Nanocristales con muy distintos puntos de congelación y fusión
(NC&T) No se había observado nunca antes en nanopartículas incrustadas un efecto tan grande y casi simétrico en la divergencia de los puntos de fusión y de solidificación con respecto a las temperaturas correspondientes del material en bruto.
El hallazgo es obra de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
Las transiciones de fase entre un sólido y su líquido, o entre un líquido y su vapor, son fenómenos familiares en el mundo cotidiano, por ejemplo, entre el hielo y el agua, o entre el agua y el vapor de agua.
Más allá del interés en ciencia pura, las propiedades de las nanopartículas de germanio empotradas en matrices de dióxido de silicio amorfo tienen aplicaciones prácticas prometedoras. Los nanocristales del germanio dentro de la sílice tienen la habilidad de aceptar carga y mantenerla establemente durante largos períodos, una propiedad que puede utilizarse para producir mejores sistemas de memoria para los ordenadores. Es más, el dióxido de germanio mezclado con el dióxido de silicio (sílice) ofrece ventajas particulares para formar las fibras ópticas utilizadas para la comunicación a largas distancias.
 | | El punto de fusión de nanocristales de germanio incrustados en cristal de sílice se midió dentro de un microcopio electrónico. (Foto: LBNL) |
Para la mayoría de los materiales, las energías de las interfaces entre un sólido y un vapor, por ejemplo una barra de oro expuesta al aire, favorecen la formación de una capa líquida en la superficie cuando la temperatura aumenta, que continúa creciendo hasta que el objeto entero se funde. Esta capa líquida se forma a temperaturas más bajas a medida que la proporción de la superficie con respecto al volumen se incrementa.
Sin embargo, los nanocristales incrustados se comportan a veces de manera diferente. El fenómeno del supercalentamiento se ha observado en el caso de nanocristales empotrados en una matriz cristalina, por ejemplo en nanopartículas de plomo incrustadas en una matriz de aluminio.
Pero los nanocristales de germanio en vidrio de sílice son un caso realmente diferente. Tienen que ser supercalentados para fundirse. Y los mismos rasgos que obligan al supercalentamiento para que el cristal sólido pueda fundirse implican que las inclusiones fundidas deben ser superenfriadas antes de que se solidifiquen.
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