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Software analiza en profundidad propiedades de materiales

      
Foto: Agencia de Noticias de la Universidad Nacional de Colombia - Unimedios
Simulación amplía mil veces una escala de 100 nanómetros.
Sebastián Amaya Roncancio, estudiante de la Maestría en Ciencias-Física, adelanta una investigación que consiste en hacer un modelo que reproduce el sistema de átomos específicamente de cromo y nitruro de cromo, y luego, mediante una simulación, busca representar sus propiedades mecánicas para comprobar las capacidades de dureza y resistencia.

Estos materiales son utilizados en la industria metalúrgica para realizar recubrimientos en piezas metálicas como herramientas, e igualmente para fabricar cualquier tipo de dispositivos en el área microelectrónica. “Como no existen instrumentos de medición que lleguen a una escala tan pequeña incluso de niveles Armstrong (10-10 m), no se sabe qué es lo que pasa con las interacciones entre los materiales a esa escala, y este mecanismo permite visualizar y analizar esa actividad molecular”, comentó el estudiante.

Inicialmente se desarrolló la etapa teórica utilizando una serie de ecuaciones para describir el comportamiento y la interacción de los átomos a ese nanonivel; con estos parámetros realizó cálculos para determinar la manera en que fuerzas externas como el calor o la tensión pueden llegar a causar deformaciones, análisis que no podrían efectuarse en un microscopio.

En seguida, para realizar la simulación, la información se introdujo a Fortran, un programa de traducción de fórmulas que toma las ecuaciones de los científicos y las convierte a un lenguaje que el computador puede interpretar para hacer los cálculos indicados. En el proceso de simulación se genera una esfera virtual que se adentra en el material, lo cual hace que los átomos se corran a los lados, tal como cuando se introduce una pelota dentro del agua, es decir que más que una observación es una inmersión en la estructura interna del elemento.

“Con los análisis hechos en este programa se pudo establecer la veracidad de la teoría que afirmaba que la dureza tiende a aumentar cuando se baja de escala, lo cual fue comprobado contrastando el modelo virtual con medidas reales en una escala mayor, donde se determinaron las cantidades mínimas del material para su buen funcionamiento”, concluyó el investigador.

Adicionalmente, con unas pequeñas modificaciones, el software podría medir las propiedades de otros materiales similares, por ejemplo el análisis del cromo, que hace parte de los metales de transición caracterizados por su dureza y resistencia. Según el estudiante, también abarcaría la simulación de otros elementos con propiedades parecidas como el titanio, el manganeso o el tungsteno.


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