"Sol-gel chemistry: from self-assembly to complex materials". L. Malfatti, P. Innocenzi. Journal of Sol-Gel Science and Technology. IN PRESS. doi: 10.1007/s10971-011-2475-y
Sol–gel appears nowadays as a mature branch of chemistry with much of
the basic research that has been exploited for the most
part. The possibility of combining sol–gel with
supramolecular chemistry has, however, open almost endless possibilities
of
new applications of sol–gel processes which have therefore
become a fundamental tool of nano-chemistry. We have briefly reviewed
the work done in our laboratory in this field, from
self-assembly, with a description of the analytical in situ techniques
that we have developed up to the design of nanomaterials of
increasing complexity.
Actualmente la técnica sol-gel aparece como una rama madura de la química con mucha investigación básica que ha sido explotada en su mayor parte. La posibilidad de combinar la técnica sol-gel con química supramolecular ha, sin embargo, abierto una cantidad casi interminable de posibilidades para nuevas aplicaciones de los procesos sol-gel, los cuales se han convertido así en una herramienta fundamental de la nanoquímica. Nosotros hemos hecho una breve revisión del trabajo hecho en nuestro laboratorio en este campo desde el autoensambaje, con una descripción de las técnicas analíticas in situ que hemos desarrollado para el diseño de nanomateriales de complejidad creciente.
Several PhD & Postdoc positions are open at the Fresnel Institute (France), the research topics go from fundamental nanooptics to biophotonics applications.
El Instituto Fresnel (Francia) ha abierto varias posiciones para realizar estudios de doctorado y estancias postdoctorales en temas de investigación que van desde los fundamentos de la nanoóptica hasta las aplicaciones en biofotónica.
"Collective osmotic shock in ordered materials". P. Zavala-Rivera, K. Channon, V. Nguyen, E. Sivaniah, D. Kabra, R. H. Friend, S. K. Nataraj, S. A. Al-Muhtaseb, A. Hexemer, M. E. Calvo, H. Miguez. Nature Materials. IN PRESS. doi: 10.1038/NMAT3179
Osmotic shock in a vesicle or cell is the stress build-up and subsequent
rupture of the phospholipid membrane that occurs when a relatively high
concentration of salt is unable to cross the membrane and instead an
inflow of water
alleviates the salt concentration gradient. This is a well-known
failure mechanism for cells and vesicles (for example, hypotonic shock)
and metal alloys (for example, hydrogen embrittlement).
We propose the concept of collective osmotic shock, whereby a
coordinated explosive fracture resulting from multiplexing the singular
effects of osmotic shock at discrete sites within an ordered material
results in regular bicontinuous structures. The concept is demonstrated
here using self-assembled block copolymer micelles, yet it is applicable
to organized heterogeneous materials where a minority component can be
selectively degraded and solvated whilst ensconced in a matrix capable
of plastic deformation. We discuss the application of these
self-supported, perforated multilayer materials in photonics,
nanofiltration and optoelectronics.
El choque osmótico en una vesícula o en una célula es la tensión acumulada y la ruptura subsecuente de la membrana de fosfolípidos, que ocurre cuando una concentración relativamente alta de sal es incapaz de atravesar la membrana, y en vez de ello un flujo entrante de agua compensa el gradiente de concentración salina. Este es un mecanismo de daño bien conocido para células y vesículas (por ejemplo, el choque hipotónico) y para aleaciones metálicas (por ejemplo, resquebrajamiento con hidrógeno). Proponemos el concepto de choque osmótico colectivo, por medio del cual resulta una fractura explosiva coordinada, proveniente de la suma de los efectos individuales del choque osmótico en sitios discretos dentro de un material ordenado, que da lugar a la formación de estructuras bicontinuas regulares. Aquí demostramos el concepto usando micelas de copolímeros de bloque autoensamblados, pero también es aplicable a materiales heterogéneos organizados, donde un componente minoritario puede ser degradado de manera selectiva y disuelto mientras se acomoda en una matriz susceptible de deformación plástica. Discutimos la aplicación en fotónica, nanofiltrado y optoelectrónica de estos materiales multicapas, perforados y autoelaborados.
II Physical Chemistry Week at the Superior School of Chemical Engineering and Extraction Industries of the National Polytechnic Institute (Mexico City, Mexico).
II Semana de la Fisicoquímica en la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas del Instituto Politécnico Nacional (Ciudad de México, México).
"Three-dimensional nanostructures as highly efficient generators of second harmonic light". Y. Zhang, N. K. Grady, C. Ayala-Orozco, N. J. Halas. Nanoletters. IN PRESS. doi: 10.1021/nl2033602
Plasmonic nanostructures enable the generation of large electromagnetic fields confined to small volumes, potentially providing a route for the development of nanoengineered nonlinear optical media. A metal-capped hemispherical nanoparticle, also known as a nanocup, generates second harmonic light with increasing intensity as the angle between the incident fundamental beam and the nanocup symmetry axis is increased. Nanoparticle orientation also modifies the emission direction of the second harmonic light. With conversion efficiencies similar to those of inorganic SHG crystals, these structures provide a promising approach for the design and fabrication of stable, synthetic second-order nonlinear optical materials tailored for specific wavelengths.
Las nanoestructuras plasmónicas permiten la generación campos electromagnéticos intensos confinados en pequeños volúmenes, lo que provee de una ruta potencial para el desarrollo de medios ópticos no lineales nanodiseñados. Una nanopartícula cubierta con una semiesfera metálica, también conocida como nanotaza, genera luz de segundo armónico con una intensidad que aumenta conforme el ángulo entre el haz fundamental incidente y el eje de simetría de la nanotaza aumenta. La orientación de la nanopartícula también modifica la dirección de emisión de la luz de segundo armónico. Con eficiencias de conversión semejantes a aquellas de los cristales inorgánicos SHG, estas estructuras proveen de una alternativa prometedora para el diseño y la fabricación de materiales sintéticos y estables, con propiedades ópticas no lineales de segundo orden, que funcionen a longitudes de onda específicas.
Today, at the main building of the Institute of Physics of the National Autonomous University of Mexico, Marie-Paule Pileni, Distinguished Professor of the University P&M Curie, will talk about Nano and Supra Crystals.
Hoy, en el edificio principal del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México, Marie-Paule Pileni, Profesora Distinguida de la Universidad P&M Curie, hablará acerca de Nano y Supra Cristales.
Dos investigadores científicos, con el Colegio de Ciencias Ópticas, están desarrollando un sistema de imágenes nuevo y revolucionario que pudiera rápidamente convertir la ciencia ficción en realidad. El proceso podría crear una reescritura tridimensional de toda imagen que puede ser observada a simple vista.
Nasser Peyghambarian (Profesor del Colegio de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona): Esto es nuevo, nunca antes ha sido hecho. Se puede tener una imagen grande y proyectarla tridimensionalmente, y observarla a simple vista, sin necesidad de algún dispositivo auxiliar que tenga que colocarse frente a los ojos. La imagen se puede observar tridimensionalmente sin necesidad de anteojos especiales para observarla. Y la imagen se actualiza, es decir, que después de algunos minutos la imagen se puede borrar y colocar una nueva.
Mientras que la tecnología puede ser muy novedosa, las potenciales aplicaciones para el proceso están bien aterrizadas, incluyendo todo desde infraestructura hasta publicidad.
Savas Tay (Investigador Asociado del Colegio de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona): En principio, esto puede generar hologramas de tamaño real, del tamaño de una persona o del tamaño de un coche.
Nasser Peyghambarian: Las aplicaciones de ésto abarcan muchas áreas, por ejemplo en las áreas de medicina y cirugía; el cirujano puede tener una imagen tridimensional del área en la que quiere realizar la cirugía, para estar seguro de cómo va a realizar la cirugía. Entrenamiento, entrenamiento puede ser otra área de aplicación, mediante este proceso se puede entrenar mucho mejor, por ejemplo, a pilotos. Tan sólo mediante la proyección de la información, hay muchísimos datos que en ocasiones la gente podrá adquirir. Pienso que las áreas relacionadas con la defensa son también áreas de aplicación. Si se quiere analizar todos esos datos, se pueden colocar Terabits de información en este sistema y proyectarlos tridimensionalmente. También hay cosas que todavía no se han explorado pero pienso que cuando estén disponibles la gente empezará a pensar muy seriamente en ellas.
Javier Aizpurúa: Hello, I am Javier Aizpurúa, scientist researcher, physicist and I work in the Materials Physics Center of the University of the Basque Country and of the Conceil, where I lead the Nanophotonics research line.
Usually the nanoscience and the nanotechnology are involved in the study of the matter at a very very small scale, around 10, 100, 1000 atoms, and at that scale there are some very special interactions. In our case, we study the interaction between light and matter at that scale, at the nanoscale, that is why we talk about "nanophotonics".
In principle, we perform a very basic research. In principle our research does not have to have a direct application, and that is all right, but besides, in our case the nanophotonics have a lot of technological applications, for example, just to mention some of them, in medicine the metallic nanoparticles, if they are introuduced to the human body and they are illuminated with infrared light, if these particles are localized close to a tumor, then they are able to kill the tumor by heating.
After I did my undergraduate studies in Physics at Zaragoza, I started my Ph.D. thesis here, at the Basque Country University, under the advice of Pedro Miguel Echenique and Alberto Riba Goa, and as soon as I ended my thesis I started my two postdoctoral stays, one at Sweden and other one at USA, and in 2004, when the last of the two postdoctoral stays ended, the Gipuzkoa Council, through a reincorporation program, offered to me the possibility to come back at Donostia; I chose to come back from USA and then I started my research on nanophotonics here, at the DIPC, in Donostia, where I started a research group that has been growing.
I liked a lot the mathematical description of the processes that occur in the world, in the nature; I also liked a lot the biology, but at last I decided to study physics. At the very beginning there is a vocational point, but then, as the time runs, one passes from the vocation to the job, to the performance of a normal job. However I think this is not a normal job, this is a special job, because we do this job with a lot of pleasure. We spend a lot of hours, even on sunday we are waiting for some result, sometimes this job is a little bit altruist. Besides, in the public organizations this job is funded by the society; in that sense, this job has responsabilities to the society, to turn toward the society and to explain what we do, to explain that our job is good for the social development, and it is good for the science and the technology development. In that sense, this job is a special job.
I realize that the general population, my friends, the people in general, consider positive this job; people realize that what we do helps to the society development by means of sophisticated techniques. Thus, I think this job is well considered by the society. Economically, we are in our own environment, and with respect to other areas I think we are, in general, well paid.
I would highlight that one of the most negative things of this job is the anxiety and the stress generated by the obligation to obtain always new results, in practice, each month or maybe each two months.
The science is a completely creative process, one needs sophisticated techniques, mathematics and so on, but at last inspiration is what one needs, it is like art, thus to ask vanguard results each two months is something like to ask to Leonardo DaVinci to paint a masterwork like Monalisa each two months.
There is, among the most positive aspects of our work, the self-realization feeling that occurs when one does this job, in this case the physicist job. One is looking for results, new findings, and that is psychologically great. Besides, you are exposed to an international atmosphere, you are always in contact with physicists from other cultures, from very different cultures; in some way, that opens your mind, develops your personality, and that is a very positive aspect of our work. Also to realize that one is part of a collective work, just like the science is, even if each one gives to it a personal interpretation, that is an important self-realization feeling.
"Effect of lamellar nanostructures on the second harmonic generation of polymethylmethacrylate films doped with 4-(4-nitrophenylazo)aniline chromophores". A. Franco, L. Romero-Miranda, G. Valverde-Aguilar, J. García-Macedo, G. Brusatin, M. Guglielmi. arXiv:1111.4531
The kinetics of the orientation of Disperse Orange 3 molecules embedded in amorphous and nanostructured Polymethylmethacrylate films was studied under the effect of an intense electrostatic poling field. Non-centrosymmetric chromophore distributions were obtained in Polymethylmethacrylate films by Corona poling technique. These distributions depends on the Corona poling time. The changes in the orientation of the Disperse Orange 3 molecules were followed by in-situ transmitted Second Harmonic Generation measurements. The Second Harmonic Generation signal was recorded as function of time at several temperatures; it was fitted as function of the Corona poling time, considering matrix-chromophore interactions. The Polymethylmethacrylate films were nanostructured by the incorporation of an anionic surfactant, the Sodium Dodecyl Sulfate. The lamellar nanostructures in the films were identified by X-ray diffraction measurements.
Se estudió la cinética de la orientación de las moléculas de Disperse Orange 3 inmersas en películas amorfas y nanoestructuradas de Polimetilmetacrilato bajo el efecto de un campo de polarización electrostático intenso. Se obtuvieron distribuciones no centrosimétricas de los cromóforos en las películas de Polimetilmetacrilato por medio de la técnica de polarización Corona. Tales distribuciones dependen del tiempo de polarización Corona. Los cambions en la orientación de las moléculas de Disperse Orange 3 fueron monitoreadas a través de mediciones in-situ de Generación de Segundo Armónico transmitido. La señal de Generación de Segundo Armónico fue registrada como función del tiempo a distintas temperaturas, y fue ajustada como función del tiempo de polarización Corona considerando interacciones matriz-cromóforo. Las películas de Polimetilmetacrilato se nanoestructuraron mediante la incorporación del surfactante aniónico Dodecil Sulfato de Sodio. Las nanoestructuras lamelares en las películas fueron identificadas mediante mediciones de difracción de rayos X.
"Fused Silver Nanowires with Metal Oxide Nanoparticles and Organic Polymers for Highly Transparent Conductors". R. Zhu, C. H. Chung, K. C. Cha, W. Yang, Y. B. Zheng, H. Zhou, T. B. Song, C. C. Chen, P. S. Weiss, G. Li, Y. Yang. ACS Nano. doi: 10.1021/nn203576v
Silver nanowire (AgNW) networks are promising candidates to replace indium-tin-oxide (ITO) as transparent conductors. However, complicated treatments are often required to fuse crossed AgNWs to achieve low resistance and good substrate adhesion. In this work, we demonstrate a simple and effective solution method to achieve highly conductive AgNW composite films with excellent optical transparency and mechanical properties. These properties are achieved via sequentially applying TiO2 sol-gel and PEDOT:PSS solution to treat the AgNW film. TiO2 solution volume shrinkage and the capillary force induced by solvent evaporation result in tighter contact between crossed AgNWs and improved film conductivity. The PEDOT:PSS coating acts as a protecting layer to achieve strong adhesion. Organic photovoltaic devices based on the AgNW-TiO2-PEDOT:PSS transparent conductor have shown comparable performance to those based on commercial ITO substrates.
Las redes de nanoalambres de plata (AgNW) son candidatas prometedoras para reemplazar al óxido de estaño e indio (ITO) como conductores transparentes. Sin embargo, usualmente se requieren tratamientos complicados para fundir los AgNW cruzados con la intención de obtener una baja resistencia y una alta adhesión al substrato. En este trabajo demostramos un método sencillo y efectivo para lograr películas compositos de AgNW altamente conductivas con excelentes propiedades mecánicas y de transparencia óptica. Estas propiedades son logradas a partir de aplicar secuencialmente TiO2 sol-gel y una solución de PEDOT:PSS a una película de AgNW tratada. La reducción en volumen de la solución de TiO2 y la fuerza de capilaridad inducida por la evaporación del solvente da lugar a un mayor contacto entre los AgNWs cruzados y mejora la conductividad de la película. El recubrimiento de PEDOT:PSS actúa como una capa protectora para logra una fuerte adhesión. Los dispositivos fotovoltaicos orgánicos basados en el conductor transparente AgNW-TiO2-PEDOT:PSS muestran un desempeño comparable con aquellos basados en substratos comerciales de ITO.
"Hybrid organic–inorganic sol–gel materials for micro and nanofabrication" G. Brusatin, G. Della Giustina. Journal of Sol-Gel Science and Technology. IN PRESS. doi: 10.1007/s10971-011-2562-0
In this review hybrid organic–inorganic (HOI) resists as emerging materials alternative to organic polymers for micro and nanolithography are presented and discussed. In particular, results on sol–gel materials belonging to 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane based HOI are presented and reviewed, highlighting as various lithographic techniques can be used to pattern their surface and showing examples of micro- and nano-patterned structures achieved with radiation assisted lithography (UV, X-rays and electron beam) or imprint techniques. It will be demonstrated the particular versatility shown by some of these materials, that in some case can be processed with all the lithographic methods herein considered, without any significant modification of their main composition and synthesis procedure. Moreover, results about the investigation of interaction between radiation and HOI materials and thermal treatment will be discussed, as well as possible synthesis strategies and composition modification developed in order to improve efficiency of curing, tailor HOI properties to specific needs (optical properties, resist composition, mechanical stability, etc.) and explore innovative and non conventional patterning techniques. The reported results highlight as these novel materials, thanks to their solution processability and higher performances respect to commercial polymeric resists, allow to use the above mentioned lithographic techniques in a direct patterning process, strongly simplifying conventional technique and reducing their processing time and costs.
En esta revisión se presentan y se discuten las máscaras híbridas orgánico-inorgánicas (HOI) como materiales emergentes alternativos a los polímeros orgánicos para la micro y la nanolitografía. En particular, se presentan y se revisan los resultados correspondientes a las HOI hechas mediante el método sol-gel con 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, resaltando las distintas técnicas litográficas que pueden usarse para el grabado de patrones en su superficie, y mostrando ejemplos de micro y nanoestructuras logradas por medio de litografía asistida de radiación (UV, rayos X y haces de electrones) o por técnicas mecánicas. Se muestra la versatilidad de algunos de estos materiales, que en algunos casos pueden ser procesados usando todos los métodos litográficos aquí considerados, sin tener que alterar significativamente su composición principal ni su procedimiento de síntesis. Es más, se discuten los resultados acerca de la interacción entre la radiación y los materiales HOI y los tratamientos térmicos, así como también posibles estrategias de síntesis y de modificación de la composición desarrolladas con el obejtivo de mejorar la eficiencia del curado, inducir propiedades particulares en las HOI para necesidades específicas (propiedades ópticas, composición de las máscaras, estabilidad mecánica, etc.) y explorar técnicas de moldeo novedosas y no convencionales. Los resultados reportados resaltan a estos materiales novedosos, gracias a su procesabilidad y su alto desempeño respecto de las máscaras poliméricas comerciales, además permiten el uso de las técnicas litográficas ya mencionadas en procesos de moldeado directo, simplificando de manera importante las técnicas convencionales y reduciendo los costos y tiempos de procesado.
Talk about lasers based on self-assembled photonic materials given at the Polytechnic University of Madrid by Professor Ceferino López from the Materials Sciences Institute of Madrid (CSIC - Spain).
Charla acerca de láseres basados en materiales fotónicos autoensamblados, dada en la Universidad Politécnica de Madrid por el Profesor Ceferino López del Insituto de Ciencias de Materiales de Madrid (CSIC - España).
The european initiative EURONANOMED has published in its website http://www.euronanomed.net its strategic agenda for the next years, where the next areas are highlighted:
Nanomedicine
Diagnostics
In vitro
Biosensors
Integrated devices
In vivo
Implantable devices
Medical imaging
Drug delivery
Drug carriers (also for targeted delivery)
Drug development
Drug delivery systems
Regenerative medicine
Tissue engineering
Scaffolds
Bioactive signaling molecules eluting systems
Cell based therapies
La iniciativa europea EURONANOMED ha publicado en su sitio web http://www.euronanomed.net su agenda estratégica para los próximos años, donde destacan las siguientes áreas:
Nanomedicina
Diagnósis
In vitro
Biosensores
Dispositivos integrados
In vivo
Dispositivos implantables
Imagenología médica
Envío de fármacos
Portadores de fármacos (también para el envío dirigido de fármacos)
Desarrollo de fármacos
Sistemas de envío de fármacos
Medicina regenerativa
Ingeniería de tejidos
Estructuras
Sistemas liberadores de moléculas indicadoras bioactivas
"Quantitative Replacement of Cetyl Trimethylammonium Bromide by Cationic Thiol Ligands on the Surface of Gold Nanorods and Their Extremely Large Uptake by Cancer Cells". L. Vigderman, P. Manna, E. R. Zubarev. Angewandte Chemie International Edition. IN PRESS. doi: 10.1002/anie.201107304
Translation to Spanish:
Leonid Vigderman (Estudiante de Posgrado): Aquí, en la Universidad de Rice, hemos realizado investigación enfocada a acelerar el desarrollo de los tratamientos contra el cáncer. Estamos trabajando en cargar células cancerosas con hasta dos millones de estas pequeñas partículas llamadas nanobarras de oro.
Esperamos que en el futuro podamos utilizar las nanobarras para que efectivamente se calienten y se quemen las células cancerosas desde adentro de ellas mismas.
Eugene Zubarev (Profesor Asociado de la Universidad de Rice): Los estudios de esta investigación iniciaron hace varios años con apoyo económico de la National Science Foundation (USA). Inicialmente estábamos interesados en los aspectos puramente fundamentales de la síntesis de nanopartículas de oro, su caracterización y su funcionalización, pero una vez que logramos completar esta etapa en particular del proyecto, se volvió importante para nosotros encontrar aplicaciones para la vida real, y es así como hemos logrado esta conexión con el tratamiento contra el cáncer.
Leonid Vigderman: Aquí hay dos tubos, cada uno con cerca de diez millones de células cancerosas en el fondo. El tubo de la derecha ha sido tratado con nanobarras de oro, las cuales tienen la propiedad especial de ser capaces de absorber luz y convertirla en calor. Esperamos poder usar las nanobarras, introducirlas en las células cancerosas, iluminarlas con luz de un color específico en las células cancerosas, entonces se podrán identificar específicamente y se podrá eliminar el cáncer sin afectar al resto de células cercanas.
Eugene Zubarev: Una vez que seamos capaces de demostrar que este importante comportamiento de las nanobarras de oro ocurre en experimentos con cultivos celulares, el siguente paso será, por supuesto, de un mayor reto y también de una mayor importancia, y consistirá en un futuro en realizar estudios con animales reales.
Dr. Giulio Fanti form the University of Padua (Italy), recently was talking at the Institute of Physics of the National Autonomus University of Mexico (Mexico) about non-conventional methods for the generation of images and their direct relation to historical pieces.
Recientemente, el Dr. Giulio Fanti de la Universidad de Padua (Italia) platicó en el Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México (México) acerca de métodos no convencionales para la generación de imágenes y su relación directa con algunas piezas de valor histórico.
"Corona poling assisted second harmonic generation in nanostructured polymethylmetacrylate films". A. Franco, R. O. Torres-Mendieta, J. A. García-Macedo. Proc. SPIE 8011 (2011). doi:10.1117/12.902113
Films made of Polymethylmetacrylate (PMMA) and doped with dipolar second order nonlinear optical chromophores
were studied by UV-visible spectroscopy and transmitted resonant Second Harmonic Generation technique. The
chromophores were non-centrosymmetrically oriented by a Corona poling field. The UV-visible spectra were measured
in poled films at normal incidence as function of their poling temperatures (60, 80 and 100°C) and they were analyzed in
terms of the Second Order Parameter (A2). The Second Harmonic Generation (SHG) signals in the films were measured
in-situ as function of the poling time at several incidence angles for each poling temperature. The stability of the SHG
signal was also determined, by turning off the Corona field but leaving the films at their original poling temperature. The
films were of two different kinds: amorphous and nanostructured. All the films doped simultaneously with chromophores
and surfactants showed long-range ordered nanostructures. Two kinds of surfactants were used during the synthesis of
the films: ionic and neutral, both of them induced long-range order in the structure of the PMMA, but only some of the
nanostructured films exhibited enough large SHG signals. The second order nonlinear optical response of the
nanostructured films was compared with the corresponding response of the amorphous films. The long-range order in the
films was detected by X-Ray Diffraction (XRD).
Mediante espectroscopia UV-visible y mediante la técnica de Generación de Segundo Armónico en resonancia, por transmisión en se estudiaron películas hechas de Polimetilmetacrilato (PMMA) contaminadas con cromóforos dipolares con propiedades ópticas no lineales de segundo orden. Los cromóforos fueron orientados no centrosimétricamente mediante un campo Corona de polarización. Los expectros UV-visible fueron medidos en películas polarizadas, a incidencia normal y en función de la temperatura de polarización (60, 80 y 100°C), y fueron analizados en términos del Segundo Parámetro de Orden (A2). Las señales de Generación de Segundo Armónico (SHG) de las películas fueron medidas in-situ como funcion del tiempo de polarización a diversos ángulos de incidencia para cada temperatura de polarización. La estabilidad de la señal SHG también fue determinada, quitando el campo Corona pero manteniendo a las películas con su temperatura de polarización original. Las películas fueron de dos tipos distintos: amorfas y nanoestructuradas. Todas las películas contaminadas simultáneamente con cromóforos y tensoactivos mostraron nanoestructuras ordenadas de largo alcance. Dos distintos tipos de tensoactivos fueron usados durante la síntesis de las películas: iónicos y neutros; ambos indujeron un ordenamiento de largo alcance en la estructura del PMMA, pero sólo algunas de las películas nanoestructuradas mostraron señales SHG suficientemente grandes. La respuesta óptica no lineal de segundo orden de las películas nanoestructuradas se comparó con la correspondiente respuesta de las muestras amorfas. El ordenamiento de largo alcance en las películas fue detectado mediante Difracción de Rayos X (XRD).
Course on Nanophotonics given by Professor Vladimir M. Shalaev from the School of Electrical and Computer Engineering of the Purdue University (USA).
Curso acerca de Nanofotónica impartido por el Profesor Vladimir M. Shalaev de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Computacional de la Universidad de Purdue (EUA).
"Sol-gel research in Italy". M. Guglielmi. Journal of Sol-Gel Science and Technology. IN PRESS. doi: 10.1007/s10971-011-2611-8
A short story of the research on sol–gel in Italy is given, and the evolution is presented and compared with the rest of the world in terms of number of publications, citations and patents. It is shown that both basic and applied research are active and effective in Italy.
Se presenta un breve recuento de la investigación sol-gel en Italia, así como su evolución. Y se compara con el resto del mundo en términos de número de publicaciones, citas y patentes. Se muestra que tanto la investigación básica como la aplicada son activas y efectivas en Italia.
"Self-folding of polymer sheets using local light absorption". Y: Liu, J. K. Boyles, J. Genzer, M. D. Dickey. Soft Matter. IN PRESS. doi: 10.1039/c1sm06564e
This paper demonstrates experimentally and models computationally a novel and simple approach for
self-folding of thin sheets of polymer using unfocused light. The sheets are made of optically
transparent, pre-strained polystyrene (also known as Shrinky-Dinks) that shrink in-plane if heated
uniformly. Black ink patterned on either side of the polymer sheet provides localized absorption of
light, which heats the underlying polymer to temperatures above its glass transition. At these
temperatures, the predefined inked regions (i.e., hinges) relax and shrink, and thereby cause the planar
sheet to fold into a three-dimensional object. Self-folding is therefore achieved in a simple manner
without the use of multiple fabrication steps and converts a uniform external stimulus (i.e., unfocused
light) on an otherwise compositionally homogenous substrate into a hinging response. Modeling
captures effectively the experimental folding trends as a function of the hinge width and support
temperature and suggests that the hinged region must exceed the glass transition temperature of the
sheet for folding to occur.
Este trabajo demuestra experimentalmente y mediante modelos computacionales una manera sencilla y nueva para el autodoblado de láminas de polímeros mediante luz no focalizada. Las láminas están hechas de poliestireno transparente tensado previamente (también conocido como "Shrinky-Dinks"), que se enconge en un plano si se calienta uniformemente. A partir de patrones hechos con tinta negra en cada lado de la lámina de polímeros se logra la absorción localizada de luz, la cual calienta al polímero subyacente a temperaturas superiores a la de su transición vítrea. A estas temperaturas, la regiones preestablecidas por la tinta (i.e. bisagras) se relajan y encogen, y así provoca que la lámina plana se doble formando un objeto tridimensional. Es así como el autodoblado se consigue de manera sencilla sin necesidad de múltiples pasos de fabricación y transforma un estímulo externo uniforme (i.e. luz no focalizada) en una respuesta de bisagras, que de otra manera se mantendría como un substrato homogéneo. La modelación contiene efectivamente las características del doblado experimental como función del ancho de las bisagras y de la temperatura de soporte y sugiere que la región que funciona como bisagra debe exceder la temperatura de transición vítrea de la lámina para que ocurra el doblado.
"From Molecules to Systems: Sol-Gel Microencapsulation in Silica-Based Materials". R. Ciriminna, M. Sciortino, G. Alonzo, A. de Schrijver, M. Pagliaro. Chemical Reviews 111, 765 (2011). doi: 10.1021/cr100161x
Review of the methods for producing sol-gel microparticles and their applications. The paper deals with: silica hollow spherical microparticles from w/o emulsions, uniform silica microparticles from o/w emulsions, silica microparticles from emulsions with no surfactants, ORMOSIL nanoparticles from o/w emulsions, controlled release, advanced sunscreens, advanced anti-acne therapy, long-lasting yeast, enhanced insulating materials, self-healing cement, and economic and environmental considerations.
Revisión de los métodos usados para la elaboración de micropartículas sol-gel y sus aplicaciones. El trabajo aborda: micropartículas huecas y esféricas de dióxido de silicio a partir de emulsiones de agua en aceite, micropartículas uniformes de dióxido de silicio a partir de emulsiones de aceite en agua, micropartículas de dióxido de silicio a partir de emulsiones que no contienen tensoactivos, nanopartículas ORMOSIL a partir de emulsiones de aceite en agua, liberación controlada, bloqueadores solares avanzados, terapia anti-acné avanzada, levadura de larga duración, materiales de aislamiento incrementado, cemento autoreparable, y consideraciones económicas y ambientales.
"A 3D Optical Metamaterial made by Self-Assembly". S. Vignolini, N. A. Yufa, P. S. Cunha, S. Guldin, I. Rushkin, M. Stefik, K. Hur, U. Wiesner, J. J. Baumberg, U. Steiner. Advanced Materials. IN PRESS. doi: 10.1002/adma.201103610
Optical metamaterials have unusual optical characteristics that
arise from their periodic nanostructure. Their manufacture requires the
assembly of 3D architectures with structure control on the 10-nm length
scale. Such a 3D optical metamaterial, based on the replication of a
self-assembled block copolymer into gold, is demonstrated. The resulting
gold replica has a feature size that is two orders of magnitude smaller
than the wavelength of visible light. Its optical signature reveals an
archetypal Pendry wire metamaterial with linear and circular dichroism.
Los metamateriales ópticos poseen características ópticas poco comunes que provienen de su nanoestructura periódica. Su elaboración requiere de unir arquitecturas 3D con un control de las estructuras en una escala del orden de 10 nm de longitud. Tales metamateriales ópticos 3D, basados en la copia en oro de la autoorganización de copolímeros de bloque, son demostrados. La copia resultante en oro tiene una dimensión característica que es dos órdenes de magnitud inferior a la longitud de onda de la luz visible. Su comportamiento óptico corresponde al de un metamaterial de alambres tipo Pendry con dicroísmo lineal y circular.
Talk about Aerogels given at the University of California by Dr. Alex Gash from Lawrence Livermore National Laboratory (California, USA).
Conferencia acerca de Aerogeles impartida en la Universidad de California por el Dr. Alex Gash del Lawrence Livermore National Laboratory (California, EUA).
"Optical negative refraction by four-wave mixing in thin metallic nanostructures". S. Palomba, S. Zhang, Y. Park, G. Bartal, X. Yin, X. Zhang. Nature Materials. In Press. doi: 10.1038/nmat3148
The law of refraction first derived by Snellius and later introduced as the Huygens–Fermat principle,
states that the incidence and refracted angles of a light wave at the
interface of two different materials are related to the ratio of the
refractive indices in each medium. Whereas all natural materials have a
positive refractive index and therefore exhibit refraction in the
positive direction, artificially engineered negative index metamaterials
have been shown capable of bending light waves negatively.
Such a negative refractive index is the key to achieving a perfect lens
that is capable of imaging well below the diffraction limit.
However, negative index metamaterials are typically lossy, narrow band,
and require complicated fabrication processes. Recently, an alternative
approach to obtain negative refraction from a very thin nonlinear film
has been proposed and experimentally demonstrated in the microwave region.
However, such approaches use phase conjugation, which makes optical
implementations difficult. Here, we report a simple but different scheme
to demonstrate experimentally nonlinear negative refraction at optical
frequencies using four-wave mixing in nanostructured metal films. The
refractive index can be designed at will by simply tuning the
wavelengths of the interacting waves, which could have potential impact
on many important applications, such as superlens imaging.
La ley de refracción, derivada por vez primera por Snellius y presentada posteriormente como el principio de Huygens-Fermat, establece que los ángulos de incidencia y de refracción de una onda luminosa en la interface de dos materiales distintos están relacionados con el cociente de los índices de refracción de cada medio. En contraste con todos los materiales naturales, que poseen un índice de refracción positivo y en consecuencia exhiben refracción en dirección positiva, con los metamateriales de índice negativo diseñados artificialmente se ha logrado desviar las ondas luminosas en dirección negativa. Tal índice de refracción negativo es la clave para la elaboración de lentes perfectos, capaces de formar imágenes por debajo del límite de difracción. Sin embargo, los metamateriales de índice negativo normalmente presentan pérdidas, son de banda estrecha, y requieren complicados procesos de fabricación. Recientemente se ha propuesto y se ha demostrado experimentalmente una manera alternativa de obtener refracción negativa en la región de microondas a partir de una película no lineal muy delgada, pero esta manera alternativa emplea conjugación de fase, lo cual dificulta su implementación óptica. Aquí reportamos un esquema sencillo pero diferente para demostrar experimentalmente la refracción negativa no lineal a frecuencias ópticas usando mezclado de cuatro ondas en películas metálicas nanoestructuradas. El índice de refracción puede ser diseñado a voluntad modificando simplemente las longitudes de onda de las ondas que interactúan, lo cual puede tener un impacto potencial en muchas aplicaciones importantes, tales como la formación de imágenes por superlentes.
