Demuestran por primera vez que una molécula magnética mantiene “intacta” su alta capacidad de enfriar al fijarse a una superficie. La revista científica "Advanced Materials" publica en su portada la investigación realizada por el ICMA, el INA y el Servicio de Medidas Físicas de la Universidad de Zaragoza
Las misiones espaciales del futuro sustituirán el lanzamiento de grandes aparatos de refrigeración a bajas temperaturas por microchips, con la misma o más capacidad, pero más económicos y sostenibles. Y lo mismo ocurrirá en los laboratorios de criogenia o bajas temperaturas. Estos microchips podrán utilizarse como plataformas refrigerantes en toda clase de instrumentos que necesiten operar a temperaturas cercanas al cero absoluto, como los detectores de rayos X y gamma en astronomía, instrumentos de medidas físicas en ciencia de materiales o instrumentos de seguridad.
Investigadores de distintos institutos de investigación en Zaragoza y Barcelona han logrado dar los primeros pasos para lograr estos microchips “criogénicos”. Por primera vez han encontrado una molécula magnética-- el acetato de gadolinio tetrahidrato-- capaz de fijarse a otro material, como el silicio, manteniendo sus propiedades magnéticas y de refrigeración a bajas temperaturas. Este paso de quedarse fijado a otro material sin perder sus características es fundamental para desarrollar unos nuevos dispositivos. Actualmente los aparatos de refrigeración son voluminosos y costosos y, en el futuro, serán sustituidos por aparatos del tamaño de una uña, con una aplicación inmediata, en cualquier experimento de bajas temperaturas, como pueden ser las misiones espaciales.
Estas ventajas son las que explica Marco Evangelisti, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA),instituto universitario mixto de la UZ y del CSIC, en el que trabaja desde hace cuatro años y que ha coordinado este estudio en el que han participado científicos del Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) y del Servicio de Medidas Físicas (SMF)de la Universidad de Zaragoza. En este reto el material escogido ha sido el acetato de gadolinio tetrahidrato, un material molecular de estructura simple. En un estudio previo, estos mismos investigadores demostraron que dicho material posee un efecto magnetocalórico (MCE, del inglés “magnetocaloric effect”) incluso mayor que el de las aleaciones y nanopartículas magnéticas empleadas hasta ahora como refrigerantes de muy bajas temperaturas.
En el presente trabajo, en colaboración con investigadores del Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología (CIN2) en Barcelona, este equipo ha logrado depositar dichas moléculas sobre silicio (el material ideal para la fabricación de los microchips) y medir su magnetismo en la superficie a temperaturas del helio liquido (4.2 Kelvin). El resultado no deja lugar a dudas: el proceso de deposición no altera en absoluto el excelente poder refrigerante de las moléculas. Este trabajo acaba de ser publicado en la revista científica Advanced Materials, donde además ha sido destacado en la portada principal.
Esta investigación ha sido posible también gracias al microscopio de fuerza magnética (MFM), capaz de operar a muy bajas temperaturas, que el ICMA ha adquirido recientemente. El uso de este sofisticado instrumento está gestionado por el SMF del Servicio General de Apoyo a la Investigación (SAI) de la Universidad de Zaragoza. De hecho, los investigadores han comprobado cómo esas moléculas se quedan fijadas al silicio. “Se crean depósitos muy finos, de pocos nanómetros, de los cuales hemos medido la señal magnética a bajas temperaturas, gracias al microscopio de fuerza magnética que puede medir hasta 2 Kelvin, dos grados por encima del cero absoluto”, apunta Evangelisti.
El desarrollo de nuevas tecnologías basadas en dispositivos de tamaño micrométrico (microchips), capaces de sustituir los equipos, complejos y de gran tamaño, que se utilizan en la actualidad, es una de las áreas importantes de la física de muy bajas temperaturas.
En esta carrera compiten distintas tecnologías, entre las cuales destaca la refrigeración magnética basada en el uso de materiales magnéticos moleculares. Todos los materiales magnéticos muestran un fenómeno, conocido como el efecto magnetocalórico, según el cual la temperatura varía como respuesta a la aplicación de un campo magnético externo. Las moléculas magnéticas constituyen una nueva clase de materiales que ha demostrado poseer unas características propias a nivel molecular, tales como un efecto magnetocalórico extraordinariamente elevado en el rango de temperaturas cercano al cero absoluto.
Otra peculiaridad del carácter molecular es su versatilidad que permite “anclar” las moléculas a una superficie, formando depósitos delgados o monocapas. Este es un paso obligatorio para la obtención de microchips refrigerantes, capaces de explotar la funcionalidad de tales materiales. Sin embargo, hasta la fecha, no existía una prueba experimental de que las moléculas, una vez depositadas, preservaran sus características magnéticas y, por tanto, su capacidad de enfriar.
Referencias.
“Surface-confined molecular coolers for cryogenics”, G. Lorusso, M. Jenkins, P. González-Monje, A. Arauzo, J. Sesé, D. Ruiz-Molina, O. Roubeau, M. Evangelisti, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201370135/abstract
_________________
UNIZAR
La Universitat Politècnica de València (UPV) ha desarrollado una tecnología pionera para detectar y prevenir la corrosión en las estructuras de hormigón armado. La propuesta para implementarla en la ciudad de València ha sido galardonada con el prestigioso Premio Sandalio Miguel y María Aparicio.
El parque de edificios y de grandes infraestructuras ...
Javier Targhetta, consejero delegado de Atlantic Copper, Juan Tomás Hernani, consejero delegado de Satlantis, y Luis Gil, Doctor Ingeniero de Montes y miembro de la Real Academia de la Ingeniería firmaron ayer noche su adhesión a la lista de Miembros de Honor del Instituto de la Ingeniería ...
E&M Combustión (E&MC) culmina, junto a Barcelona Supercomputing Center (BSC), el desarrollo de un proyecto europeo de I+D+i que ha dado lugar a la creación de un software de modelización computacional fluidodinámica de quemadores de hidrógeno, mediante la utilización de Computación de Alto Rendimiento (HPC por su acrónimo en inglés). El software se encargará de ...
Con motivo del Día Internacional de la Mujer, la Fundación de los Ferrocarriles Españoles (FFE) publica su segundo informe ‘MujerEs en el Ferrocarril’ con el objetivo de mejorar el conocimiento en el empleo de las mujeres en el ámbito ferroviario e identificar los obstáculos para una igualdad efectiva.
Según el informe de ...
Mañana, 9 de abril de 202,se cumplirán 75 años desde que el Ministerio de Industria y Comercio autorizó la constitución de los Colegios de Ingenieros Industriales y su coordinación a través del Consejo Superior de Colegios, hoy en día, Consejo General de Colegios Oficiales de Ingenieros Industriales.
Durante estos 75 años, los colegios ...
En cumplimiento de la Ley de Servicios de la Sociedad de la Información y de Comercio Electrónico (LSSI) y en adecuación con la Directiva Europea 2009/136/CE, le informamos de la utilización de cookies en la presente web con el fin de facilitar y mejorar la navegación a los usuarios.
Una cookie es un fichero que se descarga en su ordenador al acceder a determinadas páginas web. Las cookies permiten a una página web, entre otras cosas, almacenar y recuperar información sobre los hábitos de navegación de un usuario o de su equipo y, dependiendo de la información que contengan y de la forma en que utilice su equipo, pueden utilizarse para reconocer al usuario.
Puede usted permitir, bloquear o eliminar las cookies instaladas en su equipo mediante la configuración de las opciones del navegador instalado en su ordenador.
Usted, una vez informado sobre la Política de Cookies, puede aceptar la utilización de las mismas por parte de esta web. Sin embargo, puede cambiar la configuración de cookies en cualquier momento, configurando su navegador para aceptar, o no, las cookies que recibe o para que el navegador le avise cuando un servidor quiera guardar una cookie.
Le informamos que en el caso de bloquear o no aceptar la instalación de cookies, es posible que ciertos servicios no estén disponibles sin la utilización de éstas o que no pueda acceder a determinados servicios ni tampoco aprovechar por completo todo lo que nuestras web le ofrece. Además del uso de cookies propias, permitimos a terceros establecer cookies y acceder a ellas en su ordenador.
Le agradecemos que consienta la aceptación de cookies, esto nos ayuda a obtener datos más precisos que nos permiten mejorar el contenido, así como mejorar la usabilidad de la web.
En caso de que este sitio web prestara algún tipo de servicio especial en el que determine unas previsiones específicas diferentes a éstas en lo relativo a la protección de datos personales y la utilización de cookies, prevalecerán las normas particulares indicadas para ese servicio en particular sobre las presentes.
Al acceder a este sitio web por primera vez verá una ventana donde se le informa de la utilización de las cookies, y donde puede consultar la presente "Política de cookies". Si usted acepta expresamente la utilización de cookies, continúa navegando o hace clic en algún link se entenderá que usted ha consentido nuestra política de cookies y por tanto la instalación de las mismas en su equipo o dispositivo.
Es posible que actualicemos la Política de Cookies de este sitio web, por ello le recomendamos revisar esta política cada vez que acceda al mismo con el objetivo de estar adecuadamente informado sobre cómo y para qué usamos las cookies. La Política de Cookies se actualizó por última vez el 02 de Septiembre de 2013.