Stagisti all'avanguardia nelle nuove tecnologie

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Gli stagisti del MIT Materials Research Laboratory (MRL) hanno affrontato un'ampia gamma di sfide quest'estate, lavorando con materiali morbidi come la seta fino a duri come il ferro e a temperature da quelle basse di elio liquido (-452,47 gradi Fahrenheit) a quelle più alte. quello del rame fuso (1.984 F).

Summer Scholars e altri stagisti hanno partecipato al campus del MIT attraverso il Materials Research Science and Engineering Center dell'MRL, con il supporto della National Science Foundation, dell'AIM Photonics Academy, dell'MRL Collegium e del programma Guided Academic Industry Network (GAIN).

Rivelatori nel medio infrarosso

Simon Egner, dell’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign, ha realizzato campioni di tellururo di piombo e stagno per rilevare la luce nel medio infrarosso a lunghezze d’onda da 4 a 7 micron per applicazioni fotoniche integrate. Egner misurò diverse proprietà dei materiali dei campioni, inclusa la concentrazione e la mobilità degli elettroni. "Una cosa che abbiamo escogitato di recente è l'aggiunta di ossido di piombo per cercare di ridurre la quantità di rumore che otteniamo quando rileviamo la luce con i nostri rilevatori", afferma Egner.

Il tellururo di piombo e stagno è una lega di tellururo di piombo e tellururo di stagno, spiega Peter Su, uno studente laureato in scienza dei materiali e ingegneria nel laboratorio del ricercatore principale del laboratorio di ricerca sui materiali del MIT, Anuradha Agarwal. "Se nel materiale sono già presenti molti portanti, si ottiene molto rumore extra, molto segnale di fondo, al di sopra del quale è davvero difficile rilevare i nuovi portanti generati dalla luce che colpisce il materiale", afferma Su. "Stiamo cercando di abbassare il livello di rumore abbassando la concentrazione del portatore e stiamo cercando di farlo aggiungendo ossido di piombo a quella lega."

Film sottili per la fotonica

Lo studioso estivo Alvin Chang, dell'Oregon State University, ha creato film sottili di calcogenuro con proprietà non lineari per applicazioni fotoniche. Ha lavorato con il postdoc Samuel Serna nel laboratorio del professore associato di scienza e ingegneria dei materiali Juejun Hu. Chang ha variato lo spessore di due diverse composizioni, una di germanio, antimonio e zolfo (GSS) e l'altra di germanio, antimonio e selenio (GSSE), creando un gradiente, o rapporto, tra i due per tutta la lunghezza del film.

"Il GSS e il GSSE presentano entrambi vantaggi e svantaggi diversi", spiega Chang. "Speriamo che unendo i due insieme in un film possiamo in qualche modo ottimizzare sia i loro vantaggi che gli svantaggi in modo che siano complementari tra loro."

Questi materiali, noti come vetri calcogenuri, possono essere utilizzati per il rilevamento e l'imaging a infrarossi. Chiunque sia interessato a saperne di più sul lavoro di Chang può guardare questo video.

Assemblaggio di nanocompositi

Sia la professoressa di chimica e biotecnologia del Roxbury Community College Kimberly Stieglitz che lo studente del Roxbury Community College Credoritch Joseph hanno lavorato nel laboratorio dell'assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali Robert J. Macfarlane. Il Macfarlane Lab innesta il DNA su nanoparticelle, che consentono un controllo preciso sull'autoassemblaggio delle strutture molecolari. Il laboratorio sta anche creando una nuova classe di elementi chimici che chiama Nanocomposite Tectons, o NCT, che presentano nuove opportunità per l’autoassemblaggio di materiali compositi.

Joseph ha imparato il processo in più fasi per creare aggregati di nanoparticelle di DNA autoassemblati e ha utilizzato quelli che aveva preparato per studiare la stabilità degli aggregati quando esposti a diverse sostanze chimiche. Stieglitz ha creato NCT costituiti da cluster di nanoparticelle d'oro con polimeri attaccati e ha esaminato il loro comportamento di fusione nelle soluzioni polimeriche. "In realtà sono nanoparticelle collegate tra loro attraverso reti di legami a idrogeno", spiega Stieglitz.

Rafforzamento dei compositi aerospaziali