INNOVATIVE APPROACH TO RAPID GROWTH OF HIGHLY CLAY-FILLED COATINGS ON POROUS POLYURETHANE FOAM

"Innovative Approach to Rapid Growth of Highly Clay-Filled Coatings on Porous Polyurethane Foam". Y. S. Kim, R. Harris, R. Davis. ACS MACRO LETTERS 1, 820 (2012). DOI: 10.1021/mz300102h

An innovative twist to fabricating layer-by-layer coatings resulted in transparent, high-content clay coatings on porous polyurethane foam. The addition of an anionic poly(acrylic acid) (PAA) monolayer between anionic clay and cationic branched-polyethylenimine (PEI) monolayers resulted in a trilayer nanocomposite structure with an order of magnitude thicker coating using 40% less monolayers than the conventional bilayer approach. The eight trilayer system thoroughly coated all internal and external surfaces of the porous polyurethane foam, creating a clay brick wall barrier that reduced the foam flammability by as much as 17% of the peak heat release rate and 21% of the total burn time. Though the flammability reduction is comparable to common commercial fire retardant polyurethane foam, the clay is used at a 50% lower amount and may be a greener solution as many of the commercial fire retardants (e.g., halogen bases) have potential environmental and health concerns.

Un giro innovador a la fabricación de recubrimientos "capa por capa" ha dado lugar a recubrimientos transparentes, con alto contenido de cerámicos en espuma de poliuretano poroso. La incorporación de una monocapa aniónica de ácido poliacrílico (PAA) entre el cerámico aniónico y las monocapas catiónicas de polietilenamina ramificada (PEI) da lugar a una estructura nanocompuesta de tres capas en un recubrimiento de un orden de magnitud más grueso y que utiliza 40% menos monocapas que la estrategia convencional de bicapas. El sistema de ocho tricapas recubrieron perfectamente todas las superficies internas y externas de la espuma de poliuretano poroso, creando una pared hecha de ladrillos de cerámica, que sirve de barrera, y que reduce la flamabilidad de la espuma hasta en un 17% con respecto a la máxima rapidez de liberación de calor, y hasta en un 21% del tiempo total de quemado. Sin embargo, la reducción en la flamabilidad es comparable con los retardantes de fuego, para la espuma de poliuretano, que se encuentran comercialmente de manera usual, pero la cerámica se usa en una cantidad 50% menor y puede resultar una solución ecológicamente más amigable, en contraste con los retardantes de fuego comerciales (e.g. a base de halógeno) que tienen problemas de un potencial impacto ambiental y sanitario.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/mz300102h

CMDITR WIKI

 

CMDITR WIKI (http://photonicswiki.org/index.php?title=Main_Page) is a very interesting reference collection on research in photonics, organic electronics and organic photovoltaics. The site was created by the Center for Materials and Devices for Information Technology Research (USA). 

CMDITR WIKI (http://photonicswiki.org/index.php?title=Main_Page) es una muy interesante colección de información referente a la investigación en fotónica, electrónica orgánica y efecto fotovoltaico orgánico. El sitio fue creado por el Centro de Investigación en Materiales y Dispositivos para la Tecnología de la Información (EUA).

ACTIVE NANOPLASMONIC METAMATERIALS

"Active nanoplasmonic metamaterials". O. Hess, J. B. Pendry, S. A. Maier, R. F. Oulton, J. M. Hamm, K. L. Tsakmakidis. NATURE MATERIALS 11, 573 (2012). DOI: 10.1038/nmat3356

Optical metamaterials and nanoplasmonics bridge the gap between conventional optics and the nanoworld. Exciting and technologically important capabilities range from subwavelength focusing and stopped light to invisibility cloaking, with applications across science and engineering from biophotonics to nanocircuitry. A problem that has hampered practical implementations have been dissipative metal losses, but the efficient use of optical gain has been shown to compensate these and to allow for loss-free operation, amplification and nanoscopic lasing. Here, we review recent and ongoing progress in the realm of active, gain-enhanced nanoplasmonic metamaterials. On introducing and expounding the underlying theoretical concepts of the complex interaction between plasmons and gain media, we examine the experimental efforts in areas such as nanoplasmonic and metamaterial lasers. We underscore important current trends that may lead to improved active imaging, ultrafast nonlinearities on the nanoscale or cavity-free lasing in the stopped-light regime.

Los metamateriales ópticos y la nanoplasmónica ayudan a disminuir la brecha que existe entre la óptica convencional y el nanomundo. Con los que se pueden controlar fenómenos fascinantes y de alta importancia tecnológica, que van desde el enfocamiento por debajo de las longitudes de onda hasta la manipulación de la luz en capas de invisibilidad, con aplicaciones a todo lo largo de la ciencia y la ingeniería, que van desde la biofotónica hasta los nanocircuitos. Un problema que ha evitado su implementación práctica ha sido las pérdidas disipativas en los metales, pero el uso eficiente de la ganancia óptica ha mostrado que puede compensarlas y permitir una operación libre de pérdidas, amplificación y emisión nanoscópica de luz láser. Aquí se revisan los progresos más recientes y en curso en el ámbito de los metamateriales activos nanoplasmónicos de ganancia incrementada. Se examinan los esfuerzos experimentales en áreas tales como nanoplasmónica y láseres de metamateriales, a partir de la introducción y la exposición de los conceptos teóricos que rigen las complejas interacciones existentes entre los plasmones y el medio de ganancia. Se resaltan las tendencias actuales más importantes, que pueden llevar a la mejora de la imagenología activa, de las no linealidades ultrarrápidas nanométricas o de la emisión de luz láser libre de cavidades en el régimen de luz detenida.

http://www.nature.com/nmat/journal/v11/n7/full/nmat3356.html

ANTIREFLECTIVE COATINGS PREPARED BY SOL-GEL PROCESSING: PRINCIPLES AND APPLICATIONS

 

"Antireflective coatings prepared by sol–gel processing: Principles and applications". W. Glaubitt, P. Löbmann. JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY 32, 2995 (2012). DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2012.02.032

Sol–gel processing is a powerful tool to prepare antireflective (AR) coatings on optical surfaces. In this paper the different strategies to obtain antireflective properties are reviewed: porous λ/4 layers, multilayer interference-type films and index-gradient materials such as “moth eye” structures. The processing of the respective films is described and evaluated; references to respective commercial products on glass substrates are given.

AR coatings may have a particularly high importance for transparent ceramics as their index of refraction is significantly higher than that of common glass types. Reflective losses therefore are higher which is especially unpleasant for materials with a yet improvable intrinsic transparency.

Recent studies indicate that specific porous λ/4 layers may exhibit pronounced anti-soiling features. Laboratory experiments as well as outdoor exposure tests were used to demonstrate the dust-repellant properties.

El proceso sol-gel es una herramienta poderosa para preparar recubrimientos antireflejantes (AR) sobre superficies ópticas. En este trabajo se revisan las distintas estrategias reportadas para obtener propiedades antireflejantes: capas porosas de λ/4, películas multicapas para interferencia y materiales con gradiente de índice con estructuras tipo "ojo de mariposa". Se describe y se evalúa el procesamiento de las películas respectivas, y se proporcionan referencias a los productos comerciales respectivos en vidrio.

Los recubrimientos AR pueden tener una alta importancia, en particular para los cerámicos transparentes, ya que su índice de refracción es significativamente mayor que el de los vidrios comunes. En ellos las pérdidas por reflexión son mayores, lo cual no es deseable para materiales cuya transparencia intrínseca todavía puede mejorarse.

Los estudios recientes indican que capas porosas específicas de λ/4 pueden exhibir importantes características antimanchas.

Se usaron experimentos de laboratorio, así como pruebas de exposición a exteriores, para demostrar sus propiedades como repelentes de polvo.

http://dx.doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.02.032

MOLECULAR ENGINEERING OF NANOSCALE ORDER IN ORGANIC ELECTRO-OPTIC GLASSES

"Molecular engineering of nanoscale order in organic electro-optic glasses".  S. R. Hammond, J. Sinness, S. Dubbury, K. A. Firestone, J. B. Benedict, Z. Wawrzak, O. Clot, P. J. Reid, L. R. Dalton. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 22, 6752 (2012). DOI: 10.1039/C2JM14915J

The rational design of bulk nanoscale order in organic electro-optic materials, where the strong dipole–dipole interactions tend to dominate over the weaker forces exploited for self-assembly processes, remains an attractive yet elusive goal. Towards this end, a series of pseudo-discotic dipolar nonlinear optical chromophores have been synthesized and fully characterized. Theoretical guidance and an iterative molecular design process have succeeded in engineering long-range nanoscale order in organic electro-optic glasses. Small-angle thin-film X-ray diffraction experiments demonstrate a self-assembled lamellar morphology in a majority of these materials. Cryogenic crystallography, using a synchrotron X-ray source, afforded the structure of a representative system. This structure, in concert with thin-film X-ray diffraction, atomic force microscopy, UV-vis-NIR absorption spectroscopy, and refractive index experiments elucidated the nanoscale order in the films. Application of these materials in electro-optics is discussed.

El diseño racional del nanoordenamiento de bulto en materiales orgánicos electro-ópticos, en los que resulta atractivo aprovechar las fuertes interacciones dipolo-dipolo que tienden a dominar por sobre fuerzas más débiles para dar lugar a procesos de autoensamblaje, pero a la fecha este objetivo no se ha logrado del todo. Con este objetivo en mente, se han sintetizado y caracterizado una serie de cromóforos ópticos nolineales dipolare pseudo-discóticos. La guía teórica y un proceso de diseño molecular iterativo han sido exitosos en la ingeniería de ordenamiento nanométrico de largo alcance en vidrios orgánicos electro-ópticos. Los experimentos de difracción de rayos X, a ángulo bajo en películas delgadas, demuestran una morfología autoensamblada lamelar en la mayoría de estos materiales. La cristalografía criogénica, usando una fuente sincrotrón de rayos X, proporciona la estructura de un sistema representativo. Esta estructura, a la vez que la difracción de rayos X en películas delgadas, microscopia de fuerza atómica, espectroscopia de absorción UV-vis-NIR, y experimentos de índice de refracción permiten deducir el orden nanométrico en las películas. Se discute la aplicación de esos materiales en electro-óptica. 

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/jm/c2jm14915j 

MESOSCOPIC ARCHITECTURES OF POROUS COORDINATION POLYMERS FABRICATED BY PSEUDOMORPHIC REPLICATION

"Mesoscopic architectures of porous coordination polymers fabricated by pseudomorphic replication". J. Reboul, S. Furukawa, N. Horike, M. Tsotsalas, K. Hirai, H. Uehara, M. Kondo, N. Louvain, O. Sakata, S. Kitagawa. NATURE MATERIALS. In press. DOI: 10.1038/nmat3359

The spatial organization of porous coordination polymer (PCP) crystals into higher-order structures is critical for their integration into separation systems, heterogeneous catalysts, ion/electron transport and photonic devices. Here, we demonstrate a rapid method to spatially control the nucleation site, leading to the formation of mesoscopic architecture made of PCPs, in both two and three dimensions. Inspired by geological processes, this method relies on the morphological replacement of a shaped sacrificial metal oxide used both as a metal source and as an ‘architecture-directing agent’ by an analogous PCP architecture. Spatiotemporal harmonization of the metal oxide dissolution and the PCP crystallization allowed the preservation of very fine mineral morphological details of periodic alumina inverse opal structures. The replication of randomly structured alumina aerogels resulted in a PCP architecture with hierarchical porosity in which the hydrophobic micropores of the PCP and the mesopores/macropores inherited from the parent aerogels synergistically enhanced the material’s selectivity and mass transfer for water/ethanol separation.

La organización espacial de los cristales hechos de polímeros de coordinación porosos (PCP) en estructuras de un orden mayor es crítica para su integración en sistemas de separación, de catálisis heterogénea, de transporte de iones/electrones y en dispositivos fotónicos. Aquí se demuestra un método rápido para controlar espacialmente el sitio de nucleación, que lleva a la formación de estructuras mesoscópicas hechas de PCPs, tanto en dos como en tres dimensiones. Este método está inspirado por procesos geológicos, y se basa en el remplazo de óxidos metálicos de sacrificio, los cuales tienen formas bien definidas y que son usados, tanto como una fuente metálica como un agente de dirección arquitectónico, por arquitecturas PCP análogas. La armonía espaciotemporal de la disolución de óxidos metálicos y de la cristalización de PCP permiten la preservación de detalles morfológicos muy finos de los minerales de las estructuras de ópalo inversas hechas de alúmina inversa. La replicación de aerogeles de alúmina estructurados aleatoriamente da lugar a una arquitectura PCP con una porosidad jerárquica, que los microporos hidrofóbicos del PCP y los mesoporos/macroporos heredan de los aerogeles originales, que mediante la sinergia aumentan la selectividad de los materiales y la transferencia de masa para la separación de agua/etanol.

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3359.html

LOW THRESHOLD, AMPLIFIED SPONTANEOUS EMISSION FROM CORE-SEEDED SEMICONDUCTOR NANOTETRAPODS INCORPORATED INTO A SOL-GEL MATRIX

"Low Threshold, Amplified Spontaneous Emission from Core-Seeded Semiconductor Nanotetrapods Incorporated into a Sol–Gel Matrix". Y. Liao, G. Xing, N. Mishra, T. C. Sum, Y. Chan. ADVANCED MATERIALS 24, OP159 (2012). DOI: 10.1002/adma.201200121

Wet-chemically synthesized CdSe seeded CdS nanotetrapods incorporated into silica matrices have been explored as high performance nanocrystal-based optical amplifiers. Varying the physical dimensions of the tetrapods allowed for room temperature biexcitonic amplified spontaneous emission (ASE) at wavelengths corresponding to either the CdSe core or CdS arms, while higher pump intensities resulted in ASE from a higher CdSe excited state. These results collectively indicate that such heterostructured tetrapods can facilitate tunable, multiple-wavelength lasing across a wide spectral range from a single nanostructure. 

Se ha explorado la incorporación del CdSe sintetizado químicamente a partir de una fase líquida, enlazado a nanotetrápodos de CdS, en matrices de dióxido de silicio, para su uso como un amplificador óptico de alto desempeño basado en nanocristales. La modificación de las dimensiones físicas de los tetrápodos permite obtener a temperatura ambiente emisión espontánea amplificada biexcitónica (ASE) a longitudes de onda que corresponden tanto al núcleo de CdSe como a los brazos de CdS, mientras que a mayores intensidades de bombeo dan lugar al ASE a partir de un mayor estado excitado del CdSe. En conjunto, estos resultados indican que tales tetrápodos heteroestructurados pueden facilitan la generación de luz láser sintonizable a lo largo de múltiples longitudes de onda, sobre un amplio intervalo espectral, a partir de una única nanoestructura.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200121/abstract

ICTP WORKSHOP ON NANOPHOTONICS (DECEMBER 2012)

http://cdsagenda5.ictp.it/full_display.php?email=0&ida=a11196

STRAIN PAINT: NONCONTACT STRAIN MEASUREMENT USING SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBE COMPOSITE COATINGS

"Strain Paint: Noncontact Strain Measurement Using Single-Walled Carbon Nanotube Composite Coatings". P. A. Withey, V. S. M. Vemuru, S. M. Bachilo, S. Nagarajaiah, R. B. Weisman. NANOLETTERS.  

In press. DOI: 10.1021/nl301008m

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl301008m 

 Translation to spanish:

Prof. Satish Nagarajaiah: Las medidas de esfuerzos o de tensión se hacen en puentes, algunos de los puentes más modernos y más largos son puentes en los que es muy importante monitorearlos continuamente. Lo mismo ocurre con los edificios, hay algunos edificios en California en los que se han colocado sensores para medir los efectos producidos por terremotos. A los aviones usualmente se les hacen pruebas cuando se encuentran en tierra, cuando se está fabricando un avión nuevo, cuando se diseña un nuevo alerón o un nuevo fuselaje, por ejemplo, y las pruebas se realizan cuando se les da mantenimiento; pero lo que se quiere hacer es que la estructura misma del avión pueda realizar monitoreos regularmente y no necesariamente cada año o cada medio año, como ocurre actualmente.

Prof. Bruce Weisman: La "pintura para tensiones" es un barniz polimérico como el que se suele usar para proteger superficies, en el cual se han dispersado nanotubos de carbono, y una vez que se ha aplicado sobre una superficie, se ilumina con un haz láser, el cual excita a los nanotubos de carbono que están en la película, y utilizando un dispositivo óptico es posible medir y analizar la emisión de luz de los nanotubos de carbono, y a partir de las posiciones de los espectros de emisión se puede deducir qué tanto se deforma y qué tanta tensión hay en la superficie, sin tener siquiera que tocarlo.

Vishnu Vemuru: La luz láser que viene de la fuente está, de hecho, incidiendo aquí, sobre la muestra en la que tenemos la "pintura para tensiones". De hecho, la muestra se somete a alguna tensión rotando este tornillo, y mientras tanto se obtiene una lectura perfecta de esta muestra, la cual se muestra sobre la pantalla. Esta es la manera en que está dispuesto el experimento.

Prof. Paul Withey: Se trata de un recubrimiento transparente, que puede aplicarse sobre cualquier superficie, así que no se afecta el color de la superficie en la que se aplicó. Se midieron tensiones de muy baja intensidad, así que estamos buscando cualquier material o substrato en el que se requiera la investigación de esfuerzos de baja intensidad antes de que pueda haber algún problema con él. A estas bajas intensidades, estos nanotubos permiten esos pequeños esfuerzos, esfuerzos de hasta 1% ó 2%.

Prof. Satish Nagarajaiah: Estas tensiones son las que típicamente se han usado por cerca de 50 años para realizar este tipo de mediciones, y en esta ocasión con la nueva tecnología las pruebas se pueden, potencialmente, llevar a cabo con avances digitales. Algunos nuevos aviones 707 poseen esta tecnología de sensores formando parte de sus mismos materiales, lo cual no sólo les sirve de sensores, sino que también de refuerzo mecánico y de protección de la superficie en contra de corrosión. Este tipo de cosas vuelven más funcional al material.

MAGNETIC CONTROL OVER LIQUID SURFACE PROPERTIES WITH RESPONSIVE SURFACTANTS

 

"Magnetic Control over Liquid Surface Properties with Responsive Surfactants". P. Brown, A. Bushmelev, C. P. Butts, J. Cheng, J. Eastoe, I. Grillo, R. K. Heenan, A. M. Schmidt. ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION 51, 2414 (2012). DOI: 10.1002/anie.201108010

Surfactants responsive to magnetic fields are reported for the first time. This new class of magnetic ionic liquid surfactants (MILSs; see picture) shows remarkable effects on surface and interfacial tension and allows access to magneto-responsive emulsions and new methods of separation, recovery, catalysis, and potential magnetophoretic applications.

Se reportan por vez primera tensoactivos que responden ante campos magnéticos. Esta nueva clase de tensoactivos líquidos iónicos magnéticos (MILSs; ver figura) muestra notables efectos en la tensión superficial e interfacial, y permite lograr emulsiones magnetoactivas, así como nuevos métodos de separación, recuperación, catálisis, y potenciales aplicaciones magnetoforéticas.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201108010/abstract

DIRECT PRINTING OF NANOSTRUCTURES BY ELECTROSTATIC AUTOFOCUSSING OF INK NANODROPLETS

"Direct printing of nanostructures by electrostatic autofocussing of ink nanodroplets". P. Galliker, J. Schneider, H. Eghlidi, S. Kress, V. Sandoghdar, D. Poulikakos. NATURE COMMUNICATIONS 3, 890 (2012). DOI: 10.1038/ncomms1891

Nanotechnology, with its broad impact on societally relevant applications, relies heavily on the availability of accessible nanofabrication methods. Even though a host of such techniques exists, the flexible, inexpensive, on-demand and scalable fabrication of functional nanostructures remains largely elusive. Here we present a method involving nanoscale electrohydrodynamic ink-jet printing that may significantly contribute in this direction. A combination of nanoscopic placement precision, soft-landing fluid dynamics, rapid solvent vapourization, and subsequent self-assembly of the ink colloidal content leads to the formation of scaffolds with base diameters equal to that of a single ejected nanodroplet. The virtually material-independent growth of nanostructures into the third dimension is then governed by an autofocussing phenomenon caused by local electrostatic field enhancement, resulting in large aspect ratio. We demonstrate the capabilities of our electrohydrodynamic printing technique with several examples, including the fabrication of plasmonic nanoantennas with features sizes down to 50 nm.

La nanotecnología, con su amplio impacto en aplicaciones relevantes para la sociedad, depende fuertemente de la disponibilidad de métodos accesibles de nanofabricación. Y aún cuando existen usuarios para tales técnicas, la fabricación flexible, económica, bajo pedido y escalable de nanoestructuras funcionales sigue siendo poco accesible. Aquí se presenta un método en el ámbito de la impresión nanométrica mediante electrohidrodinámica de inyección de tinta, el cual puede contribuir significativamente en tal dirección. Una combinación de posicionadores nanoscópicos, dinámica suave de fluidos, evaporación rápida de disolventes y el autoensamblaje subsecuente de las tintas coloidales lleva a la formación de plantillas con diámetros iguales a los de una nanogota aislada que ha sido inyectada. El virtual crecimiento de nanoestructuras tridimensionales, independientemente del material, es determinado por un fenómeno de autoenfocamiento causado por el aumento en el campo electrostático local, dando lugar a una alta razón geométrica. Se demuestran las capacidades de la técnica de impresión electrohidrodinámica a partir de varios ejemplos, entre los que se incluye la fabricación de nanoantenas plasmónicas con tamaños característicos de 50 nm.

http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n6/full/ncomms1891.html

CROWN ETHER-ELECTROLYTE INTERACTIONS PERMIT NANOPORE DETECTION OF INDIVIDUAL DNA ABASIC SITES IN SINGLE MOLECULES

"Crown ether–electrolyte interactions permit nanopore detection of individual DNA abasic sites in single molecules". N. An, A. M. Fleming, H. S. White, C. J. Burrows. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA. In press. 

DOI: 10.1073/pnas.1201669109

DNA abasic (AP) sites are one of the most frequent lesions in the genome and have a high mutagenic potential if unrepaired. After selective attachment of 2-aminomethyl-18-crown-6 (18c6), individual AP lesions are detected during electrophoretic translocation through the bacterial protein ion channel α-hemolysin (α-HL) embedded in a lipid bilayer. Interactions between 18c6 and Na⁺ produce characteristic pulse-like current amplitude signatures that allow the identification of individual AP sites in single molecules of homopolymeric or heteropolymeric DNA sequences. The bulky 18c6-cation complexes also dramatically slow the DNA motion to more easily recordable levels. Further, the behaviors of the AP-18c6 adduct are different with respect to the directionalities of DNA entering the protein channel, and they can be precisely manipulated by altering the cation (Li⁺, Na⁺ or K⁺) of the electrolyte. This method permits detection of multiple AP lesions per strand, which is unprecedented in other work. Additionally, insights into the thermodynamics and kinetics of 18c6-cation interactions at a single-molecule level are provided by the nanopore measurement. 

Los sitios de ADN abásico (AP) son una de las lesiones más frecuentemente encontradas en el genoma y tienen un alto potencial mutagénico si no son reparadas. Despues de el enlace selectivo de 2-aminometil-18-corona-6 (18c6), se detectan las lesiones individuales AP durante la traslocación electroforética a través de del canal iónico de proteína bacterial α-hemolisina (α-HL), que se encuentra inmersa en una bicapa lípida. Las interacciones entre el 18c6 y el Na⁺ producen señales características tipo pulso de amplitud de corriente, que permiten la identificación de sitios AP individuales en moléculas individuales de sequencias de ADN homopoliméricas y heteropoliméricas. Los complejos en bulto de 18c6-catión disminuyen dramáticamente el movimiento del ADN a niveles más fácilmente registrables. Además, los comportamientos de las aducciones AP-18c6 son diferentes en relación a las direccionalidades del ADN que entra al canal proteico, y pueden ser manipulados con precisión mediante la alteración del catión (Li⁺, Na⁺ or K⁺) del electrolito. Este método permite la detección de múltiples lesiones AP por cadena, lo cual no tiene precedentes en otros trabajos. Adicionalmente, por medio de medidas de nanoporos, se proporciona información acerca de la termodinámica y la cinética de las interacciones del 18c6-catión, a nivel de moléculas aisladas.

http://www.pnas.org/content/early/2012/06/12/1201669109

THERMAL QUASI-REFLECTOGRAPHY: A NEW IMAGING TOOL IN ART CONSERVATION

"Thermal quasi-reflectography: a new imaging tool in art conservation". C. Daffara, D. Ambrosini, L. Pezzati, D. Paoletti. OPTICS EXPRESS 20, 14746 (2012).

In the artwork conservation field, non contact diagnostic and imaging methods are widely used and most welcomed. In this work a new imaging tool, called Thermal Quasi-Reflectography (TQR), is proposed and demonstrated. It is based on the recording, by suitable procedures, of reflected infrared radiation in the MWIR band (3-5 μm). The technique, simple to perform, can provide very interesting results in the analysis of the painting surfaces. TQR was demonstrated in situ on two famous artworks: the Zavattari’s frescos in the Chapel of Theodelinda (Italy) and the masterpiece by Piero della Francesca “The Resurrection” (Italy).

En el campo de la conservación de obras de arte son ampliamente usados y ampliamente apreciados los métodos de imagenología y de diagnóstico que no requieren realizar contacto físico. En este trabajo se propone y se demuestra una nueva herramienta de imagenología, llamada Cuasi-Reflectografía Térmica (TQR). La técnica se basa en el registro, por medio de los procedimientos disponibles, de la radiación infrarroja reflejada en la banda MWIR (3-5 μm). La técnica, que es muy sencilla de implementar, puede proporcionar resultados muy interesantes acerca del análisis de las superficies de pinturas. Se demostró el uso in situ de TQR en dos famosas obras de arte: los frescos de Zavattari de la Capilla de Theodelinda (Italia) y la obra maestra de Piero della Francesca "La Resurrección" (Italia).

http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?URI=oe-20-13-14746

ICYTDF-CLAF 2012 LATINAMERICAN EXCHANGE AND TRAINING PROGRAM

 

ICYTDF-CLAF 2012 latinamerican exchange and training program in physics for graduate students and postdoctoral researchers interested into carry out scientific research in collaboration with institutions from Mexico City. For more information, please check the next webpage: http://www.icyt.df.gob.mx/component/content/article/83-vigentes/986-convocatoria-del-programa-de-intercambio-formacion-y-capacitacion-de-recursos-humanos-latinoamericanos-2012

Convocatoria ICYTDF-CLAF 2012 del programa latinoamericano de intercambio, formación y capacitación en física, para estudiantes de posgrado e investigadores posdoctorales interesados en realizar investigación científica en colaboración con instituciones de la Ciudad de México. Para mayor información, favor de revisar la siguiente página web: http://www.icyt.df.gob.mx/component/content/article/83-vigentes/986-convocatoria-del-programa-de-intercambio-formacion-y-capacitacion-de-recursos-humanos-latinoamericanos-2012

BULKY ADAMANTANETHIOLATE AND CYCLOHEXANETHIOLATE LIGANDS FAVOR SMALLER GOLD NANOPARTICLES WITH ALTERED DISCRETE SIZES

 

"Bulky Adamantanethiolate and Cyclohexanethiolate Ligands Favor Smaller Gold Nanoparticles with Altered Discrete Sizes". P. J. Krommenhoek, J. Wang, N. Hentz, A. C. Johnston-Peck, K. A. Kozek, G. Kalyuzhny, J. B. Tracy. ACSNANO. In press. DOI: 10.1021/nn3003778

Use of bulky ligands (BLs) in the synthesis of metal nanoparticles (NPs) gives smaller core sizes, sharpens the size distribution, and alters the discrete sizes. For BLs, the highly curved surface of small NPs may facilitate growth, but as the size increases and the surface flattens, NP growth may terminate when the ligand monolayer blocks BLs from transporting metal atoms to the NP core. Batches of thiolate-stabilized Au NPs were synthesized using equimolar amounts of 1-adamantanethiol (AdSH), cyclohexanethiol (CySH), or n-hexanethiol (C6SH). The bulky CyS- and AdS-stabilized NPs have smaller, more monodisperse sizes than the C6S-stabilized NPs. As the bulkiness increases, the near-infrared luminescence intensity increases, which is characteristic of small Au NPs. Four new discrete sizes were measured by MALDI-TOF mass spectrometry, Au₃₀(SAd)₁₈, Au₃₉(SAd)₂₃, Au₆₅(SCy)₃₀, and Au₆₇(SCy)₃₀. No Au₂₅(SAd)₁₈ was observed, which suggests that this structure would be too sterically crowded. Use of BLs may also lead to the discovery of new discrete sizes in other systems.

El uso de ligantes de bulto (BLs) en la síntesis de nanopartículas metálicas (NPs) da lugar a núcleos de tamaños menores, estrecha la distribución de tamaños, y altera los tamaños discretos. Para los BLs, la superficie altamente curva de las pequeñas NPs puede facilitar el crecimiento, pero conforme el tamaño aumenta la superficie se vuelve plana; el crecimiento de una NP puede terminar cuando la monocapa de ligantes impide que los BLs transporten átomos metálicos hacia el núcleo de NP. Se sintetizaron baños de NPs de Au estabilizadas con tioles, usando cantidades equimolares de 1-adamantanetiol (AdSH), ciclohexanetiol (CySH), o n-hexanetiol (C6SH). Las NPs, que son estabilizadas en bulto con CyS y AdS, tienen un tamaño menor y más monodisperso que las NPs estabilizadas con C6S. Conforme el bulto aumenta, la intensidad de la luminiscencia en el cercano infrarrojo aumenta, lo cual es característico de NPs Au pequeñas. Se midieron cuatro tamaños discretos nuevos por medio de espectrometria de masas MALDI-TOF, Au₃₀(SAd)₁₈, Au₃₉(SAd)₂₃, Au₆₅(SCy)₃₀, y Au₆₇(SCy)₃₀. No se observó Au₂₅(SAd)₁₈, lo cual sugiere que esta estructura pudiera ser demasiado estérica. El uso de BLs también puede llevar al descubrimiento de nuevos tamaños discretos en otros sistemas.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn3003778 

DESIGNING QUANTUM RODS FOR OPTIMIZED ENERGY TRANSFER WITH FIREFLY LUCIFERASE ENZYMES

"Designing Quantum Rods for Optimized Energy Transfer with Firefly Luciferase Enzymes". R. Alam, D. M. Fontaine, B. R. Branchini, M. M. Maye. NANOLETTERS 12, 3251 (2012). DOI: 10.1021/nl301291g

The bioluminescence resonance energy transfer (BRET) between firefly luciferase from Photinus pyralis (Ppy) with core/shell semiconductive quantum rods (QRs) has been studied as a function of QR aspect ratio and internal microstructure. The QRs were found to be ideal energy acceptors, and Ppy-to-core distances were optimized using rod-in-rod microstructures that were achieved by the synthetic control of rod morphology, surface chemistry, and Ppy:QR loading. The BRET ratios of >44 measured are the highest efficiencies to date.

Se ha estudiado la bioluminiscencia debida a la transferencia de energía resonante (BRET) entre la luciferasa de las luciérnagas tipo Photinus pyralis (Ppy) y barras cuánticas (QRx) semiconductoras tipo núcleo/cáscara, como función del factor de forma de las QR y de su microestructura interna. Se encontró que las QRs so aceptores de energía ideales, y que las distancias entre Ppy y los núcleos se optimizan utilizando microestructuras tipo barra-en-barra, que pueden conseguirse mediante el control sintético de la morfología de las barras, la química de superficie, y la concentración Ppy:QR. Se midieron eficiencias BRET de  >44, las cuales son las más altas reportadas hasta el día de hoy.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl301291g

TERAHERTZ AND INFRARED SPECTROSCOPY OF GATED LARGE-AREA GRAPHENE

"Terahertz and infrared spectroscopy of gated large-area graphene". L. Ren, Q. Zhang, J. Yao, Z. Sun, R. Kaneko, Z. Yan, S. Nanot, Z. Jin, I. Kawayama, M. Tonouchi, J. M. Tour, J. Kono. NANOLETTERS. 

In press. DOI: 10.1021/nl301496r

We have fabricated a centimeter-size single-layer graphene device with a gate electrode, which can modulate the transmission of terahertz and infrared waves. Using time-domain terahertz spectroscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy in a wide frequency range (10–10 000 cm^–1), we measured the dynamic conductivity change induced by electrical gating and thermal annealing. Both methods were able to effectively tune the Fermi energy, E_F, which in turn modified the Drude-like intraband absorption in the terahertz as well as the “2E_F onset” for interband absorption in the mid-infrared. These results not only provide fundamental insight into the electromagnetic response of Dirac fermions in graphene but also demonstrate the key functionalities of large-area graphene devices that are desired for components in terahertz and infrared optoelectronics.

Se ha fabricado un dispositivo hecho de capas sencillas de grafeno, con un tamaño del orden de centímetros, y con un electrodo de compuerta, el cual puede modular la transmisión de ondas en la región de los terahertz y del infrarrojo. Se midió el cambio en la conductividad dinámica inducida por la compuerta eléctrica y por tratamientos térmicos, utilizando espectroscopia temporal de terahertz y espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier en un amplio intervalo de frecuencias (10–10 000 cm^–1). Ambos métodos fueron capaces de sintonizar eficientemente la energía de Fermi, E_F, la cual  a su vez modificó la absorción intrabanda tipo Drude en la región de los terahertz, así como también el "2E_F umbral” para la absorción interbanda en el mediano infrarrojo. Estos resultados no solamente proporcionan un entendimiento fundamental más profundo dentro de la respuesta electromagnética de los fermiones de Dirac en el grafeno, sino que demuestran las funcionalidades clave de los dispositivos de amplia área hechos de grafeno, que son deseables para componentes optoelectrónicos en las regiones de los terahertz y del infrarrojo.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl301496r 

JOB OFFER: RESEARCH SCIENTIST I, SOL-GEL CHEMISTRY

Phenomenex is offering a research scientist position, to work on Sol-Gel Chemistry. The position is responsible for the development of the general platform, as well as specific products based on Sol-Gel Technology. This may include leading a team of scientists and engineers to develop new HPLC, SPE and other separation science consumables, as well as taking sole responsibility for developing new manufacturing or analytical techniques used to create or improve products and technology. More information at: https://www.isgs.org/index.php/job-offers-and-demands?task=view&id=13

Phenomenex ofrece un puesto de investigador científico, para trabajar en Química Sol-Gel. El puesto requiere de ser el responsable del desarrollo de la plataforma general, así como de productos específicos, basados en la Tecnología Sol-Gel. Esto puede incluir dirigir a un equipo de científicos e ingenieros para el desarrolo de nuevos HPLC, SPE y de otros consumibles científicos de separación, así como adquirir la responsabilidad de desarrollar nuevas técnicas de manufactura y nuevas técnicas analíticas para la creación o mejora de productos y tecnología. Más información en: https://www.isgs.org/index.php/job-offers-and-demands?task=view&id=13

MANIPULATING MAGNETIC PLASMON PROPAGATION IN METALLIC NANOCLUSTER NETWORKS

"Manipulating Magnetic Plasmon Propagation in Metallic Nanocluster Networks". N. Liu, S. Mukherjee, K. Bao, Y. Li, L. V. Brown, P. Nordlander, N. J. Halas. ACS NANO. In press. DOI: 10.1021/nn301393x

Neighboring fused heptamers can support magnetic plasmons due to the generation of antiphase ring currents in the metallic nanoclusters. In this paper, we use such artificial plasmonic molecules as basic elements to construct low-loss plasmonic waveguides and devices. These magnetic plasmon-based complexes exhibit waveguiding functionalities including plasmon steering over large-angle bends, splitting at intersections, and Mach–Zehnder interference between consecutive Y-splitters. Our findings provide a strategy for circumventing significant challenges in the miniaturization and high-density integration of optical circuits in integrated optics, allowing for the development of ultracompact plasmonic networks for practical applications.

La fusión de heptámeros vecinos puede permitir la presencia de plasmones magnéticos, debido a la generación de anillos de corrientes antifase en los nanocúmulos metálicos. En este trabajo se usaron moléculas plasmónicas artificiales como los elementos básicos para la construcción de dispositivos y de guías de onda plasmónicas de baja pérdida. Estos complejos basados en plasmones magnéticos exhiben funcionalidades de guía de onda, entre las que se incluye la dirección de plasmones sobre flexiones de amplio ángulo, la división en intersecciones y la interferencia tipo Mach-Zehnder entre divisores "Y "consecutivos. Los resultados proporcionan una estrategia para sortear retos significativos en la miniaturización y en la integración de alta densidad de circuitos ópticos en óptica integrada, permitiendo el desarrollo de redes plasmónicas ultracompactas para aplicaciones prácticas.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn301393x 

REVERSIBLE SWITCHING BETWEEN SUPERHYDROPHOBIC STATES ON A HIERARCHICALLY STRUCTURED SURFACE

"Reversible switching between superhydrophobic states on a hierarchically structured surface". T. Verho, J. T. Korhonen, L. Sainiemi, V. Jokinen, C. Bower, K. Franze, S. Franssila, P. Andrew, O. Ikkala, R. H. A. Ras. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA. DOI: 10.1073/pnas.1204328109

Nature offers exciting examples for functional wetting properties based on superhydrophobicity, such as the self-cleaning surfaces on plant leaves and trapped air on immersed insect surfaces allowing underwater breathing. They inspire biomimetic approaches in science and technology. Superhydrophobicity relies on the Cassie wetting state where air is trapped within the surface topography. Pressure can trigger an irreversible transition from the Cassie state to the Wenzel state with no trapped air—this transition is usually detrimental for nonwetting functionality and is to be avoided. Here we present a new type of reversible, localized and instantaneous transition between two Cassie wetting states, enabled by two-level (dual-scale) topography of a superhydrophobic surface, that allows writing, erasing, rewriting and storing of optically displayed information in plastrons related to different length scales.

 La naturaleza ofrece extraordinarios ejemplos de propiedades funcionales de mojado basados en la superhidrofobicidad, tales como las superficies autolimipiantes de las hojas de las plantas y como el aire atrapado en la superficie de insectos que se sumergen, permitiéndoles respirar bajo el agua. Estos ejemplos inspiran el desarrollo de estrategias biomiméticas en la ciencia y en la tecnología. La superhidrofobicidad ocurre en el estado Cassie de mojamiento, en el cual el aire permanece atrapado en la topografía de la superficie. La presión puede provocar una transición irreversible desde el estado Cassie hacia el estado Wenzel, en el cual no hay aire atrapado - esta transición comúnmente es perjudicial para la funcionalidad de no-mojamiento y normalmente se evita. Aquí se presenta un nuevo tipo de transición instantánea, localizada y reversible entre dos estados Cassie de mojamiento, que es permitida por una topografía de dos niveles (escala doble) en una superficie superhidrofóbica, la cual permite escribir, borrar y guardad información que se despliega ópticamente en protuberancias relacionadas a las distintas escalas de longitud.

http://www.pnas.org/content/early/2012/06/05/1204328109 

SELF-ORIENTING NANOCUBES FOR THE ASSEMBLY OF PLASMONIC NANOJUNCTIONS

"Self-orienting nanocubes for the assembly of plasmonic nanojunctions". B. Gao, G. Arya, A. R. Tao. NATURE NANOTECHNOLOGY. In press. DOI: 10.1038/nnano.2012.83

Plasmonic hot spots are formed when metal surfaces with high curvature are separated by nanoscale gaps and an electromagnetic field is localized within the gaps. These hot spots are responsible for phenomena such as subwavelength focusing, surface-enhanced Raman spectroscopy and electromagnetic transparency, and depend on the geometry of the nanojunctions between the metal surfaces. Direct-write techniques such as electron-beam lithography can create complex nanostructures with impressive spatial control but struggle to fabricate gaps on the order of a few nanometres or manufacture arrays of nanojunctions in a scalable manner. Self-assembly methods, in contrast, can be carried out on a massively parallel scale using metal nanoparticle building blocks of specific shape. Here, we show that polymer-grafted metal nanocubes can be self-assembled into arrays of one-dimensional strings that have well-defined interparticle orientations and tunable electromagnetic properties. The nanocubes are assembled within a polymer thin film and we observe unique superstructures derived from edge–edge or face–face interactions between the nanocubes. The assembly process is strongly dependent on parameters such as polymer chain length, rigidity or grafting density, and can be predicted by free energy calculations.

La formación de "hot spots" plasmónicos ocurre cuando las superficies metálicas de gran curvatura se encuentran separadas por espaciamientos nanométricos y el campo electromagnético se localiza en dichos espaciamientos. Estos "hot spots" son los responables de fenómenos tales como el enfocamiento por debajo de la longitud de onda, la espectroscopia Raman incrementada de superficie y la transparencia electromagnética, que dependen de la geometría de las nanouniones que existen entre las superficies metálicas. Las técnicas de escritura directa, tales como la litografía por haces de electrones, pueden crear nanoestructuras complejas con un control espacial impresionante, pero luchan por fabricar espaciamientos del orden de algunos nanómetros o por fabricar arreglos de nanonuniones de manera escalable. Los métodos de autoensamblaje, por el contrario, ocurren a la misma escala pero masivamente, utilizando como bloques de construcción nanopartículas metálicas de formas específicas. Aquí se muestra que un polímero injertado con nanocubos metálicos puede ser autoensamblado en arreglos de cuerdas unidimensionales, con orientaciones bien definidas entre las partículas y con propiedades electromagnéticas sintonizables. Los nanocubos se ensamblan en una película delgada polimérica y se observan superestructuras únicas que se derivan de las interacciones arista-arista o cara-cara entre los  nanocubos. El proceso de ensamblado depende fuertemente de parámetros tales como la longitud de cadena del polímero, la rigidez o la densidad de injertos, y es bien descrito mediante cálculos de energía libre.

http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2012.83.html 

A PARTIALLY INTERPENETRATED METAL-ORGANIC FRAMEWORK FOR SELECTIVE HYSTERETIC SORPTION OF CARBON DIOXIDE

"A partially interpenetrated metal–organic framework for selective hysteretic sorption of carbon dioxide". S. Yang, X. Lin, W. Lewis, M. Suyetin, E. Bichoutskaia, J. E. Parker, C. C. Tang, D. R. Allan, P. J. Rizkallah, P. Hubberstey, N. R. Champness, K. M. Thomas, A. J. Blake, M. Schröder. NATURE MATERIALS. 

In press. DOI: 10.1038/nmat3343

The selective capture of carbon dioxide in porous materials has potential for the storage and purification of fuel and flue gases. However, adsorption capacities under dynamic conditions are often insufficient for practical applications, and strategies to enhance CO₂–host selectivity are required. The unique partially interpenetrated metal–organic framework NOTT-202 represents a new class of dynamic material that undergoes pronounced framework phase transition on desolvation. We report temperature-dependent adsorption/desorption hysteresis in desolvated NOTT-202a that responds selectively to CO₂. The CO₂ isotherm shows three steps in the adsorption profile at 195 K, and stepwise filling of pores generated within the observed partially interpenetrated structure has been modelled by grand canonical Monte Carlo simulations. Adsorption of N₂, CH₄, O₂, Ar and H₂ exhibits reversible isotherms without hysteresis under the same conditions, and this allows capture of gases at high pressure, but selectively leaves CO₂ trapped in the nanopores at low pressure.

La captura selectiva de dióxido de carbono en materiales porosos tiene un alto potencial para el almacenamiento y la purificación de combustibles y de gases contaminantes. Sin embargo, las capacidades de adsorción bajo condiciones dinámicas comúnmente son insuficientes para las aplicaciones prácticas, y se requieren estrategias destinadas a aumentar la selectividad por parte del soporte que recibe al  CO₂. El NOTT-202 presenta una red única, que interpenetra redes metálicas y orgánicas, y representa una nueva clasde de material dinámico cuya red experimenta transiciones de fase muy pronunciados ante la desolvación. Se reporta una histéresis de adsorción/desorción dependiente de la temperatura en NOTT-202a desolvado, que corresponde selectivamente al CO₂. La isoterma de CO₂ muestra tres pasos en el perfil de adsorción a 195 K, y el llenado a pasos de los poros en la estructura que se observa parcialmente interpenetrada ha sido modelada por simulaciones de Monte Carlo tipo gran canónico. Bajo idénticas condiciones, la adsorción de N₂, CH₄, O₂, Ar y H₂ exhibe isotermas reversibles y sin histéresis, lo cual permite capturar los gases bajo una alta presión, pero dejando atrapado a baja presión, selectivamente, al CO₂ en los nanoporos.

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3343.html 

ORGANIC SOLAR CELL MATERIALS AND ACTIVE LAYER DESIGNS-IMPROVEMENTS WITH CARBON NANOTUBES: A REVIEW

"Organic solar cell materials and active layer designs—improvements with carbon nanotubes: a review". B. Ratier, J. -M. Nunzi, M. Aldissi, T. M. Kraft, E. Buncel. POLYMER INTERNATIONAL 61, 342 (2012). DOI: 10.1002/pi.3233

Organic solar cells offer an opportunity to diversify renewable energy sources owing to their low technological cost. They are amenable to large surfaces and can easily be integrated into buildings. It is necessary, however, to improve their energy efficiency and durability for the development of a sustainable technology. In these devices, photovoltaic conversion is based on the separation of photogenerated charges at an interface between electron donor and acceptor materials, which imposes some constraints on the photoactive layer of the cells. In this paper, which includes some of our studies, we address optimization of the active layer: absorption and exciton dissociation steps, the open-circuit voltage and the active layer morphology. A promising direction proposed to improve the active layer morphology and cell efficiency is the incorporation of highly anisotropic nanoparticles such as carbon nanotubes, which may facilitate charge transport to the electrodes. Dispersion and orientation of the nanotubes in the organic matrix are discussed and we suggest an ideal model polymer solar cell which will maximize performance of the cells by using carbon nanotubes in the active layer.

Las celdas solares orgánicas ofrecen una oportunidad para diversificar las fuentes de energía renovable debido a su bajo costo tecnológico. Las celdas solares orgánicas son susceptibles de fabricarse en amplias superficies y pueden se integradas a los edificios fácilmente. Es necesario, sin embargo, para el desarrollo de tecnología sustentable, mejorar su eficiencia energética y su durabilidad. En estos dispositivos, la conversión fotovoltaica se basa en la separación de cargas fotogeneradas en la interfaz entre los materiales donadores y aceptores de electrones, lo cual impone restricciones a la capa fotoactiva de las celdas. En este trabajo, que incluye algunos estudios de los autores, se resalta la optimización de la capa activa: pasos de absorción y de disociación de excitones, voltaje a circuito abierto y morfología de la capa activa. Se propone un camino prometedor, para la mejora de la morfología de la capa activa y de la eficiencia de la celda, que consiste en la incorporación de nanopartículas altamente anisotrópicas, como lo son los nanotubos de carbono, los cuales pueden facilitar el transporte de carga hacia los electrodos. Se discuten la dispersión y la orientación de los nanotubos en la matriz orgánica y se sugiere un modelo idealizado de una celda solar polimérica con el cual se maximizará el desempeño de las celdas, usando nanotubos de carbono como capa activa.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pi.3233/abstract 

POSTDOC ON HIERARCHICALLY STRUCTURED POROUS SENSOR AND ACTUATOR SYSTEMS FOR MEDICAL APPLICATIONS

University of Leoben's Institute of Physics offers a postdoctoral position to work on the investigation of controlled and reversible switching of nanoporous micro- bending bars in physiological studies. The work includes bottom-up chemical synthesis of nanoporous films, their top-down structuring by deep X-ray lithography and the demonstration of their function with a fluid chamber attached to an atomic force microscope. For more information check the next website: 

https://www.isgs.org/index.php/job-offers-and-demands?task=view&id=12

El Instituto de Física de la University of Leoben's ofrece una plaza postdoctoral para trabajar en la investigación de interruptores controlados y reversibles de microbarras nanoporosas flexibles en estudios fisiológicos. El trabajo incluye síntesis química bottom-up de películas nanoporosas, su estructuración top-down por medio de litografía de rayos X profundos y la demostración de su funcionamiento con una cámara de fluidos conectada a un microscopio de fuerza atómica. Para mayor información revisa el siguiente sitio web: https://www.isgs.org/index.php/job-offers-and-demands?task=view&id=12

NEW METHOD TO EVALUATE OPTICAL PROPERTIES OF CORE-SHELL NANOSTRUCTURES

"New method to evaluate optical properties of core-shell nanostructures". V. Rentería-Tapia, A. Franco, J. García-Macedo. JOURNAL OF NANOPARTICLE RESEARCH 14, 915 (2012). 

DOI: 10.1007/s11051-012-0915-4

A new method is presented to calculate, for metallic core–dielectric shell nanostructures, the local refractive index, resonance condition, maximum spectral shift, plasma wavelength, and the sensitivity of the wavelength maximum to variations in the refractive index of the environment. The equations that describe these properties are directly related to the surface plasmon peak position, refractive index of the shell, and to the surrounding medium. The method is based on the approach that a layered core dispersed in a dielectric environment (core–shell model) can be figured out as an uncoated sphere dispersed in a medium with a local refractive index (local refractive index model). Thus, in the Mie theory, the same spectral position of the surface plasmon resonance peak can be obtained by varying the volume fraction of the shell or by varying the local refractive index. The assumed equivalence between plasmon resonance wavelengths enable us to show that the local refractive index depends geometrically on the shell volume fraction. Hence, simple relationships between optical and geometrical properties of these core–shell nanostructures are obtained. Furthermore, good agreement is observed between the new relationships and experimental data corresponding to gold nanoparticles (radius = 7.5 nm) covered with silica shells (with thicknesses up to 29.19 nm), which insured that the equivalence hypothesis is correct.

Se presenta un método nuevo para calcular, en nanoestructuras tipo núcleo metálico - cáscara dieléctrica, el índice de refracción local, la condición de resonancia, el máximo desplazamiento espectral, la longitud de onda del plasma, y la sensibilidad de la longitud de onda a la que se encuentra el máximo ante variaciones en el índice de refracción del ambiente. Las ecuaciones que describen estas propiedades están directamente relacionadas a la posición del pico del plasmón de superficie, al índice de refracción de la cáscara, y al medio circundante. El método se basa en considerar a un núcleo recubierto que está disperso en un medio dieléctrico (modelo núcleo-cáscara) como si se tratara de una esfera sin recubrir que está dispersa en un medio con un índice de refracción local (modelo de índice de refracción local). Así, en la teoría de Mie, la misma posición espectral del pico de resonancia del plasmón de superficie puede obtenerse tras modificar la fracción de llenado de la cáscara o tras modificar el índice de refracción local. Esta hipótesis de equivalencia entre las longitudes de onda del plasmón de resonancia permite mostrar que el índice de refracción local depende geométricamente de la fracción de llenado de la cáscara. De este modo, se obtienen unas sencillas relaciones entre las propiedades ópticas y las propiedades geométricas de la nanoestructuras núcleo-cáscara. Además, se observa una correspondencia adecuada entre las nuevas relaciones y datos experimentales que corresponden a nanopartículas de oro (radio = 7.5 nm) cubiertas con cáscaras de dióxido de silicio (con espesores de hasta 29.19 nm), lo cual asegura que la hipótesis de equivalencia es correcta.

http://www.springerlink.com/content/h0744kl3638117h4/

ROBUST ABSOLUTE MAGNETOMETRY WITH ORGANIC THIN-FILM DEVICES

"Robust absolute magnetometry with organic thin-film devices". W. J. Baker, K. Ambal, D. P. Waters, R. Baarda, H. Morishita, K. van Schooten, D. R. McCamey, J. M. Lupton, C. Boehme. NATURE COMMUNICATIONS 3, 898 (2012). DOI: 10.1038/ncomms1895

Magnetic field sensors based on organic thin-film materials have attracted considerable interest in recent years as they can be manufactured at very low cost and on flexible substrates. However, the technological relevance of such magnetoresistive sensors is limited owing to their narrow magnetic field ranges (~30 mT) and the continuous calibration required to compensate temperature fluctuations and material degradation. Conversely, magnetic resonance (MR)-based sensors, which utilize fundamental physical relationships for extremely precise measurements of fields, are usually large and expensive. Here we demonstrate an organic magnetic resonance-based magnetometer, employing spin-dependent electronic transitions in an organic diode, which combines the low-cost thin-film fabrication and integration properties of organic electronics with the precision of a MR-based sensor. We show that the device never requires calibration, operates over large temperature and magnetic field ranges, is robust against materials degradation and allows for absolute sensitivities of <50 nT Hz^−1/2.

Los sensores de campo magnético basados en películas delgadas de materiales orgánicos han atraído considerablemente la atención en los años recientes, ya que pueden fabricarse a un muy bajo costo sobre substratos flexibles. Sin embargo, la relevancia tecnológica de tales sensores magnetoresistivos está limitada por sus estrechos intervalos de detección de campos magnéticos (~30 mT) y por la continua calibración que requieren para compensar las fluctuaciones térmicas y la degradación del material. En el lado opuesto están los sensores basados en resonancia magnética (MR), los cuales utilizan relaciones físicas fundamentales para la medición extremadamente precisa de los campos, pero que suelen ser muy grandes y costosos. Aquí se demuestra un magnetómetro que se basa en la resonancia magnética orgánica, y que emplea transiciones electrónicas, dependientes del spin, en un diodo orgánico, el cual combina el bajo costo de fabricación de las películas delgadas y las propiedades de integración de la electrónica orgánica con la presición de un sensor basado en MR. Se muestra que el dispositivo nunca tiene que ser calibrado, que opera en un amplio intervalo de temperaturas y de campos magnéticos, que es resistente ante de la degradación de los materiales y que permite sensibilidades de <50 nT Hz^−1/2.

 http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n6/full/ncomms1895.html

LIQUID-INFUSED NANOSTRUCTURED SURFACES WITH EXTREME ANTI-ICE AND ANTI-FROST PERFORMANCE

"Liquid-infused nanostructured surfaces with extreme anti-ice and anti-frost performance". P. Kim, T. S. Wong, J. Alvarenga, M. J. Kreder, W. E. Adorno-Martinez, J. Aizenberg. ACS NANO. In press. 

DOI: 10.1021/nn302310q

Ice-repellent coatings can have significant impact on the global energy saving and improving safety in many infrastructures, transportation, and cooling systems. Recent efforts for developing ice-phobic surfaces have been mostly devoted to utilize lotus leaf-inspired superhydrophobic surfaces, yet these surfaces fail in high humidity conditions due to water condensation and frost formation and even lead to increased ice adhesion due to a large surface area. We report a radically different type of ice-repellent material based on slippery, liquid-infused porous surfaces (SLIPS), where an ultrasmooth and slippery liquid interface is maintained by infusing a water-immiscible liquid into a nanostructured surface. We develop a direct fabrication method of SLIPS on industrially relevant metals, particularly aluminum, one of the most widely used materials as cooling fins in heat exchangers and lightweight structural materials for aircraft, marine vessels, and construction materials. We demonstrate that SLIPS-coated Al surfaces not only suppress ice/frost accretion by effectively removing condensed moisture even in high-humidity conditions, but also exhibit at least an order of magnitude lower ice adhesion than state-of-the-art materials. Based on a theoretical analysis followed by extensive icing/deicing experiments, we discuss special advantages of SLIPS as ice-repellent surfaces: highly reduced sliding droplet sizes resulting from the extremely low contact angle hysteresis. We show that our surfaces remain essentially frost-free even in high humidity conditions, in which any conventional materials accumulate ice. These results indicate that SLIPS is a promising candidate for developing robust anti-icing materials for broad applications, such as refrigeration, aviation, roofs, wires, outdoor signs, wind turbines.

Los recubrimientos repelentes de hielo pueden tener un impacto significativo en el ahorro global de energía y en el mejoramiento de la seguridad relacionada con infraestructuras, transportación y sistemas de enfriamiento. Los esfuerzos recientes para el desarrollo de superficies hielofóbicas han sido dedicados principalmente a la utilización de supeficies superhidrofóbicas inspiradas en la hoja de lotus, sin embargo aún estas superficies fallan ante condiciones de alta humedad, debido a la condensación del agua y a la formación de escarcha, lo que incluso lleva a un aumento en la adhesión del hielo gracias a la alta área superficial. Aquí se reporta un tipo de material repelente de hielo que es radicalmente distinto, el material se basa en "slippery", superficies porosas con infusión de líquidos (SLIPS), las cuales mantienen una interfaz líquida ultrasuave y resbaladiza a partir de la infusión de un liquido inmiscible en agua en una superficie nanoestructurada. Se desarrolló un método de fabricación directa de SLIPS en metales de importancia industrial, en particular en aluminio, que es uno de los materiales más ampliamente usados como aletas en intercambiadores de calor y en materiales estructurales de bajo peso de aviones, barcos y de materiales de construcción. Se demuestra que las superficies de aluminio recubiertas con SLIPS no solamente impiden la formación de hielo/escarcha a partir de la remoción efectiva de la humedad condensada, incluso en condiciones de alta humedad, sino que también exhibe una menor adhesión al hielo, en un orden de magnitud menos que los materiales actuales. Basados en un análisis teórico, seguido de experimentos extensivos de formación de hielo y deshielo, se discuten las ventajas especiales de los SLIPS como superficies repelentes de hielo: una alta reducción de los tamaños de las gotas que resbalan, lo cual resulta en una histéresis extremadamente baja del ángulo de contacto. Se muestra que estas superficies se mantienen libres de escarcha aún bajo condiciones de alta humedad, ante las cuales la mayor parte de los materiales convencionales acumulan hielo. Estos resultados indican que los SLIPS son un candidato promisorio para el desarrollo de materiales robustos antiescarcha en una amplia cantidad de aplicaciones, tales como refrigeración, aviación, techos, cables, señalizaciones, turbinas de viento.
 

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn302310q 

POSTDOCTORAL STAYS TO STRENGTHEN THE QUALITY OF MEXICAN GRADUATE PROGRAMS / ESTANCIAS POSDOCTORALES VINCULADAS AL FORTALECIMIENTO DE LA CALIDAD DEL POSGRADO NACIONAL

http://www.conacyt.gob.mx/Convocatorias/Paginas/Convocatoria_Estancias_Posdoctorales.aspx#20123

LIGHT SPLITTING IN NANOPOROUS GOLD AND SILVER

 

"Light splitting in nanoporous gold and silver". M. Bosman, G. R. Anstis, V. J. Keast, J. D. Clarke, M. B. Cortie. ACS NANO 6, 319 (2012). DOI: 10.1021/nn203600n

 

Nanoporous gold and silver exhibit strong, omnidirectional broad-band absorption in the far-field. Even though they consist entirely of gold or silver atoms, these materials appear black and dull, in great contrast with the familiar luster of continuous gold and silver. The nature of these anomalous optical characteristics is revealed here by combining nanoscale electron energy loss spectroscopy with discrete dipole and boundary element simulations. It is established that the strong broad-band absorption finds its origin in nanoscale splitting of light, with great local variations in the absorbed color. This nanoscale polychromaticity results from the excitation of localized surface plasmon resonances, which are imaged and analyzed here with deep sub-wavelength, nanometer spatial resolution. We demonstrate that, with this insight, it is possible to customize the absorbance and reflectance wavelength bands of thin nanoporous films by only tuning their morphology.

El oro y la plata nanoporosa exhiben una fuerte absorción omnidireccional de banda ancha en el campo lejano. A pesar de que estos materiales están compuestos por completo de átomos de oro o de plata, su apariencia es de color negro mate, en contraste con el brillo que suelen mostrar el oro y la plata que son continuas. Aquí se revela la naturaleza de estas características ópticas anómalas, a partir de la combinación de espectroscopia nanométrica de pérdida de energía electrónica y de simulaciones de dipolos discretos y elementos de frontera. Se establece que la fuerte absorción de banda ancha tiene su origen en la separación de la luz en la nanoescala, con grandes variaciones locales del color absorbido. Esta policromaticidad nanométrica proviene de la excitación de resonancias plasmónicas de superficie localizadas, las cuales se analizan y estudian aquí con una resuolución espacial nanométrica, muy por debajo de la longitud de onda. Este estudio demuestra que es posible adaptar la longitud de onda de las bandas de absorbancia y de reflectancia en películas delgadas nanoporosas mediante la sóla modificación de su morfología.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn203600n

ANOMALOUS HIGH CAPACITANCE IN A COAXIAL SINGLE NANOWIRE CAPACITOR

"Anomalous high capacitance in a coaxial single nanowire capacitor". Z. Liu, Y. Zhan, G. Shi, S. Moldovan, M. Gharbi, L. Song, L. Ma, W. Gao, J. Huang, R. Vajtai, F. Banhart, P. Sharma, J. Lou, P. M. Ajayan. NATURE COMMUNICATIONS 3, 879 (2012). DOI: 10.1038/ncomms1833

Building entire multiple-component devices on single nanowires is a promising strategy for miniaturizing electronic applications. Here we demonstrate a single nanowire capacitor with a coaxial asymmetric Cu-Cu₂O-C structure, fabricated using a two-step chemical reaction and vapour deposition method. The capacitance measured from a single nanowire device corresponds to ~140 μF cm⁻², exceeding previous reported values for metal–insulator–metal micro-capacitors and is more than one order of magnitude higher than what is predicted by classical electrostatics. Quantum mechanical calculations indicate that this unusually high capacitance may be attributed to a negative quantum capacitance of the dielectric–metal interface, enhanced significantly at the nanoscale.

La construcción dispositivos multicomponentes completos en un solo nanoalambre es una estrategia prometedora para la miniaturización de aplicaciones electrónicas. Aquí se demuestra un capacitor hecho de un solo nanoalambre con una estructura asimétrica coaxial de Cu-Cu₂O-C, elaborada a partir de una reacción química de dos pasos y depositada por un método de vapor. Se midió la capacitancia del dispositivo hecho de un solo nanoalambre, y corresponde a ~140 μF cm⁻², lo cual excede los valores que previamente se han reportado para microcapacitores metal-aislante-metal, el valor es un orden de magnitud superior al que predice la electrostática clásica. Cálculos hechos a partir de mecánica cuántica indican que esta inusual alta capacitancia puede deberse a una capacitancia cuántica negativa de la interfaz dieléctrico-metal, la cual en la nanoescala se ve incrementada notablemente.

http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n6/full/ncomms1833.html

EVOLUTIONARY SELECTION OF ENZYMATICALLY SYNTHESIZED SEMICONDUCTORS FROM BIOMIMETIC MINERALIZATION VESICLES

"Evolutionary selection of enzymatically synthesized semiconductors from biomimetic mineralization vesicles". L. A. Bawazer, M. Izumi, D. Kolodin, J. R. Neilson, B. Schwenzer, D. E. Morse. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA. In press. DOI: 10.1073/pnas.1116958109 

The way nature evolves and sculpts materials using proteins inspires new approaches to materials engineering but is still not completely understood. Here, we present a cell-free synthetic biological platform to advance studies of biologically synthesized solid-state materials. This platform is capable of simultaneously exerting many of the hierarchical levels of control found in natural biomineralization, including genetic, chemical, spatial, structural, and morphological control, while supporting the evolutionary selection of new mineralizing proteins and the corresponding genetically encoded materials that they produce. DNA-directed protein expression and enzymatic mineralization occur on polystyrene microbeads in water-in-oil emulsions, yielding synthetic surrogates of biomineralizing cells that are then screened by flow sorting, with light-scattering signals used to sort the resulting mineralized composites differentially. We demonstrate the utility of this platform by evolutionarily selecting newly identified silicateins, biomineralizing enzymes previously identified from the silica skeleton of a marine sponge, for enzyme variants capable of synthesizing silicon dioxide (silica) or titanium dioxide (titania) composites. Mineral composites of intermediate strength are preferentially selected to remain intact for identification during cell sorting, and then to collapse postsorting to expose the encoding genes for enzymatic DNA amplification. Some of the newly selected silicatein variants catalyze the formation of crystalline silicates, whereas the parent silicateins lack this ability. The demonstrated bioengineered route to previously undescribed materials introduces in vitro enzyme selection as a viable strategy for mimicking genetic evolution of materials as it occurs in nature.

La manera en que la naturaleza evoluciona y esculpe materiales a partir de proteínas ha inspirado nuevas estrategias para la ingeniería de materiales, sin embargo todavía no es entendida por completo. Aquí se presenta una plataforma biológica de síntesis, libre de células, para el avance en los estudios acerca de la síntesis biológica de materiales de estado sólido. Esta plataforma es capaz de desarrollar simultáneamente muchos de los niveles jerárquicos de control que se encuentran en la biomineralización natural, incluídos el control genético, químico, espacial, estructural y morfológico, a la vez que secunda la selección evolutiva de nuevas proteínas mineralizadas y la correspondiente codificación genética de los materiales que produce. La expresión proteica dirigida con ADN y la mineralización enzimática ocurren en microesferas de poliestireno en emulsiones tipo agua en aceite, cediendo a sustitutos sintéticos para las células de biomineralización que están apantalladas por un flujo, con señales de luz blanca esparcida que son usadas para arreglar diferenciadamente los compositos mineralizados resultantes. Se demuestra la utilidad de esta plataforma por medio de la selección evolutiva de nuevas silicateínas identificadas, de enzimas biomineralizadas previamente identificadas en el esqueleto de dióxido de silicio de esponjas marinas, para variantes de enzimas capaces de sintetizar compuestos de dióxido de silicio (silica) o de dióxido de titanio (titania). Los compuestos minerales de dureza intermedia son seleccionados preferentemente para mantenerlos intactos para la identificación durante la clasificación celular, y entonces para colapsarlos después de la clasificación y exponer los genes codificados para la amplificación enzimática del ADN. Algunas de las nuevas variantes de silicateínas seleccionadas catalizan la formación de silicatos cristalinos, en contraste con las silicateínas de las que provienen, que carecen de esa habilidad. La ruta de bioingeniería que se demuestra, para materiales previamente desconocidos, presenta a la selección enzimática in vitro como una estrategia que permite imitar la evolución genética de materiales que existen en la naturaleza.

http://www.pnas.org/content/early/2012/06/06/1116958109