Sunday, March 01, 2015

Vehículo híbrido

En la misma página web (interempresas.net), de la que leí sobre la batería de litio, encontré algo del mismo autor y que está relacionado, lo cual les resumo lo siguiente:

Es un híbrido eléctrico, que combina un motor de combustión interna y motor eléctrico. Hay otros tipos que no consideramos aquí: los que incorporan una célula de combustible, un supercondensador, motor de aire comprimido, etc. 

En el híbrido en paralelo el motor de combustión interna y el motor eléctrico, accionado por el freno regenerativo, se instalan de manera que ambos motores puedan accionar el vehículo individualmente, o en conjunto. La caja de engranajes está acoplada por medio de embragues controlados automáticamente. El motor eléctrico es compacto en general, con menos de 20 kW, para dar energía adicional de asistencia durante la aceleración, y sobre todo generar energía en la fase de desaceleración regenerativa. Ambos motores cargan la batería, generalmente de ión litio. 

El freno regenerativo

La recuperación de energía durante el frenado fue estudiada por los Ferrocarriles y Metros, y lograron un ahorro energético del 13%. Al regenerativo en inglés le llaman: Kinetic Energy Recovery System (KERS), la energía obtenida al frenar es almacenada para un uso futuro: el freno dinámico. Se basa en el principio de que un motor eléctrico puede utilizarse como generador eléctrico. El motor eléctrico de tracción del ferrocarril se reconecta como generador durante el frenado, y los terminales de alimentación se convierten en suministradores de energía.

Reducción de emisiones

En el híbrido, el motor de combustión interna es para uso medio, no de potencia pico, por tanto es más pequeño. La batería tiene una capacidad importante de almacenamiento, y reutiliza la energía recuperada, especialmente en el 'stop and go' típico de la ciudad. Con paradas frecuentes de cabotaje y periodos de marcha en vacío. Se recupera la energía del frenado, que normalmente se pierde en forma de calor.
El freno regenerativo disminuye la velocidad del vehículo mediante la conversión parcial de la energía cinética en electricidad. Un coche en forma de caja o camión requiere más fuerza para moverlo a través del aire. La mejora de la forma y la aerodinámica del vehículo es una buena manera de ayudar la economía del combustible. La utilización de neumáticos de baja resistencia a la rodadura, que causen menor fricción mecánica; con mayor presión de inflado que los neumáticos regulares, más rígidos. La estructura de la carcasa y el compuesto de caucho son especiales, con menor resistencia al rodamiento. Los ruidos en carretera son reducidos, sobre todo en marcha vacía y con velocidad baja de operación. El híbrido no es el vehículo más apropiado para autopista de alta velocidad.
Las emisiones del vehículo híbrido están más cerca del nivel recomendado por la EPA, la Agencia de Protección Ambiental: 5.500 kg de CO2 para un vehículo común de pasajeros. Los tres vehículos híbridos más populares: Honda Civic, Honda Insight y Toyota Prius, logran una emisión de 4,1, 3.5 y 3.5 toneladas de CO2, una mejora importante. Los híbridos llegarán a reducir las emisiones de CO2 a la mitad: 2.800 kg de CO2.

Más costes en materias primas

El híbrido usa Tierras raras, tipo disprosio, para fabricar el motor eléctrico. Neodimio es otro metal de Tierra rara, ingrediente de los imanes de alta resistencia, de imanes permanentes. Casi todas las Tierras raras vienen de China, y su capacidad de exportación es desconocida. Fuera de China hay Hoidas Lake, en Canadá y Mount Weld, en Australia.


Será cuestión de preguntarse que tan benéfico es y será este vehículo híbrido, porque cómo vimos ayuda a reducir emisiones de CO2, sin embargo al utilizar tierras raras tenemos que ver cuántas se necesitarían, cuál es el coste económico, entre otras cosas. Además, hay cosas que se deben de tomar en cuenta, tales como "no es el vehículo más apropiado para autopista de alta velocidad", por ahora es lo que se dice, pero quizás luego se mejore y ya se pueda hacer uso de éste en todo tipo de autopistas, carreteras, etc. Es un tema interesante, esperamos poder tener noticias nuevas sobre ello.

Los invito a leer más, en: http://www.interempresas.net/Smart_Cities/Articulos/132462-El-vehiculo-hibrido-un-progreso-hacia-el-ideal-de-contaminacion-cero.html

Subida por: Luis Mauricio Ortiz Gálvez.


Batería de litio con nanocarbono y silicio

Según Bolufer, Pascual, en la página interempresas.net, nos habla sobre la nueva batería de litio:

La nueva batería de nanocarbono y nanosilicio fue presentada en el International Forum on Graphene del pasado 8 de junio, el cual estuvo presidido por Andre Geim, de la Universidad de Manchester y Premio Nobel de Física en 2010 por sus trabajos sobre el grafeno. Una de las particularidades de esta batería es que triplica la densidad energética de la batería convencional de ión-litio.
El nuevo ánodo ha sido desarrollado por Argonne National Laboratory, con una densidad energética de 525 Wh/kg, y con una capacidad de corriente del ánodo de 1.250 mA/g. La densidad energética de una batería de litio convencional es de 140-160 Wh/kg. Eso supone multiplicar por 3,28 la densidad energética de la batería convencional de ión-litio, y por 4 la capacidad del ánodo. La vida de la batería alcanza los 5.000 ciclos de descarga. Durante la descarga el ánodo libera iones positivos de litio, que migran por el electrolito hacia el cátodo, y se insertan en él. Por cada ión liberado por el ánodo surge un electrón hacia el circuito exterior.
Para cargar la batería hay que invertir el sentido de la corriente. La cantidad de energía almacenada en la batería es proporcional a la diferencia de potencial entre los electrodos, 3,6 V. Recordemos que el nanosilicio tiene una capacidad de absorción de átomos de litio que supera en diez veces al ánodo convencional. El último desarrollo ha ocurrido en 2014: el pasado 8 de junio, la Universidad de California, en Riverside, publicó la investigación de Zachary Favors sobre el silicio que llaman 3D, tridimensional. En Cedar Creek, Texas, abunda la arena de cuarzo, SiO2. La arena ha sido molida por Z. Favors hasta escala nanométrica como paso previo para lograr silicio puro. La arena se mezcla con magnesio, se calienta a alta temperatura, el magnesio capta el oxígeno del SiO2, y logramos nanosilicio puro, pero además poroso, una esponja de Si.
El silicio en el ánodo de la batería ofrece una gran superficie, que permite a los iones de litio aumentar su velocidad de desplazamiento. Para aumentar la eficiencia el silicio, éste está impregnado de nanocarbono. Favors ha logrado con ese silicio fabricar una pila del tamaño de una moneda, y ha comprobado que el ánodo de nanosilicio triplica la eficiencia y vida útil de la bateria ión litio. Ahora Calbattery, en unión con Caleb, fabrican esa pila para teléfonos móviles. Ese mismo ánodo será empleado para la batería LinPoly, de Caleb Technologies, que contiene polímero en el electrolito de ión litio.
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El nuevo ánodo ha sido desarrollado por Argonne National Laboratory.
Los electrodos nanoestructurados no se los imaginaba Alessandro Volta, cuando en 1800 inventó la batería eléctrica. Tampoco se imaginaba Volta que la batería serviría para algo, al comunicar el 20 de marzo de 1800 su descubrimiento a la Royal London Society. El desarrollo de los electrodos nanoestructurados tenía que ocurrir algún día, porque la capacidad energética en Amp/h de la pila depende de la superficie de los electrodos y del electrolito. Cuanto mayor sea el electrodo mayor será la vida útil.
Pero la capacidad disminuye con una descarga rápida: la capacidad será menor de la esperada. Por tanto, una batería de 100 Ah dará 5 A durante 20 horas. Pero si la descargamos a 50 A se agotará antes de cumplir las dos horas esperadas. La ley de Peukert relaciona la eficiencia de la batería en función de la descarga y de la temperatura. Una batería de litio-ión de 200 A/h entregará menos energía que la que recibió en la carga, entre otras razones, porque el voltaje durante la carga es más elevado que durante la descarga, pero con litio-ión la diferencia es muy pequeña (99% de rendimiento). En la batería de níquel-cadmio el rendimiento es de sólo el 66%. El voltaje del litio-ión depende sólo de la química, y no de si está cargada o vacía. No obstante, su resistencia interna aumenta a medida que la batería se agota: disminuye su voltaje y sus posibilidades de entregar amperios.

Es un proyecto que se ha escuchado desde el año pasado, las investigaciones respecto al uso de esta nueva batería serán de gran relevancia, ya que si se logrará utilizar en automóviles o lanzar al mercado en todo el mundo, sería de gran ayuda para el planeta y para nuestras actividades en las que hacemos uso de éstas.


Los invito a leer más, en: http://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/130365-Nueva-bateria-de-litio-con-nanocarbono-y-silicio.html


Subida por: Luis Mauricio Ortiz Gálvez.

Supermassive black hole

La física moderna explica lo que son los agujeros negros y también nos dice que debe de haber uno enorme en el centro de nuestra y de todas las galaxias. Estos agujeros negros están ahí desde el nacimiento de nuestra galaxia. Pero hasta ahora los agujeros negros son un misterio y poco se entiende acerca de ellos. 

Unos astrónomos descubrieron un agujero negro masivo, casi 3000 veces más grande que nuestra galaxia y con una masa de 12 billones de veces la del sol. Para que se den una idea, la masa del sol es: 1.98x10^30 kg, que es mucho. Ahora multipliquen eso por 12 billones y tan sólo imaginen la masa que deberá tener este gigante. 

Este agujero negro es muy viejo, nació relativamente poco después del big bang y servirá para la explicación de muchos sucesos de esa época. Cosas que aún no entendemos a la perfección y que nos ayudará a desenmarañar los misterios de la creación del universo. 

Algo que intriga mucho a los científicos es cómo llegó este agujero negro a tener una masa tan colosal e imponente. Se especula que éste tuvo que consumir en masa casi el límite físico que existe para los agujeros negros y que a esto se debió el rápido aumento de su masa. 
La comunidad científica espera entender más de la naturaleza de este gigante y poder aprender lo más posible de él para la ayuda del desarrollo de diversas teorías de la formación del universo como lo conocemos. 

Química de coordinación modernizada

Científicos de la Guizhou University en China han estado estudiando los compuestos de coordinación y en un reciente estudio publicaron nuevas estructuras y nuevas maneras de sintetizar ciertas estructuras ya conocidas y las novedades que traen estos métodos.

El artículo se centra en los compuestos conocidos como: Cucurbit[n]urils y sus nuevas aplicaciones. Este tipo de compuestos fueron sintetizados por primera vez en 1905 pero fueron caracterizados completamente hasta los 80s y desde ese entonces hasta hoy se han hecho grandes avances en el campo de esta molécula. Se lograron identificar varios tipos de estructuras, de ahí la "n" del nombre.




Y cada una de estas estructuras posee cierto tipo de propiedades. Los Cucurbit son compuestos que están listos para coordinarse con átomos metálicos para la formación de complejos. Se encontró que entre más crecía la "n" del cucurbit más difícil se hacía la coordinación de éste con átomos metálicos. Pero estas estructuras se formaban, dando lugar a moléculas de coordinación con geometría muy compleja.

Se espera que con todas estas innovaciones en los sistemas de cucurbit y sus complejos puedan abrir paso a polímeros de este material con aplicaciones en la medicina, en la nanotecnología y como catalizadores en la industria o en un laboratorio.


Cucurbit[n]uril-based coordination chemistry: from simple coordination complexes to novel poly-dimensional coordination polymers, Xin Long, Ni, 2013.  


Saturday, February 28, 2015

Aplican nanoesferas procedentes de crustáceos en las reacciones químicas para producir biodiesel.

Investigadores del Grupo Nuevos Materiales Inorgánicos de la Universidad de Málaga, en España, en colaboración con investigadores brasileños, han aplicado nanoesferas de calcio procedente de las cáscaras de crustáceos para propiciar la reacción química necesaria para obtener biodiésel. Se trata del primer estudio que utiliza este material abundante en la naturaleza y barato para conseguir el biocombustible.

El chitosan, un biopolímero extraído del esqueleto de crustáceos, se utiliza como catalizador en la reacción química. “La novedad que incorporamos es que el material que acelera el proceso se obtiene de un producto natural del que obtenemos nanopartículas muy activas desde el punto de vista catalítico”, detalla a la Fundación Descubre el investigador responsable, Enrique Rodríguez Castellón, de la Universidad de Málaga.

Los expertos utilizan el polímero para añadir cal al proceso. El material resultante se calcina y se obtienen unas esferas que facilitan que la reacción se produzca de manera selectiva en condiciones de menor temperatura y presión. “Las nanoesferas sirven de agente impulsor de la reacción denominada transesterificación que convierte el aceite de girasol en un combustible. Para ello, se parte de un aceite vegetal y se cambia el glicerol por etanol, que se obtiene a partir de la caña de azúcar de Brasil, o por metanol a partir de gas de síntesis”, explica.

De esta forma, los investigadores obtienen un biodiésel en el que se utilizan productos naturales durante todo el proceso químico. “El aceite procede de la semilla de girasol. El etanol se obtiene a partir de la caña de azúcar y el catalizador a partir del esqueleto del marisco. Por tanto, se enmarca dentro de la denominada Química Verde, porque además no se producen tantos residuos”, relata Rodríguez.

Los expertos concluyen en el estudio ‘Calcium/chitosan spheres as catalyst for biodiesel production’ publicado en la revista Polymer International que el chitosán puede ser utilizado como un precursor para la formación de esferas de quitosano, produciendo un óxido de calcio poroso que puede ser utilizado como un catalizador para la producción de biodiésel.

Tras este estudio preliminar, los investigadores estudian ya una producción a mayor escala. “Trasladaremos los resultados a una empresa en Brasil, primera potencia mundial en biocombustibles. En tres años calculamos que se podría aplicar nuestra reacción a la industria”, adelanta.


La quitina es una estructura química derivada del esqueleto de los crustáceos de la que se obtiene el chitosán. Se trata uno de los polímeros naturales más abundante en la naturaleza con el que trabaja el grupo de investigación malagueño en diferentes líneas. Por ejemplo, lo utilizan en la fabricación de membranas para filtración y separación de metales pesados en depuración de aguas, además de explorar sus posibilidades en biomedicina. (Fuente: Fundación Descubre)

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/12877/aplican-nanoesferas-procedentes-de-crustaceos-en-las-reacciones-quimicas-para-producir-biodiesel/

Extraer metales del agua mediante buckybolas.

En unos espectaculares experimentos recientes, unas buckybolas (pequeñas moléculas de carbono de la variedad C60, cuya forma recuerda a la de un balón de fútbol), sometidas a un tratamiento especial, han demostrado ser capaces no solo de extraer del agua y otros líquidos partículas metálicas valiosas aunque potencialmente tóxicas, sino también de almacenarlas de un modo que permite su uso futuro.

El laboratorio del químico Andrew Barron, de la Universidad Rice, en Houston, Texas, Estados Unidos, ha descubierto que los fullerenos de carbono-60 (buckybolas) que han pasado por un proceso químico conocido como hidroxilación pueden aglutinarse o engarzarse entre sí como si fueran collares de perlas a medida que se enlazan a metales y separan a estos de la solución líquida en que se hallen. Esta capacidad se mantiene para numerosos metales y soluciones, aunque la eficiencia es mejor en algunos casos que en otros.

En los experimentos, el equipo de Barron y Jessica Heimann constató que las buckybolas tratadas manejaban los metales con cargas diferentes de formas inesperadamente selectivas, que podrían permitir extraer metales específicos de fluidos complejos ignorando al mismo tiempo otros.


Los usos potenciales del proceso incluyen la retirada, respetuosa con el medio ambiente, de metales presentes en los fluidos ácidos de drenaje en minas, un tipo de desecho muy común en la industria minera del carbón, así como de los fluidos utilizados en fracturación hidráulica para extracción de petróleo o gas natural (la técnica conocida popularmente como fracking).

Físicos de México y Alemania estudian la teletransportación cuántica de un fotón.

La teletransportación a nivel cuántico ya existe.  Esta acción es un proceso por el cual una partícula de luz conocida como fotón, que contiene información, desaparece en un lugar y aparece en otro para transmitir un mensaje inhackeable. Así lo explicó  Andrei Klimov, profesor de la Universidad de Guadalajara, quien  colaboró con un grupo del Instituto de la Luz de Max Plank en  Alemania, donde realizaron el monitoreo de un haz intenso con datos.

La teletransportación cuántica consiste en destruir un fotón de luz y crear una copia idéntica en otro sitio, codifica su información y la réplica.

Con esta técnica se pretende “transmitir información equivalente a una secuencia infinita digital (que consiste de 0 y 1) en un solo pulso; o es posible siempre detectar a un espía que lea correspondencia privada. Para ello se recurre a los fotones luz, los cuales guardan información gracias a una propiedad física llamada polarización, la cual describe las oscilaciones de campos eléctricos y magnéticos de la onda en el plano perpendicular a su propagación, detalló el investigador de la UDG.

Para transmitir un fotón de un punto a otro se requiere de un cable por el que pasa una señal digital en lenguaje binario de computadoras (a base de ceros y unos) que liberarán pequeños pulsos de luz; pero si queremos codificar un número muy grande será una secuencia mayor de pulsos, la cual se transmitirá de forma mucho más compacta, debido a los diferentes grados de propagación de los fotones”, detalló el investigador de la UDG.


Esta técnica podría tener futuro en aplicaciones interesantes, especialmente en el campo de las telecomunicaciones y del encriptado en internet. Se estima que un día la teletransportación cuántica permitirá garantizar que una información enviada por un emisor a un receptor llegue a su destino sin ser hackeada.














Friday, February 27, 2015

Razón Dorada a la Nanoescala

Investigadores del Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB), en colaboración con colegas de las universidades de Oxford y Bristol, así como el Rutherford Appleton Laboratory, observaron por primera ocasión, en el 2010, simetría a la nanoescala oculta en la materia en estado sólido, la cual contiene los mismos atributos que la famosa "razón dorada" del arte y la arquitectura.

El equipo divulgó estos hallazgos en la publicación del 8 de enero de ese año de la revista Science. Su trabajo se basó en estudiar el comportamiento a la escala atómica a través del material magnético niobato de cobalto, el cual consiste en átomos magnéticos unidos que forman cadenas, como una barra magnética muy delgada, de un átomo de ancho, lo cual los hace modelos útiles para la descripción del ferromagnetismo a la nanoescala en los sólidos.
Aplicando un campo magnético en los ángulos correctos a un spin alineado, la cadena magnética se transformará en un nuevo estado llamado "quantum critical", que puede concebirse como una versión cuántica de un patrón de fractal. De esta forma, introduciendo artificialmente más incertidumbre cuántica al sistema, los investigadores observaron que la cadena de átomos actúa como la cuerda de una guitarra, ya que la tensión proviene de la interacción entre los spins, lo que provoca que resuenen magnéticamente. Para estas interacciones se encontraron una serie de notas resonantes: las primeras dos muestran una perfecta relación entre ambas: sus frecuencias generan la razón 1.618, la cual es la razón dorada del arte y la arquitectura. Estas propiedades son un ejemplo de la manera en que las teorías matemáticas desarrolladas para la física de partículas pueden ser aplicadas a la nanociencia y a futura tecnología.

Eduardo Camarillo Abad
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Fuente: http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=15364

Monday, February 23, 2015

Diseñan hidrogeles que atacan células cancerígenas.


Los hidrogeles son materiales que usualmente se utilizan en objetos cotidianos como lentes de contacto o pañales, con el fin de controlar la humedad. Sin embargo, ingenieros químicos de la Universidad de Guadalajara (UdeG), en México, desarrollaron una nueva tecnología a base de nanopartículas termosensibles (nanohidrogeles) para emplear esos materiales en el campo de la biomedicina, como una alternativa que logre la liberación controlada de fármacos contra el cáncer.

El profesor del Departamento de Química de la UdeG, Eduardo Mendizábal Mijares, comentó que “se usan nanohidrogeles cargados de fármacos y se inyectan al paciente. Con la característica que mientras pasan a través del torrente sanguíneo el medicamento no es detectado ni atacado por el sistema inmune, esto debido a sus características físicas y químicas que las hacen compatibles con el cuerpo”.

La idea es que el medicamento al estar dentro de los nanohidrogeles se transporte directamente a las células cancerígenas y que allí se libere el fármaco, sin dañar otras zonas del cuerpo, porque los hidrogeles ofrecen la posibilidad de dosificar una infinidad de sustancias activas en el sitio deseado y pueden ser administrados como hidrogeles secos o hinchados mediante diferentes rutas: oral, nasal, bucal, rectal, transdérmica, vaginal, ocular y parental. La liberación del fármaco puede ser por un aumento de volumen, por cambios en pH, en la temperatura.

El desarrollo de la UdeG también agrega partículas magnéticas a los nanopolímeros que componen los hidrogeles a fin de producir un campo que eleve la temperatura necesaria para destruir las células cancerígenas.

La investigación, del también miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel III, consistió en desarrollar nanohidrogeles termosensibles que por medio de la técnica de polimerización (unión) de mezclas de monómeros con diferentes características químicas y físicas, logró una reacción química y formar un conjunto de pequeñas esferas llamadas polímeros. 



Los nanohidrogeles han demostrado tener muy buenas características de biocompatibilidad con el organismo humano, debido principalmente a sus propiedades físicas, que los hacen semejantes a los tejidos vivos, especialmente por su alto contenido en agua, su consistencia blanda y elástica, así como su baja tensión interfacial que no permite absorber proteínas de los fluidos corporales.

Al desarrollar estos materiales se logró la absorción de grandes cantidades de agua sin perder su forma, así como la capacidad para retener el calor a una temperatura de entre 37 y 42 grados. Mediante la combinación de polimerización en emulsión y microemulsión sintetizaron hidrogeles estructurados que presentan grados de hinchamiento y propiedades mecánicas mejores que los hidrogeles convencionales, destacó el investigador.

Estos materiales son empleados principalmente en el área biomédica como instrumentos de diagnóstico, en membranas, recubrimientos, microcápsulas, implantes para aplicaciones de corto o largo alcance y en sistemas de liberación controlada de fármacos. También para regenerar tejidos o fracturas se utilizan los hidronanogeles como sustratos para el crecimiento de células.


Si bien ya se emplean medicamentos blanco molecular contra el cáncer, lo novedoso del trabajo de la UdeG es que se utilicen materiales como lo son los nanohidrogeles para atacar células o tejidos cancerígenos sin dañar partes sanas del cuerpo.
Las nanopartículas de perovskita aumentan su luminiscencia

Miembros del Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia (ICMol), en España, liderados por la catedrática Julia Pérez-Prieto, han desarrollado un método para la preparación de nanopartículas híbridas metilamonio-bromuro de plomo (CH3NH3PbBr3) que poseen extraordinaria luminiscencia. De hecho, este trabajo ha conseguido incrementar la eficiencia luminiscente de las nanopartículas hasta el 80%.

A principios de 2014 los científicos publicaron la primera obtención de estas nanopartículas, solubles en disolventes orgánicos y con un rendimiento de luminiscencia del 20%. La profesora Pérez explica que, en primer lugar, la estrategia de preparación consistió en confinar la estructura de perovskita con sales de bromuro de amonio de cadena larga.

En colaboración con el investigador Henk Bolink, también del ICMol, se obtuvieron películas delgadas con estas nanopartículas y se midió su electroluminiscencia, que fue diez veces superior al material volumétrico. El rendimiento de luminiscencia de estas nanopartículas, bien como dispersión o en película, fue entonces próximo al 20%.

El equipo se propuso mejorar las prestaciones luminiscentes de estas nanopartículas disminuyendo los defectos en su superficie mediante un mejor recubrimiento de la misma. Como revelan en el trabajo publicado en Journal of Materials Chemistry A, han conseguido nanopartículas “con mejor solubilidad y una extraordinaria luminiscencia ajustando la relación molar de los componentes utilizados para la preparación de este material (sales de amonio y bromuro de plomo)”, asegura la directora del estudio.

Actualmente existe un gran interés en las perovskitas híbridas de haluro de plomo por su capacidad de absorber luz en el ultravioleta visible, su luminiscencia y conductividad eléctrica, propiedades relevantes para aplicaciones fotovoltaicas. La preparación de las perovskitas como nanopartículas de pequeño tamaño (diámetro de la nanopartícula inferior a diez nanómetros) permite su dispersión en medio no acuoso, lo que facilita su procesado y, con ello, su uso futuro en celdas solares y materiales luminiscentes.

La perovskita de plomo más estudiada ha sido la de ioduro por su mayor capacidad para absorber luz en el visible. Sin embargo, la perovskita de bromo posee, entre otras ventajas, una mayor estabilidad frente a la humedad.


El equipo de Pérez-Prieto se centra en el diseño y síntesis de nuevos materiales fotoactivos (moléculas, supramoléculas y nanopartículas inorgánicas), así como en el estudio de la potencialidad de las nanopartículas para ser utilizadas en reconocimiento de moléculas, fotocatálisis, bioimagen, terapia fotodinámica o dispositivos luminiscentes, dependiendo de la composición de las mismas.

Encapsulamiento de uranio con nanopartículas de hierro

Según la revista JACS (Journal of the american chemical society), en la universidad de Tongii, en Shangai, Lan Ling and Wei-xian Zhang, han podido separar el uranio del agua.
El uranio recubre fácilmente el agua, y se puede llegar a aplicar en la captura de combustible nuclear y la mitigación de desechos nucleares. En especial, en reservas muy contaminadas, como ellos dan de ejemplo la fuente más larga de uranio está en el agua de mar, la cual, contiene un promedio de 3.3 ppb de uranio y tiene una reserva estimada en 4500 millones de toneladas.
En su trabajo de investigación, se descubrió, la separación instantánea, enriquecimiento y encapsulamiento de baja nivel de uranio del agua con "nanoscale zero-valent iron (nZVI)", y usado en tratamiento de desechos y remediación del ambiente.

Presentaron un resultado interesante, el cual, fue el siguiente:
El análisis cuantitativo por XEDS (espectroscopía), demostró el poder de nZVI para el secuestro de uranio y su enrequecimientoe: 38% del total de uranio se depositó cerca del centro (10% del volumen) de la nZVI después de 24 h, mientras que la mitad del volumen contenía aproximadamente 87.3% del uranio en fase sólida. 

Creo que este descubrimiento es y será de gran ayuda para reducir la contaminación por desechos nucleares, como el uranio, y tendrá beneficios en la salud de los seres humanos. Y el uso de Fe fue una gran idea, ya que se puede retirar del agua con un imán.


Los invito a leer, en: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja510488r


Luis Mauricio Ortiz Gálvez

Sunday, February 22, 2015

El nitroxilo: un avance en la prevención de infartos e isquemias

Luego de más de diez años de trabajo en el Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE, UBA-CONICET), el equipo de investigación a cargo de Fabio Doctorovich desarrolló un sensor de nitroxilo con un enorme potencial de aplicación en las ciencias médicas. Como parte de este proceso, este año se firmó un convenio con una empresa para su uso en el desarrollo de tratamientos farmacológicos contra las patologías cardiovasculares y sus consecuencias.

El nitroxilo (HNO) es una molécula inorgánica sencilla pero muy reactiva, por lo que es muy difícil de ubicar. Hasta hace quince años se conocía muy poco de su química básica, de su caracterización estructural y de su reactividad, entre otras cosas, y por lo tanto no se conocían sus probables repercusiones biológicas. “En este sentido, representaba un área de vacancia en el área de conocimiento y luego de trabajar casi una década estudiando el óxido nítrico (NO) y sus reacciones con metales, decidimos incursionar con el HNO”, comenta Doctorovich, investigador principal del CONICET y director del equipo del INQUIMAE que desarrolló el sensor.

Según explican los investigadores la célula cardíaca, a nivel molecular, tiene que liberar calcio de un compartimiento llamado retícula para poder contraerse, provocar los latidos y activar el mecanismo circulatorio. El HNO actúa justamente sobre uno de los canales de calcio de este receptáculo y lleva al aumento de la liberación de calcio y la contractilidad del corazón, lo que a su vez incrementa la contractilidad de estas células y tiene además un efecto vasodilatador.

“El HNO presenta una actividad farmacológica diferencial y por lo tanto es una alternativa terapéutica al tratamiento con NO, una droga ya reconocida por sus efectos cardiovasculares. Dada la dificultad de evaluar los efectos del HNO, por su reactividad, la herramienta que desarrollamos es de gran ayuda porque permite cuantificarlo de manera selectiva, in vivo, y estudiar cómo se libera, a qué velocidad y bajo qué condiciones, por ejemplo”, explica Marcelo Martí, investigador independiente del Consejo.

En 2014 la reconocida revista Accounts of Chemical Research recopiló los avances de este grupo de investigación durante los últimos años en el estudio del óxido nítrico y del nitroxilo, destacando su relevancia en el campo. Además Nature Communications publicó recientemente el resultado de una colaboración con científicos alemanes donde, gracias a la utilización del sensor desarrollado por los científicos argentinos, se logró determinar el rol relevante del HNO en ciertos mecanismos neurovasculares.

Espectros estelares generados mediante reacciones nucleares con aceleradores de partículas

Investigadores del Centro Nacional de Aceleradores (Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC), en España, en colaboración con otras instituciones internacionales, han llevado a cabo medidas en el CNA que simulan los procesos que tienen lugar en las estrellas durante la nucleosíntesis de elementos.

La nucleosíntesis es el proceso de creación de nuevos núcleos atómicos a partir de los nucleones preexistentes, protones y neutrones, para llegar a generar el resto de los elementos de la tabla periódica y sus isótopos. Los nucleones primigenios preexistentes se formaron a partir del plasma de quarks-gluones del Big Bang cuando se enfrió por debajo de los diez millones de grados. A este proceso se le llama nucleogénesis, es decir la formación de nucleones en el Universo.      

La consecuente nucleosíntesis de elementos ocurre principalmente en el interior de las estrellas mediante diferentes ciclos de reacciones nucleares hasta la formación del hierro, Fe, núcleo cuya repulsión eléctrica impide nuevas reacciones con otros núcleos a las temperaturas estelares. 

A partir del Fe (A=56), y hasta los más pesados (A>200), los elementos y sus diferentes isótopos se forman casi exclusivamente por sucesivas capturas de neutrones y desintegraciones beta de los isótopos radioactivos que se van formando. Cada captura neutrónica da lugar a un nuevo isótopo y cada desintegración beta da lugar a un nuevo elemento. 

La nucleosíntesis estelar ocurre en las estrellas durante el proceso de evolución estelar en estados como novas, supernovas, estrellas AGB y aún son muchas las cuestiones a resolver en esta materia.
En el CNA, donde se ha desarrollado la primera fuente de neutrones en España, es posible generar neutrones como aquellos estelares gracias a un método original de los investigadores involucrados en este proyecto. La idea es bombardear un blanco de litio con un haz de protones configurado energéticamente a una cierta distribución. La reacción 7Li(p,n) genera de esta manera los neutrones con la distribución energética estelar. Con este método se ha medido la probabilidad de la reacción 181Ta(n,ɣ) en ambiente neutrónico estelar (MACS) a kT=30 keV, la energía más importante en nucleosíntesis. Todo el desarrollo experimental se ha realizado en el acelerador Tándem de 3 MV del CNA.

El doctor Javier Praena indica que “el método de generación permite obtener neutrones de espectro maxwelliano desde kT=30 a 60 keV”. 

El interés de este estudio radica en que el valor de la probabilidad de la reacción 181Ta(n,ɣ) puede influir en cómo se creó este elemento en las estrellas y los elementos más pesados que éste, así como sus cantidades relativas. 

Este tipo de espectros son de interés en astrofísica nuclear y validación de datos nucleares en campos como la tecnología nuclear y dosimetría. Si se modifica la energía del protón incidente, se pueden obtener neutrones, a través de la reacción nuclear, 7Li(p,n), con la energía que nos interesa.

Mediante códigos de modelación estelar (T, densidad, reacciones nucleares, flujo de neutrones) se intenta reproducir las abundancias en el Universo utilizando la probabilidad de la reacción 181Ta(n,ɣ). Esto ayuda a entender cómo se formó el actual Sistema Solar a partir de estrellas anteriores situadas en esta zona de la Vía Láctea.

Epidermis artificial devuelve sensibilidad.


Ingenieros coreanos crean una epidermis artificial con nanosensores que podría recubrir las prótesis y devolver la capacidad de sentir a los amputados; la cual no sólo siente el calor externo sino que transmite los 36,5º de la temperatura del cuerpo humano.

El pasado año estuvo lleno de logros si a biónica nos referimos, ya que un gran número de inventos se fueron desarrollando a lo largo del 2014. los cuales aún no se encuentran disponibles en el mercado; por ejemplo se han desarrollaron manos biónicas que son capaces de devolver la destreza a un amputado para realizar diferentes actividades. Sin embargo, estos avances se han concentrado en la integración con el sistema nervioso y la movilidad, dejando atrás la sensibilidad que es propia de los seres vivos. Razón por la cual un equipo de la Universidad Nacional de Seúl ha sido capaz de crear una piel que podría recubrir aquellas prótesis y dotarlas de la capacidad de sentir que tiene la piel humana. En ésta, repartidos con la maestría que solo la evolución atesora, una serie de receptores sensoriales transmite sensaciones táctiles y térmicas al cerebro. Sin ellos, no habría manera de diferenciar una caricia de una quemadura o del frío. Todo eso es lo que han conseguido replicar en una piel artificial.

Esto es posible a través de uso de silicio monocristalino, el cual es utilizado en la manufactura de los chips; Dae-Hyeong Kim, quien fue el principal investigador y el encargado del proyecto junto con su equipo crearon diferentes capas de nanocintas para cada sensación, las cuales tenían un grosor de apenas tres micras, que contenían a su vez  una red de nanosensores de presión, térmicos y humedad.

Sobre una matriz aislante, colocaron la primera capa de nanocintas con sensores para el calor que está basado en diodos de silicio; con ellos, la piel artificial puede detectar los cambios térmicos del exterior; además es capaz de transmitir su propio calor. El calentador con cual funciona es diferente del sensor, está hecho de oro y basado en el efecto Joule, a medida que la corriente fluye, genera calor. De hecho, esta epidermis de silicio se mantiene a 36,5º, con lo que la calidez de su tacto es aún más real.

Otra de las capas se encarga de captar la presión y la tensión. Si la piel humana es elástica, la artificial también tiene que serlo. Para acertar con el diseño del material, estudiaron a conciencia los movimientos naturales de la mano. Por lo que los ingenieros crearon un patrón para que su piel se pudiera estirar hasta un 50% sin afectar al rendimiento de los sensores.

La sensación más complicada de imitar fue la de la humedad, ya que la piel cuenta con receptores capaces de detectar un calor húmedo o un frío seco, pero la ciencia aún no sabe cómo lo hace. Los investigadores coreanos recurrieron a un pequeño truco, usaron nanocondensadores para aprovechar la propiedad conocida como capacidad eléctrica ocapacitancia. Con ellos, podían registrar la mayor o menor presencia de moléculas de agua en el exterior y determinar la humedad o sequedad alrededor de la piel.
Sin embargo, aún queda lo más difícil de este proyecta que está en conectar estos sensores artificiales al sistema nervioso de una manera segura y duradera. "El mayor problema está en la interfaz neural y la comunicación hombre-máquina. Para transmitir toda la información de la piel artificial necesitarías muchos contactos independientes con células nerviosas (axones) y además tener una manera de transferir esta información entre la prótesis y el paciente", nos recuerda este investigador.

Bibliografía:
http://elpais.com/elpais/2014/12/09/ciencia/1418122183_175745.html

Nanoesferas en apoyo a las quimioterapias.



Al principio del año en curso, el científico Rafael Vázquez Duhalt del Instituto de Biotecnología de la UNAM, diseñó en su laboratorio nanoesferas que transportan y mejoran, mediante actividad enzimática, los fármacos dirigidos a tumores; con el objeto de hacer más efectiva la quimioterapia contra el cáncer.
Según el ingeniero químico industrial, lo que se buscó fue desarrollar un material nanoestructurado con fines terapéuticos. Se trata de hacer eficiente la acción de los compuestos que se utilizan como fármacos anticancerígenos. La idea es que estas nanopartículas virales lleven actividad enzimática para que la quimioterapia sea mucho menos agresiva y más eficiente.
Un concepto que se encuentra fuertemente relacionado con este hallazgo, son las partículas pseudovirales, las cuales son cápsides virales, sin contenido de ácidos nucleicos que sirven como vehículos para llevar una actividad enzimática a un tejido deseado.
La investigación se inscribe en la nanomedicina, que es la aplicación médica de los nanomateriales. El científico y su grupo ensayan el suministro controlado de fármacos, enfocado en maximizar la biodisponibilidad en partes específicas del cuerpo y en periodos de tiempo adecuados.
Lo que transportan estas particulas no es el medicamento, sino una enzima capaz de transformar un “profármaco” en un compuesto activo en el tejido deseado; tal como lo explica el Dr. Vázquez en la siguiente cita:
“Desarrollamos vehículos nanométricos que los acarreen hasta el tejido, para ahí liberarlo de manera controlada”, 
El proceso en el laboratorio comienza con la obtención de la “materia prima” de las nanoesferas, las cuales son las proteínas virales VP6 de Rotavirus, y VP1 de Poliomavirus murino; ya que esta ultima proteína fue clonada en una bacteria y ésta la produce de manera eficiente, así que es una proteína heteróloga que tiene la capacidad de autoensamblarse de manera espontánea y formar las nanoesferas.
Las cápsides virales son las primeras en producirse en el laboratorio en cantidades bastas, aprovechando la propiedad natural de autoensamblaje que tienen los virus, esto se realiza por medio de la clonación del gen que codifica la proteína en un microorganismo de producción industrial, el cual se utiliza en su forma monomérica, es decir, desensamblada. Ahí se conjuga químicamente con la enzima que se desea encapsular. En este caso, se trata de un citocromo P450, el cual posee un ajuste de las proporciones de proteína viral conjugada y libre, se somete a las condiciones en las que las proteínas se ensamblan y forman una nanoesfera que contiene en su interior la enzima activa.
Desafortunadamente, muchos de los tejidos del organismo humano tienen citocromo P450, así que los profármacos se activan en todo el cuerpo y causan efectos secundarios; por lo que el objetivo principal de este proyecto es aumentar la actividad del P450, específicamente en el tumor canceroso, y así disminuir las dosis, aumentar la eficiencia del tratamiento y, sobre todo, disminuir al máximo los efectos secundarios. Por ejemplo, existen cánceres en tejidos como el de colon, donde hay poca actividad P450, y se tienen que usar dosis más altas para eliminar el tumor, lo que causa toxicidad en el cuerpo; sin embargo, si  se pudieras llevar aquélla a ese sitio, las sustancias utilizadas en la quimioterapia serían más eficientes a dosis menores.
El investigador del IBt explicó que existen varios tipos de citocromos P450 y los fármacos han sido diseñados para que una o varias de estas enzimas los transformen y activen. “Según el compuesto podrían diseñarse las nanopartículas, o según estas últimas, los fármacos. La idea es llevar la capacidad activadora al tumor y así aumentar la eficiencia, con lo que se evitarían efectos tóxicos en otros tejidos” explicó el Dr. Vázquez Duhalt.
En este proceso, la partícula pseudoviral es el vehículo que, a futuro, llevaría la medicación al organismo de los pacientes. Para dirigirla, se debe modificar su superficie de dos maneras: la primera, con algún polímero biocompatible que inhiba la actividad inmunogénica de las proteínas, y la segunda, con moléculas que puedan ser reconocidas específicamente por la células del tumor o el tejido blanco, lo cual representa un reto para los cientificos.
Vázquez Duhalt añadió que, una vez superados esos desafíos, las nanopartículas se podrían inyectar en el torrente sanguíneo y luego se concentrarían en el tumor. A un año de iniciada esta línea de estudio, aún es largo el camino para llegar a pacientes humanos.

Para mayor información se puede consultar la pagina de la Universidad Nacional Autónoma de México o buscar ampliar la información en cuanto a lo que son y como funcionan las partículas pseudovirales.

Bibliografia: http://noticias.universia.net.mx/en-portada/noticia/2012/01/03/902637/disena-unam-nanoesferas-aumentan-efectividad-quimioterapia.html

Una molécula magnética logra actuar como una puerta lógica cuántica

De acuerdo con una investigación realizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) se logró desarrollar una molécula magnética capaz de comportarse como una puerta lógica cuántica, gracias a una reacción química, se trata de un mejor aproximación para llegar a crear las piezas necesarias de un ordenador cuántico.

Básicamente las computadoras cuánticas y las tradicionales requieren los mismos componentes básicos: como las puertas lógicas y unidades de memorias; sin embargo la única diferencia es que las piezas del ordenador cuántico debe ser capaz de presentar dos estados de código binario de manera simultanea, de acuerdo con las leyes de la física cuántica.

Las puertas lógicas son dispositivos electrónicos que ejecutan ordenes de acuerdo a la información que tiene almacenada dentro de su memoria. De acuerdo con la computación cuántica, cada puerta debe estar formada por dos componentes diferentes pero acoplados entre si. "El problema reside en que la naturaleza tiende a crear estructuras simétricas" explica el investigador Fernando Luis.

El equipo de Luis desarrollo una molécula totalmente asimétrica compuesta por dos átomos de Terbio, aunque sus átomos sean iguales,esta molécula esta encapsulada en dos corpúsculos orgánicas diferentes. Entonces se soluciona el problema de la puerta lógica.

Esta no ha sido la primera vez en desarrollar una puerta lógica cuántica sin embargo la utilización de una reacción química se ha comprobado que es la forma mas barata, eficiente e inteligente que hoy en día se pudiera ver ya que con una sola reacción da lugar a millones de moléculas asimétricas.

Las ventajas de obtener un ordenador cuántico cae en la posibilidad de un nuevo tipo de computación, el hecho de poder manejar dos posibilidades de forma simultánea lograra ordenadores más veloces, capaces, inteligentes y de mayor almacenamiento de memoria.

Omar Betanzos 150729

Bibliografía

http://www.efefuturo.com/noticia/el-ordenador-cuantico-no-es-ciencia-ficcion/

http://www.quimica.es/noticias/134364/una-molecula-magnetica-logra-actuar-como-una-puerta-logica-cuantica.html

Saturday, February 21, 2015

Simetría del C60


La molécula de C60 es altamente simétrica. Para comenzar, cuenta con tres tipos de ejes de rotación; los C5 que pasan por los centros de dos pentágonos opuestos, los C3 que pasan por los centros de dos hexágonos opuestos, y los C2 que pasan a través de los centros de los bordes entre dos hexágonos.



Ejes de rotación del C60

De esta forma, como hay 12 pentágonos, hay 6 diferentes ejes C5, pues cada eje pasa a través de dos pentágonos. De igual manera, como hay 20 hexágonos, existen 10 diferentes ejes C3 y, como cada hexágono está unido a otros tres hexágonos, hay también 15 ejes C2.
Los planos de simetría están relacionados con los bordes entre hexágonos adyacentes, y contienen a dos de tales bordes, por lo que hay también 15 planos de simetría.
Para terminar, esta molécula no varía si se le invierte con respecto a su centro de masa; esto significa que si se reemplaza cada punto con coordenadas (x,y,z) por (-x,-y,-z), la molécula no se ve alterada.
Combinando todas estas transformaciones, se pueden encontrar 120 operaciones de simetría distintas que conforman al grupo icosaédrico, el cual es el grupo puntual de simetría con el más extenso número de elementos. Por lo tanto, el C60 puede ser llamado la molécula más simétrica.

Eduardo Camarillo Abad
150536
Fuente: http://www2.fkf.mpg.de/andersen/fullerene/symmetry.html

Friday, February 20, 2015

Reducción de costos para la agricultura gracias a invento alemán.


Científcos de la Universidad de Bochum desarrollaron un sensor de nitrato con el cual es posible medir en tiempo real los requerimientos precisos de abono. Agricultores de países en desarrollo podrían verse beneficiados. A fin de lograr un rendimiento óptimo en sus cosechas, los agricultores de todo el mundo utilizan abono. En muchas ocasiones este uso provoca daños, pues se deposita demasiado abono en la superficie de cultivo. El nitrato llega a los mantos freáticos, cuyas aguas acumulan demasiados nutrientes. Así, el ecosistema pierde su equilibrio. El exceso de nitrato ocasiona costos más altos, por ejemplo, en las centrales de abastecimientos de aguas. Desde hace mucho tiempo, la Comisión Europea ha reconvenido a Alemania porque en este país se rebasan las normas europeas establecidas. Pero los agricultores pronto podrían hacer uso de recursos para calcular exactamente los requerimientos de abono para sus cultivos. Nicolas Plumére, de la Universidad del Ruhr en Bochum, desarrolló para este propósito un sensor de nitrato. Desde su infancia, que transcurrió en una granja de Alsacia, Plumére se preguntó cómo podría determinarse la cantidad de abono necesaria para cada cultivo. Con el tiempo, la pregunta se trasladó al campo científico.

El sensor de nitrato funciona de manera similar a un aparato para medir la presión sanguínea. El agricultor corta un tallo de las plantas de cultivo a fin de obtener una minúscula gota de savia, que es absorbida por una delgada varilla de medición impregnada con una enzima que causa una reacción química. “Así obtenemos un valor que corresponde a la pérdida de nitrato”, dice Plumére. El usuario puede leer directamente en el aparato cuánto abono necesita, o cuánto le sobra.

Leer más: http://www.msn.com/es-us/dinero/finanzas-personales/invento-alem%C3%A1n-reduce-costos-para-los-agricultores/ar-BBhKHrI


[Img #25040]

Descubrimiento del Pentagrafeno 

Un equipo internacional de científicos ha descubierto una nueva variante estructural del carbono, a la que se ha denominado "pentagrafeno". Consiste en una hoja muy delgada de carbono puro que posee una estructura única: dinámica, mecánica y térmicamente estable.

La mayor parte de las formas de carbono están hechas de “ladrillos” hexagonales, en ocasiones intercalados con pentágonos. El pentagrafeno sería un alótropo bidimensional (en el sentido atómico) de carbono compuesto exclusivamente de pentágonos.

Wang, Jena, Yoshiyuki Kawazoe de la Universidad de Tohoku en Japón, y otros científicos simularon la síntesis del pentagrafeno utilizando modelado informático. Los resultados sugieren que el material podría superar al grafeno en ciertas aplicaciones, ya que sería mecánicamente estable, poseería una fortaleza muy alta y sería capaz de soportar temperaturas del orden de los 700 grados centígrados. Algunas de las propiedades del pentagrafeno son tan inusuales como interesantes; entre ellas destaca el hecho de que es un semiconductor, mientras que el grafeno es un conductor de electricidad.
   

Fernando EDSEL Guerra Vega
ID: 150537


Primeras moléculas dadoras de vida en la Tierra 

Por primera vez, unos químicos han producido con éxito moléculas comparables a aminoácidos y todas ellas poseyendo la misma quiralidad, a partir de bloques de construcción sencillos y dentro de una sola cámara de experimentación.

A algunas moléculas se las encuentra en dos variantes quirales que, como las manos, son imágenes especulares entre sí. La naturaleza tiende a usar predominantemente en sus construcciones biológicas una sola variante, ya que usar ambas crea problemas graves. Aunque las moléculas son químicamente idénticas, el efecto biológico de las dos imágenes especulares puede diferir enormemente.

Gracias a la nueva investigación realizada por el equipo del astro químico René Steendam, de la Universidad Radboud en la ciudad de Nimega (Nijmegen), Países Bajos se ha conseguido producir moléculas análogas a aminoácidos, todas ellas con una misma quiralidad, a partir de una disolución de una cetona y una amina. Su método podría ser similar a los procesos que tuvieron lugar en la “sopa” primordial de la que se formaron los primeros seres vivos de la Tierra. La viabilidad de este escenario ejecutado por Steendam y sus colaboradores fue propuesto por primera vez por el físico F.C. Frank in 1953.
[Img #24328]
El experimento comienza con reactivos sin quiralidad. Estos reaccionan para producir tanto productos levógiros (S, azul) como dextrógiros (R, rojo). Tras la cristalización, un proceso transforma todas las moléculas a la misma quiralidad
Ahora, Steendam y sus colegas han dado un paso crucial: Han actualizado el concepto de Frank y han descubierto un método de síntesis asimétrica espontánea que tiene lugar en ausencia de moléculas levógiras o dextrógiras.

Fernando Edsel Guerra Vega 
ID: 150537