los colores primarios rojo, verde y azul o de una sola banda con emisión blanca, para ser aplicados como componentes en diodos emisores de luz blanca (WLED) y dispositivos electroluminiscentes.

“La innovación es que lo que estamos haciendo, mediante síntesis por combustión de materiales inorgánicos, básicamente son óxidos luminiscentes, al ya encontrarse en ese estado (forma de óxido) son más estables, a diferencia de otros tipo de compuestos basados en nitruros, sulfuros y fosfuros, los cuales pueden ser más contaminantes e inestables al momento de adaptarse a la tecnología de los WLED porque necesita realizarse un encapsulado”, detalló el doctor Carlos Eduardo Rodríguez García, profesor investigador de tiempo completo de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Uadec.

800 LED organico

Respecto a la aplicación de esta investigación, Rodríguez García explicó que puede utilizarse en lámparas de iluminación o para componentes en leds blancos, por ejemplo la luz blanca de oficina, la luz para estadio, además de aplicaciones en la industria aeronáutica o aeroespacial a diferentes temperaturas, entre otros.

“Estos materiales pueden servir para producir el color rojo, verde o si es un solo material, de una sola banda, el color blanco por medio del fenómeno de luminiscencia. Además son útiles para lámparas de iluminación que incluyan los tres componentes de color: rojo, verde y azul y de esta manera incrementar su índice de rendimiento de color”, declaró el investigador.

Al hablar del futuro del proyecto, el doctor Rodríguez García comentó: “Queremos seguir enfocados en buscar un material que emita luz blanca tal cual, que sea excitado con luz ultravioleta o azul, que pueda ser el sustituto de los materiales fluorescentes de las lámparas compactas convencionales”.

Agrega que seguirán por esa línea y probarán nuevas formulaciones físico químicas, nuevas estructuras cristalinas de matrices basadas en óxidos dopados con metales de transición como el manganeso, el cobre y el bismuto, con la finalidad de mejorar la eficiencia de los materiales actuales existentes.