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

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

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.

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

Ciencia sin complicaciones

Acabo de publicar, a través de Editorial UDLAP y EDAF Editores, el libro de divulgación científica "Ciencia sin complicaciones", un compendio de ensayos breves sobre temas de ciencia relacionados a educación, sociedad, política y cotidianidad. El prólogo al libro fue escrito por el Premio Nobel de Química 1981 y gran divulgador científico. el Dr. Roald Hoffmann.

Si alguien desea tener un ejemplar, puede contactar al autor para los detalles de cómo obtenerlo al correo mmendezrojas@gmail.com.

#CsC

Graphene = Magnetism

Graphene is extremely strong for its weight, it's electrically and thermally conductive, and it's chemically stable ... but it isn't magnetic. Now, however, a team from the University of California, Riverside has succeeded in making it so. The resulting magnetized graphene could have a wide range of applications, including use in "spintronic" computer chips.

While other groups have previously magnetized graphene, they've done so by doping it with foreign substances, and the presence of these impurities has negatively affected its electronic properties. In this case, though, the graphene was able to remain pure.

Led by professor of physics and astronomy Jing Shi, the UC Riverside team laid a sheet of regular graphene down on an atomically smooth layer of magnetic yttrium iron garnet. That material then simply magnetized the graphene as it lay against it. Yttrium iron garnet was used due to the fact that certain other magnetic materials could disrupt the graphene’s electrical transport properties.

When the sheet of graphene was removed and subsequently exposed to a magnetic field, it was shown to indeed possess magnetic qualities of its own.

"This is the first time that graphene has been made magnetic this way," said Shi. "The magnetic graphene acquires new electronic properties so that new quantum phenomena can arise. These properties can lead to new electronic devices that are more robust and multi-functional."

Those devices could include improved spintronic chips, that use the spin of electrons – which can be magnetically manipulated – to store data.

University of California, Riverside 

January 2015

Superfluidos y superconductores: la física de la materia fría.

Gerardo Martínez Avilés

El laboratorio de Onnes fue uno de los primeros laboratorios modernos de criogenia en el mundo y en éste, el científico tuvo la oportunidad de ser el primero en observar a la materia comportarse de manera realmente extraña. En 1911, al usar el helio líquido como refrigerante y estudiar las propiedades conductivas de los metales a bajas temperaturas, Onnes descubrió la superconductividad.

Los metales son buenos conductores del calor y la electricidad. Esto se debe a que las propiedades atómicas de los metales permiten que los electrones se muevan por ellos con relativa facilidad. Cada metal ofrece una distinta respuesta al flujo de electrones; a la medida de la oposición de un material a conducir la electricidad se le conoce como resistencia.

Usando su recién logrado helio líquido como refrigerante, Onnes descendió la temperatura del mercurio hasta alcanzar los 4.2 Kelvin (- 269°C) y notó que el elemento perdía toda su resistencia y permitía el libre flujo de los electrones. Con el tiempo se fue descubriendo que varios materiales conductores perdían su resistencia al alcanzar bajas temperaturas.

Aunque el fenómeno de la superconductividad fue observado apenas comenzado el siglo XX, no fue sino hasta 1957 cuando los científicos John Bardeen, Leon Cooper y Robert Screifer propusieron un modelo del funcionamiento de los superconductores. La resistencia eléctrica se debe a que los electrones (aquellos no ligados fuertemente al núcleo de los átomos del material), en su paso por un material, van chocando con irregularidades que encuentran en su camino, dado que los átomos que forman a los conductores no se encuentran perfectamente ordenados. Esto hace que dichos electrones pierdan energía cinética (o energía asociada a su velocidad) que se transforma en energía en forma de calor que pasa a los átomos del conductor. Es por eso que todos los conductores se calientan al conducir electricidad. Ahora bien, cuando un electrón se mueve en un superconductor su carga negativa distorsiona la geometría de las partículas cargadas positivamente, lo cual a su vez, genera una especie de estela de carga positiva. Este excedente de carga positiva en esa región del material, atrae a un segundo electrón. A dicho par de electrones se le conoce como un par de Cooper.

De esta manera, los átomos del material se acoplan con el movimiento de los electrones que se mueven dentro de él. El arreglo de átomos del superconductor comienza a manifestar oscilaciones periódicas que están coordinadas con el movimiento de los electrones. Y en este movimiento coordinado no hay choques donde los electrones pierdan su energía. Por supuesto, para que existan los pares de Cooper, los materiales deben alcanzar una temperatura muy baja conocida como temperatura crítica, la cual depende del conductor. Ahora bien, en los últimos años se ha descubierto que no solamente algunos metales, sino también materiales como el llamado diborido de magnesio (MgB2) pueden ser superconductores.

Lo más impresionante de estos “súper” materiales es que fenómenos cuánticos pueden ser observados no a niveles microscópicos, por ejemplo, pastillas superconductoras que literalmente hacen levitar imanes debido a una propiedad de los superconductores conocido como efecto Meissner: el campo magnético se anula completamente en el interior del material superconductor y las líneas de campo magnético son expulsadas hacia al exterior del material, por lo que este se comporta como un perfecto material diamagnético (que es repelido por los imanes).