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¿Es el procesado ultrarrápido la próxima revolución en la producción de acero a escala industrial?

Investigadores del Instituto IMDEA Materiales, en colaboración con un consorcio internacional, a la vanguardia en Europa en el desarrollo de un proceso de fabricación ultrarrápido de acero, energéticamente más eficiente y más respetuoso con el medioambiente.

A pesar de que el acero es un material conocido y empleado desde hace siglos, sigue siendo el material más ampliamente utilizado en cualquier aplicación ingenieril debido a su excelente combinación de propiedades. Por ejemplo, podemos verlo desde los puentes que conectan nuestras urbes, hasta los coches que utilizamos para movernos por ellas, pasando por los más modernos rascacielos que las coronan.

Los métodos de producción actuales requieren de largos tratamientos térmicos, empleando velocidades de calentamiento de 2 a 5 ºC/s con tiempos de permanencia a máximas temperaturas que pueden durar horas o incluso días. Esto hecho tiene como consecuencia un considerable gasto energético, necesario para mantener los hornos a las temperaturas de trabajo, sin olvidar los gases de efecto invernadero generados durante la fabricación del material.

Por tanto, ¿no habría ninguna otra forma de producir los aceros actuales de una forma mucho más rápida, eficiente y sin tanto impacto medioambiental evitando, así, los problemas mencionados? Sí, existe. Es lo que se conoce como procesado ultrarrápido (Ultra-rapid processing). Este procedimiento consiste en elevar la temperatura de nuestro material, desde temperatura ambiente a la máxima de trabajo, en un periodo de tiempo muy corto, entre 1-3 segundos. Para ello se necesitan velocidades de calentamiento extremadamente altas (200-1500 ºC/s). Este rápido calentamiento, conseguido a través de corrientes eléctricas (efecto Joule) o mediante inducción, se combina con un breve lapso de tiempo (1-10 s) a máxima temperatura. La siguiente etapa es el enfriamiento desde máxima temperatura hasta temperatura ambiente en unos pocos segundos, utilizando para ello agua o aire a alta presión.

Los resultados de su investigación proporcionarán valioso información sobre los parámetros óptimos de procesado que conducen a la mejora de las propiedades mecánicas y funcionales, para su posterior transferencia a los socios industriales.

Fuente: http://www.madrimasd.org/notiweb/noticias/es-procesado-ultrarrapido-proxima-revolucion-en-produccion-acero-escala-industrial?origen=notiweb

 

Nuevo proyecto de investigación de IMDEA Materiales con el Center for Nanoscale Materials en Argonne National Laboratory

El Centro “Nanoscale Materials” de “Argonne National Laboratory” ha aprobado el proyecto de investigación “Atomistic simulations of precipitate-strengthening for optimum design of light alloys for green transport”, que será desarrollado por el Prof. J. LLorca, el Dr. I. Papadimitrou y D. Gustavo Esteban-Manzanares del Instituto IMDEA Materiales.

El Centro de “Nanoscale Materials” proporcionará 370000 horas de CPU en el superordenador del centro para determinar la barrera de energía para el movimiento de dislocaciones debido a la presencia de precipitados en función de la tensión aplicada y la temperatura.

Este objetivo se logrará mediante una estrategia que combina simulaciones de estática y dinámica molecular con el método NEB. Esta información permitirá predecir –en el marco de la teoría de transición de estados– la influencia del tamaño, forma y fracción volumétrica de precipitados en el límite elástico de aleaciones metálicas en función de la temperatura y entender por qué los precipitados endurecen muchos unas aleaciones metálicas (Al, Ni) pero no otras (Mg).

Como resultado, se espera desarrollar nuevas estrategias para diseñar aleaciones metálicas con mayor resistencia mecánica.

Fuente: http://materiales.imdea.org/new-project-supported-by-the-center-for-nanoscale-materials-at-argonne-national-laboratory/

 

BioLED, una apuesta segura para sustituir el fósforo en iluminación

La presentación del BioLED a la industria del sector de la iluminación, que ha promovido smartLIGHTING dentro de la serie de jornadas bautizadas como “Encuentros con la Industria”, ha mostrado las posibilidades de esta línea de trabajo en primicia de la mano de Ruben Costa, investigador español responsable de esta tecnología que apuesta por el uso de proteínas para generar luz de forma más ecológica, económica y saludable.

El BioLED se basa en estabilizar proteínas fabricadas a partir de la bacteria E.coli fuera de un medio acuoso para conseguir una fórmula lumínica más sostenible, con componentes de fácil reciclaje, capaz de producirse de una forma más sencilla y barata, además de generar un efecto mucho más saludable.

Un reconocimiento que fortalece su viabilidad

Durante el evento, organizado por smartLIGHITNG y el Instituto IMDEA Materiales, se ha podido comprobar de cerca las características del BioLED, una tecnología que está consiguiendo importantes reconocimientos, como la del prestigioso y solvente, Massachusetts Institute of Technology (MIT) Technology Review, que ha reconocido al BioLED como tecnología revolucionaria y al investigador Rubén Costa como uno de los diez Innovator Talents 2017.

El BioLED es una opción que está muy cerca de la aplicación y que se presenta como alternativa viable ante otras tecnologías como el OLED y el LED. Estas, aunque revolucionarias, presentan ciertas debilidades, como el coste, la contaminación o la falta de sostenibilidad, ambas ligadas a materiales raros controlados principalmente por el mercado chino.

El objetivo es sustituir el fósforo de las bombillas por proteínas biológicas más saludables y aportar por esta solución ante las complicaciones a la hora de reciclar un material limitado como el YAG que de momento apenas se reutiliza para la iluminación.

La aplicación del BioLED en ámbitos como las plataformas petrolíferas, zonas de accesibilidad nula como puede el fondo marino y la pesca con luz, el healthcare o el cuidado de la salud, es una alternativa viable para sustituir el yag por el BioLED a corto plazo según señala el científico Ruben Costa.

Los centros de investigación se unen al sector industrial

Dentro de las jornadas previstas por smartlighting ‘Encuentros con la industria’, esta jornada relacionada con el BioLED ha supuesto una oportunidad para el sector de la iluminación y las tecnologías afines para visitar el instituto IMDEA y conocer otros proyectos que se desarrollan en este centro situado en TecnoGetafe.

En la apertura de la jornada, Mario Prieto, Director General de smartLIGHTING destacó el hecho de que una investigación sobre una fuente de luz se esté llevando a cabo en España no ocurre todos los días. smartLIGHTING tiene que estar aquí, apunto Prieto, por que es la responsabilidad que hemos adquirido con nuestros lectores y el sector, para acercarles a la investigación y al desarrollo tecnológico. Añadiendo acto seguido que el BioLED es sin lugar a dudas una tecnología con muchísimo potencial, pero otra idea que nos deberíamos de llevar de esta jornada es el hecho de que se está montando un grupo de investigación en España liderado por un investigador de primer nivel en el campo de la electro/fotoiluminación, que además cuenta con apoyo de un Instituto de investigación con prestigio internacional y con el apoyo del gobierno regional de la Comunidad de Madrid.

El Director del Instituto IMDEA Materiales, Ignacio Romero, ha señalado lo importante que es crear una infraestructura alrededor de investigadores de alto nivel, como Ruben Costa, para apostar por áreas nuevas. Ese es el valor por parte de los IMDEA, según destaca, al crear un contexto donde poder desarrollar proyectos innovadores de la mano de grandes talentos que encuentren un lugar donde sacar adelante sus investigaciones.

Según el Director General de Universidades e Investigación de la Comunidad de Madrid, Jose Manuel Torralba, se trata de una labor fundamental que debe ir de la mano del sector industrial, para que la colaboración sea más beneficiosa y se consiga retener en España los avances que se vayan consiguiendo en los diferentes IMDEA. Una opción más factible a partir de ahora ya que según ha indicado Torralba, se van a reforzar las convocatorias en las que se promueva la colaboración entre los centros de investigación y las empresas.

BioLED, una alternativa viable

Los asistentes a esta jornada han podido conocer las instalaciones y proyectos en los que se está trabajando. Un espacio donde investigan desde la degradación de los materiales, viendo en 3D cómo se van comportando o ensayos a altas temperaturas para la industria de la aeronáutica. Un recorrido por las instalaciones, que ha permitido a los asistentes conocer los laboratorios del equipo de Ruben Costa, en donde siguen estudiando la aplicación del BioLED y las proteínas luminosas.

Una alternativa con prestaciones similares al led inorgánico, que resulta más económica según ha explicado Ruben Costa, además de ser más versátil a la hora de hacer estructuras, con una estabilidad suficiente, que aporta todas las posibilidades en cuanto al color.

Entre las ventajas que presenta el BioLED de cambiar el flujo de la luz y su color sin necesidad de utilizar drivers, con el objetivo de simular la luz solar y adaptarse a los bioritmos que necesita nuestro cuerpo.

Una alternativa que se plantea sustituir al fósforo en iluminacón en un plazo de 10 años, desarrollando la aplicación de proteinas lumínicas con el apoyo y la financiación suficiente, para introducirlo en la fabricación de pantallas de ordenadores o el alumbrado exterior.

Fuente: http://smart-lighting.es/bio-led-sustituir-fosforo-iluminacion/

 

El BioLED se presenta el próximo lunes 27 en el Instituto IMDEA Materiales

smartLIGHTING y el Instituto IMDEA Materiales  presentan el próximo lunes 27 de noviembre en la sede del Instituto en TecnoGetafe, la última revolución tecnológica en iluminación: el BioLED.

Contaremos con Rubén Costa, que es el joven investigador español, recientemente fichado por el IMDEA Materiales de la Comunidad de Madrid, donde está llevando a cabo junto con su equipo, la investigación sobre este nuevo descubrimiento basado en la combinación de dos polímeros, que cuando interaccionan con proteínas luminiscentes las estabiliza durante años conservando sus propiedades lumínicas.

Dentro del apoyo institucional inaugurará el acto D. Jose Manuel Torralba, Director General de Universidades e Investigación de la Comunidad de Madrid y D. Ignacio Romero, Director General del Instituto IMDEA Materiales
smartLIGHTING, dentro de su gran labor divulgativa pone en marcha una serie de jornadas llamadas “Encuentros con la Industria”, que quieren convertirse en una referencia de acercamiento entre la investigación, el desarrollo de tecnologías y la innovación, con la mejor industria de la iluminación y tecnologías afines.

En esta ocasión, smartLIGHITNG, presenta el próximo lunes 27 de noviembre en horario de mañana, en absoluta primicia y en colaboración con el Instituto IMDEA Materiales, de la Comunidad de Madrid, el primer “Encuentro con la Industria” esta vez para la presentación en exclusiva del BIoLED, una tecnología que va acaparando premios y reconocimientos por todo el mundo de distintas organizaciones, como la del prestigioso y solvente, Massachusetts Institute of Technology (MIT) Technology Review, que ha reconocido al BioLED como tecnología revolucionaria y al investigador Rubén Costa como uno de los diez Innovator Talents 2017.

El padre de esta tecnología es Rubén Costa, una joven promesa de la investigación española centrado en este gran proyecto de investigación sobre tecnologías de la iluminación y creación de energía: el BioLED, y que el Instituto IMdea Materiales de la Comunidad de Madrid le ha traído a España, con un proyecto de investigación muy importante.

El BioLED y las Biopantallas tienen algo en común, el uso de convertidores de color basados en proteínas luminiscentes. Este material que se había considerado como no apto para la preparación de dispositivos luminiscentes es hoy la revolución de la iluminación saludable, barata y ecológica.

La investigación de Ruben Costa, está centrada en el estudio de nuevos materiales para el desarrollo de tecnologías centradas en la iluminación y la creación de energía (células solares).

Consultar aquí el PROGRAMA

La asistencia al evento es exclusivamente por invitación. Solicítela en info@smart-lighting.es

Fuente: http://smart-lighting.es/bioled-imdea-materiales-comunidad-madrid/

 

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Encuentros con la industria. Presentación de la revolución tecnologica: BioLED. IMDEA Materiales, 27 de noviembre

smartLIGHTING, dentro de su gran labor divulgativa pone en marcha una serie de jornadas llamadas “Encuentros con la Industria”, que quieren convertirse en una referencia de acercamiento entre la investigación, el desarrollo de tecnologías y la innovación, con la mejor industria de la iluminación y tecnologías afines.

En esta ocasión, smartLIGHITNG, presenta el próximo 27 de noviembre en absoluta primicia y en colaboración con el Instituto IMDEA Materiales, el primer “Encuentro con la Industria” esta vez para la presentación en exclusiva del BioLED, una tecnología que va acaparando premios y reconocimientos por todo el mundo de distintas organizaciones, como la del prestigioso y solvente, Massachusetts Institute of Technology (MIT) Technology Review, que ha reconocido al BioLED como tecnología revolucionaria y al investigador Rubén Costa como uno de los diez Innovator Talents 2017.

El padre de esta tecnología es Rubén Costa, una joven promesa de la investigación española centrado en este gran proyecto de investigación sobre tecnologías de la iluminación y creación de energía: el BioLED, y que el Instituto IMdea Materiales de la Comunidad de Madrid le ha traído a España, con un proyecto de investigación muy importante.

El BioLED y las Biopantallas tienen algo en común, el uso de convertidores de color basados en proteínas luminiscentes. Este material que se había considerado como no apto para la preparación de dispositivos luminiscentes es hoy la revolución de la iluminación saludable, barata y ecológica.

IMDEA Materiales participa en la Semana de la Ciencia 2017

La Semana de la Ciencia de Madrid es un evento de divulgación científica y participación ciudadana organizado por la Fundación madri+d que ofrece al público la oportunidad de conocer de cerca el trabajo que realizan los científicos, sus investigaciones, motivaciones y esfuerzos. Permite a la sociedad conocer los últimos avances de la ciencia.

Reserva de actividades a partir del 23 de octubre a las 9:00

 

Simulando el comportamiento de superaleaciones para mejorar el diseño de motores de avión

Actualmente las turbinas de los aviones utilizan componentes de superaleaciones o aleaciones de alto rendimiento. Estos materiales deben tener unas propiedades específicas para poder utilizarse en aquellas zonas del motor donde mayores temperaturas se alcanzan.

Un ejemplo de este tipo de materiales son las superaleaciones de base-Níquel, que poseen un elevado rendimiento mecánico y una gran resistencia a la oxidación. Esto los convierte en materiales óptimos para su uso en estructuras y componentes sometidos a altos niveles de estrés y a temperaturas elevadas. Pero además de la industria aeronáutica, estas aleaciones son fundamentales también en el sector espacial y en reactores nucleares.

Las superaleaciones base-Níquel se utilizan en varias partes del motor como son los discos del compresor, el disco de turbina, rodamientos, carcasa, álabes y en otras áreas de alta temperatura donde se alcanzan entre 760 y 980 grados centígrados.

Pero, ¿sería posible predecir el comportamiento a altas temperaturas de estas superaleaciones antes incluso de fabricarse? Esto es viable hoy en día gracias a las herramientas computacionales multiescala, capaces de desarrollar modelos que relacionan el comportamiento real de estos materiales con la microestructura obtenida en los procesos de fabricación.

Desarrollar este tipo de herramientas ha sido el objetivo principal del proyecto europeo MICROMECH (Microstructure based material mechanical models for superalloys), que ha permitido crear modelos computacionales para simular el comportamiento mecánico a altas temperaturas de superaleaciones base-Níquel utilizadas en motores de aviones. De esta manera se puede predecir la resistencia mecánica de superaleaciones policristalinas en función de su microestructura real (tamaño de grano, distribución de forma y orientación). MICROMECH ha sido desarrollado en el Instituto IMDEA Materiales en colaboración con la empresa española ITP y ha contado con financiación del programa de investigación aeronáutico europeo Clean Sky. Como referencia para este estudio se ha utilizado la aleación Inconel 718, ampliamente utilizada en el sector aeroespacial.

Tal y como explica Koldo Ostolaza (Ingeniero de Materiales y Procesos en ITP), “las herramientas desarrolladas en el marco del proyecto MICROMECH han proporcionado información muy valiosa para nuestros ingenieros, particularmente en la predicción de resistencia a la fatiga. Estamos trabajando con IMDEA Materiales para mejorar las funcionalidades actuales del modelo que nos permita solucionar fenómenos adicionales en otros materiales metálicos”.

El planteamiento llevado a cabo por el Instituto IMDEA Materiales en el proyecto está basado en la homogeneización computacional de policristales, una técnica que relaciona la microestructura y el comportamiento cristalino del material con su respuesta mecánica mediante ensayos virtuales. En pocas palabras, se puede decir que esta técnica necesita una serie de datos de la microestructura real del material y unos sencillos y económicos ensayos mecánicos a esta escala microscópica  y con ellos es capaz de reproducir las curvas que describen el comportamiento mecánico del material.

El gran número de ensayos micromecánicos realizados, así como la base física de los modelos mecánicos desarrollados, han permitido obtener un modelo realista y preciso capaz de predecir las propiedades mecánicas de probetas usadas como referencia en el diseño de componentes. Entrando en detalles más técnicos, los modelos obtenidos son capaces de predecir el comportamiento monótonico (curva tensión-deformación), comportamiento en fluencia (deformación vs. tiempo en función de la tensión aplicada), resistencia a la fatiga (número de ciclos de vida para una carga cíclica determinada), en función de la temperatura y la microestructura real. Además, también se ha desarrollado un modelo estocástico para predecir el efecto de algunos defectos en el comportamiento final (acabado superficial, presencia de carburos).

El Proyecto MICROMECH (Ref.: CS-GA-2013-620078) ha sido financiado dentro del programa Sustainable and Green Engines (SAGE) Integrated Technology Demonstrators (ITD) de Clean Sky, que tiene como objetivo mejorar el impacto medioambiental de las tecnologías aeronáuticas europeas y garantizar la futura competitividad internacional del sector europeo de la aeronáutica.

Fuente: http://www.madrimasd.org/notiweb/noticias/simulando-comportamiento-superaleaciones-mejorar-diseno-motores-avion?origen=notiweb_suplemento&dia_suplemento=miercoles&seccion=europanoticias

 

 

Rubén Costa (IMDEA): las futuras bombillas serán de proteínas

El led ha sustituido en los últimos años a bombillas incandescentes y halógenos y, aunque ha supuesto una revolución, el reto sigue estando en lograr sistemas de iluminación más sostenibles y baratos, según el científico Rubén Costa, para quien el futuro está en las bombillas hechas con proteínas.

“El led -diodo emisor de luz- es una parte integral de nuestra vida cotidiana, pero a pesar de sus excelentes prestaciones existe una necesidad imperiosa de reducir el coste de su producción y de sustituir sus componentes por otros de fácil reciclaje”, señala a Efe este investigador del Instituto IMDEA Materiales de Madrid.

De ahí que la comunidad científica esté buscando nuevos materiales naturales, más abundantes y fáciles de reciclar, apunta Costa, quien señala que el objetivo es “darle una vuelta de tuerca” al led y crear el “bio-led” a partir de proteínas luminiscentes.

Proteínas luminiscentes como la de las medusas

En esto está centrado este investigador y su equipo, quienes ya tienen varios prototipos de este bio-led, una nueva tecnología que fusiona la del led azul o ultravioleta con materiales basados en proteínas luminiscentes, como las que usan medusas y peces para comunicase en la profundidad y oscuridad de los océanos.

Estas proteínas pueden crecer en el laboratorio, en bacterias, y esto es lo que ha hecho Costa y su equipo, en concreto en la bacteria Escherichia coli (E.coli), “el mejor químico que existe porque producir proteínas luminiscentes las 24 horas del día con una reproducibilidad inmejorable y a un coste realmente bajo”.
Para crecer y conservar su funcionalidad las proteínas tienen que tener una determinada estructura que a su vez necesita agua, pero el agua es el peor medio para hacer tecnología de iluminación.

Por eso, “hemos aislado estas proteínas y ahí está sobre todo nuestra aportación”, afirma Costa: “hemos logrado sustituir el agua por una goma de dos polímeros capaz de mantener la estructura y por tanto la funcionalidad de las proteínas luminiscentes”.
Los investigadores lograron sustituir el agua por una goma de dos polímeros capaz de mantener la estructura y por tanto la funcionalidad de las proteínas luminiscentes. Imagen facilitada por Rubén Costa.
Los investigadores lograron sustituir el agua por una goma de dos polímeros capaz de mantener la estructura y por tanto la funcionalidad de las proteínas luminiscentes.

Con este material elástico se sustituyen precisamente algunos de los componentes del led actual: la integración de este nuevo material en los ledes convencionales ha permitido desarrollar el primer bio-led de luz blanca -luz compuesta por la superposición de todo el espectro de luz visible-, resume el científico valenciano.

Bombillas bio-led más baratas y ecológicas

Estos bio-led, asegura, tienen prestaciones similares al led inorgánico con, además, algunas ventajas: podrían ser entre un 10 y 15 % más baratos y mucho más ecológicos, ya que están hechos con materiales -proteínas luminiscentes- que la naturaleza reconoce y reciclaría con rapidez.

Y esto es así, agrega, porque se han sustituido componentes que son escasos, como el itrio o el cerio -presentes en el led actual- por otros que se pueden fabricar en un laboratorio.

Pero no solo, señala este investigador; una de las cosas más importantes que se han conseguido es la calidad de la luz: el led comercial proyecta una luz blanca más azulada ideal para, por ejemplo, trabajar y mantenerse despierto (es la luz en la calle entre las 11 y 15 horas) pero no es la adecuada para todo el día.
“Lo ideal sería tener un pequeño sol en casa y eso con las proteínas podemos regularlo”.

Los primeros resultados de este invento los publicaron el pasado año y ahora han conseguido aumentar su vida útil por encima de las 150 horas; el siguiente objetivo es llegar a las 50.000 horas, la duración de muchos ledes actuales.
No solo bombillas para casa

La tecnología no solo sirve para hacer bombillas para uso doméstico, que podrían estar listas en cinco años si la financiación del proyecto de Costa sigue estable o aumenta, sino también para chivatos de automóviles -en dos años podrían ser una realidad- y para pantallas de ordenadores o alumbrado callejero -en diez años-.

Costa, que comenzó este proyecto en la Universidad Erlangen-Nüremberg (Alemania) y ahora lo continúa en el IMDEA Materiales, ha sido destacado recientemente por la revista del Massachusetts Institute of Technology (MIT) como uno de los diez mejores innovadores españoles menores de 35 años.

En septiembre el MIT dará a conocer si está también, junto a su invento, entre los mejores talentos europeos.

Fuente: http://www.efefuturo.com/noticia/imdea-led-proteinas/

 

Visita del Air Force Research Laboratory a IMDEA Materiales

Recientemente una delegación del US Air Force Research Laboratory (AFRL) y del Air Force Office of Scientific Research (AFOSR) visitó las instalaciones del Instituto IMDEA Materiales con el objetivo de explorar posibles futuras líneas de colaboración en el campo de la ciencia e ingeniería de materiales.

Además de los delegados de la AFRL y AFOSR, también formaba parte de la delegación representantes del US Army International Technology Center, de la Oficina de Cooperación de Defensa de la Embajada Estadounidense en España, así como del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA). Este último, siendo también organizador del encuentro.

La delegación estadounidense tuvo la oportunidad de visitar los laboratorios del centro, así como reunirse con la dirección y los responsables de los cinco programas de investigación del Instituto IMDEA Materiales.

Esta importante visita se engloba en el marco del acuerdo firmado en 2015 para el desarrollo de proyectos de cooperación en I+D entre el Departamento de Defensa Estadounidense y el Ministerio de Defensa Español con el que se quiere explorar posibles áreas de cooperación conjunta, entre las que se encuentra el área de materiales avanzados.

Fuente: http://materiales.imdea.org/visita-del-air-force-research-laboratory-a-imdea-materiales/

 

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Quantum Dots, Fluorescent Proteins Vie for Supremacy

La tecnología de pantallas en color comenzó a expandirse a partir de la segunda mitad de la década de los 50. El origen de esta tecnología se debe al reemplazo de los televisores de tubo por pantallas de cristal líquido (LCD) que usan una tecnología de retroiluminación basada en sistemas LED.

Actualmente, los dos tipos de pantallas más utilizadas se basan en el uso de filtros de color -que transforman la retroiluminación blanca en el color deseado-, y el uso de pixels -que son pequeños dispositivos electroluminiscentes-.

En este artículo el Dr. Costa resume las nuevas tendencias en el desarrollo de materiales usados para filtros de color en pantallas. Los quantum dots de cadmio y las proteínas luminiscentes son dos ejemplos que están revolucionando el campo de las pantallas.

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Fuente: http://materiales.imdea.org/quantum-dots-fluorescent-proteins-vie-for-supremacy/