211service.com
Hacer colores con imanes
Un material desarrollado por investigadores de la Universidad de California, Riverside puede adoptar cualquier color del arco iris, simplemente cambiando la distancia entre el material y un imán por parte de los científicos. Se puede utilizar en sensores o, encapsulado en microcápsulas, en carteles reescribibles u otras pantallas a color de gran tamaño.
Óxido arcoíris: Una solución de partículas nanoscópicas de óxido de hierro cambia de color a medida que se acerca un imán, lo que hace que las partículas se reorganicen. El color cambia de rojo a azul a medida que aumenta la fuerza del campo magnético.
Los investigadores fabricaron el material utilizando un método de alta temperatura para sintetizar partículas cristalinas a nanoescala de magnetita, una forma de óxido de hierro. Cada partícula se hizo de unos 10 nanómetros de diámetro porque, a medida que crecen mucho más, las partículas de magnetita se convierten en imanes permanentes y, por lo tanto, se agrupan y se desprenden de la solución. Las partículas de 10 nanómetros se agrupan para formar grupos esféricos de tamaño uniforme, cada uno de unos 120 nanómetros de ancho; en las pruebas, estos grupos han permanecido suspendidos en solución durante meses.
Al recubrir estos grupos con un tensioactivo cargado eléctricamente, los investigadores hacen que los grupos se repelan entre sí. Cuando los investigadores usan un imán para contrarrestar las fuerzas repelentes, los grupos se reorganizan y se acercan, cambiando el color de la luz que reflejan. Cuanto más fuerte es el campo magnético, más cerca están las partículas, y el color cambia desde el extremo rojo del espectro hacia el azul, el extremo opuesto, a medida que el imán se acerca al material. Alejar el imán permite que la carga electrostática fuerce a las partículas a separarse nuevamente, devolviendo el sistema a su condición original.
La belleza de este sistema es que es tan simple, dice Orlin Velev , profesor de química e ingeniería biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. Se puede usar en áreas extensas porque es muy económico y muy fácil de hacer. El trabajo se publica en la primera edición en línea de la revista. quimica APLICADA .
Multimedia
Video de la solución cambiando de color.
Varios otros investigadores han desarrollado materiales que cambian de color, algunos de los cuales también se controlan con fuerzas magnéticas; otros utilizan fuerzas eléctricas o mecánicas. Los investigadores de Riverside, dirigidos por Yadong Yin , un profesor de química, sin embargo, puede empaquetar mucho más material magnético por bloque de construcción esférico de lo que era posible anteriormente. Sanford Asher , profesor de química y ciencia de los materiales en la Universidad de Pittsburgh que ha encapsulado partículas de magnetita en esferas de polímero, dice que el nuevo enfoque aumenta cinco veces la cantidad de material magnético.
Como resultado, los nuevos materiales se pueden ajustar a una mayor cantidad de colores que los materiales fabricados anteriormente. De hecho, Velev del estado de Carolina del Norte, que trabaja con materiales que cambian de color en respuesta a señales electrónicas, dice que no conoce ningún otro material capaz de adquirir una gama de colores tan amplia.
Los investigadores de Riverside encontraron que procesar los materiales a altas temperaturas aseguraba que las partículas de 10 nanómetros se formaran con una estructura atómica cristalina. También hizo que las partículas se agruparan para formar grupos de tamaño similar. Por el contrario, la síntesis a temperatura ambiente más comúnmente utilizada da como resultado partículas que forman aglomeraciones irregulares. La uniformidad de los cúmulos y la cristalinidad de las partículas parecen mejorar la respuesta magnética de los materiales, dice Yin, aunque él y sus colegas todavía están investigando los mecanismos subyacentes involucrados.
Los materiales pueden cambiar de color a una velocidad de dos veces por segundo, lo que todavía es demasiado lento para su uso en televisores y monitores de computadora. Yin espera aumentar aún más las velocidades de conmutación utilizando cantidades más pequeñas de material, tal vez en cápsulas microscópicas. Cantidades tan pequeñas harán que sea más fácil presentar un campo magnético uniforme a toda la muestra, lo que podría ayudar a la reordenación de los grupos. Además, estas microcápsulas podrían disponerse para formar píxeles en una pantalla, como se hace ahora con E-Ink, un tipo de papel electrónico utilizado en algunos lectores de libros electrónicos y teléfonos móviles. (Ver una buena lectura).
Pero incluso con velocidades más rápidas, Yin no espera que los materiales reemplacen la tecnología actual de monitores de computadora. Más bien, tiene la mira puesta en aplicaciones a mayor escala que aprovecharían el bajo costo de los materiales. Los ejemplos podrían incluir carteles que se pueden reescribir pero que no tienen que cambiar tan rápido como las pantallas de video.
Un inconveniente importante de los materiales actuales es que necesitarían una fuente de alimentación constante para preservar el campo magnético y mantener las microcápsulas en un color establecido. El siguiente paso de Yin es desarrollar una versión de los materiales que permanezca estable después de que se cambie su color, es decir, hasta que se cambien a un nuevo color. Si esto es posible, entonces se podría imprimir un póster con algo como el cabezal de lectura y escritura en un disco duro, dice Yin. Conservaría la imagen hasta que se vuelva a escribir con otra pasada del cabezal de impresión, sin usar energía en el medio.
En esta etapa es divertido jugar con él, dice Velev. Quizás en etapas posteriores podría usarse con algún propósito decorativo, como pintura que cambia de color, o algunos nuevos tipos de etiquetas o tableros de anuncios. En este momento, es una hermosa investigación.