Seufert García Jasmín. Ing. Química. ITM, 2014.

COMENTARIO SOBRE EL ÁRTICULO:

“PARTICULARITIES OF HEAT CONDUCTION IN NANOSTRUCTURES”

Éste artículo nos habla principalmente sobre como difiere la conducción de calor en

nanoestructuras y macroestructuras, ya que las escalas de longitud afectan a la conducción

de calor. También se habla un poco sobre la Ley de Fourier y algunas aplicaciones.

Según este artículo, la ley de Fourier se vuelve muy cuestionable cuando estamos

hablando de nanoestructuras, como nanocables y nanopartículas, esto se debe a las escalas

de longitud de los portadores de energía. Los principales portadores de energía en

dieléctricos y semiconductores son los fonones, un término muy utilizado en este artículo.

Pero ¿qué es un fonón? Es un concepto que yo realmente desconocía hasta ahora. Un fonón

es la descripción de un tipo especial de vibración en el arreglo de algún material en el cual

se propaga una perturbación. Los materiales están llenos de fonones de diferentes energías

o frecuencias viajando caóticamente en todas direcciones. Pero a diferencia de los fotones,

que usualmente no interactúan entre ellos cuando tienen distintas frecuencias, los fonones

se superponen unos a otros creando patrones muy complejos que son muy difíciles de

analizar.

Los fonones, al igual que los fotones y electrones, poseen dualidad onda-partícula.

El transporte de este tipo de portadores de energía es muy similar, y al tratarse de

nanopartículas, la aproximación de difusión de la ley de Fourier puede dejar de ser válida,

pues deben de considerarse las medidas y efectos de las interfaces. La ley de Fourier nos

habla sobre un flujo de energía por unidad de área por unidad de tiempo, esto lo podemos

conocer debido a un gradiente en las temperaturas. Pero cuando hablamos de

nanoestructuras, es posible que la temperatura no pueda ser definida convencionalmente.

Sin embargo, la ley de Fourier puede aplicarse en algunos casos, como por ejemplo, en la

conducción de calor a lo largo de nanocables largos o planos de películas delgadas, donde

el gradiente de temperatura local se puede establecer en la dirección del flujo de calor.

En ésta época, la mayoría de las tecnologías buscan hacerse cada vez más pequeñas,

por eso la nanotecnología ha crecido mucho y los estudios con respecto a ella también. Se

ha estudiado mucho acerca de la transferencia de calor en las nanopartículas, y es muy

posible que siga investigándose al respecto, para optimizar el diseño de estos dispositivos.

Seufert García Jasmín. Ing. Química. ITM, 2014.

Además, a veces es necesario que algunos dispositivos tengan menor o mayor

conductividad térmica. Como las escalas de longitud están estrechamente relacionadas con

la conductividad térmica en nanoestructuras, la tecnología avanzará rápidamente para

estudiar más a fondo este tema.

De éste artículo puedo concluir que, a veces investigamos y estudiamos leyes como

por ejemplo la difusión descrita por la Ley de Fourier pero no pensamos en un poco más

allá. ¿Qué pasaría si se tratara de un caso diferente, no común, o no estudiado tan a fondo?

En este caso: las nanoestructuras. Pues son muy diferentes a las macroestructuras,

principalmente, por las longitudes, que se ven involucradas con la transferencia de calor. En

este caso estuvimos hablando de fonones, conocidos por su dualidad partícula-onda. Un

fonón, involucra un grupo de vibraciones periódicas con grandes longitudes de onda,

principalmente en sólidos, y las vibraciones generarían energía, lo que llevaría a una

variación de temperatura y por ende una transferencia de calor.

Al principio me resultó un poco confuso todo el tema del artículo pero después de

darle varias leídas e investigar un poco los conceptos que ignoraba, comencé a tomar una

mejor idea del concepto del artículo.

Fuentes de Información:

- Artículo: Particularities of Heat Conduction in Nanostructures, por Gang Chen, Universidad de

California. 2000.

- http://www.cienciorama.ccadet.unam.mx/articulos_extensos/283_extenso.pdf

- http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_//transporte/cond_calor/conduccion/conduccion.html