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Silvana TapiaFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetburbujas contaminan datos nanocanalesfabricación nanocanales dispositivo repetidomanchas en imagen variación energía canalagua ultra pura detectores neutrinosnanocanales fuente de inyecciónagua movimiento constante francis villatoroexperimentos con nanocanales francis villatoroeliminación burbuja en canal aguamicrogramos agua para experimentosfrecuencias instrumentos inyectar polarizacióncapacitancia efectiva sistema aguaancho canal moléculas agua armstrongfabricación nanocanales burbujaserrores medición tamaño canalmolécula de agua como errorFrancis VillatoroArmstrongHéctor SocasScienceAndré GeimGainHBN
Eliminación burbuja en canal Agua
Con
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Francis Villatoro explica que incluso cantidades mínimas de agua, como microgramos, son suficientes para realizar numerosos experimentos con nanocanales.
…como el camión Cande, sí que se llenan con agua ultra pura, creo. Pero los temas de los fotomultiplicadores, para facilitarlo, pero tampoco es tan ultra pura, ¿vale? O sea, es pura, pero no es la más ultra pura que podemos fabricar en el laboratorio, ¿eh? En este tipo de experimentos sí, porque estamos hablando de nanocanales y te interesa que haya al mínimo… De hecho, comenta que han fabricado muchísimos dispositivos y además que los han rellenado muchas veces y cuando rellenan con agua muchas veces te aparecen burbujas que se ve en la imagen, se ve en la imagen como una mancha, en la imagen de la variación de la capacidad de la energía. con la distancia a lo largo del canal en la dirección longitudinal, se ve como una mancha y eso le llaman ellos burbuja y entonces han desechado esos datos. Lo que pasa es que aquí, como esto es un canal, el agua se está moviendo; pues vuelves a inyectar agua, vuelves a meter un poquito de presión y como tienes un sitio que es la fuente de agua por la que estás inyectando, esto son cosas muy pequeñitas, pero bueno, están conectadas a agua y necesitas cantidades de agua absolutamente ridículas, ¿vale? Aquí con microgramos de agua ya tienes más que sobra para hacer infinidad de experimentos. Me está dando sed; mueves el agua a través del canal y eliminas la burbuja. Entonces tú primero chequeas de que no esté la burbuja, y una vez que ves que el canal tiene agua, que está limpia de burbuja, ahora es cuando haces todo. El recorrido de frecuencias con diferentes instrumentos de inyectar frecuencias para ir viendo cómo varía esa polarización de las moléculas de agua y que eso modifica la capacitancia efectiva del sistema. Quiero recordar, Francis, corrígeme si me equivoco, igual lo mencionaste, no estoy seguro, que el ancho del canal es como tres moléculas de agua. El más pequeño, el más pequeño, la molécula de agua en principio se ha llegado hasta 3 Armstrong. Pero ya digo aquí hay un problema de, o sea, medir en detalle el tamaño del canal es muy difícil. Porque es por fabricación, o sea, tú fabricas con una técnica de fabricación que por las características de la técnica de fabricación garantiza que más o menos tienes un cierto tamaño. Entonces, tú utilizas unas medidas para medir más o menos qué tamaño tiene, pero tienes errores. Entonces, errores del tamaño de la molécula de agua los puedes tener perfectamente, ¿vale? O sea, los errores en el tamaño del canal los tienes. Pero ellos plantean que más o menos, y pone siempre el símbolo aproximado, consiguen canales de una altura de un nanómetro. ¿Qué es un nanómetro? Pues un nanómetro son, pues de ese orden, dos o tres moléculas, depende de cómo las coloques una encima de otra.…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro explica cómo desarrollaron una técnica basada en un microscopio de fuerza atómica para estudiar la constante dieléctrica del agua en canales nanométricos.
Habla: Francis VillatoroPalabras #5agua en canales nanométrica scienceancho canal 200 nanómetros micrómetrospropiedades eléctricas alevines ranasmicroscopio fuerza atómica constante dieléctricacapacitancia imágenes microscopio fuerza atómicaagua canales nanométricos técnica desarrollada…todos los años. Publican bastante, ¿eh? El equipo es muy bueno y es un equipo muy amplio; tiene mucha gente y colabora con muchísima gente de todo el mundo. Pero no tienen esa presión de decir: es que tengo que publicar todos los años un cierto número. La financiación la tienes asegurada. ¿Quién no le va a dar dinero a un premio Nobel? Pida lo que pida, ¿no? Y sabiendo de más que publica en las mejores revistas. Pues esto lo publicaron en 2018 en la revista Science, un artículo en el que estudiaban el agua en canales de altura nanométrica. la anchura, imaginaros un canal en el que la anchura son unos 200 nanómetros, eran 200 micrómetros, eran micrómetros, como ahora no recuerdo lo de Science, pero bueno, eran similares a los que han publicado ahora Entonces estamos hablando de canales con una anchura de 200 nanómetros en una longitud de unos 10 micrómetros y con una altura de pocos nanómetros Entonces estudiaron cómo el agua pasa a través de esos canales y lo que les interesaba eran las propiedades eléctricas Claro, es que es el experto en temas de propiedades eléctricas, en el caso de los alevines de ranas era diamagnetismo Entonces, Desarrollamos una técnica basada en un microscopio de fuerza atómica para poder estudiar la constante dieléctrica del agua en esos canales. Acordémonos que básicamente la constante dieléctrica está relacionada con la capacidad, con la capacitancia. Entonces yo puedo, a partir de imágenes de la capacitancia, y la capacitancia la puedo obtener poniendo la punta del microscopio de fuerza atómica encima del canal por el que pasa agua. Entonces, claro, tú dices, parece una trivialidad hacer un canal de tan poca altura, pero es complicado, técnicamente es complicado, requiere un enorme manejo de materiales tipo grafeno En este caso utilizan una base de grafito, encima ponen un material similar al grafeno que también…
Francis Villatoro describe una técnica para explorar las propiedades dieléctricas del agua en canales nanométricos, utilizando un microscopio de fuerza atómica y fotolitografía.
Habla: Francis VillatoroPalabras #13nituro bolo hexagonal capa superiormicroscopio fuerza atómica capacitanciapropiedades dieléctricas agua canales nanométricosrastering pantallita televisión flujoconstante dieléctrica transversal sciencemodelo teórico constante dinámicaagua sustancia maravillosa universomoléculas dipolares aguapuentes hidrógeno entre moléculasdensidad agua mayor densidad hieloestructura cristalina separación moléculasenlaces hidrógeno moléculas aguananocanales altura nanómetromodelo tres fluidos aguaconstante dieléctrica agua…hexágonos, y la constante de reque es un poquito mayor, pero más o menos casan bien, el nitruro de bolo hexagonal, el HBN, casa bien con el grafeno. Aquí han puesto el grafito, encima ponen una capa de bastante grosor, o sea, son una multicapa de nituro de Bolo hexagonal. Después, con técnicas de fotolitografía, ponen los canales con silicio y después lo tapan de nuevo con nituro de bolo hexagonal. Entonces, con la punta del microscopio de fuerza atómica van por encima de la capa superior del nituro de bolo hexagonal y lo sorprendente es que las propiedades dieléctricas del agua o de lo que haya más allá de esa capa se pueden explorar midiendo la capacitancia en la punta del microscopio de fuerza atómica. Entonces, viendo las variaciones de la capacitancia a lo largo del canal, yo muevo el microscopio de fuerza atómica y hago que haga un zigzag como una pantallita de televisión, un rastering; voy escaneando línea a línea transversalmente el flujo y se va moviendo el agua y voy viendo una imagen a partir de la cual yo puedo deducir la constante dieléctrica. Entonces, lo que hicieron en 2018, lo publicaron en Science, y fue una gran noticia: era la constante dieléctrica transversal, transversal al canal, ¿vale? Bajando de unos 60 nanómetros hasta aproximadamente un nanómetro, midieron la constante dieléctrica transversal. Y claro, aquí quedó la gran duda; la constante dinámica no ofreció demasiadas sorpresas, se ajustaba bastante bien a los modelos teóricos. Los modelos teóricos son relativamente sencillos; nos dicen que el agua, bueno recordemos que el agua es una de las sustancias más maravillosas y más incomprendidas y más relevantes para la vida en el universo. El agua tiene una estructura muy compleja porque las moléculas de agua son dipolares y aparecen enlaces, puentes de hidrógeno entre ellas; por eso la densidad del agua es mayor que la densidad del hielo, aunque el hielo sea el cristal, porque cuando se ponen en su estructura cristalina las moléculas de agua se separan más de lo que le unen entre sí los enlaces de hidrógeno. Entonces, lo que se observa cuando tú pones un canal muy pequeño es que llega un momento en que muy pocos enlaces de hidrógeno se pueden formar porque no hay tamaño. Cuando tú estás trabajando con un canal que tiene una altura de un nanómetro, pues te caben dos moléculas de agua y casi no te caben una encima de otra. O sea, es muy difícil montar muchos enlaces de hidrógeno en vertical. Entonces, cuando tú buscas el modelo del agua moviéndose por un nanocanal, básicamente es un modelo de tres fluidos. Yo tengo agua normal, agua cuyo constante dieléctrica es La del agua en un vaso de agua, en un volumen arbitrario, y después dos pequeñas capitas, una capita muy delgadita, en la que el índice, la constante dieléctrica es diferente, arriba y abajo. Es decir, tengo tres fluidos. Tengo un fluido de capa límite muy…
Francis Villatoro explica que incluso cantidades mínimas de agua, como microgramos, son suficientes para realizar numerosos experimentos con nanocanales.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1burbujas contaminan datos nanocanalesfabricación nanocanales dispositivo repetidomanchas en imagen variación energía canalagua ultra pura detectores neutrinosnanocanales fuente de inyecciónagua movimiento constante francis villatoroexperimentos con nanocanales francis villatoroeliminación burbuja en canal aguamicrogramos agua para experimentosfrecuencias instrumentos inyectar polarizacióncapacitancia efectiva sistema aguaancho canal moléculas agua armstrongfabricación nanocanales burbujaserrores medición tamaño canalmolécula de agua como error…como el camión Cande, sí que se llenan con agua ultra pura, creo. Pero los temas de los fotomultiplicadores, para facilitarlo, pero tampoco es tan ultra pura, ¿vale? O sea, es pura, pero no es la más ultra pura que podemos fabricar en el laboratorio, ¿eh? En este tipo de experimentos sí, porque estamos hablando de nanocanales y te interesa que haya al mínimo… De hecho, comenta que han fabricado muchísimos dispositivos y además que los han rellenado muchas veces y cuando rellenan con agua muchas veces te aparecen burbujas que se ve en la imagen, se ve en la imagen como una mancha, en la imagen de la variación de la capacidad de la energía. con la distancia a lo largo del canal en la dirección longitudinal, se ve como una mancha y eso le llaman ellos burbuja y entonces han desechado esos datos. Lo que pasa es que aquí, como esto es un canal, el agua se está moviendo; pues vuelves a inyectar agua, vuelves a meter un poquito de presión y como tienes un sitio que es la fuente de agua por la que estás inyectando, esto son cosas muy pequeñitas, pero bueno, están conectadas a agua y necesitas cantidades de agua absolutamente ridículas, ¿vale? Aquí con microgramos de agua ya tienes más que sobra para hacer infinidad de experimentos. Me está dando sed; mueves el agua a través del canal y eliminas la burbuja. Entonces tú primero chequeas de que no esté la burbuja, y una vez que ves que el canal tiene agua, que está limpia de burbuja, ahora es cuando haces todo. El recorrido de frecuencias con diferentes instrumentos de inyectar frecuencias para ir viendo cómo varía esa polarización de las moléculas de agua y que eso modifica la capacitancia efectiva del sistema. Quiero recordar, Francis, corrígeme si me equivoco, igual lo mencionaste, no estoy seguro, que el ancho del canal es como tres moléculas de agua. El más pequeño, el más pequeño, la molécula de agua en principio se ha llegado hasta 3 Armstrong. Pero ya digo aquí hay un problema de, o sea, medir en detalle el tamaño del canal es muy difícil. Porque es por fabricación, o sea, tú fabricas con una técnica de fabricación que por las características de la técnica de fabricación garantiza que más o menos tienes un cierto tamaño. Entonces, tú utilizas unas medidas para medir más o menos qué tamaño tiene, pero tienes errores. Entonces, errores del tamaño de la molécula de agua los puedes tener perfectamente, ¿vale? O sea, los errores en el tamaño del canal los tienes. Pero ellos plantean que más o menos, y pone siempre el símbolo aproximado, consiguen canales de una altura de un nanómetro. ¿Qué es un nanómetro? Pues un nanómetro son, pues de ese orden, dos o tres moléculas, depende de cómo las coloques una encima de otra.…
Francis Villatoro explica una propuesta de Gain de 2018 para controlar las propiedades eléctricas del agua en nanocanales.
Habla: Francis VillatoroPalabras #9fabricación controlada nanocanales gainagua en canales reducción alturapropiedades eléctricas agua gain 2018…O sea, había muchas dudas sobre realmente cuáles eran las propiedades eléctricas del agua en esos nanocanales, entre comillas, naturales, porque la propia complejidad del material hace que la interpretación de los resultados experimentales sea muy complicada. Entonces, lo que plantea Gain en 2018 es: vamos a fabricar nosotros el canal y vamos a fabricarlo de manera controlada, vamos a fabricar mucho y vamos a descartar los que no nos gusten y vamos a ir viendo cómo va variando el comportamiento del agua conforme la altura del canal va reduciéndose y esa es la clave de lo que se hace aquí, es decir, esto prácticamente es una cosa que se tendría que haber descubierto porque ha habido experimentos equivalentes con materiales, entre comillas, naturales pero en los que no está controlado todo el detalle del canal y entonces…
Francis Villatoro describe un proceso de fabricación de nanocanales donde se crean múltiples canales paralelos para luego examinarlos bajo un microscopio de fuerza atómica.
Habla: Francis VillatoroPalabras #18fabricación nanocanales paralelomicroscopio fuerza atómica canalesfrancis villatoro examina canales…etcétera, que van a estudiar modelos y que van a tratar de entender ese tipo de comportamiento y cuando lo entendamos bien, pues podremos incluso mejorar el diseño de estos nanocanales y hacerlo más preciso porque ya tendremos una teoría que prediga. Lo que vamos a observar. Y entonces podremos ver a la hora de seleccionar los dispositivos buenos de los malos; aquí se fabrican, esto se fabrica en plan comp, en plan peine, o sea yo fabrico muchos canales paralelos y después meto agua en todos y con el microscopio de fuerza atómica los voy mirando. todos y voy viendo cuáles son los buenos y digo pues el bueno es el 3, que es mejor; y el 3 y el 7 son mejores que los otros 35. Pues descarto los otros 33 y me quedo con estos dos, ¿no? O sea, se hace una selección de cuáles son los canales que por sus…