Científicos de la Universidad de California en Irvine descubrieron recientemente un material unidimensional a nanoescala que cambia de color con los cambios de temperatura. Salieron los resultados del equipo. Contenido avanzado.
“Descubrimos que podíamos fabricar termómetros realmente pequeños y sensibles”, dijo Max Arguilla, profesor de química de UC Irvine cuyo grupo de investigación dirigió la investigación. “Este es uno de los trabajos más aplicables y traducibles que han salido de nuestro laboratorio”.
Arguella comparó el termómetro con “anillos del estado de ánimo a nanoescala”, refiriéndose a joyas que cambian de color dependiendo de la temperatura corporal de quien los usa. Pero en lugar de simplemente leer la temperatura del estándar, los cambios en el color de estos materiales “pueden calibrarse y usarse para tomar lecturas de temperatura ópticamente a nanoescala”, dijo Arguela.
“La necesidad de medir la temperatura es importante porque muchos procesos biológicos e industriales dependen del seguimiento de cambios mínimos de temperatura”, añadió. “Ahora podemos tener termómetros que podemos intentar colocar en las células”.
Según Dimitri Cordova, investigador postdoctoral del grupo de Arguilla, los termómetros ópticos pueden potencialmente medir la temperatura y evaluar la funcionalidad de la micro y nanoelectrónica, incluidos circuitos y dispositivos de almacenamiento de datos. Las industrias ya cuentan con termómetros ópticos que utilizan cuando fabrican componentes de computadora, pero el nuevo material del equipo es “al menos un orden de magnitud más sensible”, dijo Cordova.
El gran avance se produjo cuando Cordova y sus colegas cultivaron cristales en su laboratorio que, en la escala de longitud nanométrica, se asemejan a “slinkies” helicoidales. Primero cultivaron los cristales para poder someterlos a estrés térmico para determinar a qué temperatura se rompen.
Cordova y el investigador universitario Liu Cheng observaron que los colores de los cristales cambiaban sistemáticamente del amarillo al naranja dependiendo de la temperatura.
Luego, el equipo midió con precisión el rango de temperatura según los colores y descubrió que los colores amarillo pálido correspondían a temperaturas de alrededor de -190 grados Celsius, mientras que los colores rojo anaranjado correspondían a temperaturas de alrededor de 200 grados Celsius.
“Tratamos de asegurarnos de que las mediciones fueran precisas”, dijo Arguela.
Para recuperar los patrones a nanoescala del material, el laboratorio pegó un trozo de cinta adhesiva al cristal a gran escala, lo despegó de nuevo y transfirió los patrones a nanoescala pegados a la cinta a sustratos transparentes.
“Podemos despegar estas estructuras y podemos usarlas como termómetros a nanoescala que pueden moverse, reorganizarse y unirse a otros materiales o superficies”, dijo Arguela.
El descubrimiento es el primer paso hacia el descubrimiento de nuevas clases de materiales para tomar lecturas de temperatura a escala nanométrica, explicó Arguella.
A continuación, su laboratorio planea probar otros materiales a nanoescala para ver si pueden crear termómetros que puedan medir un rango más amplio de temperaturas.
“Ahora estamos tratando de modificar las reglas del diseño de contenido para crear contenido más responsivo”, dijo Arguella. “Estamos tratando de abrir la caja de herramientas para la termometría óptica desde la escala masiva a la nanoescala”.
Los coautores incluyen a Yinong Zhou, Griffin M. Milligan, Leo Cheng, Tyler Kerr, Joseph Ziller y Ruqian Wu. Se recibió financiación de la Fundación Nacional de Ciencias a través del Centro de Materiales Activos y Complejos de UC Irvine MRSEC (Premio No. DMR-2011967).
Fuente: ucodigital.com.ar