Fibras de nanotubos de carbono super fuertes

Los nanotubos de carbono tejidos para formar largas fibras similares a hilos podrían llegar incluso a superar a los materiales a prueba de balas más resistentes del mercado, pero se ha comprobado que convertir los nanotubos en este tipo de materiales supone todo un reto.

Ahora, según un artículo publicado esta semana en Technology Review, un equipo de investigadores afirma haber mejorado el método de elaboración de estas fibras. Según ellos, pueden sacarlas de un horno caliente más rápido, lograr una mejor alineación de los nanotubos y mejorar considerablemente su resistencia. Aunque, de momento, las fibras de nanotubos se pueden hacer solo en pequeños lotes –y, según los expertos, solo de corta longitud— se muestran muy prometedoras para el desarrollo de materiales elásticos ultraresistentes, con posibles aplicaciones que van desde chalecos antibala a perforaciones petrolíferas.

Alan Windle, profesor de ciencias de los materiales de la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, fabricó y probó las nuevas fibras de nanotubos junto con investigadores del Natick Soldier Research Development Center, de Massachusetts, EEUU. Windle y sus colegas tiraron de las fibras de nanotubos, observando que las más débiles se rompían a tensiones de alrededor de 1 gigapascal, lo que las equipara al acero.

Las fibras de nanotubos de carbono con los mejores resultados se rompieron a unos 6 gigapascales, lo que supera la resistencia de algunos materiales utilizados en los chalecos antibala, como el Kevlar. Estas nanofibras igualaron las resistencias más elevadas, registradas para dos de los materiales más fuertes del mercado, Zylon y Dyneema, también utilizados en chalecos antibala. Una única fibra de nanotubos extremadamente resistente rompió las estadísticas, llegando a los 9 gigapascales de tensión (mucho más que cualquier otro material) antes de romperse.

"Estamos complacidos con los resultados, pero no sorprendidos", señala Windle. "Se sabe que las propiedades de los nanotubos a título individual son cinco veces mejores", añade, "lo que hace que sea optimista. Todavía se puede mejorar mucho".
Para elaborar las fibras, los investigadores utilizaron un método descubierto por el equipo de Windle en el 2004, según el cual un horno vaporiza carbono y produce un raudal de nanotubos. Cuando estos nanotubos son capturados en el aire y tejidos y enrollados en una bobina, forman una fibra compuesta por miles de millones de moléculas alineadas a lo largo del nanotubo.

Modificando la temperatura del horno y ajustando la velocidad a la que suelta la fibra, los investigadores optimizaron el proceso, obteniendo fibras 0,3 veces más resistentes que las elaboradas por otros grupos de investigación. Según los investigadores la mejora se debe principalmente a que con el nuevo método, los nanotubos se alinean mejor y se unen entre sí con más fuerza. También añadieron un paso para hacer las fibras más densas.

La principal aplicación posible es, según Windle, la de los chalecos antibala, pero si estas fibras valen o no para dicha función "no se sabrá hasta que hagamos suficientes fibras para elaborar un tejido y disparar una bala contra él", añade. Otra pasibilidad sería su uso en perforaciones petrolíferas.

Programa europea de nanoelectrónica

Europa pone en marcha un programa de I+D en nanoelectrónica de 6.000 millones de euros

MEDEA+, un programa de investigación colaborativa de ámbito europeo centrado en la microelectrónica y que forma parte del proyecto EUREKA, ha anunciado que CATRENE (Cluster for Application and Technology Research in Europe) será el programa de continuación que llevará la electrónica a la era de la nanoescala.

El nuevo programa detallado por Smalltimes, cuenta con dos características novedosas importantes: el Proyecto Lighthouse, que se centrará en las principales necesidades socioeconómicas, como el transporte, la sanidad, la seguridad, la energía o el entretenimiento; y una nueva estructura que se centrará en grandes mercados de aplicación, identificados en un plano de tecnologías requeridas.

El programa MEDEA+ ha financiado 77 proyectos, cuyo trabajo ha dado lugar a importantes innovaciones en una serie de campos, incluidos la automoción y el control del tráfico, las comunicaciones de banda ancha, la seguridad en la sociedad, el ahorro energético y la salud pública. CATRENE, la nueva colaboración de los sectores público y privado, pretende garantizar el desarrollo continuado de la experiencia europea en las aplicaciones y la tecnología de los semiconductores.

Al igual que MEDEA+ y sus predecesores MEDEA y JESSI, el nuevo programa incluye todos los participantes clave en la cadena, desde los que trabajan con las aplicaciones, la tecnología y los materiales, a los proveedores de materiales. Empresas grandes y pequeñas, universidades e institutos de investigación participarán con el respaldo de las autoridades públicas.

"Durante más de diez años los programas JESSI, MEDEA y MEDEA+ del proyecto EUREKA han ayudado a la industria europea a fortalecer su posición en la tecnología de procesos, fabricación y aplicaciones de semiconductores, para convertirse en uno de los principales proveedores de mercados como als telecomunicaciones, la electrónica de consumo y la de la automoción", señaló Jozef Cornu, presidente de MEDEA+ y presidente electo de CATRENE.

La fecha de inicio de CATRENE está prevista para el 1 de enero de 2008; su duración será de cuatro años, ampliable por otros cuatro, y se desarrollará bajo el auspicio del programa EUREKA. Los participantes comerciales de los proyectos de EUREKA pueden obtener la mitad de sus costes de los gobiernos de sus respectivos países, mientras que las instituciones académicas pueden obtener hasta un 75%. The program has been earmarked to make use of 4000 person-years of effort each year, equivalent to EUR 6 billion (about $8.8 billion) for the extended program.

Los principales objetivos tecnológicos del programa incluyen mantener e incrementar la fuerza de Europa en propiedad intelectual en toda la cadena de abastecimiento de la electrónica, así como conservar y intensificar el liderazgo en litografía y materiales aislantes con silicio y reforzar la experiencia europea en la tecnología de procesos de los semiconductores para un diseño eficaz de nuevas aplicaciones electrónicas.

La radio más pequeña del mundo

Según un artículo publicado esta semana en Technology Review, unos investigadores han fabricado la radio más pequeña del mundo a partir de un nanotubo de carbono. El nanotubo, colocado entre dos electrodos, combina los papeles de todos los principales componentes eléctricos de una radio, incluidos el sintonizador y el amplificador, y es capaz de sintonizar una señal de radio y reproducir el audio a través de un altavoz externo.

Aunque la aplicación práctica de la radio es dudosa, se podría utilizar en sensores medioambientales y biológicos. Los investigadores están desarrollando ahora sensores microelectromecánicos (MEMS) para medir los niveles de azúcar en sangre o marcadores del cáncer en el cuerpo. En lugar de utilizar una etiqueta de identificación de radiofrecuencias del tamaño de un sello, los investigadores podrían encapsular una radio de nanotubo junto con el sensor basado en MEMS e inyectarlo directamente en el torrente sanguíneo, señala Alex Zettl, físico experimental de la Universidad de California, Berkeley, que dirige el desarrollo de la radio de nanotubo. Una vez en el interior del cuerpo, la radio podría permitir la comunicación inalámbrica entre los diminutos sensores biológicos y un monitor externo. No obstante, para ello la radio de nanotubo debería funcionar como transmisor y, de momento, solo está configurada como receptor, aunque Zettl afirma que "la misma física funcionaría como transmisor".

La radio de nanotubo funciona de un modo diferente a las radios convencionales. Éstas últimas tienen cuatro partes funcionales: la antena, el sintonizador, el amplificador y el demodulador. Las ondas de radio que llegan a una antena originan corrientes eléctricas a diferentes frecuencias. Cuando alguien selecciona una emisora de radio, el sintonizador filtra todas las frecuencias salvo una. Los transistores amplifican la señal, mientras un demodulador, por lo general un rectificador o un diodo, separa los datos (la música y otro audio) que se han codificado en una onda electromagnética portadora.

El equipo de Zettl utilizó un nanotubo de carbono para todas estas funcines. Debido a sus especiales propiedades eléctricas, los nanotubos de carbono se han utilizaod previamente en la fabricación de componentes electrónicos como diodos, transistores y rectificadores. "Ha sido una revelación que se pueda construir todo esto en el interior del mismo [nanotubo]", señaló Zettl.

Mirar dentro de células con laser

Según un artículo publicado esta semana en Technology Review, diminutas antenas que enfocan la luz de láseres infrarrojos hasta a 100nm proporcionan a los científicos un modo de observar el funcionamiento de las células.

Ingenieros de la Universidad de Harvard han construido un láser que podría permitir a los investigadores mirar en el interior de las células con una resolución ultraalta y visualizar los eventos celulares a medida que tienen lugar. Añadiendo una nanoantena a los láseres infrarrojos, los investigadores han logrado enfocar la luz de forma mucho más precisa. De hecho, los láseres podrían dar lugar a imágenes con una resolución al menos 100 veces mayor.

Hasta ahora, la resolución de los microscopios utilizados para observar la composición química de los tejidos se ha visto limitada por una propiedad física de la luz conocida como límite de difracción. Utilizando las lentes tradicionales, la luz solo se puede dirigir a modo de rayo con un ancho igual a su longitud de onda; si un microscopio utiliza una luz del infrarrojo medio con una longitud de onda de 24 micrómetros, solo se puede enfocar en un punto de 12 micrómetros de ancho. Teniendo en cuanta el tamaño de las células animales (10 micrómetros), bacterias (1 micrómetro) y virus (decenas de nanómetros), es demasiado ancho.

El año pasado, los investigadores de Harvard fueron los primeros en desarrollar un sistema práctico para superar el límite de difracción. Federico Capasso y Kenneth Crozier aplicaron la técnica a los láseres utilizados para leer y grabar los discos en los ordenadores personales. Su trabajo puede conducir a discos de almacenamiento de alta densidad, similares a los DVD, capaces de almacenar cientos de películas (véase "TR10: A New Focus for Light"). Ahora, los investigadores de Harvard están trabajando en un instrumento distinto, llamado láser de cascada cuántica, y en un nuevo campo, la formación de imágenes biológicas.

Fuente: Technology Review