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Investigadores de la Universidad de Houston crean un nuevo conductor flexible y transparente

El descubrimiento pone más cerca de la realidad los teléfonos celulares plegables y los TV de pantalla plana plegables

Investigadores de University of Houston han desarrollado un nuevo conductor eléctrico estirable y transparente, con lo que se acercan a la realidad potenciales teléfonos totalmente plegables o un televisor de pantalla plana que se pueda plegar y llevar bajo el brazo.

Zhifeng Ren, un físico de la Universidad de Houston e investigador principal en el Centro de Texas para Superconductividad, dijo que ha estado mucho tiempo investigando dispositivos electrónicos portátiles que puedan ser enrollados y transportados fácilmente. Sin embargo, ha demostrado ser difícil de alcanzar ese material transparente y con la flexibilidad y la conductividad necesaria: algunos materiales tienen dos de los componentes, pero hasta ahora encontrar uno con las tres características ha seguido siendo difícil.

Los electrodos de nano-malla de oro producidos por Ren y sus asociados en la investigación Chuan Guo Fei y Tianyi Sun en la UH, junto con dos colegas de la Universidad de Harvard, proporcionan una buena conductividad eléctrica, así como transparencia y flexibilidad, informaron los investigadores en un artículo publicado en línea el martes en la revista Nature Communications.

El material también tiene aplicaciones potenciales en dispositivos biomédicos, dijo Ren, el autor principal del artículo. Los investigadores informaron que los electrodos de nano-malla de oro, producidos por la novedosa litografía de límite de grano, aumentan la resistencia eléctrica sólo ligeramente, incluso con una deformación de un 160 por ciento, o después de 1000 ciclos con una deformación del 50 por ciento. La nano-malla, una red de nanocables de oro totalmente interconectados, tiene buena conductividad eléctrica y transparencia, y tiene una «capacidad de estiramiento ultra alta», según el artículo.

Y a diferencia de la plata o el cobre, la nano-malla de oro no se oxida fácilmente, algo que, nos informa Ren, provoca una fuerte caída de la conductividad eléctrica en nanocables de plata y cobre. Guo dijo que el grupo es el primero en crear un material que es transparente, elástico y conductor, así como el primero en utilizar la litografía de límite de grano en las pruebas. Más importante aún, dijo, es la primera en ofrecer un mecanismo limpio para producir la ultra alta elasticidad.

La litografía de límite de grano implica un proceso de metalización de doble capa, que incluye una capa enmascaradora de óxido de indio y una capa sacrificable de óxido de silicio, y ofrece un buen control sobre las dimensiones de la estructura de la malla.

«Esto es muy útil para el campo de la electrónica plegable», dice Guo. «Es mucho más transportable.»

Sun señaló que el fabricante coreano de electrónica Samsung mostró un teléfono celular con una pantalla flexible en octubre; LG Electronics ha presentado un teléfono móvil curvo que está disponible ahora en Asia.

Pero tampoco son realmente plegables o extensibles, en cambio se curvan ligeramente para ajustarse mejor contra el rostro del usuario. «Para ese tipo de dispositivo, necesitamos algo flexible, transparente», dice Sun respecto a un teléfono plegable. «Si queremos avanzar en esa tecnología, necesitamos algo más, y esa otra cosa podría ser la tecnología que estamos desarrollando.»

Ren señaló que, aunque la nano-malla de oro es superior a otros materiales probados, también se rompió, y la resistencia eléctrica aumentó cuando al estirarla. Pero dijo que la conductividad regresó cuando fue devuelta a las dimensiones originales.

Eso no fue así con la plata, dijo, probablemente debido a la oxidación. El trabajo en la Universidad de Houston ha sido financiado por el Departamento de Energía, mientras que en Harvard fue financiado por una beca de la Fundación Nacional de Ciencia.

Fuente: University of Houston. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Memorias magnéticas que no olvidan

Un trabajo internacional con participacion del CSIC consigue, por vez primera, crear memorias magnéticas insensibles a campos magnéticos externos. El resultado, publicado en Nature Materials, abre nuevas perspectivas en el diseño de memorias magnéticas más robustas y seguras

En la actualidad, la información que contienen la mayoría de los ordenadores, cámaras fotográficas, tarjetas de crédito o tarjetas de transporte, entre otros, se guarda en forma de “ceros” y “unos” definidos por la orientación del momento magnético (una pequeñísima brújula) característica de los materiales ferromagnéticos que forman la memoria (cobalto, hierro, níquel, etc.). Naturalmente, es extremadamente peligroso acercar un imán a la tarjeta de memoria, ya que éste reorientará el momento magnético de los elementos de memoria y se perderá la información almacenada. Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona del CSIC, en colaboración con laboratorios de los EEUU y de la Republica Checa, ha demostrado que se puede usar otro tipo de materiales magnéticos, denominados antiferromagnéticos, para almacenar información.

El trabajo se publica en el último número de la revista Nature Materials.

Los materiales antiferromagnéticos están constituidos por muchas pequeñas “brújulas” (momentos magnéticos) que apuntan alternadamente en direcciones opuestas, orientados según unas direcciones bien precisas en el material y que no pueden ser perturbadas por imanes convencionales. “Por eso, estos materiales son insensibles a campos magnéticos externos y podrían constituir memorias muy robustas. Por la misma razón que no se pueden modificar fácilmente con campos magnéticos, tampoco se pueden escribir información en ellos”, señala el investigador del CSIC Josep Foncuberta.

El experimento consiste en usar unos materiales que, con un ligero cambio de temperatura fácilmente alcanzable y controlable, pasan de ser antiferromagnéticos a ferromagnéticos. La información se escribe en la fase ferromagnética, seleccionando una dirección de la magnetización mediante la aplicación de un campo magnético. Después, los materiales se enfrían y pasan a la fase antiferromagnética, en la que la orientación de los momentos magnéticos (y, con ellos, la información) queda fijada.

Una simple lectura de la resistencia eléctrica permite discriminar en que dirección se encuentran los momentos magnéticos y por tanto se puede leer la memoria. Estos resultados abren nuevas perspectivas en el diseño de memorias magnéticas más robustas y seguras, concluye el investigador del CSIC.

Dr. Xavier Marti, Dr. Ignasi Fina , Dr. Carlos Frontera , Dr. Jian Liu , Dr. Peter Wadley , Dr. Qing He , Mr. Ryan Paull , Mr. James Clarkson , Dr. Josef Kudrnovsky , Dr. Ilja Turek , Dr. Jan Kunes , Dr. Jiun-Haw
Chu , Mr. Di Yi , Dr. Christopher Nelson , Dr. Long You , Dr. Elke Arenholz , Prof. Sayeef Salahuddin, Prof. Josep Fontcuberta , Dr. Tomas Jungwirth , Dr. Ramamoorthy Ramesh. Room-temperature antiferromagnetic memory resistor. Nature Materials.

Fuente: CSIC. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Sistema de mensajes que utiliza moléculas puede usarse en el metro, debajo del agua o dentro del cuerpo

Los científicos han creado un sistema de comunicación molecular para la transmisión de mensajes y datos en entornos desafiantes, tales como túneles, tuberías, bajo el agua y en el cuerpo

La técnica tiene una amplia gama de aplicaciones en entornos en los que no se pueden utilizar las ondas electromagnéticas, por ejemplo en estructuras subterráneas tales como túneles, tuberías o en entornos de bajo el agua.

La señalización molecular es una característica común del reino vegetal y animal —los insectos por ejemplo utilizan feromonas para la señalización a largo alcance— pero hasta la fecha no se han transmitido datos continuos.

Investigadores de la Universidad de Warwick en el Reino Unido y la Universidad de York en Canadá han desarrollado la capacidad de transformar cualquier mensaje genérico en señales binarias, que a su vez son «programadas» en moléculas de alcohol evaporado para demostrar el potencial de las comunicaciones moleculares. Sus resultados se publican en la revista de acceso abierto PLoS ONE.

El primer envío de una señal de demostración se llevó a cabo en Canadá y fue «O Canada», del texto del himno nacional de Canadá. Fue enviado a varios metros a través de espacio abierto antes de ser decodificado por un receptor. El hardware está hecho con electrónica común y cuesta alrededor de us$ 100.

Los científicos creen que este simple sistema podría tener una amplia variedad de aplicaciones, que van desde la comunicación en entornos subterráneos hostiles hasta en la nanotecnología.

«Creemos que hemos enviado el primer mensaje de texto del mundo que fue transmitido en su totalidad con comunicación molecular, controlando los niveles de concentración de las moléculas de alcohol, para codificar los alfabetos con un simple chorro de spray, que representa el bit 1, y la falta del chorro, representa el bit 0», dice York, quien dirigió el experimento.

El Dr Weisi Guo de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Warwick dijo: «Imagínate el envío de un detallado mensaje usando perfume… suena como algo de una novela de suspenso de espías, pero en realidad es una manera increíblemente sencilla de comunicarse.

«Por supuesto que la gente ha logrado una señalización de corto alcance usando químicos, pero hemos ido a un nivel superior y hemos comunicado mensajes continuos y genéricos con éxito a lo largo de varios metros.

«La señalización es algo que vemos todo el tiempo en el mundo natural… las abejas, por ejemplo, utilizan los productos químicos en las feromonas para señalar a las demás cuando hay una amenaza a la colmena.

«En el mundo de los humanos modernos, nuestro método no sustituye a las ondas electromagnéticas que transmiten la mayor parte de nuestros datos, pero hay algunas áreas en las que los sistemas de comunicación convencionales no están particularmente bien adaptados.

«Por ejemplo, en el interior de túneles, tuberías o estructuras subterráneas profundas, las señales químicas pueden ofrecer una forma más eficiente de transmitir los datos de los sensores, como los que se solicitan para la salud de las estructuras y procesos.

«Entre las aplicaciones potenciales están las específicas de monitoreo inalámbrico de obras de alcantarillado y plataformas petrolíferas. Esto podría evitar futuros desastres, como la acumulación de grasa del tamaño de un autobús que se encontró bloqueando las redes de alcantarillado de Londres en 2013, y el derrame de petróleo de Deepwater Horizon en 2010.»

«También se pueden utilizar para comunicarse en nanoescala, por ejemplo en la medicina, donde avances recientes significan que es posible integrar sensores en los órganos del cuerpo o crear robots en miniatura para llevar a cabo una tarea específica, como dirigir fármacos a las células cancerosas.

«En estas pequeñas escalas y en entornos estructurales especiales, hay limitaciones con las señales electromagnéticas tales como la relación de tamaño de la antena a la longitud de onda de la señal, que no tiene la comunicación química.

«Las señales de comunicación moleculares también son biocompatibles y requieren muy poca energía para generarlas y propagarse.»

El equipo ahora pondrá en marcha una empresa que tiene como objetivo ofrecer una gama de productos industriales y académicos en el mercado.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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