Transformación del cemento líquido en un vidrio metálico con propiedades semiconductoras

Imagen cortesía de Argonne National Laboratory

«Este nuevo material tiene muchas aplicaciones, que incluyen fabricar resistencias en láminas como las que se usan en las pantallas de cristal líquido», explicó Chris BenmoreEnlace externo , investigador del Argonne National Laboratory (EE UU) Enlace externo , que ha trabajado con científicos de Japón Enlace externo , Finlandia y Alemania en este trabajo.

Su investigación, “Network topology for the formation of solvated electrons in binary CaO-Al2O3 composition glasses” publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) pone a prueba una manera de crear un vidrio metálico con algunas características superiores a sus alternativas de metal convencional. Por ejemplo una mayor resistencia a la abrasión, menor fragilidad que los cristales normales, conductividad, baja pérdida de energía, y buena fluidez para su tratamiento.

Hasta ahora solo se había conseguido convertir metales en vidrios metálicos. El cemento ha pasado a engrosar esa lista mediante un proceso físico denominado ‘captura de electrones’. Entender cómo funciona este mecanismo abre la puerta a convertir otros sólidos normalmente aislantes en semiconductores a temperatura ambiente.

Captura de electrones
«El fenómeno de la captura de electrones, y convertir el cemento líquido en metal líquido es algo que se descubrió hace relativamente poco, pero que no se había explicado hasta ahora», aseguró Benmore. «Ahora que sabemos las condiciones necesarias para que se produzca la captura de electrones podemos desarrollar e investigar la forma de hacer conductores de electricidad otros materiales».

Para cambiar las propiedades del cemento los investigadores estudiaron la mayenita, un elemento común de los cementos aluminosos —con contenido de calcita y bauxita—. La calentaron hasta los 2000 ºC en un levitador aerodinámico que permitió controlar completamente el proceso de enfriado. Al no estar en contacto con ninguna superficie, evitaron que se formasen cristales minerales, y permitieron que templase en un estado vítreo que puede llevar a cabo la ‘captura de electrones’, la que permite que se vuelva conductor eléctrico.
Los científicos descubrieron que la conductividad eléctrica se creaba cuando los electrones libres quedaban atrapados en las estructuras en forma de caja que tienen los vidrios. Esto permitía una movilidad de los electrones similar a la que tienen los metales.

Información adicional en la noticia de Argonne National Laboratory Enlace externo y en Design&Trend Enlace externo .

Fuente: El Correo  Enlace externo, 28/05/2013

 

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