THINNER THERMAL INSULATION

Dr. Klaus Noller from the Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV in Freising and Prof. Gerhard Sextl from the Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC in Würzburg have been involved with the development of VIPs since the very beginning. They now want to ready the panels for cost-effective mass production. “The key elements are the films: they dictate the quality, life span and price,” acknowledges Noller. “The current production method is time-consuming and expensive: three of the five layers of plastic have to be coated with aluminum and stuck together. This requires seven production steps, which drives the price up.” At present, these expensive VIPs are employed only where a space saving is worth the money: for example in high-end refrigerators and freezers.

The new film is easier to produce because it is made up of just two plastic films with three barrier layers: one aluminum-coated plastic film is coated with a micrometer-thin layer of ORMOCER® – an ISC invention – and then coated again with aluminum. ORMOCER®s contain an organic-inorganic hybrid silicon-oxygen polymer matrix, which makes the material exceptionally tight and stable. “That’s what makes it perfect for insulation panels,” says Noller. “Gases and liquids cannot easily penetrate the ORMOCER® layer.” The new insulation films can be fashioned in just five stages. First a film is coated, then the ORMOCER® layer applied, then coated a second time before the barrier film is applied to the sealing film. “The end product is better and cheaper than the insulation films already on the market,” claims Sextl.

El Dr. Klaus Noller del Instituto Fraunhofer para Ingeniería de Procesos y Empaquetamiento IVV, en Freising, y el Prof. Gerhard Sextl del Instituto Fraunhofer para la Investigación en Silicatos ISC, en Würzburg, desde el comienzo han estado involucrados en el desarrollo de Tableros Aislantes al Vacío (VIPs). Ellos quieren ahora tener listos los tableros para una producción en masa costeable. "Los elementos clave son las películas: ellas determinan la calidad, el período de vida y el precio", reconoce Noller. "El actual método de producción es tardado y costoso: tres de las cinco capas de plástico tienen que ser recubiertas con aluminio y pegadas juntas. Esto requiere de siete etapas de producción, lo cual eleva el precio". Actualmente, estos VIPs caros son empleados sólo donde la optimización de espacios se refleja en dinero: por ejemplo en refrigeradores y congeladores de lujo.

La nueva películas es más fácil de producir porque está hecha de sólo dos películas de plástico con tres capas protectoras: una película de plástico cubierta de aluminio es recubierta con una capa de ORMOCER® - un invento de ISC - con un espesor del orden de micras, y cubierta de nuevo con aluminio. Los ORMOCER® contienen un polímero con matriz de silicio-oxígeno híbrida orgánica-inorgánica, lo cual da lugar a un material firme y estable. "Eso es lo que lo hace perfecto para su uso como tableros de aislamiento", dice Noller. "Los Gases y los líquidos no pueden penetrar la capa de ORMOCER® con facilidad". Las nuevas películas de aislamiento pueden lograrse en tan sólo cinco etapas. Primero una película es recubierta, entonces se aplica la capa de ORMOCER®, entonces se recubre una segunda vez antes de aplicar la película barrera a la película de sello. "El producto final es mejor y más barato que las películas aislantes que ya existen en el mercado", dice Sextl.

http://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2011/december/thinner-thermal-insulation.html 

XIII PNCS

International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids

CARVING AT THE NANOSCALE: SEQUENTIAL GALVANIC EXCHANGE AND KIRKENDALL GROWTH AT ROOM TEMPERATURE

"Carving at the Nanoscale: Sequential Galvanic Exchange and Kirkendall Growht at Room Temperature". E. González, J. Arbiol, V. F. Puntes. Science 334, 1377 (2011). doi: 10.1126/science.1212822

Shape control of inorganic nanocrystals is important for understanding basic size- and shape-dependent scaling laws and is useful in a wide range of applications. With minor modifications in the chemical environment, it is possible to control the reaction and diffusion processes at room temperature, opening up a synthetic route for the production of polymetallic hollow nanoparticles with very different morphology and composition, obtained by the simultaneous or sequential action of galvanic replacement and the Kirkendall effect.

El control de la forma en nanocristales inorgánicos es importante para el entendimiento básico de la dependencia de las leyes de escalamiento con el tamaño y la forma, y es útil en una amplia gama de aplicaciones. Realizando pequeñas modificaciones al ambiente químico es posible controlar los procesos de reacción y difusión a temperatura ambiente, abriendo una puerta a la ruta sintética para la producción de nanopartículas polimetálicas huecas con muy diversas morfologías y composiciones, obtenidas por la acción simultánea y secuencial del reemplazo galvánico y del efecto Kirkendall.

http://www.sciencemag.org/content/334/6061/1377.full

PHYSICAL AGEING OF THE CONTACT LINE ON COLLOIDAL PARTICLES AT LIQUID INTERFACES

"Physical ageing of the contact line on colloidal particles at liquid interfaces". D. M. Kaz, R. McGorty, M. Mani, M. P. Brenner, V. N. Manoharan. Nature Materials. IN PRESS. doi:10.1038/nmat3190

Young’s law predicts that a colloidal sphere in equilibrium with a liquid interface will straddle the two fluids, its height above the interface defined by an equilibrium contact angle. This has been used to explain why colloids often bind to liquid interfaces, and has been exploited in emulsification, water purification, mineral recovery, encapsulation and the making of nanostructured materials. However, little is known about the dynamics of binding. Here we show that the adsorption of polystyrene microspheres to a water/oil interface is characterized by a sudden breach and an unexpectedly slow relaxation. The relaxation appears logarithmic in time, indicating that complete equilibration may take months. Surprisingly, viscous dissipation appears to play little role. Instead, the observed dynamics, which bear strong resemblance to ageing in glassy systems, agree well with a model describing activated hopping of the contact line over nanoscale surface heterogeneities. These results may provide clues to longstanding questions on colloidal interactions at an interface.

La ley de Young predice que una esfera coloidal en equilibrio con una interfaz líquida se extenderá por los dos fluidos, su altura por encima de la interfaz queda definida por un ángulo de contacto de equilibrio. Esto ha sido usado para explicar por qué los coloides frecuentemente se unen a interfaces líquidas, y ha sido aprovechado en emulsiones, purificación de agua, recuperación de minerales, encapsulación y elaboración de materiales nanoestructurados. Sin embargo, poco se conoce acerca de la dinámica de la unión. Aquí mostramos que la adsorción de microesferas de poliestireno a una interfaz de agua/aceite es caracterizada por una ruptura repentina y por una relajación inesperadamente lenta. La relajación es logarítmica en el tiempo, indicando que el equilibrio total puede toma meses. Sorprendentemente, la disipación viscosa parece jugar un papel menor. En cambio, la dinámica observada, que resulta similar al envejecimiento de sistemas vítreos, es bien descrita por un modelo de saltos activados de la línea de contacto sobre las nanohetereogeneidades de la superficie. Estos resultados pueden proveer pistas para elucidar viejas preguntas sobre las interacciones coloidales en una interfaz. 

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3190.html

MOLECULAR GAS SENSING BELOW PARTS PER TRILLION: RADIOCARBON-DIOXIDE OPTICAL DETECTION

"Molecular gas sensing below parts per trillion: Radiocarbon-dioxide optical detection". I. Galli, S. Bartalini, S. Borri, P. Cancio, D. Mazzotti, P. De Natale, G. Giusfredi. Physical Review Letters. IN PRESS.

Radiocarbon (14C) concentrations at 43 parts-per-quadrillion level (ppq) are measured by using Saturated-Absorption Cavity Ring-down (SCAR) spectroscopy by exciting radiocarbon dioxide (14C16O2) molecules at 4.5 mm wavelength. The ultimate sensitivity limits of molecular trace gas sensing are pushed down to attobar pressures using a comb-assisted absorption spectroscopy set-up. Such result represents the lowest pressure ever detected for a gas of simple molecules. The unique sensitivity, the wide dynamic range, the compactness and relatively low cost of this table-top set-up open new perspectives for 14C-tracing applications, such as radiocarbon dating, biomedicine, or environmental and Earth sciences. Detection of other very rare molecules can be as well pursued thanks to the wide and continuous mid-IR spectral coverage of the described set-up.

 Se han medido concentraciones de radiocarbono (14C) del orden del nivel de 43 partes por cuatrillón (ppq), usando espectroscopia de absorción saturada en una cavidad de anillo hacia abajo (SCAR) tras excitar moléculas de dióxido de radiocarbono (14C16O2) con una longitud de onda de 4.5 mm. Los mejores límites de sensibilidad de detección de trazas moleculares de gas se han llevado hasta presiones de attobars usando un dispositivo experimental de espectroscopia de absorción asistida. Tal resultado representa la menor presión jamás detectada por un gas de moléculas simples. La excepcional sensibilidad, el amplio rango dinámico, el tamaño compacto y el relativo bajo costo de este dispositivo de mesa abren nuevas perspectivas para aplicaciones que impliquen detección de 14-C, tales como fechamiento por radiocarbono, biomedicina, o en ciencias ambientales y de la Tierra. La detección de otras moléculas muy extrañas puede lograrse gracias a la amplia y continua cobertura de la región espectral del mediano Infrarrojo con el dispositivo descrito. 

http://prl.aps.org/accepted