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Borja TosarJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor Socastejido de moléculas superficieentrelazamiento versus tejido molecularmalla similar a un tejido ropamateriales moleculares entrelazados plantilla metálicatopología material resultante plantilla órgano metálicostécnica defectos materiales plantillaavances espectaculares artículoFrancis VillatoroJuan Carlos Gil2DWPN-1MajoranaWubben Polymer NetworkJiang XiaoUniversidad de XinjiangChinaWikipediaJuan Manuel CruzMayraYouTubePAMSGimli
Material topológico indicios tejidos
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Francis Villatoro y Juan Carlos Gil discuten sobre el uso de los términos 'entrelazamiento' y 'tejido' para describir la estructura de materiales moleculares.
…una combinación de las de ambas moléculas. Es realmente increíble; es como el fulereno que englobaba otra molécula y por tanto viajan juntas, pero esto a nivel hasta macroscópico entrelazándolo. Juan Carlos, quizás en lugar de la palabra entrelazamiento se Podría utilizar la palabra tejido, ¿no? Estás tejiendo una superficie a base de moléculas más o menos en forma de hilos y las vas tejiendo formando esa malla muy similar a un tejido de ropa, está al cual, sí, pero yo no veía ninguna diferencia semántica entre ambos, pero si tú la ves, desde luego yo creo que es mejor tejido; tejido se entiende bastante guay. Bueno, ¿qué pasa? Más que nada por evitar que entrelazamiento tiene esa connotación del entrelazamiento cuántico que queríamos. Nada que ver, venga, pues vamos con tejido. Entonces los primeros avances que se hicieron eso hace 25 años era depositando los chismes que querías entrelazar en una plantilla, una plantilla típicamente metálica o formada por compuestos órgano metálicos con lo cual esto influía decisivamente la topología del material resultante; no se tenía mucho control, la plantilla que ponías era la que marcaba de forma definitiva el bicho que te salía y además sabemos que esa técnica producía materiales con un montón de defectos, un montón brutal de defectos. Bueno, pues en este artículo que os estoy introduciendo se hace un avance espectacular. Los autores han conseguido sintetizar, no entrelazar, sino sintetizar una red tejida, digamos, bidimensional de moléculas orgánicas sin metales, autoportante. Eso significa que es suficientemente fuerte su estructura como para automantenerse. Vamos, que si la…
Significado #1 · Palabras #10
Juan Carlos Gil continúa explicando el concepto de 'entrelazado' como una estrategia topológica utilizada en el diseño de materiales, comparándolo con la fabricación de telas y redes de pesca.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #14 · Palabras #2composición química nuevos materialesenlaces atómicos estructura materialestopología organización espacial materialesfulerenos cajas formadas carbonoaislantes topológicos conducen superficie aislantesuperconductores topológicos borde estados majoranaqubits ordenadores cuánticos francisentrelazado como estrategia topológicatejido comparado con telasredes de pesca medievales formadascotas de malla flexibles…porque hablaba, además en inglés se dice, ¿cómo es? Arquitectured, Arquitected, Arquitected Materials. Sí, sí, yo no sabía muy bien cómo traducirlo en español, dije diseño. El español medio me lo he inventado, porque no se dice, bueno, no se llama de diseño. Pues sí, mira, cuando se piensan nuevos materiales o si te pones a diseñar nuevos materiales, solemos tener en cuenta tres factores: la composición química, cómo los átomos se enlazan entre sí y la estructura; vidrios, cristales o si acaso materiales granulares en estado sólido que es lo habitual. Pero hay otra dimensión en esto que a menudo pasa un poquito más desapercibida: que es la topología, la forma en la que los elementos estructurales de aquello que estás montando se organizan y se relacionan en el espacio. Hay ejemplos de materiales que deben parte de su función a su topología, como los fulerenos, que alguna vez hemos mencionado, estas cajas, balones de fútbol, formadas completamente por átomos de carbono, que son capaces de englobar dentro de ellas un grupo funcional. o cosas más cercanas a lo que nos suele contar Francis como los aislantes topológicos que conducen la electricidad por su superficie mientras que su interior es aislante o los superconductores topológicos, que el volumen globalmente es superconductor mientras que el borde puede abelgar una serie de estados robustos como los de Majorana que a veces ha hablado eso, Francis, como posible uso eventual una vez que se detecten, que creo que la cosa todavía está por ahí, pues es un uso eventual como qubits de ordenadores cuánticos Una estrategia topológica que se ha usado desde tiempos ancestrales para dotar a determinados materiales de resistencia, flexibilidad y adaptabilidad A formas es el entrelazado. El entrelazado, el tejido, si queréis, lo que es hacer telas con hilos, que ha sido usado desde hace mogollón para hacer telas, como decía, fibras textiles, redes de pesca, por ejemplo, o las cotas de malla medievales formadas por anillitos, que eran flexibles, no pesaban muchísimo y eran, sin embargo, muy útiles para los espalazos. Bueno, pues estas ideas de Juntar elementos y hacer una estructura que afecta la función últimamente está inspirando una serie de materiales que se llaman así en inglés: Arquitected Material. Yo usaré la palabra diseñados o estructurados en lo que os quiero contar, y la clave es que…
Juan Carlos Gil aclara la definición de 'material topológico', señalando que sus propiedades físicas están protegidas por invariantes matemáticos y que Francis Villatoro probablemente le corregirá en algún momento.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2 · Palabras #7material topológico invariantes matemáticosfrancis villatoro corrige definición materialnúmeros enteros invariantes topológicosinvariantes topológicos fraccionessemi enteros materiales topológicoscarga topológica entera invariantesdivisores modificaciones materiales…en lo que os quiero contar, y la clave es que las propiedades macroscópicas de estos materiales no derivan directamente de su composición sino de la relación entreespacial de los distintos chismitos, unidades estructurales pequeñitas que los forman. Aunque usa la palabra topología, quería también destacar que hay una definición precisa de material topológico, que son aquellos cuyas propiedades físicas están protegidas, por decirlo de alguna forma, por invariantes topológicos matemáticos que no domino yo. Esto, Francis me corregirá, que a menudo, no sé si siempre, bueno, pues están definidos como números enteros. Eso es siempre, Francis, no estoy. En principio sí, lo que pasa es que en algunos invariantes topológicos se usa algún tipo de fracción. A veces son semi enteros o múltiplos de tres. Se podría quitar el divisor porque el divisor es común, pero a veces se mantiene el divisor porque son modificaciones de materiales que tenían la carga topológica entera y entonces al aparecer un caso fraccionario se incorpora también el concepto de que es topología y no se cambia la definición de la carga. Me recordaba a unos conceptos matemáticos que también has discutido tú en el programa, como los nudos o los trenzados, que son objetos puramente matemáticos; o también existen materiales físicos que deriven de eso, no estoy seguro. Bueno, pero que tiene…
Juan Carlos Gil continúa explicando cómo la manipulación topológica de materiales puede influir en sus propiedades físicas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6 · Palabras #3manipulación topológica materialespropiedades electrónicas aislantes topológicossuperconductores topológicos propiedades cuánticaspropiedades mecánicas manipulación topológica…Sí, claro, con macromoléculas, como pueden ser tanto proteínas, como ADN, como muchos otros polímeros, si se puede hacer un trenzado, anudar y hacer cosas por el estilo. Se han publicado artículos anudando ADN, por ejemplo. Sí, bueno, el ADN daría para 27. Bueno, el caso es que haciendo este tipo de barrabasadas topológicas puedes afectar las propiedades electrónicas, como decíamos en los aislantes topológicos, cuánticas, como los superconductores topológicos, o a menudo simplemente mecánicas. A nadie se le escapa que las propiedades de un material sean modificables o emerjan, no de los átomos y sus enlaces, sino de cómo se relacionan las distintas partes del material entre sí. Bueno, pues obviamente es un fenómeno interesantísimo que abre la…
Juan Carlos Gil explica las características de los tejidos moleculares, comparándolos con el grafeno y destacando su alta relación superficie-volumen como factor clave para sus propiedades.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #12tejidos moleculares comparados con grafenorelación superficie volumen en tejidos molecularesmateriales bidimensionales entrelazando moléculasjuan carlos gil explica tejidos moleculares…contribuciones y el americano lo único que ha hecho ha sido ayudar a escribir el texto. Está muy bien, no han contado con xagépetes sino con un tipo que sabe inglés. Bueno, el autor principal es Jiang Xiao, está afiliado a la Universidad de Xinjiang en China. Estamos hablando en este caso de tejidos moleculares, ¿vale? Materiales bidimensionales, no como el grafeno, que son un montón de átomos que se van enlazando de forma covalente todos entre sí, sino materiales bidimensionales entrelazando, anudando, entrelazando moléculas. Claro, estos materiales tienen una relación superficie-volumen altísima; esto va a ser clave para sus propiedades, porque son ultrafinos y eso, tienen unas propiedades físicas y químicas derivadas de estas, pues muy muy particulares. Se están estudiando este tipo de cosas; es muy reciente. Los primeros avances fueron del año 2000, cuando se confirmó la viabilidad de esto. Insisto, es moléculas independientes, por ejemplo una cadena muy larga, que se entrelaza con otra y entre las dos se…
Francis Villatoro y Juan Carlos Gil discuten sobre el uso de los términos 'entrelazamiento' y 'tejido' para describir la estructura de materiales moleculares.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #10tejido de moléculas superficieentrelazamiento versus tejido molecularmalla similar a un tejido ropamateriales moleculares entrelazados plantilla metálicatopología material resultante plantilla órgano metálicostécnica defectos materiales plantillaavances espectaculares artículo…una combinación de las de ambas moléculas. Es realmente increíble; es como el fulereno que englobaba otra molécula y por tanto viajan juntas, pero esto a nivel hasta macroscópico entrelazándolo. Juan Carlos, quizás en lugar de la palabra entrelazamiento se Podría utilizar la palabra tejido, ¿no? Estás tejiendo una superficie a base de moléculas más o menos en forma de hilos y las vas tejiendo formando esa malla muy similar a un tejido de ropa, está al cual, sí, pero yo no veía ninguna diferencia semántica entre ambos, pero si tú la ves, desde luego yo creo que es mejor tejido; tejido se entiende bastante guay. Bueno, ¿qué pasa? Más que nada por evitar que entrelazamiento tiene esa connotación del entrelazamiento cuántico que queríamos. Nada que ver, venga, pues vamos con tejido. Entonces los primeros avances que se hicieron eso hace 25 años era depositando los chismes que querías entrelazar en una plantilla, una plantilla típicamente metálica o formada por compuestos órgano metálicos con lo cual esto influía decisivamente la topología del material resultante; no se tenía mucho control, la plantilla que ponías era la que marcaba de forma definitiva el bicho que te salía y además sabemos que esa técnica producía materiales con un montón de defectos, un montón brutal de defectos. Bueno, pues en este artículo que os estoy introduciendo se hace un avance espectacular. Los autores han conseguido sintetizar, no entrelazar, sino sintetizar una red tejida, digamos, bidimensional de moléculas orgánicas sin metales, autoportante. Eso significa que es suficientemente fuerte su estructura como para automantenerse. Vamos, que si la…
Juan Carlos Gil comenta sobre un nuevo material llamado 2DWPN-1 y explica su nombre, que alude a ser un material bidimensional con una red polimérica tejida. Describe cómo este material se diferencia de trabajos anteriores al no usar plantillas metálicas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8 · Palabras #9material bidimensional 2dwpn-1red polimérica tejida wubbenenlaces dativos boronitrógenopolimerización in situ moléculas pequeñasmaterial 2dwpn-1 autoorganizadomoléculas polimerizadas disolvente efectotejido sarga tecnología textilpatrón dos arriba y dos abajotejido sarga trama y urdimbrewikipedia estructura del tejido sargaurdimbre hilos perpendiculares sarga…prácticamente libre de defectos. A ver, en mi opinión lo que empaña un poco este fabuloso resultado es el nombre que han elegido para el material 2DWPN-1. Colín, tenemos al teflón, tenemos al rayón. Chico, algo chulo. Bueno, el nombre alude directamente al 2D, a qué es un material bidimensional, y el WPN es un acrónimo de red polimérica tejida, Wubben Polymer Network en inglés. Pues eso, este material no se teje usando plantillas metálicas como en trabajos anteriores, sino que se polimeriza in situ. Y se polimeriza a partir de moléculas pequeñas ya de forma tejida. La clave son los enlaces dativos boronitrógeno; los enlaces dativos es cuando un elemento aporta los dos electrones y otro lo recibe, típicamente en enlaces covalentes cada uno aporta uno, típicamente. De tal forma que estos enlaces boronitrógeno son razonablemente flexibles, lo que van a permitir que la tensión del Tejido no dé al traste con el material que se está, ya os digo, polimerizando y tensando in situ, según se van formando. Esto se hace de forma autoorganizada, no hay catalizadores, no hay plantillas como antes, simplemente las moléculas que se polimerizan, que son dos, razonablemente pequeñas y el disolvente, que curiosamente tiene bastante efecto en el éxito de la reacción, os lo cuento luego. Bueno, la red resultante tiene un patrón de tipo dos arriba y dos abajo, que es algo muy conocido, de hecho en tecnología textil se llama tejido sarga, tal cual. Lo podéis buscar en la Wikipedia y lo vais a ver mucho mejor de la pobre descripción que os voy a tratar de hacer yo. Existen unos hilos, y utilizo nomenclatura textil, que yo he aprendido a mirar Wikipedia, que se llaman de trama. Que pasan alternativamente por encima de dos hilos perpendiculares que se llaman de urdimbre. Entonces pasan por dos por encima y dos por debajo, dos por encima y dos por abajo. Por eso, eso es lo que caracteriza a este tejido sarga o dos arriba, dos abajo. Esto da lugar a una estructura característica que habréis visto en miles de tejidos por ahí. Bueno, pues con esta cosa tan sencilla obtuvieron cristales centimétricos, o sea, se ven; puedes coger con los deditos del 2DWPN1 este, es de color amarillo y se exfoliaba, o sea, tú tenías un cristal por apilamiento de tejidos, este, como si hiciese mucho…
Juan Carlos Gil continúa explicando el proceso de formación del material 2DWPN-1, comparándolo con un tejido que se forma por sí solo.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7 · Palabras #11formación material 2dwpn-1tejido que se autocoseeslaboncitos forman tejidoconfiguración de mínima energía francis…de simulación porque es fascinante O sea, si imagináis, estamos poniendo moleculitas realmente pequeñas y por el efecto del disolvente se van organizando para pasar, ahora te toca a ti, ahora voy yo, bueno, sin una proteína, sin una enzima que dirija aquello Fijaros, es un tejido que se autocose, que se autoteje. Bueno, pues es una forma de tejido. Son hilos que los pones ahí y ellos mismos dicen: uy, la configuración de mínima energía es formar un tejido. Ni siquiera son hilos al principio, Francis, son eslaboncitos. Y se van formando, bueno, es súper chulo. Habría que llamar esa técnica Penélope Penélope, ¿que se rompía el hilo? ¿No? Cada noche, pero vete a saber si hace lo de Francis, que dice Francis: Si se te raja, si aquello se puede reparar echándole un poquito de tolueno, estaría guay. Bueno, el segundo…
Juan Carlos Gil concluye su explicación sobre los artículos presentados, destacando su importancia en la ingeniería de materiales tejidos a diferentes escalas y comparándolos con las mallas medievales tridimensionales.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #16pams y mallas medievalesfrancis y diferentes escalas…de revelación cuando uno de los autores se giró a los demás y le dijo ya sé cómo llamar a estas cosas, las llamaremos Polycatenated Architecture Materials, ¡Bam! ¡Bim! Podría haber sido. Y todos dijeron, ¡hágase! Los nombres y la cierta, ya sabes. Bueno, pues voy concluyendo, ¿por qué me ha parecido interesante lo que cuentan estos artículos? Bueno, pues que ambos dos son importantes avances, a mi modo de ver, en esto de la ingeniería de materiales tejidos, que diría Francis, pero obviamente a diferentes escalas y con distintas aproximaciones. Los PAMS recuerdan de alguna forma las mallas medievales, lo que pasa que estamos hablando de 3D. La cota de maya. La cota de maya de... Gimli es el... Gimli es el de la escena graciosa, el enano. El enano, Gimli. ¿Qué pasa? Que en este caso son redes tridimensionales de cositas entrelazadas y recordad que pueden comportarse como casi sólidos o como casi fluidos, no son tan rígidos como un cristal ni tampoco…
Juan Carlos Gil describe tejidos bidimensionales moleculares con patrones de tejido, explicando que se han creado utilizando biomimesis y que son flexibles y autoportantes.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #12tejidos bidimensionales molecularesbiomimesis patrones de tejidoláminas moleculares flexibles autoportanteselectrónica flexible juan carlos gildiseño de materiales geometría topologíaunidades estructurales diseño de materialesmayra busca videos youtube…los autores, creo que no en el artículo, sino en una rueda de prensa, bueno, pues que podrían tener aplicaciones en robótica blanda, que está pegando muy fuerte, en materiales sensibles a estímulos, en amortiguación inteligente o en estructuras que necesiten Reconfigurarse. Por otro lado, teníamos estos tejidos 2D que son verdaderas láminas moleculares con patrones de tejidos de toda la vida. Hemos hecho biomimesis antes de saber que existía eso en la naturaleza y resultan chismes flexibles, autoportantes; esto es fundamental porque si no, no tendría ningún tipo de aplicación y podrían eventualmente usarse en electrónica flexible, en sensores químicos muy chiquititos o en membranas selectivas que dejasen pasar a unas cosas y a otras cosas. En ambos casos el mensaje global es parecido. El diseño de materiales ya no depende solo de la química, sino también de la geometría, de la topología, de cómo se relacionan las unidades estructurales. Y hasta aquí lo que os quería contar. Hasta aquí puedo leer, que decía Mayra. Busco los vídeos. Los he publicado yo ya en el chat de YouTube. Pues nada, yo creo que es buen momento aquí para hacer la pausita Les recuerdo que este programa, la grabación, la emitimos en directo por YouTube Así que quien quiera puede conectarse los jueves a las 4 horas españolas o España Peninsular, las 3 horas…
Juan Carlos Gil explica cómo el vulcanizado, un tratamiento aplicado a la espuma de látex, mejora su resistencia mediante la creación de puentes de disulfuro entre sus cadenas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #9 · Palabras #1caucho material topológico juan manuel cruzinvariante números enteros cauchovulcanizado propiedades increíbles cauchovulcanizado espuma látex disulfuropuentes disulfuro resistencia superiormaterial topológico indicios tejidos…y me fusilen a preguntas, porque siempre me pasa. Y que si se llama Vivianita, malo será que no haya un poco de vivividilla, ¿no? Exacto, exacto. Recordar que es el apellido de Vivian. Sí, es el apellido del tipo. Hay criaturas vivíparas y ovíparas, ¿no? Pues ya sabemos cómo son las de Marte y ovovivíparas. Es verdad, pero son muy raras. Bueno, venga. Pues, caramba. Coge otra pregunta, la que sea. Juan Manuel Cruz pregunta: ¿se puede decir que el caucho es un material topológico? Así es la mirante, pues no, porque no tiene un invariante de números enteros de una propiedad, no sé qué, pero sí que tiene un rollo de lo que hemos estado hablando, lo que pasa es que no está dirigido, la estructura no está dirigida para formar sus propiedades, pero sí que son cadenas muy largas que se entrelazan entre ellas de forma amorfamente, eso no dirigida, y que da lugar a sus propiedades realmente increíbles, su flexibilidad, su número de Young muy bajo y también recordemos el proceso del vulcanizado. ¿Os acordáis? El vulcanizado es un tratamiento que se le hace a la espuma de látex, de tal forma que se establecen puentes de disulfuro entre las distintas cadenas entrelazadas que le dan una resistencia todavía superior. O sea, no se puede decir desde luego que sea un material topológico, pero bueno, tiene unos indicios de lo que hemos estado hablando de tejidos que afianza el hecho de que la función y las propiedades de un material macroscópico no dependen solo de su estructura química. Hay varios niveles de complejidad. Exactamente. Muy bien. A ver, Borja, por ejemplo, esas rocas, que no entiendo muy bien la redacción, la parte final, pero bueno. Pregunta Javier García Peláez: ¿Esas rocas no pueden ser cristalización distintas con erosión por radiación en 3 millones de años o así? ¿Y naranjas, dos…