Investigación del Dr. Harvey Zambrano, publicada en “Nano Letters”, analiza la transferencia de calor en la interfaz de canales de grafeno soportados con agua en su interior.
La prestigiosa revista científica internacional “Nano Letters”, publicada por la American Chemical Society, destacó en su portada el artículo desarrollado por el académico de la Universidad Técnica Federico Santa María, Dr. Harvey Zambrano, cuyo foco es la transferencia de calor a través de las paredes monoatómicas de un nanoconducto 2D compuesto por líquido y cómo se ven alteradas por la acción indirecta de un substrato en particular que soporta el material.
La traducción al español de la publicación es «El papel de los sustratos subyacentes en el transporte térmico interfacial en nano-canales de grafeno soportados: Implicaciones de la translucidez térmica», en la que colaboraron también el exestudiante de doctorado del Dr. Zambrano y actual profesor de la Universidad de Concepción, Diego Becerra y Jens H. Walther de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU).
Proceso largo
En cuanto a los tiempos que conllevó el conseguir la portada, el Dr. Zambrano explica que pasó por un proceso largo de revisión realizado por pares, “el artículo tuvo una excelente evaluación por parte de los editores de la revista desde un comienzo, que lo llevaron a ser parte de un concurso donde se eligió la publicación para la portada, con lo cual nos exoneraron de un pago cercano de US$ 2.000 que es el costo habitual por estar en esa exposición”.
Agrega que “Nano Letters” es una revista muy selectiva, “en mi caso el artículo demoró varios meses y es parte de una investigación que desarrollo por cerca de 15 años, por lo que el hecho de publicarlo en portada le brinda mayor difusión y una mayor exposición a nivel internacional, es en realidad un gran orgullo que esto haya sucedido”.
Supercomputadoras
Parte del trabajo desarrollado por el académico del Departamento de Ingeniería Mecánica de la USM necesita de supercomputadoras, las que no se encuentran en Chile, sino que precisamente en la DTU y por eso es tan valiosa la colaboración con Jens H. Walther.
“En el país y tampoco en Latinoamérica existe la tecnología que se requiere para el tipo de investigación que realizo”, cuenta el académico, quien acaba de terminar un proyecto Fondecyt del cual se derivó el artículo publicado en “Nano Letters” y cuya idea central es desarrollar motores térmicos nanoscópicos que son “máquinas que generan y transforman energía a escala nanoscópica. En el caso nuestro, utilizando gradientes térmicos y cambios de temperatura para ser utilizadas en nanosistemas donde la portabilidad y el gasto de consumo energético y la eficiencia energética son claves”.
En el detalle, el Dr. Harvey Zambrano señala que dentro de ese proyecto se encontraron con un problema, ligado a que la transferencia de calor a escala mesoscópica no estaba bien caracterizada y “si uno quiere predecir lo que va a ocurrir en un nanocanal, en términos de transferencia de calor, evacuación de calor o aislamiento del calor, las ecuaciones clásicas no sirven porque la escala en que se trabaja es muy pequeña, “donde la presencia de los mismos átomos, y moléculas afectan las ecuaciones que están hechas para un continuo”.
Por lo anterior, desarrollaron el estudio en pequeña escala y “utilizamos simulaciones átomo por átomo y modelamos un sistema nanoscópico en el que el material era un material 2D. Estos materiales son una familia de derivados a partir del grafeno el que tiene una única capa de carbono, una capa monoatómica, por lo que tiene unas propiedades sorprendentes, que se han ido observando en los últimos 15 años”.
Posterior al modelamiento nanoscópico, pusieron el material en contacto con el agua, que era parte de lo que querían probar: “en canales nanoscópicos, donde una pared de grafeno está muy cerca de la otra, colocamos gradientes térmicos o electrodos calientes y con el fin de ver cómo fluye el agua y cómo se transfiere el calor en ese material es complicado. Este problema no se había estudiado bien y se necesitaban respuestas a ¿qué pasa si yo tengo un sustrato y tengo líquido y quiero ver cómo se transfiere el calor? ¿Se escapa el calor de ese sistema? O lo mismo, de manera inversa, ¿cómo se almacena el calor en el agua?”.
Usos futuros
Al consultarle al profesor cuáles serían los posibles usos de estos estudios, el Dr. Zambrano precisa que pueden ser variados como la producción de nanosensores de alta sensibilidad o sistemas ultraportables, como por ejemplo, el concepto de lab-on-a-chip, “que es tratar de colocar en un microchip todo un laboratorio clínico”.
“Todas estas investigaciones son claves para a futuro desarrollar nuevas tecnologías”, puntualiza el Dr. Zambrano.
Equipo Prensa
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