Boletín N˚ 95 – Junio 2010

Jóvenes investigadores impulsan colaboración LANOTEC-TEC Margoth Mena Young LANOTEC margomena@gmail.com

En el mes de junio de este año, dos Trabajos Finales de Graduación en el área de nanotecnología fueron presentados en el Instituto Tecnológico de Costa Rica. Ambos esfuerzos son resultado de la colaboración entre ese centro de estudios y el Laboratorio Nacional de Nanotecnología (LANOTEC) del Centro Nacional de Alta Tecnología (CeNAT). Jairo Carranza Barrantes, ingeniero en electrónica, desarrolló un trabajo llamado “Automatización del proceso de producción de nanotubos de carbón por descarga de arco eléctrico”; y Luis Carlos Díaz Moreira, ingeniero en materiales, efectuó el documento titulado		*El Ing. Díaz construyó un equipo Spin Coater para utilizar el método Sol Gel en recubrimiento en paneles solares.*

“Síntesis y caracterización de capas delgadas de Óxido de Cerio por el método Sol Gel y su aplicación como recubrimiento en paneles solares”. Mejorando el rendimiento de creación de nanotubos de carbón En su trabajo Jairo Carranza Barrantes, se planteó mantener la distancia entre los electrodos presentes en la producción de nanotubos de carbono del LANOTEC, en un valor constante, sin interrupción del arco eléctrico y del plasma. “Mi objetivo era que éste proceso fuera seguro para las personas, al manejarlo todo con una interfaz desde la computadora”, afirmó Carranza. Carranza explicó que en la metodología que emplea el LANOTEC en la fabricación de nanotubos de carbono, se usan tres motores para los movimientos necesarios: 1- Un motor que sube y baja una plataforma en la que se ubica el electrodo (ánodo), que baja a un ritmo constante según el desgaste del electrodo, 2- Otro motor que se encarga de girar el cátodo cilíndrico sobre su propio eje; y 3- Un tercer motor que mueve el ánodo desde el centro hacia fuera. La combinación de los dos últimos movimientos de esos motores da como resultado una espiral continua de carbón. Para desarrollar su trabajo de graduación, Carranza instaló servodrivers (máquina que provee impulsos eléctricos para generar movimientos) que sirven para controlar la potencia de dos de los motores presentes en el proceso. Además los movimientos de los tres motores son controlados por dos microcontroladores de Microchip, los cuales se conectan por puerto USB a la computadora. Entre los resultados obtenidos, Carranza explicó que el arco eléctrico se pudo mantener durante unos 70 segundos, “este tiempo es suficiente para cubrir toda la superficie del cátodo, describiendo una espiral continua de carbón”. Desde la computadora se pueden establecer parámetros para la manipulación del movimiento que se genera.

Por otra parte, cuando está concluido el proceso de creación de nanotubos, se pueden descargar los datos del procedimiento desde los circuitos electrónicos hacia la computadora, como la posición, la temperatura o la corriente. “El programa es capaz de graficar estos datos para conocer el comportamiento del sistema”, señaló el investigador. El Dr. José Vega Baudrit, director del LANOTEC, aseguró que este sistema permite la obtención de resultados repetibles en los que se pueden alterar parámetros para mejorar el rendimiento de creación de nanotubos de carbón. “Un mayor rendimiento abre las puertas hacia más y mejores investigaciones en el área de la nanotecnología al país”, dijo Vega. Recubrimiento para evitar radiaciones dañinas en celdas solares “Síntesis y caracterización de capas delgadas de Óxido de Cerio por el método Sol Gel y su aplicación como recubrimiento en paneles solares”, fue el trabajo de graduación en el TEC de Luis Carlos Díaz, quien también desarrolló su trabajo en el LANOTEC del CeNAT. Díaz incluyó los procesos de generación de capas delgadas por el método de Sol Gel, con una dispersión coloidal (con características de un gel), al campo de la investigación en nanotecnología. “El método Sol Gel es uno de los métodos más versátiles para el desarrollo de capas finas y el método Sol Gel Spin coating o por centrifugado, es una de las formas más eficaces para obtener capas finas con superficies homogéneas”, justificó Díaz. Las celdas solares permanecen expuestas casi todo el tiempo a los rayos ultra violeta y estas radiaciones no son útiles, pues poseen tanta energía que más bien deterioran los dispositivos. “Al aplicar un recubrimiento capaz de evitar esas radiaciones y además son anti-reflejos, se evitan las radiaciones dañinas y los ángulos poco efectivos, para dar paso solamente a las ondas adecuadas”, explicó el joven investigador.

*El Ing. Carranza mejoró el proceso de creación de nanotubos del LANOTEC al incluir una interfaz desde la computadora*	Para este trabajo, el Ing. Díaz construyó un equipo Spin Coater y realizó los ajustes necesarios, además obtuvo la dispersión coloidal del Óxido de Cerio adecuada para el recubrimiento, el cual se caracterizó mediante Microscopia de Fuerza Atómica y Espectrometría UV-visible, y determinó las variantes de la velocidad del spin coating en relación con el espesor de la capa delgada. Díaz explicó que este equipo alcanzó una velocidad máxima de 3000 RPM (revoluciones por minuto) con lo cual consiguió sintetizar una capa delgada de Óxido de Cerio de 750nm (nanómetros) de espesor. Los análisis posteriores demostraron la homogeneidad de la capa, su composición química y su capacidad de absorber gran parte de las radiaciones UV.

En un futuro Ambos investigadores laboran actualmente en el LANOTEC. El Ing. Carranza trabaja en proyectos para la síntesis de nanotubos de carbono que brinden mayor rendimiento, y que además se pueda controlar el proceso de crecimiento de los nanotubos, por medio de una cámara al vacio. En un futuro este joven investigador dice que quiere involucrarse “en el desarrollo de energía limpia, trabajar en el área electrónica de telecomunicaciones o microelectrónica sin deja de lado la investigación en nanotecnología”. El Ing. Díaz por su parte, quiere trabajar a corto plazo en la unión del Óxido de Cerio y los nanotubos de Carbono y su caracterización, “además quiero trabajar en la búsqueda de nuevos materiales para ser utilizados en bioceldas energéticas”, afirmó. Tanto Jairo Carranza como Luis Carlos Díaz agradecieron el apoyo del Instituto Tecnológico de Costa Rica y del LANOTEC en la elaboración de sus investigaciones. Carranza además reconoció la ayuda del señor Fernando Villalta, de quien dijo que “fue parte esencial en la fabricación de la parte mecánica donde debían montarse los motores y los electrodos, contribuyendo también en la donación de material necesario”. La colaboración LANOTEC-TEC sigue rindiendo buenos frutos para el quehacer científico-tecnológico costarricense.