“Futuramente”, un proyecto que formará docentes y estudiantes en investigación

 El limitado acceso a educación de calidad y la falta de oportunidades para desarrollar habilidades en áreas críticas como la ciencia y la tecnología motivaron la creación del proyecto “Futuramente - Fortaleciendo Vocaciones Regionales”, liderado por profesores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), que pretende formar investigadores en 7 departamentos del país. Durante 3 años, docentes y estudiantes de los colegios seleccionados tendrán acceso a capacitaciones y podrán participar en semilleros de investigación.

Una de las principales preocupaciones abordadas por este proyecto es el fortalecimiento del sistema educativo, especialmente en un contexto marcado por los desafíos derivados de la pandemia como nuevas pedagogías, uso asertivo de la tecnología y necesidad de adaptación curricular y socioemocional. Para solucionarla se propone implementar diferentes módulos de formación presencial y virtual, además de crear semilleros de investigación en las instituciones educativas de algunos municipios del Valle del Cauca, Tolima, Arauca, Atlántico, Cundinamarca, Amazonas y Caldas.

“Han pasado siete meses del proyecto y estamos en la primera fase de visitas a los municipios, recopilación de datos y apertura de convocatorias. Por ejemplo en Caldas fuimos a Villamaría, La Victoria y Samaná, incluso Fresno en el Tolima, y se está haciendo el itinerario para programar rutas en los próximos meses hacia Cundinamarca, Cali y otros municipios del Valle del Cauca”, así lo menciona la profesora Elisabeth Restrepo Parra, doctora en Ingeniería y directora de Investiga CDT de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, del Departamento de Física y Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales.

La directora del proyecto explicó que se conformarán 70 semilleros de investigación por departamento, dirigidos por docentes de la UNAL totalmente gratis, involucrando a 420 en las instituciones educativas y centros de desarrollo infantil (CDI). Cada uno estará compuesto por 2 docentes y 50 estudiantes, dedicando 5 horas semanales a actividades de investigación y con reuniones periódicas, y estará respaldado por la Convocatoria 27 del Sistema General de Regalías del Ministerio de Ciencia Tecnología e Innovación, bajo un presupuesto de un macroproyecto de 10.000 millones de pesos”.

Respecto a los módulos de formación,el proyecto contempla impartir tres diplomados híbridos con una duración de 144 horas cada uno. El Diplomado Maestro de Maestros está dirigido a docentes, con un enfoque en el análisis de las prácticas investigativas/docentes, el contexto de la práctica pedagógica y educativa, la praxis pedagógica, reflexiones sobre la enseñanza como construcción, y la convivencia y diálogo en el escenario educativo.

El proyecto tendrá 3 años de desarrollo, en los cuales se abordará de la siguiente forma: primer año, en esta etapa inicial se realizará un acercamiento a las Secretarías de Educación de los 7 departamentos, para identificar y mapear las instituciones educativas participantes. Además se convocará a estas instituciones a participar en el proyecto y se implementará la estrategia del programa “Maestro de Maestros”.

En el segundo año se conformarán los semilleros de investigación y se acompañará su desarrollo en las instituciones educativas. Se organizaran ferias científicas para divulgar las experiencias y aprendizajes y se fomentarán espacios virtuales de aprendizaje para desarrollar capacidades científicas en ciencia, tecnología e innovación (CTeI) e investigación en actores sociales, familias y líderes juveniles.

En el tercer año se continuará el acompañamiento de los semilleros de investigación, evaluando, certificando y divulgando la experiencia obtenida a lo largo del proyecto.

Este proyecto pretende impactar a más de 21.000 estudiantes y 840 docentes, fortaleciendo las vocaciones científicas y culturales en las regiones participantes. Sin embargo se enfrenta a desafíos logísticos y de coordinación para llegar a todas las instituciones educativas y asegurar la participación de los profesores y estudiantes.

Por último, la directora del proyecto menciona que “esta iniciativa representa un esfuerzo integral como estrategia basada en la formación de docentes y estudiantes para crear espacios de investigación en las instituciones educativas que contribuyan al crecimiento y desarrollo de las comunidades locales, enfrentando los desafíos presentes en sus territorios como la agricultura, el medioambiente, el desempleo, la salud alimentaria y el saneamiento de residuos, entre otros aspectos”.

Nueva técnica para obtener nanopartículas mejoraría eficacia de paneles solares

La molienda mecánica destaca por su relativa simplicidad, bajo costo y capacidad para llevarla a escala industrial, lo que la convierte en una opción idónea para fabricar paneles solares fotovoltaicos. Mediante esta técnica, ingenieros caracterizaron nanopartículas (de tamaños imperceptibles al ojo humano) de silicio y óxido de zinc que servirían para mejorar las celdas solares, es decir los dispositivos que convierten la radiación solar en energía eléctrica.

Entre estas técnicas se incluyen la síntesis química, la deposición química de vapor (CVD), la ablación láser y la electroerosión.

Cada una de ellas presenta ventajas y desventajas específicas en términos de control de tamaño, forma, composición y estructura de las nanopartículas producidas. Sin embargo, la molienda mecánica destaca porque es un proceso relativamente sencillo y económico.

Este consiste en reducir el tamaño de las partículas mediante la fricción y colisión entre ellas en un medio de molienda, como bolas o barras, dentro de un recipiente rotatorio. Este método se utiliza para producir materiales finos en diversas industrias, desde la metalurgia hasta la producción de polvos cerámicos.

La estrategia de obtener nanopartículas de silicio y óxido de zinc se les ocurrió al profesor Roberto Andrés Bernal Correa y a la ingeniera física Diana Valentina Herrera Díaz, de la de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales.

El silicio se encuentra en la naturaleza y se emplea en electrónica y en la producción de vidrio. El óxido de zinc, extraído del mineral de zinc, se utiliza en protectores solares y pinturas, por sus propiedades protectoras y farmacéuticas.

“Las celdas solares son fundamentales para generar energía eléctrica a partir de fuentes renovables. Esto implica la necesidad constante de mejorar la eficiencia y reducir costos. En este contexto, el óxido de zinc y el silicio son candidatos prometedores para optimizar la eficiencia energética de las celdas solares”, señala la ingeniera física.

Una molienda eficaz

En esta investigación se empleó un equipo planetario de bolas bajo condiciones específicas de molienda, con una relación 10:1 de masa de bola a polvo y tiempos de molienda variados. Para el silicio se añadió solvente (alcohol isopropílico) antes de la molienda y se dejó secar a temperatura ambiente.

“Para la técnica de molienda mecánica se aplicaron tiempos de molienda de 1, 5, 10, 15 y 20 minutos a 500 revoluciones por minuto (rpm) en el equipo Pulverisette 7 Premium Line. La caracterización de las partículas se hizo mediante difracción de rayos X, espectroscopía Raman y  microscopía electrónica de barrido, con el fin de analizar la cristalinidad, composición química y morfología de los polvos resultantes”, explica la ingeniera.

A través de microscopios se observaron variaciones en el tamaño de las partículas, con la formación de aglomerados de partículas más pequeñas. A medida que aumentó el tiempo de molienda se evidenció una reducción en el tamaño de los aglomerados y una segmentación en las partículas, lo que sugiere una influencia significativa del tiempo de molienda en las características morfológicas de los polvos de óxido de zinc obtenidos.

La técnica de difracción de rayos X reveló que el óxido de zinc conservó su forma cristalina a pesar del proceso de molienda, aunque el tamaño de los cristales disminuyó al aumentar el tiempo de molienda.

Por otro lado, la espectroscopía Raman proporcionó información sobre las vibraciones atómicas dentro del óxido de zinc, y se observó la aparición de algunas impurezas y vacíos en la estructura durante el proceso de molienda, fenómenos naturales que no afectan la obtención de nanopartículas.

Tales hallazgos contribuyen tanto al entendimiento fundamental de estos materiales como a la apertura de nuevas posibilidades para su aplicación en la mejora de la eficiencia energética de las celdas solares, lo que tendría un impacto significativo en la transición hacia fuentes de energía más sostenibles y limpias.