MX2014001728A

MX2014001728A - Metodos para fabricar construcciones arquitectonicas.

Info

Publication number: MX2014001728A
Application number: MX2014001728A
Authority: MX
Inventors: Roy Edward Mcalister
Original assignee: Mcalister Technologies Llc
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-07-30
Also published as: MX2014001727A; EP2741998A4; KR20140085424A; CN103889897A; US20150044378A1; US20130064979A1; EP2741997A2; EP2741998A2; BR112014003352A2; EP2741997A4; WO2013025631A3; WO2013025635A3; US8828491B2; US20130101808A1; KR20140085423A; CN103874655A; WO2013025635A2; WO2013025631A2; BR112014003356A2; CA2845067A1

Abstract

Una construcción arquitectónica es un material sintético que incluye una caracterización de matriz de diferentes cristales diseñados por ingeniería para exhibir ciertas propiedades. Una construcción arquitectónica puede ser fabricada a través de un procedimiento que involucra la deposición, formación, exfoliación y separación de capas. En un aspecto, el metano purificado puede ser deshidrogenado sobre un substrato al aplicar calor a través del substrato. Carbono depositado puede formar una pluralidad de capas de una caracterización de matriz de carbono cristalizado a través de auto-organización. Las capas pueden ser exfoliadas y separadas para configurar una orientación paralela a una separación y espesor deseados utilizando precursores seleccionados y aplicando calor, presión, o ambos. La construcción arquitectónica deseada además puede ser estabilizada y mezclada para exhibir propiedades deseadas.

Description

METODOS PARA FABRICAR CONSTRUCCIONES ARQUITECTONICAS REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS La presente solicitud reclama la prioridad para la Solicitud Provisional de los Estados Unidos No. 61/526,185, presentada el 22 de agosto de 2011, y la Solicitud Provisional de los Estados Unidos No. 61/523,261, presentada el 12 de agosto de 2011, ambas de las cuales se incorporan en la presente para referencia. En la medida en que la solicitud provisional anterior y/u otros materiales incorporados en la presente para referencia entren en conflicto con la presente descripción, la presente descripción es la que controla.

CAMPO TECNICO La presente tecnología se relaciona con un material que incluye una caracterización de matriz de diferentes cristales.

ANTECEDENTES La tecnología ha progresado más durante los últimos 150 años que durante cualquier otro momento en la historia. Ha sido integral a esta era de innovación la explotación de las propiedades mostradas por materiales tanto nuevos como existentes. Por ejemplo, la sílice, que es un semiconductor, se ha transformado en procesadores; y el acero, que tiene alta resistencia a la tracción, se ha utilizado para construir las estructuras de rascacielos. Las innovaciones futuras dependerán de forma similar de explotar las propiedades útiles de los materiales nuevos y existentes.

La utilidad de un material depende en su aplicación. Un material que muestra una combinación de propiedades útiles es especialmente útil debido a que puede permitir mejorar alguna tecnología. Por ejemplo, los procesadores de computadora se basan en múltiples transistores, cada uno de los cuales produce un voltaje equivalente a 1 o 0 binario dependiendo de su entrada. Pocos materiales son adecuados como transistores. Pero los materiales semiconductores tienen propiedades únicas que facilitan una lógica binaria del transistor, haciendo a los semiconductores especialmente útiles para el hardware de computadora.

La tecnología continuará progresando. Científicos e ingenieros continuarán creando invenciones novedosas. Implementar estas ideas dependerá de los materiales que pueden configurarse para comportarse en formas nuevas y deseables.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1A es un diagrama que muestra una estructura molecular de una caracterización de matriz de cristales.

La Figura 1B es un diagrama que muestra una estructura molecular de dos capas de una caracterización de matriz de cristales de una construcción arquitectónica.

La Figura 1C es otro diagrama que muestra una estructura molecular de dos capas de una caracterización de matriz de cristales de una construcción arquitectónica.

La Figura 2 es una vista isométrica de una construcción arquitectónica configurada como una masa sólida.

La Figura 3 es una vista lateral en sección transversal de una construcción arquitectónica configurada como capas paralelas.

La Figura 4 es una vista lateral de una construcción arquitectónica configurada como capas paralelas.

La Figura 5 es una vista lateral en sección transversal de una construcción arquitectónica configurada como capas paralelas.

La Figura 6 es una vista lateral en sección transversal de una construcción arquitectónica configurada como capas tubulares concéntricas.

La Figura 7 es una vista lateral en sección transversal de una construcción arquitectónica configurada como capas paralelas.

La Figura 8 es una vista lateral de una capa de una construcción arquitectónica.

La Figura 9 es otra vista lateral de una capa de una construcción arquitectónica.

La Figura 10 es una vista lateral de una construcción arquitectónica configurada como capas paralelas.

La Figura 11 es otra vista lateral de una construcción arquitectónica configurada como capas paralelas.

La Figura 12A muestra un procedimiento ejemplar de fabricación de una construcción arquitectónica utilizando hidrocarburos.

La Figura 12B muestra un procedimiento ejemplar de exfoliación y separación de capas en el procedimiento de fabricación de una construcción arquitectónica.

La Figura 12C muestra otro procedimiento ejemplar de exfoliación y separación de capas utilizando precursores seleccionados en el procedimiento de fabricación de una construcción arquitectónica.

La Figura 12D muestra un procedimiento ejemplar de auto-organización de capas utilizando precursores seleccionados en el procedimiento de fabricación de una construcción arquitectónica.

La Figura 12E muestra otro procedimiento ejemplar de exfoliación y separación de capas utilizando ácido en el procedimiento de fabricación de una construcción arquitectónica.

La Figura 13 es un método ejemplar de fabricación de una construcción arquitectónica utilizando metano purificado.

La Figura 14 muestra un procedimiento ejemplar de fabricación de una construcción arquitectónica utilizando nitruro de boro.

La Figura 15 muestra otro método ejemplar de fabricación de una construcción arquitectónica utilizando nitruro de boro.

La Figura 16A muestra una vista lateral de una construcción arquitectónica ejemplar con planos de capas gruesas de un solo átomo.

La Figura 16B muestra otra vista lateral de una construcción arquitectónica ejemplar con planos de capas gruesas de un solo átomo.

La Figura 16C muestra una vista superior de una construcción arquitectónica ejemplar con planos de capas gruesas de un solo átomo.

La Figura 16D muestra un plano ejemplar que presenta comportamiento de deslizamiento.

La Figura 17A muestra una vista lateral tridimensional de capas paralelas separadas uniformemente de una construcción arquitectónica ejemplar.

La Figura 17B muestra una vista lateral tridimensional d e una construcción arquitectónica ejemplar con moléculas de gas adsorbidas y confinadas entre las capas.

La Figura 18A muestra una vista superior tridimensional de planos ejemplares de capas de una construcción arquitectónica que llevan una substancia y que es auto-regenerable.

La Figura 18B muestra una vista lateral tridimensional de planos ejemplares de capas de una construcción arquitectónica que llevan una substancia y que es auto-regenerable.

DESCRIPCION DETALLADA Vista general Las construcciones arquitectónicas como se describen en la presente pueden configurarse de manera que pueden exhibir propiedades útiles. Una construcción arquitectónica incluye una caracterización de matriz sintética de cristales. Estos cristales pueden componerse principalmente de carbono, nitruro de boro, mica, u otro material. La caracterización de matriz de cristales puede configurarse como una masa sólida, como capas planas o curvilíneas que son tan delgadas como un átomo (por ejemplo, grafeno), o en otras disposiciones y variaciones. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica incluye una caracterización de matriz de cristales incorporados en una matriz no cristalina, tal como un vidrio o polímero. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica incluye una caracterización de matriz de cristales que se han cargado con una substancia, tal como hidrógeno. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para tener propiedades mecánicas particulares. Los cristales de una construcción arquitectónica tienen atributos o disposiciones de matriz. Los cristales de una construcción arquitectónica se especializan (por ejemplo, dispuestos en una configuración específica) de manera que la construcción arquitectónica exhibe propiedades particulares. Cinco conjuntos de propiedades de una construcción arquitectónica pueden explotarse especialmente de forma tecnológica: (i) propiedades térmicas de una construcción; (ii) sus propiedades eléctricas, magnéticas, electromagnéticas, ópticas, y acústicas; (iii) sus propiedades químicas y catalíticas; (iv) sus propiedades capilares; y (v) sus propiedades de sorción.

Una construcción arquitectónica puede diseñarse para utilizar parte o todas estas propiedades Para una aplicación particular. Como se discute con más detalle a continuación, el comportamiento de una construcción arquitectónica d epende de su composición, las estructura de superficie ubicadas en sus capas, su orientación de capa, totalidad o incompletitud de ocupación del sitio de la red, sus características de borde, sus dopantes, y I os revestimientos (incluyendo catalizadores) que se aplican a sus superficies. Cuando se configura como capas, su comportamiento también depende en el espesor de sus capas, las separaciones entre sus capas, las distancias que separan sus capas, y los medios utilizados para soportar y/o separar sus capas. Una construcción arquitectónica puede ser una micro- o una macro-estructura diseñada para facilitar el micro-procesamiento incluyendo eventos de nano-escala. Desde un punto de vista macroscópico, p uede configurarse para tener una densidad específica, conductividad eléctrica, característica magnética, calor específico, característica óptica, coeficiente de elasticidad, y/o coeficiente de sección. Y puede diseñarse de manera que desde el punto de vista microscópico actúe como un procesador molecular, soporte de dominio magnético, procesador de carga, y/o bio-procesador.

Ahora se describirán diversas modalidades de la invención. La siguiente descripción proporciona detalles específicos para un completo entendimiento y una descripción permisiva de estas modalidades. Alguien con experiencia en la técnica entenderá, sin embargo, que la invención puede practicarse sin muchos de estos detalles. Adicionalmente, algunas estructuras bien conocidas o funciones puede no mostrarse o describirse en detalle para evitar oscurecer innecesariamente la descripción relevante de las diversas modalidades. La terminología utilizada en la descripción presentada a continuación se pretende para interpretarse en su forma más amplia razonable, incluso aunque se utilice junto con una descripción detallada de ciertas modalidades específicas de la invención.

Construcciones Arquitectónicas Una construcción arquitectónica incluye una caracterización de matriz sintética de cristales. Los cristales se componen de carbono, nitruro de boro, mica, u otra substancia adecuada. La configuración y tratamiento de estos cristales influenciará en gran medida las propiedades que la construcción arquitectónica exhibirá, especialmente cuando experimente ciertas condiciones. Muchas de estas propiedades se describen a continuación y se discuten en relación a cinco categorías de propiedades. Estas categorías incluyen lo siguiente: (i) propiedades térmicas; (ii) propiedades eléctricas, magnéticas, electromagnéticas, ópticas, y acústicas; (iii) propiedades químicas y otros catalizadores; (iv) propiedades capilares; y (v) propiedades de sorción. Aunque se agrupan en esta forma, las propiedades de diferentes conjuntos algunas veces se interrelacionan o asocian entre sí. Por consiguiente, una construcción arquitectónica puede configurarse para exhibir parte o todas las propiedades discutidas a través de esta especificación.

Una construcción arquitectónica puede configurarse en muchas formas. Un diseñador puede disponerlo como una masa sólida (por ejemplo, como varias capas gruesas de un solo átomo apiladas en diversas orientaciones una tras otra), como múltiples capas que se separan y tan delgadas como un átomo representativo, o en otra configuración a través de la cual se exhibirá una propiedad deseable. Un diseñador también puede dopar o mezclar la construcción o revestir porciones seleccionadas en sus superficies con una substancia o con estructuras superficiales, cada una de las cuales provocará que se comporte en una manera diferente de cómo lo habría hecho de otra forma. Por ejemplo, las superficies de una construcción arquitectónica pueden revestirse o reaccionar en diversas formas con estructuras superficiales o revestimientos compuestos de carbono, boro, nitrógeno, silicio, azufre, y/o metales de transición. Estas y otras variaciones se detallan a continuación con referencia a diversas implementaciones de construcciones arquitectónicas.

La Figura 1A muestra un diagrama molecular de una capa de una caracterización de matriz de los cristales 100 de acuerdo con algunas implementaciones. La capa puede incluir carbono, nitruro de boro, mica, u otro material adecuado. Por ejemplo, la caracterización de matriz de los cristales 100 p uede ser una capa de grafeno. Una capa de una caracterización de matriz de cristales similar a la mostrada en la Figura 1A puede configurarse como una construcción arquitectónica al especializar la capa, tal como al dopar o mezclar la capa o disponer la capa con otras capas en una configuración particular de manera que la construcción resultante incluyendo uno o más bordes exhiba una o más características o una propiedad particular.

Las capas de una caracterización de matriz de cristales que se combinan para formar una construcción arquitectónica pueden configurarse y apilarse juntas como una capa que es más gruesa que un átomo (por ejemplo, grafeno apilado para formar grafito) y/o separadas entre sí por distancias particulares. Además, las capas de una construcción arquitectónica pueden orientarse con respecto a otras en diversas formas. La Figura 1B muestra un diagrama de una construcción arquitectónica 105 que incluye una primera capa 110 de una caracterización de matriz de cristales dispuestos en una segunda capa 120 de una caracterización de matriz de cristales La primera capa 1 10 se desvía y es paralela en relación a la segunda capa 120 de manera que cuando se ve desde arriba algunos átomos de la primera capa 110 se alinean dentro de la zona entre los átomos de la segunda capa. En el ejemplo mostrado, cada átomo de la primera capa paralela se encuentra aproximadamente centrado dentro de un hexágono formado por los átomos de la segunda capa 120. En algunas implementaciones, la primera y segunda capas de una construcción arquitectónica se configuran de manera que los átomos de la primera capa y los átomos de la segunda capa se alinean verticalmente. Por ejemplo, un diagrama estructural de una construcción arquitectónica donde los átomos de las dos capas se alinean verticalmente s e representa por la F ¡gura 1A. La Figura 1 C muestra un diagrama molecular de una construcción arquitectónica 125 que incluye una primera capa 130 y una segunda capa 140 de una caracterización de matriz de cristales. En esta modalidad, la primera capa 130 gira ilustrativamente 30 grados en relación con la capa adyacente. En modalidades alternativas, la primera capa puede girar más o menos de 30 grados en relación con la capa adyacente o segunda. En algunas implementaciones, la primera capa de una construcción arquitectónica incluye una primera substancia, tal como carbono, y la segunda capa de la construcción incluye una segunda substancia, tal como nitruro de boro. Las capas compuestas de o dopadas con diferentes substancias pueden no parecer planas a medida que las moléculas más grandes pueden arquearse o incrementar la separación de superficies planas. Como se detalla adicionalmente a continuación, algunas propiedades de una construcción arquitectónica s e influencian por la orientación de sus capas en relación a otras. Por ejemplo, un diseñador puede girar o desplazar la primera capa de una construcción en relación con la segunda capa de la construcción de manera que la construcción exhibe propiedades ópticas o catalíticas particulares, incluyendo un retículo óptico específico y/o mejora en el procedimiento químico.

La Figura 2 muestra una vista isométrica de una construcción arquitectónica 200 que se configura como una masa sólida. La construcción arquitectónica 200 puede incluir, por ejemplo, grafito o nitruro de boro. Una construcción arquitectónica configurada como una masa sólida incluye varias capas gruesas de un solo átomo apiladas juntas en diversas orientaciones incluyendo disposiciones planas o curvilíneas. Una construcción arquitectónica configurada como una masa sólida se especializa, significando que se altera para comportarse en forma específica. En algunas implementaciones, una masa sólida se especializa al dopar u orientar sus capas gruesas de un sólo átomo en una forma particular con respecto a otras.

Una construcción arquitectónica puede componerse de una sola substancia (por ejemplo, nitruro de boro), o grafito, grafeno y diamante, o puede especializarse al doparse o reaccionar con otras substancias. Por ejemplo, una construcción arquitectónica incluyendo grafeno puede tener áreas que reaccionan con boro para formar ambos subconjuntos estequiométricos y no estequiométricos. El grafeno además puede especializarse con nitrógeno y puede incluir ambos de carbono grafeno y nitruro de boro grafeno con una interfaz de nitrógeno. En algunas implementaciones, los compuestos se construyen después de la construcción arquitectónica. Por ejemplo, desde una interfaz de nitruro de boro, Un diseñador puede construir compuestos de magnesio-aluminio-boro. En algunas implementaciones, los bordes de una capa de una construcción arquitectónica reaccionan con una substancia, por ejemplo, el silicio puede enlazarse en los bordes para formar carburo de silicio, lo cual forma enlaces más resistentes entre la construcción y otro material. Otras reacciones pueden llevarse a cabo para cambiar las características ópticas de la construcción u otra propiedad tal como calor específico. Al especializar una construcción arquitectónica de tal forma, un diseñador puede crear una construcción que exhibe propiedades que son diferentes a aquellas de una construcción compuesta de solamente un tipo de átomo.

Las construcciones arquitectónicas que incluyen capas paralelas separadas entre sí son capaces de producir un amplio margen de propiedades y lograr alcanzar muchos resultados. La Figuras 3-11 muestran construcciones arquitectónicas configuradas de acuerdo con algunas implementaciones. La Figura 3 es una vista lateral en sección transversal de una construcción arquitectónica 300 configurada como capas paralelas. Las capas paralelas de una construcción arquitectónica pueden componerse de cualquiera de un número de substancias, tales como grafeno, grafito, o nitruro de boro. Las capas paralelas pueden ser rectangular, circular, o de otra forma. En la Figura 3, las capas son circulares e incluyen un orificio a través del cual un tubo de soporte 310 soporta la construcción arquitectónica 300. Las capas son separadas cada una por una distancia 320, la cual caracteriza propiedades y condiciones físicas, químicas, mecánicas, ópticas y eléctricas en las zonas 330 entre las capas.

Existe un número de enfoques para crear construcciones arquitectónicas similares a aquellas mostradas en la Figuras 1-11. Una es depositar o maquinar un solo cristal en una forma deseada y tratar por calor o utilizar otros métodos para exfoliar el cristal sencillo en capas. Como un ejemplo, el cristal se remoja en caliente en una substancia fluida, tal como hidrógeno, hasta que una concentración uniforme o no uniforme del fluido se difunde en el cristal. El cristal puede revestirse con substancias que catalizan este procedimiento al ayudar al fluido a entrar en el cristal. Los catalizadores también pueden controlar la profundidad en la que el fluido se difunde en el cristal, permitiendo a capas que tienen varios átomos de espesor exfoliarse desde el cristal. Los revestimientos suficientes incluyen el grupo del metal de platino, metales de tierras raras, aleaciones de paladio-plata, titanio y aleaciones de hierro-titanio, hierro-titanio-cobre, y hierro-titanio-cobre-metales de tierras raras junto con diversas aleaciones y compuestos que pueden contener tales substancias. Un revestimiento catalizador delgado puede aplicarse por deposición de vapor, pulverización, o técnicas de electrodeposición. Los revestimientos pueden removerse después de cada uso y reutilizarse en otro cristal después de que éste permita la entrada y difusión del fluido en el cristal. En algunas implementaciones, los dopantes o impurezas se introducen en el cristal a una profundidad particular para alentar al fluido a difundirse de manera que la profundidad de las capas que tienen varios átomos de espesor pueda exfoliarse desde el cristal.

El cristal remojado puede colocarse en un contenedor temporal o revestirse en un recipiente a presión impermeable. La presión puede liberarse repentinamente desde el contenedor o recipiente provocando que el fluido impregnado se mueva hacia las áreas en donde el empaque es menos denso y forma capas gaseosas. La presión de gas provoca la exfoliación de cada plano. La separación adicional puede crearse al repetir este procedimiento con moléculas sucesivamente grandes, tales como metano, etano, propano, y butano. Los planos 0001 pueden separarse por una distancia particular al controlar la cantidad y tipo de fluido que entra en el cristal y la temperatura al inicio de la expansión. Las capas de la construcción arquitectónica pueden orientarse en una posición con respecto a otras (es decir, desplazarse y/o girar como se discute en lo anterior con respecto a las Figuras 1A-C) al aplicar modificadores de cristal de rastreo, tales como neón, argón, o helio, en algún momento de la deposición de la capa al utilizar un tratamiento por calor que mueve la estructura hacia una orientación particular o mediante aplicación de fuerza de torsión y/o vibración del cristal durante la exfoliación.

En algunas implementaciones, antes de que se exfolie, uno o más orificios pueden perforarse en el cristal de manera que acomodará una estructura de soporte, similar al conducto de fluido y/o soportar al tubo 310 que soporta la construcción arquitectónica 300 ilustrada en la Figura 3. Una estructura de soporte puede configurarse dentro de un cristal antes de que se exfolie para soportar la construcción arquitectónica cuando se crea. La estructura de soporte también puede colocarse en la construcción arquitectónica después de que el cristal se ha exfoliado. Una estructura de soporte también puede utilizarse para fijar las capas de una construcción arquitectónica a una distancia particular separada entre sí. En a Igunas implementaciones, una estructura de soporte puede configurarse a lo largo de los bordes de una capa de construcción arquitectónica (por ejemplo, como un revestimiento para una construcción arquitectónica que se compone de capas paralelas).

Las capas de una construcción arquitectónica pueden fabricarse para tener cualquier espesor. En la Figura 3, cada una de las capas paralelas de la construcción arquitectónica 300 es de un un átomo de espesor. Por ejemplo, cada capa puede ser una hoja de grafeno. En algunas implementaciones, las capas de la construcción arquitectónica son más gruesas que un átomo. La Figura 4 es una vista lateral de una construcción arquitectónica 400 configurada como capas paralelas. En la sección mostrada, las capas de la construcción arquitectónica 400 son cada una más gruesas que un átomo. Por ejemplo, como se discute en lo anterior con respecto a las Figuras 1A-C, cada capa puede incluir múltiples hojas de grafeno apiladas una tras otra en cualquiera de las orientaciones de las Figuras 1A, 1B o 1 C. Una construcción arquitectónica puede incluir capas paralelas que son solamente de un átomo de espesor, el espesor de unos cuantos átomos, o capas que son mucho más gruesas, tal como 20 átomos o más.

En algunas implementaciones, todas las capas son del mismo espesor, mientras en otras implementaciones el espesor de las capas varía. La Figura 5 es una vista lateral en sección transversal de una construcción arquitectónica 500 configurada como capas paralelas que tienen diversos espesores. Como se discute en lo anterior, las capas más gruesas que un átomo o que difieren entre sí en espesores pueden exfoliarse a partir de un solo cristal al controlar la profundidad a la cual se difunde un fluido en el cristal (por ejemplo, al introducir impurezas o dopantes a una profundidad deseada).

Cuando se configura una construcción arquitectónica como capas paralelas, las capas pueden separarse a una distancia igual o distancias variables. Con referencia de nuevo a la Figura 3, una distancia aproximadamente igual 320 separa cada una de las capas paralelas que caracterizan las zonas 330. En la Figura 5, las distancias entre las capas de la construcción arquitectónica 500 varían. Por ejemplo, la distancia entre las capas de un primer conjunto 510 de capas es mayor que la distancia entre las capas de un segundo conjunto 520 de capas, significando que las zonas entre las capas del primer conjunto 510 son mayores que a aquella del segundo conjunto 520.

Un número de técnicas puede utilizarse para disponer una capa una distancia particular de otra capa. Como se menciona en lo anterior, un método es configurar las capas paralelas en una estructura de soporte y exfoliar cada capa de manera que exista cierta distancia entre ella y una capa adyacente. Por ejemplo, un fabricante puede controlar tanto el volumen del fluido y la distancia que s e difunde en un solo cristal c uando se exfolia una capa. Otro método es cargar eléctricamente o magnetizar por inducción cada capa exfoliada y forzar eléctrica o magnéticamente a las capas a separarse entre sí. La difusión de enlace o el uso de un adherente adecuado pueden asegurar las capas en su lugar en el tubo central a una distancia particular alejadas entre sí.

Otra técnica para establecer una distancia particular entre las capas es depositar separadores entre las capas. Los separadores pueden componerse de átomos de metales, no-metales o semiconductores tales como carbono y titanio (por ejemplo, para formar diamante o carburo de titanio con una capa de grafeno), hierro (por ejemplo, para formar carburo de hierro con una capa de grafeno), boro, nitrógeno, etc. Con referencia de nuevo a la Figura 4, las capas paralelas 400 se separan con separadores 410. En algunas implementaciones, se deshidrogena un gas en la superficie de cada capa, creando los separadores 410 donde cada partícula o molécula se deshidrogena. Por ejemplo, después de que una capa de una construcción arquitectónica es exfoliada, el metano puede calentarse en la superficie de la capa provocando que las moléculas de metano se dividan y depositen átomos de carbono en la superficie de la capa. Entre más grande es la molécula deshidrogenada, mayor es la separación potencial. Por ejemplo, el propano, el cual tiene tres átomos de carbono por molécula, creará un depósito más grande y un área o separación que el metano, el cual tiene un átomo de carbono por molécula. En algunas implementaciones, las capas paralelas se configuran en un tubo central y los separadores se incluyen entre las capas. En algunas implementaciones, los separadores son estructuras superficiales, similares a nano-tubos y nano-espirales, los cuales transfieren el calor y facilitan la carga o descarga de substancias en una construcción arquitectónica. Las construcciones arquitectónicas que incluyen este tipo de estructuras superficiales se describen a continuación con respecto a las Figuras 10 y 11.

La Figura 6 muestra una vista lateral en sección transversal de una construcción arquitectónica 600 configurada como capas tubulares concéntricas de una caracterización de matriz de cristales. Por ejemplo, una primera capa 610 de la construcción arquitectónica es tubular y tiene un diámetro mayor que una segunda capa 620 de la construcción arquitectónica, y la segunda capa 620 se configura dentro de la primera capa 610. Una construcción arquitectónica configurada como tubos concéntricos puede formarse en diversas formas. Un método es deshidrogenar un gas, tal como un hidrocarburo, dentro de un marco para formar la primera capa 610 de la construcción arquitectónica 600, y deshidrogenar una substancia, tal como hidruro de titanio, para formar separadores (por ejemplo, estructuras superficiales) en la superficie interior de la primera capa antes de deshidrogenar la primera de gas para formar la segunda capa 620 en los separadores. Las capas subsiguientes entonces pueden depositarse en una forma similar. En algunas implementaciones, cada capa tubular se forma al deshidrogenar un gas en su propio marco. Las capas deshidrogenadas entonces se configuran una dentro de la otra en la configuración mostrada en la Figura 6. Los separadores pueden depositarse ya sea en las superficies interior o exterior de las capas p ara separarlas por una distancia particular. En otros casos, múltiples envolturas de un material tal como fluoruro o cloruro de polivinilo se deshidrogenan para producir la construcción arquitectónica deseada. En otros casos, el cloruro o fluoruro de polivinilideno se deshidrogena para producir la construcción arquitectónica deseada.

La Figura 7 es una vista lateral en sección transversal de una construcción arquitectónica 700 compuesta de capas paralelas. La construcción arquitectónica 700 incluye un primer conjunto 710 de capas donde las capas se separan por una distancia más cercana que las capas en un segundo conjunto 720 de capas. La construcción arquitectónica 700 se discute con más detalle a continuación con referencia a algunas de las propiedades que se exhiben en esta configuración. L a Figura 8 es una vista lateral d e una capa 800 de una construcción arquitectónica. La capa 800 tiene una forma circular, e incluye un orificio 810, a través del cual una estructura de soporte puede soportar la capa 800. La Figura 9 es una vista lateral de una capa 900 de una construcción arquitectónica que tiene una forma rectangular con esquinas redondeadas. Como se menciona en lo anterior, si una capa se exfolia a partir de un solo cristal, éste puede maquinarse en una forma particular ya sea antes o después de la exfoliación. Múltiples capas como la capa 900 pueden disponerse juntas mediante, por ejemplo, una estructura de soporte configurada en sus bordes o separadores configurados en sus superficies. En algunas implementaciones, la superficie de una construcción arquitectónica se trata con una substancia. Por ejemplo, la superficie de una construcción arquitectónica puede revestirse con al menos uno de carbono, boro, nitrógeno, silicio, azufre, metales de transición, carburos, y b oruros, los cuales provocan que la construcción arquitectónica exhiba una propiedad particular incluyendo propiedades desarrolladas por soluciones sólidas y compuestos que pueden formarse. Por ejemplo, como se discute a continuación, la superficie de una construcción arquitectónica puede tratarse de manera que incluye carburo de silicio, el cual puede cambiar sus propiedades electromagnéticas y/u ópticas.

En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica es semi-permanente o un componente o donador se configura para ser no sacrificable. Por ejemplo, como se explica a continuación, una construcción arquitectónica puede configurarse para cargar moléculas de una substancia en zonas entre las capas de una construcción. Una construcción no sacrificable puede cargar y descargar substancias o realizar otras tareas sin sacrificar ninguna de sus estructuras. En otras implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para sacrificar átomos de su estructura cristalina en ciertos momentos u ocasiones para facilitar un resultado particular. Por ejemplo, una construcción arquitectónica que se compone de nitruro de boro puede configurarse para cargar nitrógeno, cuya reacción con el hidrógeno al nitruro de boro facilitará para formar amoniaco y/u otras substancias de nitrógeno. Como un resultado, los átomos de la construcción se sacrificarán durante la reacción con el hidrógeno, y cuando el producto se descarga de la construcción, la construcción arquitectónica habrá perdido las moléculas sacrificadas de nitruro de boro. En algunas implementaciones, una construcción que ha sacrificado su estructura puede restablecerse o utilizarse cíclicamente en tales reacciones. Por ejemplo, una construcción arquitectónica que está compuesta de nitruro de boro puede restablecerse al presentar la construcción con nuevas moléculas de nitrógeno, boro, y/o nitruro de boro y aplicar calor u otra forma de energía tal como una radiación electromagnética. La nueva estructura de nitruro de boro puede auto-organizar el reemplazo de los átomos faltantes en la construcción arquitectónica original.

Una construcción arquitectónica puede diseñarse para tener ciertas propiedades tales como una densidad específica, coeficiente de elasticidad, calor específico, resistencia eléctrica, y coeficiente de sección. Estas características macroscópicas afectan las propiedades que muestra una construcción arquitectónica. La densidad de la construcción se define como su masa por unidad de volumen. Un número de diferentes parámetros afectan la densidad de la construcción arquitectónica. Una es la composición de la caracterización de matriz de cristal. Por ejemplo, un cristal de nitruro de boro generalmente tiene una densidad más alta que un cristal de grafito, dependiendo de los factores tales como aquellos descritos en relación con las Figuras 1A, 1B y 1C. Otra es la distancia que separa las capas de una construcción arquitectónica. Aumentar o disminuir la separación entre las capas aumentará o disminuirá en consecuencia la densidad de una construcción arquitectónica. Una densidad de una construcción arquitectónica también puede ser mayor en modalidades donde sus capas se separan por estructuras de superficie más densa en relación con las modalidades donde las capas se separan de forma similar pero no por estructuras superficiales. Dopantes de una construcción arquitectónica también pueden cambiar su densidad y de esta forma diversas propiedades relacionadas como se desee.

Un coeficiente de elasticidad de una construcción arquitectónica es su tendencia a deformarse elásticamente cuando se aplica una fuerza a ésta (definido como la pendiente de su curva de tensión-deformación en la región de deformación elástica). Igual que su densidad, un coeficiente de elasticidad de una construcción arquitectónica depende en parte del espesor de sus capas, su separación, y su composición. Su coeficiente de elasticidad también dependerá en si las capas se encuentran eléctricamente cargadas y cómo se fijan las capas en relación con las otras y si el espacio entre las capas contiene un gas y la presión del gas. Si las capas se soportan por un tubo central, como el tubo de soporte 310 de la construcción arquitectónica 300 mostrada en la Figura 3, las capas individuales pueden generalmente deformarse de forma elástica en una mayor cantidad que si se encuentran fijas en relación con otras utilizando separadores, como los separadores 410 entre las capas de la construcción arquitectónica 400 mostrada en la Figura 4. Para la mayor parte, cuando los separadores fijan dos capas en relación a otras, cada capa reforzará a la otra cuando se ejerza fuerza en cualquiera, amortiguando la desviación que resulta de una fuerza dada. La cantidad que cada capa refuerza entre sí la capa es contingente, en parte, en la concentración de separadores entre las capas y qué tan rígidamente los separadores mantienen a las capas juntas.

Un coeficiente de sección de la construcción arquitectónica es la relación de un segundo momento de una sección transversal del área con la distancia de la fibra de compresión extrema desde el eje neutral. El coeficiente de sección de la construcción arquitectónica dependerá del tamaño y forma de cada capa de la construcción arquitectónica. Por ejemplo, el coeficiente de sección de una capa rectangular de la construcción arquitectónica se define por la siguiente Ecuación 1 : s=- (1) en donde b es la base del rectángulo y h es la altura. Y el coeficiente de sección de un círculo con un orificio en su centro se define por la siguiente Ecuación 2: 32¿: (2) en donde d2 es el diámetro del círculo y d-, es el diámetro del orificio en el círculo.

La densidad de una construcción arquitectónica, el coeficiente de elasticidad, y el coeficiente de sección pueden ser constantes a través de la construcción arquitectónica o pueden variar por sección o cíclicamente. Así como la densidad de una construcción, el coeficiente de elasticidad, o el coeficiente de sección puede afectar las propiedades que muestra la construcción, variar estas características macroscópicas ya sea por sección o cíclicamente puede provocar que la construcción arquitectónica se comporte de forma diferente en partes diferentes de la construcción. Por ejemplo, al separar las capas de una construcción arquitectónica en una primera sección por una cantidad mayor que en una segunda sección (dando por lo tanto una mayor densidad a la segunda sección que la primera), la construcción arquitectónica puede fabricarse para cargar de preferencia una primera substancia en la primera sección y una segunda substancia en la segunda sección. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para tener propiedades mecánicas particulares. Por ejemplo, una construcción arquitectónica puede configurarse como una estructura de soporte para un objeto. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para tener al menos uno de una fuerza de resistencia a la fatiga, límite elástico, resistencia máxima, y/o resistencia a la compresión. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para tener una propiedad particular, incluyendo estas y otras discutidas en la presente, incluyendo diversas influencias anisentrópicas en la propiedad.

I. Propiedades Térmicas Una construcción arquitectónica puede configurarse para tener propiedades térmicas específicas. Incluso cuando sus capas cristalinas conducen fácilmente el calor, una construcción arquitectónica puede configurarse para tener ya sea una disponibilidad alta o baja para transferir por conducción calor. Ilustrativamente, la conducción que es perpendicular a las capas puede inhibirse por la elección de separaciones y separadores. También esto puede configurarse de manera que el calor radiante se transmite a través de pasajes o de otra parte dentro de la construcción, reflejarse lejos de la construcción, o absorberse por la construcción. Esta sección describe diversas implementaciones de construcciones arquitectónicas que se diseñan para tener comportamientos térmicos específicos.

Una capa de grafeno de un átomo de espesor puede observarse mayormente como un espacio abierto entre átomos de carbono definidos. Sin embargo, el grafeno proporciona conductividad térmica y eléctrica extremadamente altas en direcciones dentro del plano de los átomos, aún, sólo alrededor de 2.3% de la luz blanca que incide y se absorberá. De forma similar alrededor de 2% al 5% del espectro de energía térmica radiado ortogonalmente en el lugar de los átomos se absorbe mientras los rayos de calor radiante paralelos a las capas de construcción arquitectónica separadas pueden transmitirse incluso con menos atenuación. La cantidad neta de luz que una construcción arquitectónica absorbe depende en parte en la orientación de las capas sucesivas en relación a otras. Variaciones en las orientaciones de las capas de una construcción arquitectónica, como se discuten en lo anterior con referencia a las Figuras 1A-C, pueden permitir diversas nuevas aplicaciones. Por ejemplo, energía radiante puede distribuirse a las ubicaciones sub-superficiales mediante orientaciones más absortivas, tales como la orientación mostrada en la Figura 1B. Como otro ejemplo, la radiación puede polarizarse mediante orientaciones tal como se muestra en la Figura 1C; esta orientación además puede modificarse al desviar una capa en la dirección de su plano en una cierta cantidad, tal como se describe en lo anterior con respecto a las Figuras 1A y 1B. Para una discusión adicional de las propiedades del grafeno, ópticas y de otra forma, véase R.R. Nair, P. Blake, A. N. Grigorenko, K. S. Novoselov, T. J. Booth, T. Stauber, N. M. R. Prees y A. K. Geim, Fine Estructure Constant Defines Visual Transparency of Graphene, 320 SCIENCE 1308 (2008); A. B. Kuzmenko, E. van Heumen, F. Carbone, y D. van der Marel, Universal Optical Conductance of Graphite, DPMC, University of Geneva, 1211 Geneva 4, Suiza (2008).

Algunas substancias cristalinas, como el grafeno, grafito, y nitruro de boro, conducen fácilmente el calor en ciertas direcciones. En algunas aplicaciones, una construcción arquitectónica compuesta de una de estas substancias se configura para transferir calor entre dos ubicaciones o lejos de o hacia una orientación particular. En otras aplicaciones, la construcción arquitectónica se configura de manera que el calor puede transferirse eficientemente hacia y fuera de la construcción como se necesite. Una construcción arquitectónica compuesta de una substancia como el grafeno puede calentarse o enfriarse rápidamente. A pesar de tener mucho menor densidad que el metal, una construcción arquitectónica puede transferir por conducción una gran cantidad de calor en direcciones deseadas por unidad de área que la plata sólida, el grafito en bruto, cobre, o aluminio.

Una construcción arquitectónica puede disponerse de manera que tenga una alta disponibilidad para transferir por conducción el calor al configurar la construcción para que tenga una alta concentración de trayectorias térmicamente conductivas a través de una sección transversal dada de la construcción. Una construcción arquitectónica puede disponerse para tener una baja disponibilidad para transferir por conducción el calor al configurar la construcción para tener una baja concentración de trayectorias térmicamente conductoras a través de una sección transversal dada de la construcción. Por ejemplo, la Figura 7 muestra una construcción arquitectónica 700 configurada como capas paralelas que son rectangulares y soportan una estructura de soporte central 703. Un primer conjunto 710 de capas paralelas se compone de capas que son más o menos del mismo espesor tal como de un átomo de espesor y se separan a una primera distancia entre sí. Un segundo conjunto 720 de capas se compone de capas que pueden ser de forma similar de un átomo de espesor y se separan en una segunda distancia entre sí que es mayor que la primera distancia. Debido a la concentración más alta de pasajes térmicos sobre la extensión del primer conjunto 710 de capas paralelas que sobre la extensión del segundo conjunto 720 de capas (los conjuntos de capas se expanden aproximadamente en la misma distancia), el primer conjunto tiene una disponibilidad más alta para transferir por conducción el calor que el segundo conjunto. A continuación el segundo conjunto 720 hace un mejor trabajo que el primer conjunto 710 de aislamiento térmico de un objeto ubicado en el primer lado 701 de la construcción de un objeto ubicado en el segundo lado 702 y para proporcionar aislamiento contra la transferencia de calor paralela al eje longitudinal del soporte 703.

En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica configurada como capas paralelas se dispone para aislar una superficie a cuyas capas no son ortogonales. Por ejemplo, la construcción arquitectónica puede configurarse de manera que las capas hagan contacto con una superficie plana en un ángulo tal como 45 grados al desviar los bordes de las capas consecutivas en una cantidad particular de manera que las capas alcancen este ángulo con la superficie cuando se colocan contra ésta. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica puede disponerse para tener una disponibilidad más alta para transferir por conducción el calor al configurarse para tener capas más gruesas. Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 5, existe una disponibilidad más alta para transferir térmicamente el calor a través del segundo conjunto 520 de capas que a través del primer conjunto 510 debido a que el segundo conjunto de capas es más espeso que el primero y se separan más cerca. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica incluye estructuras superficiales, tales como en la construcción arquitectónica 1000 mostrada en la Figura 10, lo cual facilita la transferencia por conducción del calor dentro de la construcción.

Como se discute a continuación con referencia a las propiedades electromagnéticas y ópticas de una construcción arquitectónica, una construcción arquitectónica puede disponerse para transmitir, difractar, reflectar, refractar o de otra manera transformar energía radiante. Por consiguiente, una construcción arquitectónica puede configurarse para interactuar en forma específica con calor radiante. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para transmitir calor radiante a través de pasajes dentro de la construcción. Esta transferencia de calor radiante puede permitir reacciones endotérmicas o exotérmicas que se facilitan por la presentación catalítica de reactivos y/o reactivos por transferencias de energía a la velocidad de la luz. Las propiedades de una construcción relacionada con la transferencia de calor radiante pueden alterarse al incluir estructuras superficiales en las capas de la construcción, las cuales pueden absorber o reflejar longitudes de onda específicas. Los reactivos se orientan, manteniéndose en su lugar, y calientan y enfrían cuando los productos se remueven por la interacción con los planos de la construcción arquitectónica que incluyen dopantes y aplicación de cargas eléctricas continuas, intermitentes u ocasionales y/o radiación.

Las rejillas de radiación con diversos anchos de ranura pueden fabricarse como separaciones entre las capas o por litografía de haz de electrones (e-beam), y su transmisión infrarroja del modo magnético transversal (modo TM) proporciona la Espectroscopia Infrarroja de Transformada de Fourier (FTIR). Esto, junto con los dopantes locales, proporciona la base para sub-circuitos integrados y sistemas que sirven como fotodetectores infrarrojos, sensores de bio-chip, y polarizadores de diodos emisores de luz. La Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 12/064,341, presenta el 4 de agosto de 2008 y titulada "APARATO DE COMUNICACION INFRARROJA Y METODO DE COMUNICACION INFRARROJA", las enseñanzas de la cual se incorporan en la presente para referencia, describe algunos sistemas ejemplares.

Con referencia de nuevo a la Figura 7, el segundo conjunto 720 de capas puede separarse una distancia particular, componerse de una substancia particular, y configurarse para tener un espesor particular de manera que la energía infrarroja incidente que es paralela a las capas entra y se transmite a través de las zonas entre las capas. Por ejemplo, para transmitir la energía radiante de una frecuencia particular, una construcción arquitectónica puede componerse de capas de nitruro de boro que se separan de acuerdo con relaciones de mecánica cuántica. Similarmente, como se observa previamente, una construcción arquitectónica también puede configurarse para absorber específicamente energía radiante que involucra muchas capas o en ubicaciones discretas sobre o entre las capas. Por ejemplo, las capas del primer conjunto 710 de capas pueden separarse a una distancia particular, componerse de una substancia particular, y ser de un espesor particular de manera que al menos una porción de la energía infrarroja incidente se absorbe por las capas. La opacidad de cada capa individual o de una capa suspendida es de 2.3% de la radiación ortogonal como se establece por la electrodinámica cuántica. La opacidad de un grupo de capas depende de su separación, las orientaciones y las capas de construcción arquitectónica, las interacciones de electrones relativistas dentro de las capas y la selección de separadores, tales como las estructuras superficiales.

Una construcción arquitectónica también puede disponerse para aislar un objeto de energía radiante, que incluye calor radiante. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica puede aislar un objeto del calor radiante al reflejar la energía radiante o al transmitir la energía radiante a través de pasajes alrededor o lejos del objeto. Por ejemplo, con referencia a la Figura 4, una construcción arquitectónica puede configurarse para aislar un objeto colocado en el lado derecho de la construcción arquitectónica 400 desde una fuente de radiación al lado izquierdo de la construcción.

Las propiedades térmicas de una construcción arquitectónica también pueden cambiarse al agregar un revestimiento en las superficies de la construcción o al dopar la construcción. Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 4, la construcción arquitectónica 400 puede doparse ya que ésta se auto-organiza o por difusión o implantación de iones para aumentar su conductividad térmica generalmente o en áreas específicas o direcciones. También puede recubrirse con metales, tales como aluminio, plata, oro, o cobre, para reflejar frecuencias específicas o más calor radiante del que tendría de otra forma II. Propiedades Acústicas, Electromagnéticas, y Opticas Las construcciones arquitectónicas pueden fabricarse para exhibir propiedades específicas en respuesta a energía radiante o acústica. Pueden configurarse para resonar acústica y/o electromagnéticamente en frecuencias específicas. También pueden construirse para tener un índice particular de refracción, y pueden diseñarse para cambiar la frecuencia de las ondas electromagnéticas incidentes. Estas propiedades pueden controlarse al disponer una construcción para tener una configuración particular, que incluye una densidad específica, coeficiente de elasticidad y coeficiente de sección. Como se discute en lo anterior, estos parámetros pueden ajustase al cambiar la composición de una construcción arquitectónica, su tratamiento, y su diseño.

Una frecuencia de resonancia acústica de una construcción arquitectónica cambia con un número de factores que incluyen las elecciones de diversas substancias y propiedades relacionadas y puede diseñarse para resonar a una frecuencia más alta o más baja que los materiales convencionales. Por consiguiente, cuando una construcción arquitectónica se configura como capas paralelas, y de acuerdo con la presencia y ubicaciones y densidades de pilares o separadores, una capa delgada puede configurarse para tener una frecuencia de resonancia más alta que una capa más gruesa. Una construcción arquitectónica soportada firmemente en sus bordes resonará a una frecuencia más baja que una que se soporta en su centro. Adicionalmente, una construcción arquitectónica con un coeficiente de elasticidad alto resonará a una mayor frecuencia que una con un coeficiente de elasticidad bajo, y una construcción arquitectónica con un coeficiente de sección alto también puede resonar a una frecuencia más alta o más baja que una construcción arquitectónica con un coeficiente de sección menor. Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 5, el segundo conjunto 520 de capas tiene una frecuencia de resonancia acústica que es menor que la del primer conjunto 510 de capas. Esto es debido a que las capas del segundo conjunto son más gruesas que aquellas del primer conjunto y se separan por una distancia más corta entre sí, pero de otra forma son idénticas. La frecuencia de resonancia de cualquiera de las capas del segundo conjunto 520 o del primer conjunto 510 puede reducirse al hacer al diámetro de las capas mayor. En algunas implementaciones, todas las capas de una construcción arquitectónica se diseñan para resonar en la misma frecuencia. Una frecuencia de resonancia de una construcción arquitectónica también dependerá de su composición. Adicionalmente, en algunas implementaciones, los dopantes y/o revestimientos se agregan a una construcción arquitectónica para aumentar o reducir su frecuencia de resonancia acústica junto con proporcionar otra especialización . Una frecuencia de resonancia de construcción arquitectónica también puede reducirse al agregar separadores, que incluyen estructuras superficiales y/o enlaces covalentes o iónicos entre las capas.

Una construcción arquitectónica también puede configurarse para resonar electromagnéticamente a una frecuencia particular. Por ejemplo, su densidad, coeficiente de elasticidad, y coeficiente de sección pueden elegirse para cada capa de manera que la construcción o cada capa tengan una frecuencia de resonancia particular. Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 5, el segundo conjunto 520 de capas puede tener una frecuencia de resonancia electromagnética menor que el primer conjunto 510 de capas debido a que el segundo conjunto tiene capas más gruesas que el primer conjunto y se configuró más cerca que las capas del primer conjunto. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se dopa, y su frecuencia de resonancia electromagnética aumenta o disminuye como resultado del dopaje.

Una construcción arquitectónica puede proporcionar memoria en cinco dimensiones (5D). Un láser de femtosegundo puede trabajar con un convertidor de polarización de variante de espacio que se incorpora en la construcción arquitectónica y/o para modificar o desarrollar relaciones estructurales para proporcionar el comportamiento de vórtice óptico de la luz y puede proporcionar selectividad de frecuencia junto con la dirección de control de rotación. De manera similar, una construcción arquitectónica puede proporcionar un acelerador de partículas de baja potencia, muy pequeño acoplado con los convertidores de polarización.

Una construcción arquitectónica también puede configurarse para absorber energía radiante que se encuentra en una longitud de onda particular. Un número de factores influencia en si una construcción arquitectónica absorberá la energía radiante que tiene una longitud de onda particular. Por ejemplo, con referencia a la Figura 4, la capacidad de la construcción arquitectónica 400 de absorber energía radiante que se encuentra en una longitud de onda particular depende del espesor de las capas, separación, composición, dopantes, separadores (incluyendo estructuras superficiales), y revestimientos. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para transmitir energía radiante que se encuentra a una primera longitud de onda y absorbe y re-irradia energía que se encuentra a una longitud de onda diferente de la energía radiante recibida. Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 4, la construcción arquitectónica 400 puede configurarse de manera que las capas son paralelas para parte pero no para toda la energía radiante incidente. Las capas paralelas pueden configurarse para transmitir energía radiante que se encuentra en cualquier ángulo incluyendo paralelo a las capas a través de la construcción y absorber la radiación no paralela y/o realizar funciones de polarización. En algunas implementaciones, una substancia re-radiante (por ejemplo, carburo de silicio, boruro de silicio, boruro de carbono, etc.) se recubren en las superficies de la construcción arquitectónica, tal como por deposición de vapor químico, pulverización, o de otra forma rociando la construcción arquitectónica con la substancia. Subsiguientemente, cuando la radiación no paralela hace contacto con la construcción arquitectónica, la substancia re-radiante absorbe la radiación no paralela y re-irradia la energía en una longitud de onda diferente que en la que la energía se recibió. Por ejemplo, el carburo de silicio puede desarrollarse o aplicarse a una construcción arquitectónica al hacer al silicio disponible para formar soluciones sólidas y compuestos estequiométricos.

Como se mencionó en el ejemplo previo, y como se discute en lo anterior con respecto al calor radiante, una construcción arquitectónica puede configurarse para transmitir energía radiante a través de pasajes radiantes en la construcción (por ejemplo, a través de zonas entre capas). Como se menciona en lo anterior, la radiación térmica puede transferirse a la velocidad de la luz en las áreas entre las capas. Por ejemplo, la distancia que separa las capas en la construcción arquitectónica 300 mostrada en la Figura 3 crea las zonas 330 entre las capas a través de las cuales la energía radiante puede transferirse. En algunas implementaciones, los tamaños de las zonas entre las capas pueden aumentar permitiendo que se transmita más energía radiante. En algunas implementaciones, las capas de una construcción arquitectónica se separan para polarizar las ondas electromagnéticas incidentes. También, como se discute en lo anterior, una construcción arquitectónica puede configurarse para aislar un objeto de daño por radiación o la transferencia de calor. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica aisla un objeto de la radiación al reflejar la energía radiante. Por ejemplo, con referencia a la Figura 4, la construcción arquitectónica 400 puede configurarse para aislar un objeto colocado en el lado derecho de la construcción arquitectónica 400 de la radiación en el lado izquierdo de la construcción. Por ejemplo, capas seleccionadas pueden componerse de nitruro de boro y pueden separarse para reflejar la radiación electromagnética dentro de longitudes de onda específicas.

Una construcción arquitectónica también puede configurarse para tener un índice particular de refracción (es decir, un índice de refracción dentro de un margen particular o un valor exacto). Un índice de refracción de la construcción arquitectónica es una función de, entre otras variables, la composición de las capas (por ejemplo, nitruro de boro, grafito, etc.), el espesor de las capas, dopantes, separadores (incluyendo estructuras superficiales), sub-circuitos que se encuentran incorporados y las distancias que separan las capas. Con referencia a la Figura 4, la distancia 440 entre las capas paralelas de la construcción 400, y el espesor de las capas, puede seleccionarse de manera que las capas paralelas de la construcción 400 tengan un índice particular de refracción. Por ejemplo, las capas pueden componerse de grafito para tener un índice de refracción que puede ajustarse por la separación entre las capas y/o por la adición de substancias adsorbidas y/o absorbidas dentro de las separaciones. Adicionalmente, en algunas implementaciones, los dopantes se agregan a una construcción arquitectónica para cambiar su índice de refracción. Por ejemplo, las capas de una construcción arquitectónica compuestas de nitruro de boro pueden doparse con nitrógeno, silicio o carbono para aumentar o disminuir su índice de refracción generalmente o en regiones seleccionadas.

Un índice de refracción de una construcción arquitectónica puede cambiar cuando una substancia se carga en la construcción arquitectónica. Por ejemplo, una construcción arquitectónica que existe en un vacío puede tener un índice de refracción diferente que cuando se carga hidrógeno en la construcción y se expresa como capas epitaxiales y/o como capilares entre las capas epitaxiales. En algunas implementaciones, el índice de refracción de una primera porción de una construcción arquitectónica es diferente del índice de refracción de una segunda porción de la construcción arquitectónica. Por ejemplo, con referencia a la Figura 5, el primer conjunto 510 de capas puede tener un índice de refracción diferente que el segundo conjunto 520 de capas debido a que el primer conjunto de capas es más delgado y se separa por una distancia mayor que las capas en el segundo conjunto de capas.

Una construcción arquitectónica puede configurarse para desarrollar regionalmente o tener una rejilla de difracción particular al orientar sus capas en relación a otras en una forma particular. Como resultado, las ondas electromagnéticas incidentes se difractarán a través de las capas de la construcción arquitectónica en un patrón predecible. En algunas implementaciones, al pasarlos a través de las capas de una construcción arquitectónica y observar cómo la luz se difracta y refracta (por ejemplo, al observar el patrón de difracción que se produce, si existe, y el ángulo en que la luz se refracta) puede determinarse qué substancias desconocidas se carga en los bordes o entre las capas. Por ejemplo, una construcción arquitectónica puede configurarse de manera que los átomos de la primera capa se alineen con los átomos de la segunda capa cuando se ve desde una posición perpendicular a la construcción, como en la Figura 1A, produciendo un patrón de difracción predecible cuando la luz pasa a través de la construcción. Como se discute en lo anterior con referencia a las Figuras 1A-C, las capas de una construcción (ya sean separadas o apiladas una encima de otra) pueden orientarse en formas diferentes al desviar o girar una capa en relación a otra.

III. Propiedades Catalíticas Una construcción arquitectónica puede configurarse para catalizar una reacción en una diversidad de formas. Por ejemplo, una construcción arquitectónica compuesta de capas paralelas, como aquellas de las Figuras 3-5, puede catalizar una reacción química o una reacción biológica en un borde de sus capas al controlar la temperatura de la reacción, al tener una separación particular, disposición de carga y/o configuración que cataliza la reacción, facilitando la adición o remoción de calor, o al suministrar una substancia que catalice la reacción. Una construcción arquitectónica puede catalizar una reacción al agilizar la reacción, prolongando la presentación de los reactivos para promover una reacción, habilitar la reacción para adición o remoción de calor, mover o remover productos formados por las etapas de reacción o al facilitar de otra forma la reacción.

Un número de variables puede cambiarse para catalizar una reacción particular. En algunas implementaciones, los espesores de las capas de una construcción arquitectónica se seleccionan de manera que la reacción se cataliza. En algunas implementaciones, las distancias entre las capas y/o las composiciones de las capas (por ejemplo, nitruro de boro, carbono, etc.) se seleccionan de manera que la reacción se cataliza. En algunas implementaciones, se agregan dopantes a una construcción arquitectónica o separadores (incluyendo estructuras superficiales) de una química particular se agregan entre las capas de manera que se cataliza una reacción particular.

En algunas implementaciones, las capas paralelas catalizan una reacción al transferir calor a una zona en donde ocurrirá una reacción. En otras implementaciones, las capas paralelas catalizan una reacción al transferir calor lejos de una zona en donde ocurrirá una reacción. Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 3, el calor puede transferirse por conducción hacia las capas paralelas 300 para suministrar calor a una reacción endotérmica dentro del tubo de soporte 310. En algunas implementaciones, las capas paralelas catalizan una reacción al remover un producto de la reacción de la zona en donde la reacción ocurrirá. Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 3, las capas paralelas 300 pueden absorber alcohol desde una reacción bioquímica dentro del tubo de soporte 310 en el que el alcohol es un bio-producto, expulsando el alcohol a los bordes exteriores de las capas paralelas, y mejorando de este modo la productividad y/o prolongando la vida de uno o más tipos de microbios involucrados en la reacción bioquímica.

En algunas implementaciones, un primer conjunto de capas paralelas se configura para catalizar una reacción y un segundo conjunto de capas paralelas se configura para absorber y/o adsorber un producto de la reacción. Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 5, el segundo conjunto 520 de capas puede configurarse para catalizar una reacción química al permitir la reacción entre dos moléculas y el primer conjunto 510 de capas puede configurarse para adsorber un producto de la reacción, prolongando de esta forma la longitud de la reacción química.

Una reacción puede catalizarse también en otras formas. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se carga eléctricamente para catalizar una reacción próxima a la construcción. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para resonar acústicamente a una frecuencia particular, provocando que las moléculas se orienten a sí mismas en una forma que cataliza una reacción. Por ejemplo, las moléculas pueden orientarse para habilitar una reacción química o su adsorción sobre las capas. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para transmitir o absorber la energía radiante para catalizar una reacción. Por ejemplo, con referencia a la Figura 5, el segundo conjunto 520 de capas puede configurarse para absorber energía radiante y transformar la energía radiante en calor que el primer conjunto 510 de capas utiliza para facilitar una reacción endotérmica. De forma similar, las estructuras superficiales pueden configurarse para absorber energía radiante para calentar la construcción y facilitar una reacción.

En algunas implementaciones, se agrega un catalizador a una construcción arquitectónica para catalizar una reacción próxima a la construcción. El catalizador puede aplicarse a los bordes de las capas de la construcción o en las superficies de la construcción. Por ejemplo, puede aplicarse cromo a los bordes de una construcción arquitectónica, y el cromo puede catalizar una reacción química entre el metano y el ozono producidos desde el aire utilizando radiación ultravioleta ionizada o una chispa inducida.

IV. Propiedades Capilares Una construcción arquitectónica configurada como capas paralelas puede disponerse de manera que fluido tal como un gas o líquido se mueve entre sus capas mediante fuerzas intermoleculares, tensión superficial, electrostática y/o otras influencias de acción capilar. Cualquiera de un número de variables puede cambiarse de manera que las capas paralelas pueden realizar una acción capilar con respecto a una substancia particular. En algunas implementaciones, la composición de las capas, estructuras superficiales, dopantes, y/o espesores se seleccionan de manera que una construcción arquitectónica realiza una acción capilar con respecto a una substancia particular. En algunas implementaciones, las distancias entre las capas se seleccionan de manera que la construcción arquitectónica realiza una acción capilar con respecto a una substancia particular. Por ejemplo, con referencia a la Figura 6, cada una de las capas concéntricas de la construcción arquitectónica 600 puede separarse en una distancia capilar entre sí para presentar o producir agua, y la construcción arquitectónica puede forzar o suministrar de otra forma agua sobre o a través de la construcción mediante acción capilar.

Una construcción arquitectónica puede componerse de algunas capas que se separan a una distancia capilar para una primera molécula y algunas capas que se separan a una distancia capilar para una segunda molécula. Por ejemplo, con referencia a la Figura 5, el primer conjunto 510 de capas puede ser una distancia capilar con respecto a una primera molécula, tal como propano, y el segundo conjunto 520 de capas puede dimensionarse para realizar una acción capilar con respecto a una segunda molécula, tal como hidrógeno. En este ejemplo, el hidrógeno puede removerse o adsorberse a las capas adyacentes de grafeno y el hidrógeno adicional puede adsorberse entre las capas limitantes de hidrógeno cuando se proporcionan para resultados específicos en procesos tales como la conversión de propano en propileno por medio del diseño de la construcción arquitectónica. Adicionalmente, en algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura de forma que el calor puede transferirse hacia o fuera de la construcción para facilitar la acción capilar o de forma que puede aplicarse una carga a las capas de una construcción arquitectónica para facilitar el procedimiento químico al facilitar la acción capilar.

V. Propiedades de Sorción Una construcción arquitectónica que se dispone en capas paralelas puede configurarse para cargar una substancia hacia zonas entre capas. Una molécula de una substancia se carga entre capas paralelas cuando se absorbe hacia la superficie de la capa o se absorbe hacia las zonas entre las capas. Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 3, la construcción arquitectónica 300 puede cargar moléculas de una substancia presentada en un borde interior 340 de las capas hacia las zonas 330 entre las capas. El tubo de soporte 310 puede suministrar la substancia a través de perforaciones 350.

Un número de factores afecta si una construcción arquitectónica cargará moléculas de una substancia. En algunas implementaciones, la construcción arquitectónica se configura para transferir calor lejos de las zonas desde las que se carga una molécula. Cuando se enfría una construcción arquitectónica, puede cargar moléculas más rápido o puede cargar moléculas que no era capaz de cargar cuando estaba más caliente. De forma similar, una construcción arquitectónica puede descargarse al transferir calor a la construcción o a través de la construcción a reactivos o productos. En algunas implementaciones, se configura una construcción arquitectónica para cargar moléculas en un índice más rápido o a una densidad más alta cuando se aplica una carga eléctrica a la construcción. Por ejemplo, el grafeno, grafito y nitruro de boro dopado son eléctricamente conductores. Una construcción arquitectónica compuesta de estos materiales puede configurarse para cargar moléculas en un índice más alto cuando se aplica una carga electica a sus capas. Adicionalmente, como se mencionó anteriormente, en algunas implementaciones, una construcción arquitectónica puede configurarse para resonar acústicamente a una frecuencia de resonancia particular. Una construcción arquitectónica puede configurarse para resonar a una frecuencia específica de manera que las moléculas particulares próximas a la construcción se orientan favorablemente para cargar en las zonas entre las capas.

En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para cargar o descargar una substancia cuando la energía radiante se dirige a la construcción. Por ejemplo, con referencia a la Figura 3, la distancia 320 entre cada una de las capas paralelas de la construcción 300 puede seleccionarse de manera que la construcción arquitectónica absorbe ondas infrarrojas, acústicas, visibles o UV, provocando que las capas se calienten y carguen o descarguen moléculas de una substancia que tiene cargada. Como se discutió en lo anterior, en algunas implementaciones, puede aplicarse un catalizador a regiones seleccionadas tales como los bordes exteriores de las capas para facilitar la carga de substancias en las zonas entre las capas.

En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para cargar selectivamente una molécula o moléculas particulares (por ejemplo, al cargar una primer molécula y absteniéndose de cargar una segunda molécula). Por ejemplo, con referencia de nuevo a la Figura 5, el primer conjunto 510 de capas puede configurarse de manera que se encuentre a una distancia particular alejada, que facilita la carga selectiva de una primera molécula y no una segunda molécula. De manera similar, el segundo conjunto 520 de capas puede configurarse de manera que se encuentre a una distancia particular alejada, para facilitar la carga de una tercera molécula pero no la segunda molécula. La tensión superficial en los bordes de las capas también puede alterarse o diseñarse para afectar también si se carga una molécula en una construcción arquitectónica. Por ejemplo, si el primer conjunto 510 de capas ya ha cargado moléculas de una primer substancia, la tensión superficial de los bordes interiores del primer conjunto 510 de capas en donde las moléculas de la substancia d esde donde se cargan puede evitar que el primer conjunto 510 de capas cargue moléculas de la segunda substancia pero permite al primer conjunto 510 de capas continuar la carga de la primer substancia.

El polarizado conforme a la espectroscopia Raman puede utilizarse para mapear localmente zonas modificadas de construcción arquitectónica. Esto permite ajustes de zona específica para controlar la transferencia de calor, polarización, coeficiente de elasticidad, y muchas otras capacidades químicas, físicas, eléctricas y mecánicas.

En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica incluye estructuras superficiales configuradas en sus superficies para facilitar la carga y descarga de substancias hacia y fuera de una construcción. Las superficies estructurales pueden orientarse epitaxialmente por la estructura de entramada de una capa a la que se aplican. En algunas modalidades, se forman al deshidrogenar un gas en la superficie de las capas. En otras modalidades, se recubren en una capa antes de que las capas adyacentes se configuren en la construcción. La Figura 10 muestra una construcción arquitectónica 1000 que incluye capas paralelas que tienen estructuras superficiales 1010 configuradas en la misma. Las estructuras superficiales 1010 incluyen nano-tubos, nano-espirales, barras y otras estructuras.

Las superficies estructurales pueden permitir a una construcción arquitectónica cargar más de una substancia o cargar una substancia a un índice más rápido. Por ejemplo, una estructura de nano-flor puede absorber moléculas de una substancia hacia un área dentro de la estructura y adsorber moléculas de la substancia en su superficie. En algunas modalidades, las estructuras superficiales permiten a la construcción arquitectónica cargar un compuesto particular de una substancia. En algunas modalidades, las estructuras superficiales permiten a la construcción arquitectónica cargar y/o descargar moléculas de una substancia más rápidamente. En algunas modalidades, se prefiere un tipo particular de estructura superficial sobre otra estructura superficial. Por ejemplo, en algunas modalidades, un nano-espiral puede preferirse sobre un nano-tubo. El nano-espiral puede ser capaz de cargar y descargar moléculas de una substancia más rápidamente de lo que puede un nano-tubo debido a que el nano-espiral solamente puede cargar y descargar capas de moléculas múltiples de una substancia al mismo tiempo mientras que un nano-tubo solamente puede cargar o descargar a través de un área pequeña a los extremos del tubo a lo largo del eje. En algunas modalidades, un primer tipo de estructura superficial carga un primer compuesto y un segundo tipo de estructura de superficie carga un segundo compuesto. En algunas modalidades, las estructuras superficiales se componen de materiales que son eléctricamente conductores y/o tienen una disponibilidad alta para la transferencia térmica. En algunas modalidades, las estructuras superficiales se componen de al menos uno de carbono, boro, nitrógeno, silicio, azufre, metales de transición, mica (por ejemplo, aumentado a un tamaño particular), y diversos carburos o boruros y tales estructuras pueden componerse, doparse y/o orientarse para desempeñar funciones eléctricas, térmicas, y químicas para cumplir las variaciones de diseño descritas.

Como se muestra en la Figura 10, en algunas modalidades, las estructuras superficiales se orientan perpendiculares a las superficies de la construcción arquitectónica. En otras modalidades, al menos parte de las estructuras superficiales no están orientadas perpendiculares a la superficie a la que se aplican. En la Figura 11, las estructuras superficiales 1110 se orientan en ángulos diferentes de las superficies de una construcción arquitectónica 1100 a 90 grados. Una estructura superficial puede orientarse en un ángulo particular para aumentar el área superficial de la estructura superficial, para aumentar el índice que las moléculas se cargan por la estructura superficial, para aumentar una densidad de carga de la estructura de superficie, para cargar de preferencia una molécula de un compuesto particular, o por alguna otra razón. Las estructuras superficiales pueden configurarse, incluyendo la inclinación a un ángulo particular, por rectificado, esmerilado, planeo láser y diversas otras técnicas para dar forma.

En algunas implementaciones, las estructuras superficiales se configuran en una construcción arquitectónica y se componen de uno o más materiales diferentes que los de la construcción. En la Figura 10, por ejemplo, las capas de la construcción arquitectónica 1000 pueden componerse de grafeno y las estructuras superficiales 1010 pueden componerse de estructuras similares al diamante o nitruro de boro. Las estructuras superficiales pueden componerse de otros materiales, tales como hidruro de boro, diborano (B2H6), hidruro de aluminio y sodio, MgH2, LiH, hidruro de titanio, y/u otro hidruro metálico o catalizador metálico, no metálico o un compuesto.

Implementaciones Adicionales Una construcción arquitectónica puede diseñarse a un macro nivel para utilizar una o más de las propiedades discutidas en lo anterior para facilitar el micro procesamiento a una nano-escala. Entre las aplicaciones para las que son útiles las construcciones arquitectónicas incluyen como un procesador de carga, almacenamiento y/o procesador de información óptica, un procesador molecular, y un bio-procesador.

Una construcción arquitectónica configurada como un procesador de carga a puede utilizarse para construir micro-circuitos, detectar la presencia de un átomo o molécula particular en un entorno, o lograr otro resultado. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica configurada como un procesador de carga forma un circuito eléctrico. Por ejemplo, las capas paralelas de grafeno, como aquellas mostradas en la Figura 4, pueden separarse por materiales dieléctricos de manera que la construcción arquitectónica almacena una carga eléctrica y funciona como un capacitor. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica, como la construcción arquitectónica 400 mostrada en la Figura 4, se configura como un capacitor de alta temperatura al aislar las capas paralelas en la construcción con una cerámica. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica, como la construcción arquitectónica 400 mostrada en la Figura 4, se configura como un capacitor de baja temperatura al aislar las capas paralelas con un polímero. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura para procesar iones. Por ejemplo, la construcción arquitectónica 400 puede configurarse con una membrana semipermeable cubrir ciertas zonas entre las capas de la construcción. La membrana semi-permeable permite a iones particulares penetrar la membrana y entrar en la construcción arquitectónica en donde se detectan para un propósito particular. En algunas implementaciones, se configura una construcción arquitectónica como un transformador de estado sólido.

Una construcción arquitectónica también puede configurarse como un procesador molecular. Como se discute en lo anterior, en algunas implementaciones, el material de una construcción arquitectónica participa en una reacción química. Adicionalmente, en algunas implementaciones, una construcción arquitectónica puede transformar ondas electromagnéticas a un nivel molecular. Por ejemplo, una construcción arquitectónica puede configurarse para transformar una entrada tal como 100 BTU de luz blanca en una salida tal como 75 BTU de luz roja y/o azul. La luz blanca es desplazada de onda al resonar químicamente la luz blanca para transformarla en otras frecuencias de luz tales como azul, verde, y roja. Por ejemplo, la construcción arquitectónica 400 mostrada en la Figura 4 puede componerse de carbono con zonas seleccionadas convertidas a una solución solida o compuesto tal como un carburo con reactivos tales como boro, titanio, hierro, cromo, molibdeno, tungsteno, y/o silicio, y la construcción puede configurarse de manera que las capas están orientadas para desplazar la luz blanca hacia longitudes de onda deseadas tales como frecuencias de luz roja y/o azul y/o infrarrojas.

Una construcción arquitectónica configurada como un bio-procesador puede utilizarse para crear enzimas, carbohidratos, lípidos u otras substancias. En algunas implementaciones, una construcción arquitectónica se configura como capas paralelas, y remueve un producto de una reacción bioquímica de una zona de reacción de manera que la reacción bioquímica puede continuar. Por ejemplo, la construcción arquitectónica 300 mostrada en la Figura 3 puede configurarse para cargar una substancia tóxica, como cloro, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno o un alcohol, desde una zona de reacción dentro de un tubo de soporte 310. Al remover la substancia tóxica, un microbio involucrado en la reacción bioquímica no se inhibirá o eliminará y la reacción bioquímica puede continuar sin disminución. En otras implementaciones, una construcción arquitectónica puede configurarse para remover y/o proteger y/u orientar y mostrar un producto útil tal como hidrogenasa de un procedimiento bioquímico o reacción desde un lugar de reacción sin tener que interrumpir la reacción. En otro ejemplo, el tubo de soporte 310 dentro de la construcción arquitectónica 300 mostrada en la Figura 3 puede alojar una reacción bioquímica que produce un lípido útil, el cual se carga en las zonas 330 entre las capas de la construcción y se descargan en los bordes exteriores de las zonas. Por lo tanto, la reacción bioquímica puede continuar mientras el producto útil es removido.

A partir de lo anterior, se apreciará que las modalidades específicas de la invención se han descrito en la presente para propósitos de ilustración pero que diversas modificaciones pueden hacerse sin desviarse del espíritu y alcance de la invención. Por consiguiente, la invención no se limita excepto por las reivindicaciones anexas.

En la medida en que no se incorporó previamente en la presente para referencia, la presente solicitud incorpora para referencia en su totalidad la materia objeto de cada uno de los siguientes materiales: Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 08/921,134, presentada el 29 de agosto de 1997 y titulada SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE FLUIDO COMPACTO; Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 09/370,431, presentada el 9 de agosto de 1999 y titulada SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE FLUIDO COMPACTO; y Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 12/857,461, presentada el 16 de agosto de 2010 y titulada COMPUESTOS ESTRUCTURALES REFORZADOS INTERNAMENTE Y METODOS DE FABRICACION ASOCIADOS.

Métodos de Producción Se describen técnicas, métodos, materiales, aparatos y sistemas para producir, fabricar, y manufacturar una construcción arquitectónica. Las técnicas, métodos, materiales, aparatos y sistemas descritos pueden crear una construcción arquitectónica para utilizarse en una variedad de implementaciones de manera que explote sus propiedades útiles. Utilizando los procedimientos de fabricación descritos, una construcción arquitectónica puede producirse para implementarse como un substrato, construcción sacrif ¡cable, portador, filtro, sensor, aditivo, y catalizador para otras moléculas, compuestos, y substancias, así como medios para almacenar energía y generar potencia. Puede configurarse para tener propiedades específicas, tales como densidad específica, conductividad eléctrica, características magnéticas, calor específico, características ópticas, coeficiente de elasticidad, y/o coeficiente de sección.

Las construcciones arquitectónicas pueden producirse, fabricarse y manufacturarse a escalas nano- micro- y macro-dimensiones. Además, del tamaño, otros factores de diseño, incluyendo composición, estructura, orientación de capa, dopantes, etc. pueden determinarse antes y durante la fabricación de una construcción arquitectónica, para diseñarla con las propiedades y funcionalidades deseadas. Las construcciones arquitectónicas pueden producirse para su uso en una variedad de industrias que incluyen materiales de edificios y construcción, productos duraderos, energía limpia, tecnología de filtro, tecnología de combustible, producción de químicos, fármacos, nano materiales, y biotecnología, entre otros.

En algunas modalidades, un método para manufacturar construcciones arquitectónicas puede realizarse para producir construcciones estructurales de dimensiones nanométricas. Por ejemplo, una capa de material de un solo átomo de espesor (tal como carbono y nitruro de boro) pueden depositarse en un substrato, y al proporcionar la energía material depositada (tal como energía de calor), el material puede encontrar su energía más baja y auto-alinearse formando una sola capa organizada. La longitud y ancho de la capa puede producirse para variar de pequeña, tal como en un área en nm2 o µ??2, a grande, tal como un milímetro cuadrado, centímetro, metro o incluso área más grande. El procedimiento entonces puede repetirse para agregar otra capa o capas de material sobre la su parte superior para formar una caracterización de matriz de capas. Estas capas, sin embargo, no se limitan a interconectarse a través de enlaces atómicos, pero también pueden controlarse por fuerzas secundarias tales como enlaces de Van der Waals. El procedimiento entonces puede detenerse, en el cual una construcción arquitectónica del material depositado se ha creado, pero el método también puede continuarse al dar de nuevo a las capas depositadas energía e introducir precursores, tales como por ejemplo un fluido o un gas. El gas puede fluir entre las capas, y cuando la energía se remueve, el gas puede mantenerse entre las capas. El tipo de gas introducido puede afectar y cambiar como el gas se mantiene en las capas auto-organizadas formadas. Por ejemplo, los enlaces atómicos pueden formarse cuando el gas es un formador de carburo en una construcción arquitectónica basada en carbono; o el gas formador de carburo puede sustituirse en una capa de dos dimensiones. En otro ejemplo, cuando el gas es un gas noble, el enlace puede ser mucho más débil, tal como enlaces de Van der Waals. El tipo de gas puede utilizarse para diseñar las propiedades de una construcción arquitectónica. Otra forma de manipular las propiedades de diseño de una construcción arquitectónica es introducir precursores (por ejemplo, dopantes) en el plano con elementos, compuestos, o substancias que pueden cambiar su orientación o magnetismo incluyendo almacenamiento de información magnética. Adicionalmente, las adiciones de precursores pueden utilizarse para influenciar la separación y exfoliación de las capas, lo cual puede impactar las propiedades diseñadas de la construcción arquitectónica y el tamaño. La separación, orientación, y exfoliación además pueden afectar las propiedades diseñadas deseadas de construcciones arquitectónicas. Las capas pueden separarse, orientarse, y exfoliarse por la adición de presión, calor, y/o precursores (tales como catalizadores). Alteraciones en la presión aplicada, calor, catalizadores, o diversas combinaciones de estos procesos pueden exfoliar capas con separación variable y/u orientaciones.

Dependiendo de las propiedades deseadas del producto final de la construcción arquitectónica, las capas formadas con los precursores incorporados pueden escindirse (por ejemplo, cortarse en áreas más pequeñas o más grandes). La construcción arquitectónica escindida puede reforzarse por al menos uno de agregar fibra de carbono para envolver (por ejemplo, fijar o estabilizar) las capas, dopar los átomos del borde de las capas para inducir la formación de enlaces atómicos, y conectar los dos planos bidimensionales por deformación en espiral. En un aspecto, el refuerzo de una construcción arquitectónica puede emplear algunos de los átomos en su lugar dentro de las capas para conectar los planos. En una construcción arquitectónica de carbono, un haz de electrones (por ejemplo, 400 KeV) puede permitir a una estructura de diamante localizada crecer entre las capas; también, otros procesos similares con un método láser u otra radiación pueden emplearse para facilitar el crecimiento de diamante localizado entre las capas en construcciones arquitectónicas de carbono. Otro ejemplo para reforzar una construcción arquitectónica puede incluir la formación de deformaciones en espiral por el uso de una fuente de energía exterior hacia las capas interconectadas. Una espiral e s un tipo de deformación que puede provocarse por un átomo diferente que se sustituye en un plano de todos los átomos similares. Al dopar intencionalmente áreas localizadas de los planos para crear espirales, los átomos sustituidos pueden disponerse en una línea que puede provocar que el plano se pliegue o doble. Si los átomos sustituidos se disponen en un patrón más circular, el plano puede tomar una forma tridimensional, por ejemplo, al doblar los pliegues hacia y la hoja hacia otra hoja, y los átomos de la hoja doblada se enlazan a otra hoja.

La Figura 12A muestra un diagrama de flujo de procedimiento de un procedimiento ejemplar 1200 para fabricar una construcción arquitectónica de carbono. El procedimiento 1200 puede incluir un procedimiento 1210 para deshidrogenar un hidrocarburo purificado al aplicar calor a través de un substrato. El procedimiento 1200 también puede incluir un procedimiento 1220 para facilitar la auto-organización del carbono depositado para formar una caracterización de matriz de capas sobre el substrato. El procedimiento 1200 también puede incluir un procedimiento 1230 para exfoliar y separar las capas en la formación de una construcción arquitectónica.

Una variedad de fuentes de carbono puede recolectarse y utilizarse para producir una construcción arquitectónica de carbono, tal como carbohidratos (como celulosa, lignocelulosa, etcétera) e hidrocarburos, los cuales pueden parcialmente disociarse o procesarse destructivamente para liberar carbono a una materia prima, tal como hidrocarburos (CxHy). En una forma purificada. El procedimiento 1210 puede implementarse para deshidrogenar el compuesto de hidrocarburo purificado adecuado, por ejemplo un gas parafínico tal como metano, sobre un substrato al aplicar calor a una temperatura aproximándose a la temperatura de descomposición del compuesto donante de carbono a través del substrato. Los sistemas para suministrar calor pueden incluir captura solar y/o sistemas de concentrador y sistemas de intercambio de calor de contra corriente. Adicionalmente, el calor puede incorporarse desde los sistemas de desecho de calor (por ejemplo, escape de motor) o fuentes de energía renovable que pueden incluir al menos uno de energía eólica, hidráulica, de biomasa, solar, de marea y geotérmica. Los hidrocarburos utilizados en este procedimiento también pueden incluir otras parafinas y olefinas, tales como metano, etano, etileno, propano, propileno, butano, butileno, y otras parafinas y olefinas de peso molecular más grande. Brevemente, la Ecuación (3) a continuación, muestra un procedimiento general ejemplar para la deshidrogenación de un hidrocarburo parafínico para disociar y producir carbono (C) y gas de hidrógeno (H2). La ecuación (4) a continuación muestra el procedimiento ejemplar para la deshidrogenación de metano para producir C y H2.

CxHy + CALOR^xC + 0.5y H2 (3) CH4 + CALOR-»C + 2 H2 (4) El procedimiento de deshidrogenación puede realizarse en una cámara o entorno en donde las etapas de reacción se protegen contra reacciones discrepantes y procesos. Una temperatura de deposición anaeróbica más alta puede resultar en un índice más rápido de depósito sólido. La presurización del gas donante de carbono puede agilizar el índice del carbono formado en el substrato. Presiones más bajas pueden favorecer la descomposición del compuesto de hidrocarburo purificado y puede producir índices de H2 a hidrocarburos más altos. Los materiales de substrato ejemplares utilizados en este procedimiento pueden incluir grafito pirolítico y nitruro de boro (que incluyen una zona de presión de calor refinada y nitruro de boro recristalizado). La selección del substrato puede influenciar el patrón de crecimiento de las capas auto-organizadas.

El carbono depositado puede auto-organizarse para formar una caracterización de matriz de carbono cristalizado en una serie de capas sobre el substrato (procedimiento 1220). El carbono depositado puede encontrar su energía más baja y auto alinearse formando una sola capa organizada, y las capas adicionales de carbono depositado pueden auto organizarse para formar muchas capas de una caracterización de matriz. Las capas formadas de una caracterización de matriz de carbono pueden ser grafeno, por ejemplo. Puede observarse un diagrama esquemático de una capa ejemplar de una caracterización de matriz 100 de carbono cristalizado en la Figura 1A. La auto-organización del procedimiento de carbono puede modificarse para formar capas de una caracterización de matriz de carbono cristalizado de diferentes espesores y orientaciones de capas. Por ejemplo, regresando a las Figuras 1B y 1C, los átomos de carbono pueden auto-organizarse para formar una caracterización de matriz de forma que se alinean una primera capa y una segunda capa (como se observa en la Figura 1A), se desvían parcialmente de la alineación (como se observa en la Figura 1B), y se desvían totalmente de la alineación (como se observa en la Figura 1C).

El procedimiento 1230 para exfoliar y separar capas formadas por auto-organización de carbono, pueden exfoliarse y separarse utilizando calor u otros métodos descritos en la presente. La Figura 12B muestra un procedimiento ejemplar del procedimiento 1230 para la exfoliación y separación de las capas auto-organizadas utilizando una substancia fluida que puede exfoliar las capas de una caracterización de matriz de carbono cristalizado. En este procedimiento ejemplar, las capas auto-organizadas reciben precursores exfoliados por procedimientos de dopaje, refinamiento de zona, y/o pueden remojarse en caliente en una substancia fluida (procedimiento 1231), tal como el hidrógeno producido por el procedimiento 1210. La difusión de la substancia fluida entre las capas de la caracterización de matriz puede facilitarse hasta que se alcanza una concentración uniforme o no uniforme (procedimiento 1232). Por ejemplo, para optimizar la difusión de la substancia fluida entre las capas de una caracterización de matriz de carbono, la presión puede liberarse repentinamente del sistema revistiendo las capas formadas, las cuales pueden provocar que el fluido difuso se mueva hacia áreas en donde la concentración es menos densa y forma capas gaseosas. Las capas pueden exfoliarse por la adición de presión (procedimiento 1233) y por la adición de calor (procedimiento 1234). Las alteraciones en la presión aplicada, calor, o ambos en los procesos 1233 y 1234 pueden exfoliar capas con separaciones variables. Las capas exfoliadas, pueden orientarse en una posición con respecto a otra, por ejemplo, paralelas a cualquier otra capa exfoliada y desviada y/o girada (como se observa en las Figuras 1A-C). Una substancia fluida homogénea difusa en capas auto-organizadas a una concentración uniforme puede exfoliar las capas con espesor y separación uniforme. En una caracterización de matriz ejemplar de grafeno de carbono, la exfoliación de capas puede ocurrir a lo largo de cada uno de los planos 0001.

La separación de las capas exfoliadas puede configurarse utilizando precursores seleccionados durante el procedimiento 1230, como se muestra en la Figura 12C. Los precursores seleccionados pueden utilizarse junto con disposiciones adecuadas tales como refinamiento de zona y tratamientos térmicos para proporcionar el tiempo suficiente a temperaturas seleccionadas para lograr transformaciones suficientes para exfoliar o permitir la exfoliación de las capas de una caracterización de matriz de carbono cristalizado con separación de capa variable (de menores y/o mayores distancias entre sí). Los precursores seleccionados, también denominados como separadores pueden seleccionarse de una variedad de materiales (procedimiento 1235); tal ejemplo puede incluir una substancia fluida. En un aspecto, los separadores de fluido particular pueden seleccionarse (procedimiento 1235) y utilizarse para remojar en caliente las capas auto-organizadas (procedimiento 1231) en una manera en la que la distancia de la separación de capa puede controlarse al controlar la cantidad y tipo de substancia de fluido que entra en el cristal y la temperatura al inicio de la expansión. Por ejemplo, la separación con precursores de fluido seleccionados para crear separaciones adicionales de capas pueden incluir seleccionas sucesivamente moléculas de parafina más grandes, tales como metano, etano, propano, y butano para alcanzar la separación variable. Una molécula más grande puede alcanzar una separación relativamente más grande comparada con una molécula más pequeña. Adícionalmente, los procesos 1232 y 1233 y/o 1234 pueden emplearse junto con modificaciones regionales por acoplamiento inductivo, láser, haz de electrones, y otro tipo de transferencia de energía radiante para refinamiento de zona para facilitar la difusión de los precursores fluidos seleccionados para controlar las concentraciones uniformes o no uniformes de los separadores entre las capas (procesos 1232) y el control adicional de la variable de separación durante la exfoliación de capas con la adición de presión (procedimiento 1233) y calor (procedimiento 1234).

Todavía con referencia a la Figura 12C, la separación de capas exfoliadas también puede configurarse utilizando precursores seleccionados durante el procedimiento 1230 que incluye seleccionar otras clases de precursores (separadores) en procesos 1235 e implementar procesos 1232 y 1233 y/o 1234. En un aspecto, las distancias particulares entre las capas exfoliadas pueden lograrse al depositar otras clases de precursores seleccionados (separadores) durante los procedimientos 1233 y/o 1234. Por ejemplo, otros precursores seleccionados pueden incluir titanio, hidruro de titanio, hierro, níquel, cobalto, boro, nitrógeno, carbono, hidrocarburos, y silicio junto con preparaciones de tales precursores tales como carbonilos (por ejemplo, pentacarbonilo de hierro). También, otros precursores seleccionados pueden incluir modificadores de cristal traza, tales como neón, argón, o helio, los cuales pueden agregarse al momento de la formación de una capa a través del refinamiento de zona localizado y/o tratamiento térmico más general que puede mover la estructura a una orientación particular, a través de la fuerza de torsión de la caracterización de matriz de un cristal durante la exfoliación.

Adicionalmente, las capas de una caracterización de matriz de carbono cristalizado pueden recubrirse con precursores seleccionados que catalizan el procedimiento de remojar en caliente 1231 y el procedimiento de difusión 1232 al ayudar al fluido a entrar al cristal. Estos procesos de recubrimiento de capa incluyen refinamiento de zona y/o tratamiento térmico más general con precursores seleccionados también pueden controlar la profundidad a la que el fluido se difunde en el cristal, el cual puede permitir a las capas que son de varios átomos de espesor exfoliarse desde el cristal. Ejemplos de precursores de recubrimientos de capa seleccionados pueden incluir metal platino, metales de tierras raras, aleaciones de paladio-plata, titanio y aleaciones de hierro-titanio, hierro-titanio-cobre, y hierro-titanio-cobre-metales de tierras raras. Un recubrimiento delgado de un precursor seleccionado de recubrimiento de capa o combinación de precursores seleccionados de recubrimiento de capa puede aplicarse por medio de deposición por vapor, pulverización, o técnicas de electrodeposición. Los precursores seleccionados de recubrimiento de capa pueden removerse después de cada uso y reutilizarse en otro lote o serie de capas de caracterización de matriz después de que ha permitido la difusión del fluido dentro del cristal. Dependiendo del análisis de los requerimientos de energía y refinamiento de zona de eficiencia de recuperación para mejorarla remoción y recuperación y puede seleccionarse comparado con tratamientos térmicos más generales y procedimientos químicos de remoción. En algunos casos, los precursores seleccionados pueden incluir dopantes o impurezas que pueden introducirse en el cristal a una profundidad particular por técnicas tales como refinamiento de zona en el que uno o más tipos de energía tales como láser dirigido, inducción, haz de electrones, y otras frecuencias de radiación se utilizan para impulsar al fluido para que se difunda a esa profundidad de manera que las capas que son de átomos de varios espesores puedan exfoliarse del cristal. Adicionalmente, este tipo de dopante o precursores seleccionados de impureza pueden ubicarse sobre los bordes de la construcción arquitectónica producida utilizando haz de electrones o deposición láser, en cuya localización puede reducir en gran medida la cantidad de dopantes o impurezas y aumentar su especialización.

Los precursores seleccionados también pueden construirse dentro de bloques de construcción de la caracterización de matriz durante el procedimiento 1220, como se muestra en la Figura 12D. Por ejemplo, los precursores seleccionados para construirse dentro de la caracterización de matriz de difusión (también denominados como precursores de construcción) pueden seleccionarse y exponerse a la caracterización de matriz en el procedimiento 1221. La deposición de los precursores de construcción entre las capas de la caracterización de matriz puede facilitarse por la difusión hasta que se alcanza una concentración uniforme o no uniforme, ejemplificada en el procedimiento 1222. Adicionalmente, los procesos 1223 y/o 1224 pueden emplearse para ayudar al procedimiento 1222 a facilitar la difusión de los precursores de construcción seleccionados con la adición de presión (procedimiento 1223) y calor (procedimiento 1224).

En algunas implementaciones del procedimiento 1200, uno o más orificios pueden perforarse en una caracterización de matriz de carbono cristalizado antes de la exfoliación, los cuales pueden utilizarse para acomodar una estructura de soporte (ejemplificada en la Figura 3 como un tubo de soporte 310 de una construcción arquitectónica 300). Una estructura de soporte puede incluir fibras, nano-tubos, y nano-espirales en algunos ejemplos. Una estructura de soporte puede configurarse dentro de una caracterización de matriz para soportar la construcción arquitectónica deseada. La configuración de una estructura de soporte dentro de la caracterización de matriz puede ocurrir durante el procedimiento 1200 antes de que el procedimiento 1230 exfolie y separe capas. O, una estructura de soporte puede configurarse dentro de una caracterización de matriz después del procedimiento de exfoliación 1230.

En algunos casos, una estructura de soporte también puede utilizarse para fijar las capas de una construcción arquitectónica a una distancia particular alejadas entre sí. Por lo tanto, también puede utilizarse una estructura de soporte como un estabilizador para estabilizar la construcción arquitectónica. En algunas implementaciones del procedimiento 1200, una estructura de soporte puede configurarse a lo largo de los bordes de las capas de una construcción arquitectónica (por ejemplo, como un revestimiento para una construcción arquitectónica que se compone de capas paralelas) después de la finalización de la construcción arquitectónica. Por ejemplo, la fibra de carbono (también denominada como envoltura) puede utilizarse para fijar o estabilizar ('con pernos') las capas para evitar su colapso, por ejemplo, evitar que las capas se cizallen o deslicen por cizalla. Las envolturas de fibra de nitruro de boro también pueden utilizarse para fijar las capas de una construcción arquitectónica. Pueden utilizarse tres envolturas para estabilizar la construcción arquitectónica de cizallamiento en cualquier dirección. La configuración de la estructura de soporte de estabilización junto con un borde o bordes de una construcción arquitectónica puede ocurrir después del procedimiento 1200.

La Figura 12E muestra otro método ejemplar del procedimiento 1230 para la exfoliación y separación de las capas auto-organizadas utilizando un enfoque de tratamiento ácido. El procedimiento 1237 puede involucrar remojar las capas formadas por auto-organización de carbono con un ácido, tal como ácido sulfúrico u óleos. Subsiguientemente, cualquier daño a las capas exfoliadas puede repararse al reintroducir y deshidrogenar un hidrocarburo purificado, tal como metano, a las capas exfoliadas (procedimiento 1 238). Una ventaja de utilizar este procedimiento de método 1230 puede incluir separaciones más grandes entre capas exfoliadas.

Otro método ejemplar para realizar la exfoliación y separación de las capas (procedimiento 1230) puede involucrar cargar eléctricamente o magnetizar por inducción cada capa exfoliada y forzar eléctrica o magnéticamente las capas a separarse entre sí.

La Figura 13 muestra un diagrama de flujo de procedimiento de un procedimiento ejemplar 1300 para fabricar una construcción arquitectónica de carbono utilizando metano purificado. El procedimiento 1300 puede incluir un procedimiento 1310 para purificar metano desde una fuente de carbono impuro, tal como un hidrocarburo o carbohidrato tomado desde una variedad de fuentes, tal como una corriente de desecho. Por ejemplo, una fuente de carbono impuro puede procesarse (por ejemplo, disociarse a través de procesos digestivos anaeróbicos) y purificarse en metano. Los procesos para purificar metano pueden depender de los tipos de impurezas asociadas, los cuales pueden incluir precipitación a través de reacción química, difusión por tamaño, cambio de fase (si la impureza puede condensarse, como agua), y filtración por tamaño y/o propiedades químicas. De acuerdo con ciertas modalidades de la descripción, el procedimiento 1310 para purificar metano a partir de una fuente de carbono impura puede fabricarse al menos parcialmente desde un sistema para producir productos duraderos basados en carbono y combustibles renovables como se describe en la Solicitud de Patente de los Estado Unidos 13/027,068, presentada el 14 de febrero de 2011 y titulada "PRODUCTOS DURADEROS Y COMBUSTIBLE RENOVABLE BASADO EN CARBONO A PARTIR DE DISOCIACION DE DESPERDICIO DE BIOMASA".

El procedimiento 1300 también puede incluir un procedimiento 1320 para deshidrogenar metano purificado al aplicar calor a través de un substrato, (en una manera similar al procedimiento 1210); un procedimiento 1330 para facilitar la auto-organización del carbono depositado para formar una caracterización de matriz de capas sobre el substrato (en una forma similar al procedimiento 1220); y un procedimiento 1340 para exfoliar y separar las capas en la formación de una construcción arquitectónica (en una manera similar al procedimiento 1230). Si se desea, el procedimiento 1300 además puede incluir un procedimiento 1350 para llenar las capas separadas (creadas en procesos 1340) con precursores seleccionados. También, si se desea, un procedimiento 1360 puede construir estos precursores seleccionados dentro de la matriz de caracterización de capas formadas y separadas al aplicar calor, incluyendo la aplicación de refinamiento de zona dirigida por acoplamiento por inducción, láser y/o administración de haz de electrones. Si se desea, las nuevas dimensiones para la construcción arquitectónica pueden crearse al llenar espacios entre las capas de nuevo con precursores seleccionados (por ejemplo, repitiendo el procedimiento 1350) y construir precursores seleccionados en la caracterización de matriz de las capas formadas y separadas (por ejemplo, repitiendo el procedimiento 1360). Los procesos repetidos que involucran precursores pueden realizarse con diferentes precursores y patrones seleccionados de actividad de reubicación como puede desarrollarse por refinamiento de zona utilizando la entrada de energía adecuada, tal como láser, inducción, haz de electrones, o luz enfocada de cualquier otra frecuencia que la interacción previa, por ejemplo. Si también se desea un ensanchamiento adicional de la construcción arquitectónica, puede implementarse la repetición del procedimiento 1340 antes de repetir los procesos 1350 y 1360 para crear nuevas dimensiones para la construcción arquitectónica. El procedimiento 1300 también puede incluir un procedimiento 1370 para configurar una estructura de soporte estabilizadora (estabilizador) a lo largo de un borde o bordes en una construcción arquitectónica.

En otra implementación del procedimiento 1300, el procedimiento 1370 puede implementarse entre los procesos 1340 y 1350 en lugar de o después del procedimiento 1360. En otra implementación del procedimiento 1300, el procedimiento 1370 puede implementarse tanto entre los procesos 1340 y 1350 así como después del procedimiento 1360. En otra implementación del procedimiento 1300 para crear una construcción arquitectónica sin estabilización, el procedimiento 1300 puede implementarse sin implementar el procedimiento 1370.

La Figura 14 muestra un diagrama de flujo de procedimiento de otro procedimiento ejemplar 1400 para fabricar una construcción arquitectónica. El procedimiento 1400 puede incluir un procedimiento 1410 para depositar nitruro de boro en un substrato a través de procesos tales como un tratamiento térmico general y/o diversos tipos de refinamientos de zona que incluyen procesos localizados o dirigidos como se describe previamente. El procedimiento 1400 también puede incluir un procedimiento 1420 para facilitar la auto- organización del carbono depositado al aplicar calor a través de un substrato para formar una caracterización de matriz de capas de nitruro de boro sobre el substrato. El procedimiento 1400 también puede incluir un procedimiento 1430 para exfoliar y separar las capas en la formación en una construcción arquitectónica (en una manera similar al procedimiento 1230).

La Figura 15 muestra un diagrama de flujo de procedimiento de un procedimiento ejemplar 1500 para fabricar una construcción arquitectónica utilizando nitruro de boro. El procedimiento 1500 puede incluir un procedimiento 1510 para depositar nitruro de boro en un substrato; un procedimiento 1520 para facilitar la auto-organización del nitruro de boro depositado para formar una caracterización de matriz de capas sobre el substrato al aplicar calor a través del substrato (en una forma similar al procedimiento 1220); y un procedimiento 1530 para exfoliar y separar las capas en la formación de una construcción arquitectónica (en una forma similar al procedimiento 1230) Si se desea, el procedimiento 1500 además puede incluir un procedimiento 1540 para llenar las capas separadas (creado en procesos 1530) con precursores seleccionados. También, si se desea, un procedimiento 1550 puede construir estos precursores seleccionados dentro de la caracterización de matriz de capas formadas y separadas al aplicar calor incluyendo tratamiento térmico general y/o refinamiento de zona, incluyendo desarrollo localizado de propiedades físicas y químicas por láser, haz de electrones, inducción o luz enfocada. Si se desea, pueden crearse nuevas dimensiones para la construcción arquitectónica al llenar espacios entre capas de nuevo con precursores seleccionados (por ejemplo, repitiendo el procedimiento 1540) y construyendo precursores seleccionados en la caracterización de matriz de las capas formadas y separadas (por ejemplo, repitiendo el procedimiento 1550). Si también se desea el ensanchamiento adicional de la construcción arquitectónica, puede implementarse la repetición del procedimiento 1530 antes de repetir los procesos 1540 y 1550 para crear nuevas dimensiones para la construcción arquitectónica. El procedimiento 1500 también puede incluir un procedimiento 1560 para configurar una estructura de soporte establlizadora (estabilizador) a lo largo de un borde o bordes de una construcción arquitectónica.

En otra implementación del procedimiento 1500, el procedimiento 1560 puede implementarse entre los procesos 1530 y 1540 en lugar de después del procedimiento 1550. En otra implementación, del procedimiento 1500, el procedimiento 1560 puede implementarse tanto entre los procesos 1530 y 1540 así como después del procedimiento 1550. En otra implementación del procedimiento 1500 para crear una construcción arquitectónica sin estabilización, el procedimiento 1500 puede implementarse sin implementar el procedimiento 1560.

Los procesos ejemplares descritos pueden implementarse para crear construcciones arquitectónicas con propiedades funcionales especificadas, las cuales pueden basarse en los factores de diseño incorporados en los métodos para fabricar la construcción arquitectónica. Tales factores de diseño de la construcción arquitectónica pueden incluir su composición, caracterización de matriz, dopantes, átomos de borde, recubrimientos de superficie, y configuración de capas, por ejemplo, número, espesor, orientación, geometría, separadores entre ellos, y distancia de separación de capas. Por ejemplo, las Figuras 16A, 16B, 16C y 17A muestran capas paralelas separadas uniformemente de una construcción arquitectónica, la cual puede componerse de carbono o nitruro de boro. La Figura 16A muestra una vista lateral que exhibe planos ejemplares de una capa de caracterización de matriz gruesa de un solo átomo; la Figura 16B muestra los planos ejemplares a lo largo de otra vista lateral; la Figura 16C muestra los planos ejemplares a lo largo de una vista superior y las figuras 16A-C muestran los planos ejemplares no alineados. La Figura 16D muestra un plano ejemplar que exhibe el comportamiento de una espiral del plano para doblar o plegar. La Figura 17A muestra una vista lateral tridimensional de una construcción arquitectónica ejemplar.

Al configurar el tamaño, cantidad, orientación, distancia de separación de las capas en una construcción arquitectónica, pueden producirse nuevos materiales diseñados, fabricados, y manufacturados a una escala de nano-, micro- y macro- tamaño. Además del tamaño, otros factores de diseño pueden determinarse incluyendo composición, estructura de cristal, orientación de capa, dopantes, etc. Antes y durante la fabricación de una construcción arquitectónica, para diseñar la con las propiedades y funcionalidades deseadas.

En un ejemplo, una construcción arquitectónica puede utilizarse para construir nuevos materiales por los cuales la construcción arquitectónica puede enlazar átomos, moléculas, compuestos o substancias de un material normal, estándar, común raro o existente. La substancia de enlace puede ser del mismo u otro material que el material o materiales que componen la composición de una construcción arquitectónica. Una construcción arquitectónica puede configurarse para enlazar substancias a través de fuerzas de atracción intermolecular y presentar propiedades de adsorción para acumular gases, líquidos, y/o soluciones en la superficie de las capas, por lo que captura y almacena y/o aloja las substancias acumuladas en zonas especializadas de la construcción arquitectónica. Por ejemplo, la Figura 17B muestra moléculas de gas que pueden adsorberse y confinarse entre las capas de una construcción arquitectónica. La Figura 17B puede ser, por ejemplo, una construcción arquitectónica que es una caracterización de matriz de carbono cristalizado, en donde las capas de cristal de carbono son de capas de grafeno que adsorben y confinen el gas, como metano, o hidrógeno y refinamiento de zona localizado por medio de láser, microondas, haz de electrones, o luz enfocada puede seleccionarse individualmente o en diversas combinaciones para agregar energía en regiones de nano-, micro- o macro- escala.

En otro ejemplo, una construcción arquitectónica puede llevar substancias al cargar y descargar las substancias. La Figura 18A muestra una vista superior tridimensional de un plano ejemplar (o planos) de una capa (o capas alineadas informalmente) de una construcción arquitectónica que puede llevar una substancia, tal como un gas, al adsorberlo a la superficie de la capa y auto-recuperarse después de que los átomos de su estructura constituyente (y substancia llevada) se consumen. Por ejemplo, la construcción arquitectónica en la Figura 18A puede componerse de carbono y capturar y llevar gas metano. En este caso ejemplar, después de descargar las substancias, reaccionar con otras substancias, y utilizarse de otra forma, la caracterización de matriz sacrificada de carbono puede auto-recuperarse por auto-organización de diamante. La Figura 18B muestra una vista lateral tridimensional de una construcción arquitectónica de muchas capas orientadas en paralelo de la construcción arquitectónica presentada en la Figura 18A que puede llevar una substancia, sacrificarse a sí misma y auto-recuperarse.

Una construcción arquitectónica puede diseñarse para procesarse en un nanómetro, micrómetro, o una escala de macro nivel mayor para exhibir propiedades particulares para diversas funcionalidades y resultados en donde existe la implementación deseada exclusivamente en esa escala o en más que esa escala. Tales funcionalidades pueden incluir un material diseñado que puede utilizarse para bloqueo térmico y tolerancia al calor, control de transferencia de calor, puntos de accionamiento de calor, resistencia a la presión, producción de presión, puntos de accionamiento de presión, efectos piezoeléctricos, (por ejemplo, transferencia de carga tras la compresión de las capas), transparencia-conductividad óptica, y opacidad (por ejemplo a ciertas longitudes de onda radiantes), accionadores ópticos, atracción y repulsión de tensión superficial (por ejemplo, incluye receptores de sitio y repulsores en la construcción arquitectónica), zonas o plataformas químicamente interactivas, zonas o plataformas químicamente inertes, puntos de accionamiento químico, transporte de electrones, y propósitos de conducción eléctrica, propósitos de aislamiento eléctricamente inerte, resistencia a la corrosión, resistencia a la bio-proliferación, propósitos de degradación química (por ejemplo, degradar la estructura y funcionalidad de materiales cancerígenos), almacenamiento y transferencia de energía cinética, bloqueo de energía cinética, resistencia a la tracción, dureza, y mayor o menor peso y densidad. Las aplicaciones de los nuevos materiales diseñados por construcciones arquitectónicas diseñadas pueden explotar estas funcionalidades en una variedad de sistemas, tales como sistemas de suministro de combustible, sistemas de suministro de químicos, sistemas de drenaje e irrigación, sistemas de suministro de electricidad, sistemas de recuperación de energía, sistemas de almacenamiento de energía, y sistemas de generación de energía. Nuevos materiales diseñados por construcción arquitectónica diseñada pueden utilizarse en una variedad de materiales de construcción y partes, tales partes de automóviles, tejas, y materiales de techado y piso, bardas, miembros de bastidor, tarimas y receptáculos.

Mientras esta especificación contiene muchas especificaciones, éstas no deberán interpretarse como limitaciones en el alcance de cualquier invención, o de lo que puede reclamarse, sino más bien como descripciones de características que pueden ser específicas a modalidades particulares de invenciones particulares. Ciertas características que se describen en esta especificación en el contexto de modalidades separadas también pueden implementarse en combinación en una sola modalidad. Por el contrario, diversas características que se describen en el contexto de una sola modalidad pueden implementarse en múltiples modalidades de forma separada o en cualquier sub-combinación adecuada. Además, aunque pueden describirse características en lo anterior actuando en ciertas combinaciones e incluso ¡nicialmente reclamadas como tal, una o más características de una combinación reclamada, puede en algunos casos ejercerse a partir de una combinación, y la combinación reclamada puede dirigirse hacia una sub-combinación o variación de una sub-combinación.

De forma similar, mientras las operaciones se representan en los dibujos en un orden particular, esto no debe entenderse que requiere que tales operaciones se realicen en el orden particular mostrado o en un orden en secuencia, o que las operaciones ilustradas se realicen, para alcanzar resultados deseables. En ciertas circunstancias, múltiples tareas y procesamiento paralelo pueden ser ventajosos. Además, la separación de diversos componentes de sistemas en las modalidades descritas en lo anterior no deberá entenderse que requiere tal separación en todas las modalidades.

Solo algunas implementaciones y ejemplos se describen y otras implementaciones, mejoras y variaciones pueden hacerse basándose en lo que se describe e ilustra en esta solicitud. Por ejemplo, las técnicas descritas, sistemas y aparatos pueden implementarse para proporcionar la extracción de carbono a partir de cualquier material que contenga hidrógeno y carbono. Las modalidades de la invención se han descrito en la presente con propósitos de ilustración, pero diversas modificaciones pueden hacerse sin desviarse del espíritu y alcance de la invención. Por consiguiente, la invención no se limita, excepto por las reivindicaciones anexas.

En la medida en que no se incorporó previamente en la presente para referencia, la presente solicitud incorpora para referencia en su totalidad la materia objeto de cada uno de los siguientes materiales: Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 13/027,235, presentada el 14 de febrero 14 de 2011 y titulada SISTEMAS DE SUMINISTRO CON DISPOSITIVOS DE EXTRACCION SELECTIVA EN LINEA Y METODOS DE OPERACION ASOCIADOS; Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 13/027,188, presentada el 14 de febrero de 2011 y titulada METODOS, DISPOSITIVOS, Y SISTEMAS PARA DETECTAR PROPIEDADES DE MUESTRAS OBJETIVO; Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 13/027,068, presentada el 14 de febrero de 2011 y titulada; PRODUCTOS DURADEROS Y COMBUSTIBLE RENOVABLE BASADO EN CARBONO A PARTIR DE DISOCIACION DE DESPERDICIOS DE BIOMASA; Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 13/027,195, presentada el 14 de febrero de 2011 y titulada COMBUSTIBLE OXIGENADO; Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 13/027,196, presentada el 14 de febrero de 2011 y titulada RECICLAJE Y REINVERSION DE CARBONO UTILIZANDO REGENERACION TERMOQUIMICA; Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 13/027,197, presentada el 14 de febrero de 2011 y titulada COMBUSTIBLE RENOVABLE MULTIPROPOSITO PARA AISLAR CONTAMINANTES Y ALMACENAR ENERGIA; y Solicitud de Patente de Estados Unidos No. 13/027,185, presentada el 14 de febrero 14, 2011 y titulada ALMACENAMIENTO, RE-ESPECIACION Y TRANSPORTE DE COMBUSTIBLE DISEÑADO.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento que comprende: deshidrogenar hidrocarburos para depositar carbono en un substrato, en donde la deshidrogenaron comprende aplicar calor a través del substrato; formar una pluralidad de capas que comprenden una caracterización de matriz de carbono derivada del hidrocarburo deshidrogenado, en donde las capas se forman a través de la auto-organización del carbono; y producir una construcción arquitectónica de carbono para exfoliar al menos una capa de la pluralidad de capas para formar una capa exfoliada, en donde la capa exfoliada es sustancialmente paralela con cualquier otra capa exfoliada.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el hidrocarburo comprende metano.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el metano es metano sustancialmente purificado.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la caracterización de matriz de carbono es grafeno.

5. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la producción de una construcción arquitectónica de carbono al exfoliar al menos una capa de una pluralidad de capas para formar una capa exfoliada comprende impregnar las capas exfoliadas con un fluido para crear una presión.

6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el fluido comprende un gas tal como metano, etano, propano, o butano.

7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende agregar al menos un precursor a la caracterización de matriz de carbono o entre las capas exfoliadas o ambos.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el precursor es al menos uno de titanio, hidruro de titanio, hierro, pentacarbonilo de hierro, níquel, cobalto, boro, nitrógeno, carbono, hidrocarburo, silicio, y gas de carburo.

9. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en donde agregar al menos un precursor en la caracterización de matriz de carbono además comprende aplicar al menos uno de calor o presión.

10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende estabilizar las capas exfoliadas con un estabilizador.

11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el estabilizador comprende al menos uno de envoltura de fibra de carbono y átomo dopante.

12. Un procedimiento que comprende: depositar nitruro de boro en un substrato; aplicar calor a través del substrato; formar una pluralidad de capas que comprenden una caracterización de matriz de nitruro de boro, en donde las capas se forman a través de auto-organización del nitruro de boro; formar una construcción arquitectónica de nitruro de boro al exfoliar al menos una capa de la pluralidad de capas para formar una capa exfoliada, en donde la capa exfoliada es sustancialmente paralela con cualquier otra capa exfoliada.

13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en donde formar una construcción arquitectónica de nitruro de boro al exfoliar al menos una capa de la pluralidad de capas para formar una capa exfoliada comprende impregnar las capas exfoliadas con un fluido para crear una presión.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el fluido comprende un gas tal como una parafina y nitrógeno.

15. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, que además comprende agregar al menos un precursor en la caracterización de matriz de nitruro de boro o entre las capas exfoliadas o ambos.

16. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el precursor es al menos uno de titanio, hidruro de titanio, hierro, pentacarbonilo de hierro, níquel, cobalto, boro, nitrógeno, carbono, hidrocarburo, silicio y gas de carburo.

17. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, en donde agregar al menos un precursor en la caracterización de matriz de nitruro de boro además comprende aplicar al menos uno de calor o presión.

18. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, que además comprende estabilizar las capas exfoliadas con un estabilizador.

19. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 18, en donde el estabilizador comprende al menos uno de una envoltura de fibra de nitruro de boro y un átomo dopante.