Department Of Science & Technology

Astrónomos han hallado pistas sobre el origen de los intensos destellos de rayos X cósmicos, según informó el Departamento de Ciencia y Tecnología (DST). Este descubrimiento busca esclarecer la naturaleza y la procedencia de estas ráfagas de energía que emanan del espacio profundo.

¿Qué caracteriza a estos destellos de rayos X?

Estos eventos se definen por ser emisiones rápidas y altamente energéticas de radiación X. Su naturaleza transitoria significa que ocurren en intervalos de tiempo muy breves, lo que representa un desafío técnico para su observación y análisis sistemático en el cosmos.

¿Cuál es el avance reportado por el DST?

De acuerdo con el reporte del Departamento de Ciencia y Tecnología (DST), la identificación de estas nuevas pistas permite a la comunidad científica acercarse a la solución sobre la procedencia de dichos destellos. Los investigadores trabajan para vincular estas ráfagas de energía con procesos físicos específicos en el universo.

¿Por qué es clave entender su origen?

Determinar la fuente de estos rayos X es fundamental para comprender la dinámica de los objetos celestes más extremos. Este conocimiento permitirá mejorar los modelos de la actividad electromagnética en el universo y optimizar la capacidad de los observatorios para detectar fenómenos transitorios en el futuro.

Científicos han desvelado el misterio detrás de la formación de cuentas de óxido de estaño (SnO) mesoporosas, un material avanzado ampliamente utilizado en aplicaciones de detección y energía. Este avance podría permitir controlar el tamaño, la forma y otros parámetros de las partículas, lo cual es crucial para mejorar el rendimiento en sensores de gas, baterías de iones de litio y células solares avanzadas.

Las cuentas de SnO₂ mesoporosas son valoradas por su alta superficie y porosidad ajustable, sin embargo, el mecanismo detallado de su formación ha permanecido poco claro. Modelos anteriores sugerían que las nanopartículas cristalinas se forman durante la etapa solvotérmica y posteriormente se ensamblan en cuentas.

Un equipo de investigadores del International Advanced Research Centre for Powder Metallurgy and New Materials (ARCI), Hyderabad, un instituto autónomo del Departamento de Ciencia y Tecnología (DST), ha resuelto esta ambigüedad científica y ha proporcionado un modelo definitivo para su formación.

Han demostrado que las cuentas preparadas son, de hecho, amorfas. Consisten en una red orgánica rica en estaño con heterogeneidades a nanoescala de aproximadamente 1.2 a 1.4 nanómetros. Las partículas primarias de SnO₂ cristalinas no se forman durante el proceso solvotérmico, que se lleva a cabo a temperaturas de 140 a 180 grados Celsius. En cambio, la cristalización comienza solo durante la calcinación a 400 grados Celsius y superiores.

Durante la calcinación, la polivinilpirrolidona se descompone, generando vacíos interconectados que evolucionan hacia la arquitectura mesoporosa. La cristalización y la formación de poros ocurren simultáneamente. El crecimiento sigue el mecanismo clásico de maduración de Ostwald, en el que las partículas más grandes crecen a expensas de las más pequeñas para reducir la energía superficial. Un exponente de endurecimiento de alrededor de 0.3 confirma que el proceso está gobernado por la difusión volumétrica.

El análisis de dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS), una técnica avanzada de caracterización para medir las nano características del material, proporcionó información estructural promediada a granel sobre volúmenes de muestra varios órdenes de magnitud mayores que los accesibles mediante TEM convencional. Esto permitió la identificación precisa de heterogeneidades a nanoescala dentro de las cuentas amorfas y estableció una conexión directa entre la evolución microestructural y el comportamiento de cristalización.

La comprensión mecanicista obtenida de este estudio permite ajustar con precisión los parámetros de síntesis para controlar el tamaño de partícula, la porosidad y la cristalinidad, lo cual es fundamental para mejorar la efectividad de las partículas en sus aplicaciones.

Esta investigación, publicada en el Indian Journal of Physics, posiciona al SnO₂ como un sistema de referencia para comprender otros óxidos metálicos mesoporosos como TiO₂, ZnO y Fe₂O₃.

Los hallazgos fortalecen el liderazgo de ARCI en la investigación de materiales avanzados y abren nuevas vías para la ingeniería de materiales de alto rendimiento para tecnologías de energía, medio ambiente y detección.

Enlace a la publicación: https://doi.org/10.1007/s12648-024-03419-6

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