Noticias Actualidad en procesos industriales

Dele visibilidad a su trayectoria académica

Participe en la convocatoria de trabajos inéditos de Virtual Pro.

Publicar Ahora

2023-03-22Los equipos dirigidos por el MIT ganan subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias para investigar materiales sostenibles

MIT |Los equipos trabajarán en microchips sostenibles y materiales topológicos, así como en el diseño de materiales socioresilientes.

Tres equipos dirigidos por el MIT se encuentran entre los 16 en todo el país que recibieron premios de financiación para abordar los materiales sostenibles para los desafíos globales a través del programa Acelerador de Convergencia de la Fundación Nacional de Ciencias. Lanzado en 2019, el programa busca soluciones a desafíos sociales o científicos especialmente convincentes a un ritmo acelerado, mediante la incorporación de un enfoque de investigación multidisciplinario.

“Las soluciones para los desafíos sociales a escala nacional de hoy son difíciles de resolver dentro de una sola disciplina. En cambio, estos desafíos requieren convergencia para fusionar ideas, enfoques y tecnologías de una amplia gama de diversos sectores, disciplinas y expertos”, explica la NSF en su descripción del programa Convergence Accelerator. La Fase 1 del premio implica la planificación para expandir los conceptos iniciales, identificar nuevos miembros del equipo, participar en un plan de estudios de desarrollo de NSF y crear un prototipo inicial.

Microchips sostenibles

Uno de los proyectos financiados, "Creación de un ecosistema sostenible e innovador para la fabricación de microchips", estará dirigido por Anuradha Murthy Agarwal, científica investigadora principal del Laboratorio de Investigación de Materiales del MIT. El objetivo de este proyecto es ayudar a la transición de la fabricación de microchips a procesos más sostenibles que, por ejemplo, pueden reducir los vertederos de desechos electrónicos al permitir la reparación de chips, o permitir a los usuarios cambiar un chip no autorizado en una placa base en lugar de tirarlo a la basura. todo el portátil o el móvil.

“Nuestro objetivo es ayudar en la transición de la fabricación de microchips hacia una industria sostenible”, dice Agarwal. “Nuestro objetivo es hacerlo asociándonos con la industria en un enfoque multimodal que crea prototipos de diseños tecnológicos para minimizar el consumo de energía y la generación de desechos, vuelve a capacitar a la fuerza laboral de semiconductores y crea una hoja de ruta para una nueva ecología industrial para mitigar las limitaciones críticas de materiales y la cadena de suministro. restricciones.”

Los co-investigadores principales de Agarwal son Samuel Serna, profesor visitante del MIT y profesor asistente de física en la Universidad Estatal de Bridgewater, y dos profesores del MIT afiliados al Laboratorio de Investigación de Materiales: Juejun Hu, profesor John Elliott de Ciencia e Ingeniería de Materiales; y Lionel Kimerling, Profesor Thomas Lord de Ciencia e Ingeniería de Materiales.

El componente de capacitación del proyecto también creará currículos para múltiples audiencias. “En la Universidad Estatal de Bridgewater, crearemos un nuevo curso de pregrado sobre sustentabilidad en la fabricación de microchips y eventualmente lo adaptaremos para audiencias desde K-12, así como para los empleados titulares”, dice Serna.

Sajan Saini y Erik Verlage del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales (DMSE) del MIT, y Randolph Kirchain del Laboratorio de Sistemas de Materiales del MIT, quienes han liderado las iniciativas del MIT en educación digital de realidad virtual, criticidad de los materiales y planificación de rutas, son colaboradores clave. El proyecto también incluye a los estudiantes graduados de DMSE Drew Weninger y Luigi Ranno, y al estudiante universitario Samuel Bechtold del Departamento de Física de la Universidad Estatal de Bridgewater.

Materiales topológicos sostenibles

Bajo la dirección de Mingda Li, profesor de desarrollo profesional de la clase de 1947 y profesor asociado de ciencia e ingeniería nuclear, el proyecto "Materiales de energía topológica sostenible (STEM) para aplicaciones energéticamente eficientes" acelerará la investigación en materiales cuánticos topológicos sostenibles.

Los materiales topológicos son aquellos que retienen una propiedad particular a través de todas las perturbaciones externas. Dichos materiales podrían ser potencialmente una bendición para la computación cuántica, que hasta ahora ha estado plagada de inestabilidad, y marcaría el comienzo de una era posterior al silicio para la microelectrónica. Aún mejor, dice Li, los materiales topológicos pueden hacer su trabajo sin disipar energía, incluso a temperatura ambiente.

Los materiales topológicos pueden encontrar una variedad de aplicaciones en computación cuántica, recolección de energía y microelectrónica. A pesar de su promesa y de algunos miles de candidatos potenciales, el descubrimiento y la producción en masa de estos materiales ha sido un desafío. La topología en sí misma no es una característica medible, por lo que los investigadores primero deben desarrollar formas de encontrar indicios de ella. La síntesis de materiales y la optimización de procesos relacionados pueden llevar meses, si no años, agrega Li. El aprendizaje automático puede acelerar la etapa de descubrimiento y verificación.

Dado que el mejor material cuántico topológico de su clase tiene el potencial de alterar las industrias informática y de semiconductores, Li y su equipo están prestando especial atención a la sostenibilidad ambiental de los posibles materiales. Por ejemplo, algunos candidatos potenciales incluyen oro, plomo o cadmio, cuya escasez o toxicidad no se presta a la producción en masa y han sido descalificados.

Los co-investigadores principales del proyecto incluyen a Liang Fu, profesor asociado de física en el MIT; Tomás Palacios, profesor de ingeniería eléctrica e informática del MIT y director de los Laboratorios de Tecnología de Microsistemas; Susanne Stemmer de la Universidad de California en Santa Bárbara; y Qiong Ma del Boston College. La subvención de la Fase 1 de un año de $750,000 se centrará en tres prioridades: construir una base de datos de materiales topológicos; identificar los candidatos ambientalmente más sostenibles para aplicaciones topológicas energéticamente eficientes; y construir las bases para un Centro de Materiales de Energía Topológica Sostenible en el MIT que fomentará las colaboraciones entre la industria y la academia.

En un momento en que el tamaño de las placas de circuito electrónico basadas en silicio está llegando a su límite inferior, la promesa de materiales topológicos cuya conductividad aumenta con la disminución del tamaño es especialmente atractiva, dice Li. Además, los materiales topológicos pueden recolectar calor desperdiciado: imagina usar el calor de tu cuerpo para alimentar tu teléfono. "Hay diferentes tipos de escenarios de aplicación, y podemos ir mucho más allá de las capacidades de los materiales existentes", dice Li, "las posibilidades de los materiales topológicos son infinitamente emocionantes".

Diseño de materiales sociorresilientes

Investigadores del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales (DMSE) del MIT recibieron $750,000 en un proyecto interdisciplinario que tiene como objetivo redirigir fundamentalmente la investigación y el desarrollo de materiales hacia materiales más resistentes y sostenibles desde el punto de vista ambiental, social y económico. Este “diseño de materiales sociorresilientes” servirá como base para un nuevo marco de investigación y desarrollo que tenga en cuenta los factores técnicos, ambientales y sociales desde el comienzo del proceso de diseño y desarrollo de materiales.

Christine Ortiz, profesora Morris Cohen de ciencia e ingeniería de materiales, y Ellan Spero PhD ´14, instructora en DMSE, lideran este esfuerzo de investigación, que incluye la Universidad de Cornell, la Universidad de Swansea, Citrine Informatics, Station1 y otras 14 organizaciones. en la academia, la industria, el capital de riesgo, el sector social, el gobierno y la filantropía.

El proyecto del equipo, "La mente sobre la materia: diseño de materiales sociorresilientes", enfatiza que los enfoques de diseño circular, que apuntan a minimizar los desechos y maximizar la reutilización, reparación y reciclaje de materiales, a menudo son insuficientes para abordar las repercusiones negativas para el planeta y para los seres humanos. salud y seguridad.

Con demasiada frecuencia, la sociedad comprende las consecuencias negativas no deseadas mucho después de que los materiales que componen nuestros hogares, ciudades y sistemas hayan estado en producción y uso durante muchos años. Los ejemplos incluyen impactos dispares y negativos en la salud pública debido a la fabricación de materiales a escala industrial, la contaminación del agua y el aire con materiales nocivos y un mayor riesgo de incendio en edificios de viviendas de bajos ingresos debido al uso y diseño de materiales defectuosos. Los eventos climáticos adversos, como sequías, inundaciones, temperaturas extremas y huracanes, han acelerado la degradación de los materiales, por ejemplo, en infraestructura crítica, lo que lleva a un aumento del daño ambiental y la injusticia social. Si bien los enfoques clásicos de diseño y selección de materiales son insuficientes para abordar estos desafíos, el nuevo proyecto de investigación pretende hacer precisamente eso.

“La imaginación y la experiencia técnica que se dedican al diseño de materiales a menudo se separan de las realidades ambientales y sociales de la extracción, la fabricación y el final de la vida útil de los materiales”, dice Ortiz. 

Basándose en la ciencia e ingeniería de materiales, la química y la informática, el proyecto desarrollará un marco para el diseño y desarrollo de materiales. Incorporará poderosas capacidades computacionales (inteligencia artificial y aprendizaje automático con modelos de materiales basados ​​en la física), además de metodologías rigurosas de las ciencias sociales y las humanidades para comprender qué impactos podría tener en la sociedad cualquier nuevo material puesto en producción.

MIT
Autor
MIT

Promover la investigación, las innovaciones, la enseñanza y los eventos y las personas de interés periodístico del MIT a la comunidad del campus, los medios de comunicación y el público en general, Comunicar anuncios del Instituto, Publicar noticias de la comunidad para profesores, estudiantes, personal y ex alumnos del MIT. Proporcionar servicios de medios a los miembros de la comunidad, incluido el asesoramiento sobre cómo trabajar con periodistas, Responder a consultas de los medios y solicitudes de entrevistas...


2024-03-27
Oportunidades y riesgos de la Inteligencia Artificial General y la Superinteligencia

La Inteligencia Artificial (IA) se ha vuelto una tecnología de uso cotidiano. Día a día aparecen nuevas aplicaciones para crear música, hacer vídeos, generar imágenes, producir textos, calificar tareas y automatizar procesos. Las empresas están implementando modelos de aprendizaje automático y aprendizaje profundo para el mejoramiento en la toma de decisiones en sus diferentes áreas. También se están adaptando diversas aplicaciones en la optimización de la mayoría de operaciones logísticas de las cadenas de suministros. En este sentido, es necesario entender ¿qué es la IA General?, y ¿qué es la Superinteligencia?

2024-03-27
La NASA lanzará cohetes sonda a la sombra de la Luna durante el eclipse solar

La NASA lanzará tres cohetes sondeo durante el eclipse solar total del 8 de abril de 2024, para estudiar cómo se ve afectada la atmósfera superior de la Tierra cuando la luz solar se atenúa momentáneamente sobre una parte del planeta.

2024-03-27
Un pequeño dispositivo puede medir cambios sutiles en el campo gravitacional de la Tierra

El instrumento se encuentra entre los gravímetros más pequeños y más baratos jamás construidos.

2024-03-26
Corte y confección del genoma para tratar enfermedades

Recientemente se aprobó en el Reino Unido y en Estados Unidos la primera terapía génica basada en el método CRISPR/Cas9, que combatirá la anemia de células falciformes y la beta talasemia.

2024-03-26
El campo científico y la representatividad de las mujeres en Colombia

Marzo destaca el papel de las mujeres en la ciencia, promoviendo la equidad y la representatividad. Adriana Ocampo, Ángela Camacho, Susana Fiorentino, Nubia Muñoz y Alexandra Olaya-Castro son ejemplos de mujeres que han contribuido significativamente en diversos campos científicos.

2024-03-21
La IA genera imágenes de alta calidad 30 veces más rápido en un solo paso

Un método novedoso hace que herramientas como Stable Diffusion y DALL-E-3 sean más rápidas al simplificar el proceso de generación de imágenes en un solo paso mientras se mantiene o mejora la calidad de la imagen.