Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 874725 veces)

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Nanopartículas para combatir el biofouling marino en cascos de buques y otras estructuras

QUÍMICA

Unas nanopartículas de pentóxido de vanadio pueden inhibir el crecimiento de percebes, bacterias, y algas en las superficies en contacto con el agua. (Foto: Tremel research group, JGU)

El biofouling marino es un problema que le cuesta a la marina mercante más de 200.000 millones de dólares por año. El fenómeno consiste en la acumulación, en la parte sumergida del casco de un barco, de organismos que se adhieren a él, tales como algas, mejillones, y percebes. Esta masa de "polizones" aumenta en el barco la resistencia al avance por el agua, y, en consecuencia, el consumo de combustible. Esto implica costes económicos adicionales, y, lo que es aún peor, mayores daños medioambientales como consecuencia de las emisiones extras de dióxido de carbono (CO2).
En sólo unos meses, la parte sumergida del casco de un barco puede quedar completamente cubierta de organismos marinos. Se calcula que esto significa un aumento en el consumo de combustible de un 28 por ciento y aporta, en promedio, emisiones adicionales de CO2 calculadas en unos 250 millones de toneladas anuales.
Aunque es posible neutralizar, hasta cierto punto, esa acumulación de organismos marinos, recurriendo al uso de pinturas antifouling, sus componentes biocidas convencionales son de eficacia modesta y pueden tener consecuencias medioambientales adversas. Además, los microorganismos pueden desarrollar resistencia a esas sustancias.
El equipo de Wolfgang Tremel del Instituto de Química Inorgánica y Química Analítica en la Universidad Johannes Gutenberg, en Maguncia, Alemania, ha descubierto que unas nanopartículas de pentóxido de vanadio pueden inhibir el crecimiento de percebes, bacterias, y algas en las superficies en contacto con el agua, como los cascos de los barcos, las boyas, o las plataformas petrolíferas marinas.
En sus experimentos, los autores del estudio sumergieron en agua de mar planchas de acero recubiertas por una capa de partículas de pentóxido de vanadio dispersas. Y comprobaron que las placas de acero podían permanecer en agua de mar durante semanas sin que se formaran depósitos de percebes, bacterias, ni algas. En comparación, las placas que fueron recubiertas sólo con la pintura normal que se usa en los barcos, exhibieron una gran presencia de biofouling después de haber sido expuestas al agua de mar por igual período de tiempo.
El descubrimiento podría conducir al desarrollo de nuevos recubrimientos y pinturas protectoras antifouling que sean menos perjudiciales para el medio ambiente que los productos empleados actualmente para combatir al biofouling.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Ron Wever de la Universidad de Ámsterdam, Países Bajos, y el grupo de Klaus Peter Jochum del Instituto Max Planck de Química en Maguncia.

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El LHC se adentra en la materia del universo primigenio

FÍSICA

Colisión de iones pesados registrada por el experimento ALICE. (Imagen: CERN)

En los comienzos del universo, justo después del Big Bang, existió un ‘plasma de quarks y gluones’, dos partículas confinadas hoy en la materia pero que entonces vagaban libremente. Ahora los científicos han recreado aquellas condiciones en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN y esta semana presentan los últimos datos en Washington (EEUU) durante el congreso Quark Matter 2012.
Las colisiones de iones pesados en el LHC están ayudando a comprender mejor el estado de la materia en los primeros instantes del universo. Los experimentos ALICE, CMS y ATLAS del gran colisionador trabajaron con iones de plomo durante 4 semanas en 2011 y obtuvieron una cantidad de datos 20 veces superior a la de 2010.
Ahora, los resultados de unos mil millones de colisiones se presentan en el congreso Quark Matter 2012, que entre el 13 y 18 de agosto se celebra en Washington (EEUU). Los investigadores informarán sobre la materia más densa y más caliente jamás estudiada en el laboratorio, unas 100.000 veces más caliente que el interior del Sol y más densa que una estrella de neutrones.
En concreto, los científicos han tomado nuevas medidas sobre el denominado ‘plasma de quarks y gluones’, un estado de la materia generado justo después del Big Bang y en el que vagaban libremente los quarks (hoy uno de los constituyentes fundamentales de la materia) y los gluones (portadores de la interacción nuclear fuerte -una de las cuatro fuerzas fundamentales- y responsables de que los quarks se mantengan unidos formando protones -dos quarks ‘arriba’ y uno ‘abajo’- y neutrones -dos quarks ‘abajo’ y uno ‘arriba’-).
"El campo de la física de iones pesados es fundamental para probar las propiedades de la materia en el universo primordial, una de las cuestiones clave de la física fundamental que el LHC puede abordar”, dice el director general del CERN, Rolf Heuer. “Aquí los físicos no solo investigan la recientemente descubierta partícula tipo Higgs, también muchos otros fenómenos importantes mediante colisiones protón-protón y plomo-plomo".
Los científicos de ALICE van a aportar gran cantidad de nuevos resultados en todos los aspectos de la evolución en el espacio y el tiempo de esa materia de alta densidad. Algunos de los estudios que despiertan mayor interés son los relacionados con las partículas ‘encantadas’, que contienen un quark encanto (charm, en inglés) o anti-encanto.
Estos charm quarks, que son cien veces más pesados que los quarks arriba y abajo que forman la materia normal, se desaceleran cuando pasan por el plasma de quarks y gluones, lo que ofrece a los científicos una herramienta única para investigar sus propiedades.
Físicos de esta colaboración explicarán que el flujo en el plasma es tan fuerte que las pesadas partículas ‘encantadas’ son arrastradas por ella. El experimento también ha observado indicios de un fenómeno conocido como ‘termalización’, en el que se combina un quark encanto con su anti-encanto para formar ‘charmonium’, cuya disociación inicial se relaciona con la formación del plasma de quarks y gluones.
Por su parte, el experimento CMS también ha observado signos claros de la supresión de estados quarkonium, constituidos por un quark y su correspondiente antiquark. "CMS presenta importantes resultados nuevos con iones pesados no sólo en la supresión de quarkonium, sino también en las propiedades del material intermedio y en una variedad de estudios de jet quenching (enfriamiento o frenado de los jets)”, dice Joseph Incandela, el portavoz de CMS.
Cuando los quarks y los gluones se alejan del punto de colisión se forman unos chorros (jets, en inglés) de partículas. En las colisiones de protones, los jets suelen aparecer en parejas, en direcciones opuestas y energías similares. Sin embargo, en las colisiones de iones pesados los chorros interactúan con las tumultuosas condiciones del medio denso y caliente formado por el plasma de quarks y gluones como el del universo primigenio.
Esto produce una señal muy característica conocida como jet quenching, en la que la energía de los chorros se puede degradar mucho, lo que indica que se producen interacciones con el medio. Así, el enfriamiento del jet es una poderosa herramienta para estudiar el comportamiento del plasma en detalle.
La colaboración ATLAS también informará sobre los últimos avances en el conocimiento de este fenómeno, incluyendo un estudio de alta precisión de cómo los chorros se fragmentan en materia, y en las correlaciones entre los jets y los bosones electrodébiles. Los resultados se complementan con otros también de interés, como novedades sobre el flujo del plasma.
"Hemos entrado en una nueva fase en la que no sólo observamos el fenómeno del plasma de quarks y gluones, sino que también podemos hacer mediciones de alta precisión usando variedad de sondas", dice Fabiola Gianotti, portavoz de ATLAS, que concluye: “Todos estos estudios contribuirán significativamente a nuestra comprensión del universo temprano".

Fuente SINC

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El espectáculo de las auroras boreales vuelve este verano a tu casa

ASTRONOMÍA

Sólo desde los casquetes polares de nuestro planeta se observan las auroras boreales y australes, un fenómeno astronómico espectacular que aparece ante nuestros ojos como cortinas luminosas de tonalidades diversas y cambiantes. Pero este verano trae la oportunidad de observar las auroras boreales (aquellas que se ven en el hemisferio norte) en directo desde casa, con una conexión a Internet. El momento para la observación es propicio: en la actualidad existe un aumento de la actividad solar que produce las auroras y que alcanzará su máximo a mediados de 2013.
Del 20 al 29 de agosto la expedición Shelios 2012, coordinada por el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Miquel Serra-Ricart, observará las auroras boreales desde el sur de Groenlandia, en concreto, desde los alrededores del glaciar de Qaleraliq (longitud=46,6791W; latitud=60,9896N). Miembros del proyecto europeo GLORIA (GLObal Robotic-telescopes Intelligent Array, Red Global de Telescopios Robóticos) se unirán a la expedición para realizar una retransmisión en directo del fenómeno. Vídeos e imágenes de las auroras serán retransmitidos en directo por Internet (en colaboración con el portal sky-live.tv) desde Groenlandia. La emisión será bilingüe en castellano e inglés.
La expedición Shelios 2011 que, con idéntico objetivo, partió el año pasado hacia Groenlandia, encontró una menor actividad de auroras que la esperada, debido al aparente retraso del máximo de actividad solar. Esto produjo que, en esa ocasión, no se pudiera retransmitir el fenómeno en directo, aunque sí ofrecer a los espectadores de todo el mundo impresionantes imágenes y videos de las auroras observadas en diferentes momentos de la expedición. En esta ocasión, se espera una mayor actividad de auroras, lo que aumentará aún más el atractivo de las retransmisiones.
GLORIA es un innovador y ambicioso proyecto de ciencia ciudadana liderado por la Universidad Politécnica de Madrid y con la participación de 13 socios de 8 países, que darán acceso libre y gratuito a una red de telescopios robóticos a través de una interfaz Web. El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) participa en el proyecto a través del Telescopio Abierto Divulgación (TAD), un conjunto de telescopios robóticos situados en el Observatorio del Teide, en Tenerife. La retransmisión de las auroras será la segunda (la primera fue el tránsito de Venus) de una serie de retransmisiones en directo de eventos astronómicos que ofrecerá GLORIA para promover la Astronomía y Ciencia Ciudadana entre el público. Al mismo tiempo, se han desarrollado Actividades Educativas para involucrar a los estudiantes de secundaria. La propuesta para las Auroras Boreales es que los estudiantes determinen la distancia a la que se forman las Auroras a partir de observaciones simultáneas realizadas desde dos puntos separados una distancia de 1km.
Se realizará una conexión diaria entre el 24 y 28 de Agosto, de 01:00 a 01:10 UT, (3:00 - 3:10 Madrid). Para mantener el portal actualizado cada noche de 00:30 - 01:30 UT (2:30 - 3:30 Madrid), y con una frecuencia de un minuto se refrescará la imagen del cielo estrellado al tiempo que se ofrece un vídeo en directo del movimiento de las auroras. Todas las imágenes recogidas estarán inmediatamente disponibles para su uso en las actividades educativas.
Las auroras polares se producen cuando partículas muy energéticas originadas en el Sol (viento solar) alcanzan la atmósfera de la Tierra. La entrada de estas partículas está gobernada por el campo magnético terrestre y por ello sólo pueden penetrar por el Polo Norte (auroras boreales) y el Polo Sur (auroras australes). “La emisión de luz se produce en la alta atmósfera, entre 100 y 400 kilómetros, y se debe a los choques del viento solar, compuesto esencialmente por electrones, con átomos de oxígeno, lo que origina los tonos verdosos que son los más comunes”, explica Serra-Ricart. En el año 2000 se detectaron intensas auroras, al coincidir con un periodo de máxima actividad solar.
Durante los máximos solares hay un aumento del viento solar y, por tanto, crece el flujo de partículas elementales que al llegar a la Tierra son dirigidas hacia los polos magnéticos. La mejor zona para la observación de las auroras boreales se localiza en un círculo alrededor del Polo Norte magnético (entre 60 y 70 grados de latitud norte). Según el astrofísico del IAC, “debido a que el Polo Norte magnético no coincide con el Polo Norte geográfico y se encuentra situado al noroeste de Groenlandia, en concreto al norte de Canadá cerca de la isla Ellesmere, el sur de Groenlandia es una de las mejores plataformas de observación”.
“Es conocido que durante el máximo solar ocurrido en el año 1989, con intensas tormentas solares, varias ciudades del norte de los Estados Unidos y Canadá tuvieron graves problemas en el suministro eléctrico. También varios satélites sufrieron anomalías temporales en el transcurso de las citadas tormentas”, detalla Serra-Ricart.
La relación entre la actividad solar y el clima terrestre es un tema a debate en los últimos años. Hay indicios que hacen pensar que durante los mínimos de actividad solar la Tierra sufre un enfriamiento. Entre los años 1645 y 1715 se cree que existió un mínimo solar prolongado (el mínimo de Maunder) que provocó una pequeña edad de hielo en el planeta, con efectos constatados en el norte de Europa.

Fuente: IAC

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Buscar vida marciana en Fobos

ASTROBIOLOGÍA

Orbitas de Fobos y Deimos y la trayectoria de partículas expulsadas por un impacto. (Foto urdue University/Loic Chappaz)

Una misión a Fobos, una de las lunas del Planeta Rojo, podría traer a la Tierra vida microbiana alienígena.
Una muestra de Fobos, que es mucho más fácil de extraer que una de Marte, albergaría casi con toda certeza algo de material marciano arrojado fuera del planeta a causa de impactos de grandes asteroides. Si existe vida en Marte, o existió en los últimos 10 millones de años, una misión a Fobos podría ser la vía definitiva para encontrar la primera prueba irrefutable de vida extraterrestre.
Ésta es la conclusión a la que ha llegado el equipo de Jay Melosh, profesor de ciencias terrestres, atmosféricas y planetarias, así como de física y de ingeniería aeroespacial, en la Universidad Purdue, en West Lafayette, Indiana, Estados Unidos.
Melosh ha dirigido un equipo escogido por la Oficina de Protección Planetaria de la NASA para evaluar si una muestra extraída de Fobos, la más cercana a Marte de las dos lunas de este planeta, podría contener suficiente material reciente del Planeta Rojo como para incluir organismos marcianos biológicamente viables.
El estudio fue encargado como preparación ante la fallida misión rusa Fobos-Grunt de 2011, pero dado que sigue habiendo un gran interés de la comunidad científica mundial en una misión a Fobos, tarde o temprano se acabará aterrizando en esa intrigante luna marciana para recoger muestras.
El equipo de Melosh, Kathleen Howell, Loic Chappaz y Mar Vaquero ha calculado cuánto material debió ser desplazado de Marte por determinados impactos de asteroides, y las probabilidades de la caída en Fobos de partículas individuales de dicho material marciano desplazado.
Su conclusión es que una muestra de 200 gramos extraída del suelo de Fobos podría contener, en promedio, aproximadamente un décimo de miligramo de material de la superficie de Marte lanzado fuera de éste en los últimos 10 millones de años, y 50.000 millones de partículas individuales provenientes del planeta. La misma muestra podría contener tanto como 50 miligramos de material de la superficie de Marte de los últimos 3.500 millones de años.
Los períodos de tiempo son importantes porque se cree que después de 10 millones de años de exposición a los altos niveles de radiación reinantes en la superficie de Fobos, se destruiría cualquier material biológicamente activo. "Por supuesto cualquier material marciano antiguo todavía sería rico en información, pero habría menos preocupación por la posibilidad de traer un organismo viable a la Tierra y las medidas de cuarentena necesarias que eso requiere", explica Howell.
Cuando un asteroide impacta contra la superficie de un planeta hace que se expulse hacia el espacio una estela cónica de material, de modo no muy distinto a como se alza el agua cuando alguien se da un chapuzón en una piscina tras saltar desde el trampolín. Los impactos cósmicos masivos pulverizan el material de la superficie y dispersan fragmentos a altas velocidades.
Se estima que durante los últimos 10 millones de años Marte ha sufrido al menos cuatro impactos lo bastante poderosos como para lanzar material marciano al espacio. Los cálculos indican que Fobos debió capturar material arrancado por estas potentes colisiones.
Además, recientemente se identificó un gran cráter, de casi 60 kilómetros de diámetro, en Marte. Se cree que este cráter, llamado Mojave, tiene menos de 5 millones de años de edad, y su existencia sugiere que puede haber en Fobos una cantidad mayor a la estimada de material marciano con microorganismos viables.
"No se puede descartar la posibilidad de que una muestra pueda contener un organismo latente que despierte al exponerse a condiciones más favorables en la Tierra", subraya Melosh. "Participé en un estudio en el que se encontró que microbios vivos pueden sobrevivir a lanzamientos por impactos sobre roca; y otros estudios han demostrado que algunos organismos microscópicos pueden tolerar una gran cantidad de radiación cósmica".
Esta posibilidad de que un microorganismo extraterrestre se reactive en la Tierra y sea capaz de sobrevivir aquí ha sido considerada alguna vez, y la novela "The Andromeda Strain" de Michael Crichton, avivó en 1969 el temor popular a esa posibilidad, al igual que la película homónima de 1971, conocida en algunos países como "La Amenaza de Andrómeda". Sin embargo el argumento de una contaminación mortífera para los humanos es poco probable en opinión de Melosh.
De hecho, se estima que aproximadamente una tonelada de material marciano cae a la Tierra cada año. Hay mucho más intercambio de material dentro de nuestro sistema solar de lo que la gente cree. "De hecho, puede que debamos nuestra existencia a la vida en Marte", apunta Melosh en referencia a la hipótesis de que la vida se pudo iniciar en la Tierra por la colonización de microorganismos marcianos traídos aquí a bordo de algún meteorito. Según esa hipótesis, algún tiempo después las condiciones aptas para la vida se deterioraron irreversiblemente en Marte, mientras que los descendientes de aquellos colonos prosperaron en la Tierra.
Howell también cree con optimismo que la vida no es exclusiva de la Tierra. "Es difícil creer que no haya habido vida en algún periodo y lugar del vasto cosmos. La pregunta es si esa cronología coincide con la nuestra lo suficiente como para permitirnos reconocer esa vida. Incluso si no encontramos pruebas de vida en una muestra de Fobos, esto no sería una respuesta definitiva a la pregunta de si hubo o no vida en Marte. Aún podría haber existido vida en un pasado demasiado lejano como para poder detectarla ahora".

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El Curiosity ya se mueve

ASTRONÁUTICA

(Foto: NASA/JPL)

Desde su llegada a Marte, el robot Curiosity no ha dejado de enviarnos imágenes, de calibrar sus instrumentos y de comprobar sus sistemas. Ahora, por fin, ha ensayado la utilización de sus ruedas y ha demostrado que puede moverse sobre la superficie del Planeta Rojo.
Tras varios días de transmisión de datos, el Curiosity pasó su primer fin de semana en Marte aceptando y poniendo a punto los nuevos programas que regirán el sistema informático de a bordo durante las próximas semanas. Se trata de programas específicos para el trabajo en la superficie, ocupando el lugar de otros especiales para la fase de aterrizaje y la post-llegada. Este cambio o transición se efectuó entre los días 10 y 13 de agosto, y ayudará, por ejemplo, a tomar mejores imágenes e interpretarlas, evitando obstáculos y así posibilitando realizar travesías más largas de forma automática.
El siguiente objetivo fue continuar tomando imágenes de los alrededores para localizar el primer lugar hacia el que deberá dirigirse el robot. Dicho punto se llama Glenelg y posee las características adecuadas para las tareas científicas a realizar, como una primera extracción de muestras de una roca. Glenelg se halla a unos 400 metros del punto de aterrizaje. Se han descartado otros lugares a primera vista interesantes, por seguridad, como el lugar de la caída de los paracaídas (con cuyos cordajes podrían enredarse las ruedas), o de la etapa de propulsión y aterrizaje (cuyos tanques contenían aún una cantidad notable de combustible tóxico y corrosivo).
Pero antes de iniciar el pequeño viaje, el Curiosity debería todavía ensayar algunos instrumentos. El 18 de agosto, utilizó su láser en el instrumento ChemCam, golpeando con 30 pulsos una roca cercana del tamaño de un puño y bautizada como “Coronation”. El láser actuó a lo largo de 10 segundos, con una potencia de más 1 millón de vatios para cada brevísimo pulso, lo que excitó los átomos de la roca y creó una nubecilla de plasma ionizado, que la cámara ChemCam pudo analizar para conocer su composición a distancia. Los espectros obtenidos se estudiarán en la Tierra.
El siguiente objetivo sería probar el brazo robótico. El día 20 de agosto se enviaron las órdenes pertinentes y el citado brazo, de 2,1 metros de largo, efectuó varios movimientos, posicionando de diversas formas a su conjunto de instrumentos situado en el extremo (cámara, perforadora, espectrómetro, etc.). La operación permitió comprobar el buen funcionamiento de los motores y de las articulaciones, esenciales para estudiar futuros objetos.
Otros instrumentos han estado tomando información de forma constante, como la estación meteorológica española. Por desgracia, uno de sus componentes, uno de los dos sistemas utilizados para medir la velocidad del viento, parece haberse dañado durante el aterrizaje, probablemente debido a la lluvia de piedrecitas levantada por la maniobra, que debieron estropear un circuito impreso expuesto. El aparato aún puede medir la velocidad del viento, aunque con menos flexibilidad (será más difícil detectar la dirección). Por otro lado, la estación ha continuado enviando con éxito lecturas de temperatura del aire (de -2 a -50 grados C) y presión atmosférica. El instrumento ruso para medir la humedad en el primer metro de suelo (lanzando neutrones hacia éste) también está operando satisfactoriamente.
La operación más esperada, no obstante, ha sido sin duda el primer movimiento del robot sobre el suelo marciano. El Curiosity abandonó su posición de aterrizaje (bautizada como Bradbury Landing, en honor al famoso escritor) el día 22, y se movió hacia adelante, hacia un lado y dio la vuelta. El robot quedó a unos 6 metros del punto inicial, y demostró que sus ruedas giran perfectamente. Las cámaras permitieron observar las huellas de la maniobra.

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=JEhFinlRMBM&feature=player_embedded[/youtube]

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La importancia inesperada de los remolinos marinos en el ciclo de vida del fitoplancton

OCEANOGRAFÍA

Un sensor Seaglider para el estudio de las aguas. (Foto: Eric Rehm, UW)

En una reciente expedición al inhóspito Océano Atlántico Norte, unos científicos que estudiaban el crecimiento anual del fitoplancton quedaron anonadados al descubrir que esos diminutos organismos vegetales habían empezado a crecer aún antes de haber recibido del Sol la cantidad de luz que era considerada como imprescindible para iniciar su desarrollo.
Se sabe desde hace décadas, que la primavera en el Atlántico Norte ofrece al fitoplancton dos elementos vitales para su proliferación ías más largos que en el invierno, y aguas más tranquilas, que promueven la presencia del fitoplancton en las aguas superficiales, donde pueden obtener la luz del Sol que necesitan para proliferar.
Sin embargo, la nueva investigación aporta evidencias de la existencia de otro elemento igual de vital o más.
El equipo de Eric D'Asaro y Craig Lee, oceanógrafos de la Universidad de Washington, y sus colaboradores, han constatado que, bajo las condiciones adecuadas, los remolinos que actúan en el Atlántico Norte mantienen al fitoplancton en las aguas oceánicas menos profundas, donde el plancton puede obtener la luz suficiente para su crecimiento incluso antes de que lleguen los días de la primavera, más largos que los del invierno.
Los remolinos marinos se forman cuando el agua fría, más pesada, proveniente del norte, se desliza bajo las aguas cálidas, más ligeras, procedentes del sur. Los investigadores han constatado que estos remolinos causan que la proliferación masiva de fitoplancton suceda más o menos tres semanas antes de lo que ocurriría si sólo fuera estimulada por la duración de los días.
El papel de los remolinos también atañe, aunque sea indirectamente, a los animales que se alimentan del fitoplancton. Muchos animales marinos pequeños permanecen en las aguas profundas del océano con escasa actividad durante el invierno, volviendo a las aguas superficiales en la primavera y el verano a alimentarse del fitoplancton. Si no aprovechan el periodo adecuado, no se podrán alimentar debidamente, y eso a su vez supondrá menos comida para sus depredadores.
Muchos científicos opinan que el cambio climático puede afectar a los patrones de circulación oceánica como el que genera estos torbellinos. Hay algunas evidencias de que las aguas cálidas de las regiones subtropicales están penetrando aún más al norte.
Si el clima altera lo suficiente los patrones de circulación, podrían también alterarse los periodos de proliferación masiva del fitoplancton, y eso a su vez podría repercutir en qué animales se alimentan y crecen, y qué animales quedan desnutridos y diezmados.
En definitiva, los remolinos son una parte crítica del escenario de la vida en el océano; ellos interactúan con los ecosistemas oceánicos de diversas maneras.
En la investigación también han trabajado Mary Jane Perry, de la Universidad de Maine en Orono, y Amala Mahadevan, del Instituto Oceanográfico de Woods Hole, en Massachusetts, ambas instituciones en Estados Unidos.

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Identifican las bacterias cuyas esporas son resistentes a la pasteurización

MICROBIOLOGÍA

Ejemplares de Paenibacillus. (Foto: Cornell U.)

A la leche se la somete a un tratamiento térmico, la pasteurización, para matar los microbios presentes en ella que pueden causar el deterioro prematuro de esta bebida y de los productos lácteos elaborados a partir de ella, pero ciertas bacterias pueden sobrevivir a este pico de calor como esporas.
Unos investigadores en el Programa de Mejoramiento de la Calidad de la Leche en el departamento de agricultura y ciencias biológicas de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, han identificado las principales bacterias que forman esporas en la leche, un conocimiento que ahora podrá ser usado para proteger la calidad y la duración de los productos lácteos.
Evitar el deterioro de los alimentos es vital en un mundo que necesita nutrir a 7.000 millones de personas, tal como subraya Martin Wiedmann, profesor de ciencia de los alimentos y coautor del estudio. Aparte de pérdidas en cosechas y ganado, los microbios dañan a cerca del 25 por ciento de la comida ya recolectada.
El estudio, a cargo del equipo de Wiedmann, Kathryn Boor y Nicole Martin, identificó las cepas predominantes de bacterias que forman esporas, las cuales pueden contaminar la leche y otros productos alimenticios. Los culpables, las bacterias Paenibacillus, están por doquier en la naturaleza y causan problemas en productos lácteos y otros alimentos.
Las bacterias pueden sobrevivir en estado latente como esporas durante años, resistiendo a las mejores técnicas de limpieza, elaboración y envasado.
De hecho, la adaptación de estas bacterias para resistir los métodos de protección de los productos lácteos (pasteurización seguida por refrigeración) parece ser exclusiva de ellas. Las esporas, según Nicole Martin, no sólo son resistentes al calor, sino que de hecho el pico de calor recibido durante la pasteurización podría estimularlas a germinar. Algunas se pueden reproducir en productos lácteos refrigerados a temperaturas que frenarían el crecimiento de otros tipos de bacterias.
Habrá que investigar más para conocer con suficiente certeza y detalle el alcance de estas capacidades bacterianas, un conocimiento que permitiría lograr un mejor aprovechamiento de los productos lácteos, reduciendo el porcentaje de comida que acaba siendo arrojada a la basura.

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Poros artificiales capaces de igualar a los naturales en algunas funciones

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Un equipo de científicos ha conseguido superar los obstáculos de diseño que impedían expandir los usos potenciales de los nanoporos. (Foto: ANL)

Un equipo de científicos ha conseguido superar los obstáculos de diseño que impedían expandir los usos potenciales de los nanoporos hacia un campo propio de los poros naturales.
La creación de nanotubos "inteligentes" con capacidad selectiva de transporte abre una gama más amplia de campos de aplicación, entre los que destacan la purificación del agua, la separación química de compuestos y la medicina.
Los nanoporos y su versión en forma de rollo, los nanotubos, consisten esencialmente en átomos enlazados entre sí en un patrón hexagonal, y una configuración que establece una serie de canales o aberturas de tamaño nanométrico. Esta clase de estructura crea un filtro que puede ajustarse en tamaño a fin de seleccionar qué moléculas e iones pasan por ejemplo hacia el agua potable en el caso de un dispositivo para purificar agua, o hacia una célula en el caso de un dispositivo médico. Esa técnica de filtrado también permite limitar la liberación no deseada al medio ambiente de subproductos químicos creados durante procesos industriales.
Un equipo internacional de investigadores, con la ayuda del APS (Advanced Photon Source) en el Laboratorio Nacional estadounidense de Argonne, en Illinois, ha conseguido crear nanoporos autoensamblables y de tamaños específicos. Esto permitirá diseñar nanotubos para funciones específicas y utilizar el tamaño del poro para bloquear selectivamente a moléculas e iones específicos.
La idea de esta investigación, llevada a cabo por el equipo de Xiao Cheng Zeng de la Universidad de Nebraska-Lincoln en Estados Unidos, se inspiró en el mundo biológico, con la esperanza de conseguir emular estructuras biológicas capaces de funciones muy precisas y eficientes de filtrado.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Bing Gong de la Universidad de Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York) y Zhonghou Cai del APS.

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El origen del agua de la Tierra

ASTROQUÍMICA

Agua. (Foto: Amazings / NCYT / MMA)

Los científicos han creído durante mucho tiempo que los cometas y/o un tipo de meteorito muy primitivo llamado condrita carbonácea fueron la fuente de los elementos volátiles de la Tierra primigenia y posiblemente también del material orgánico. Conocer con certeza de dónde vinieron estos compuestos volátiles es crucial para determinar el origen del agua y la vida en el planeta.
Una nueva investigación dirigida por Conel Alexander del Instituto Carnegie de Ciencia, en Washington, D.C., Estados Unidos, se centra en el agua helada que se distribuyó por buena parte del sistema solar en formación, pero que probablemente no llegó a los materiales de los que comenzó a formarse la Tierra.
La evidencia de este hielo se conserva en objetos cósmicos tales como cometas y condritas carbonáceas que albergan agua. Las conclusiones del equipo de investigación contradicen algunas de las teorías predominantes sobre la relación entre estos dos tipos de cuerpos, y sugieren que los meteoritos, así como los asteroides de los que se desgajaron, son las fuentes más probables del agua que se acumuló en la Tierra.
Examinando en el agua congelada la proporción entre el hidrógeno y uno de sus isótopos, el deuterio, los científicos pueden hacerse una idea de la distancia relativa al Sol a la que estaba situada la zona donde se formaron los objetos que contienen agua. Los objetos que se formaron más lejos, por regla general deben tener un mayor contenido de deuterio en su hielo que los objetos formados más cerca del Sol. Debido a ello, los objetos formados en una misma región deben tener composiciones isotópicas similares. Por lo tanto, comparando el contenido de deuterio del agua de las condritas carbonáceas con el de los cometas, es posible decir si se formaron en regiones similares del sistema solar.
Se ha sugerido que tanto los cometas como las condritas carbonáceas se formaron más allá de la órbita de Júpiter, quizás incluso en los bordes de nuestro sistema solar, y luego se trasladaron hacia la zona interior, trayendo en algunos casos su cargamento de compuestos volátiles y materia orgánica a la Tierra. Si esto fuera cierto, el hielo que se encuentra en los cometas tendría composiciones isotópicas similares a las de los restos de hielo conservados en la condritas carbonáceas en forma de silicatos hidratados, como por ejemplo en arcillas.
El equipo de investigación analizó las muestras de 85 condritas carbonáceas, llegando a la conclusión de que éstas probablemente no se formaron en las mismas regiones del sistema solar donde lo hicieron los cometas, porque tienen un contenido mucho menor de deuterio. Si los resultados del nuevo análisis son correctos, eso significa que los dos modelos más destacados de cómo el sistema solar desarrolló su arquitectura actual son erróneos.
Los autores del nuevo estudio sugieren que en realidad las condritas carbonáceas se formaron en el cinturón de asteroides entre las órbitas de Marte y Júpiter. Además, proponen que la mayoría de los elementos volátiles de la Tierra llegó aquí transportada por ciertas condritas, no por cometas.
En la investigación también han trabajado Larry Nitler, Marilyn Fogel y Roxane Bowden, del Instituto Carnegie de Ciencia, Kieren Howard del Museo de Historia Natural de Londres y la Universidad de la Ciudad de Nueva York, y Christopher Herd de la Universidad de Alberta en Canadá.

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Descubren factor crucial en la totipotencialidad de las Células Madre

BIOLOGÍA

Proteínas Mof. (Foto: U. Michigan)

¿Cómo las células madre mantienen su capacidad para convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo? Y ¿cómo “deciden” abandonar esa cualidad mágica y empiezan a especializarse?
Si los investigadores pudieran responder a estas preguntas nuestra capacidad para manejar las células madre en el tratamiento de las enfermedades podría ampliarse enormemente. Ahora un equipo de la Escuela de Medicina de la Universidad de Michigan ha publicado un descubrimiento clave que ayudaría a alcanzar esa meta.
En la edición actual de la prestigiosa revista Cell Stem Cell¸la investigadora Yali Dou y su equipo muestran el papel crucial de una proteína llamada Mof en la preservación de la totipotencialidad de las células madre, y en el mecanismo que las lleva a convertirse en células especializadas en los ratones.
Los resultados del equipo muestran que la Mof cumple una misión crucial en la epigenética de las células madre, esto es la ayuda para que las células madre lean y usen su ácido desoxirribonucleico (ADN). Una de las cuestiones clave en la investigación de las células madre es qué las mantiene en una especie de juventud eterna, y qué les permite que empiecen a “crecer” formando parte de un tipo de tejido específico.
Dou, profesora asociada de Patología y Biología Química, ha estudiado la proteína Mof durante varios años, procurando desentrañar los misterios de su papel en la biología de la célula madre.
La investigadora y su equipo se han concentrado en los factores que añaden etiquetas temporales al ADN cuando está enrollado en torno a pequeños carretes llamados histonas. Para leer su ADN las células deben desenrollar un poco de estos carretes permitiendo que los mecanismos de lectura de genes accedan al código genético y lo transcriban. Las etiquetas temporales agregadas por la proteína Mof actúan como pequeños faros que guían al mecanismo “lector” al sitio apropiado.
“Dicho simplemente la Mof regula el mecanismo central de trascripción, sin ella no puede haber una célula madre”, dijo Dou. “Hay muchas de esas proteínas, llamadas histonas acetil transferasas, en las células, pero sólo la Mof es importante en las células todavía no diferenciadas”.
Dou y su equipo también han publicado estudios sobre otra proteína involucrada en la trascripción del ADN, llamada WDR5, que coloca etiquetas que son importantes durante la trascripción. Pero la Mof parece controlar el proceso que, realmente, permite que las células determinen los genes que quiere que lean una función crucial para la totipotencialidad de las células. “Sin la Mof las células madre embrionarias pierden su capacidad de auto renovarse y empiezan a diferenciarse” explicó.
Estos nuevos descubrimientos pueden tener importancia particular para el trabajo sobre las células pluripotentes inducidas, el tipo de células madre que no provienen de un embrión sino que se hacen de un tejido “adulto”.
La investigación de las células madre pluripotentes inducidas (IPSC por su sigla en inglés) es muy prometedora para el tratamiento de las enfermedades ya que podría permitir que se trate a un paciente con células madre hechas de sus propios tejidos. Pero el método actual para hacer IPCSs a partir de tejidos involucra un proceso que usa un gen causante de cáncer, paso que puede hacer que los médicos y los pacientes lo piensen dos veces.
Dou dijo que la continuación del trabajo acerca de la Mof podría permitir que se deje de usar ese método potencialmente dañino, pero se necesitará más investigación.
Los investigadores buscarán ahora determinar cómo la Mof marca las estructuras del ADN llamadas cromatinas para mantener partes del genoma listas para el acceso. En las células madre, según han mostrado los científicos, muchas áreas del ADN se mantienen abiertas para el acceso, probablemente porque las células madre necesitan usar su ADN en la producción de muchas de las proteínas que les impiden “crecer” hacia la especialización.
Una vez que una célula madre empieza a diferenciarse, o a convertirse en cierto tipo de célula especializada, algunas partes del ADN se cierran y no son accesibles. Muchos equipos científicos han estudiado este “silenciamiento selectivo” y los factores que causan que las células madre empiecen a especializarse leyendo sólo ciertos genes. Pero pocos son los estudios que han apuntado a los factores que facilitan que la trascripción amplia del ADN preserve la totipotencialidad.
“La Mof marca las áreas que necesitan permanecer abiertas y mantiene el potencial de convertirse en cualquier cosa”, explicó Dou. Este papel crucial en muchas especies está sugerido por el hecho de que el gen para hacer la Mof tiene la misma secuencia en las moscas de la fruta y en los ratones.
“Si una piensa en biología de las células madre, la auto renovación es un aspecto que hace que éstas sean únicas y poderosas, y la diferenciación es otro aspecto”, dijo Dou. “Ha habido muchos estudios de la diferenciación para hacer células que sean útiles para la terapia en el futuro, pero la célula madre misma es muy fascinante. Hasta ahora la Mof es la única histona acetil transferasa descubierta que sustenta la totipotencialidad de las células madre de embriones”.

Fuente: U. Michigan

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Confirman que los cuasicristales hallados en Siberia son de origen extraterrestre

GEOLOGÍA

Los cuasicristales hallados en Siberia son de origen extraterrestre. (Foto: IoP)

Los cuasicristales son extraños materiales semejantes a cristales, pero donde los átomos no se alinean en filas tan perfectas como los átomos presentes en los cristales. Hoy en día es posible fabricar cuasicristales, y también se ha descubierto a algunos de origen natural. Sin embargo, hasta 1982, los cuasicristales no sólo no habían sido descubiertos sino que se les creía físicamente imposibles.
Los primeros cuasicristales conocidos por la ciencia se obtuvieron en un laboratorio. Desde entonces, se han creado más de un centenar de tipos distintos de cuasicristales, que han sido empleados para diversas aplicaciones prácticas, como por ejemplo rodamientos, cuchillas de afeitar, y sartenes en las que no se pega la comida.
Los resultados de una expedición a Siberia para aclarar el origen de unos cuasicristales formados de manera natural han aportado evidencias muy convincentes de que llegaron a la Tierra procedentes del espacio.
El equipo de Paul J Steinhardt y Luca Bindi ha publicado su informe en la revista académica Reports on Progress in Physics, editada por el Instituto de Física, una importante sociedad científica internacional que cuenta con cerca de 40.000 miembros.
En la expedición, diez científicos, dos conductores y un cocinero viajaron 230 kilómetros en las Montañas siberianas de Koryak, en el extremo oriental de Rusia, para cribar a mano una tonelada y media de sedimento, e inspeccionar el terreno.
La conclusión principal del informe es que las muestras naturales de cuasicristales han sido halladas en un entorno que carece de las condiciones terrestres extremas necesarias para producir dichos materiales. Esto refuerza por tanto la teoría de que llegaron a la Tierra transportados por un meteorito.
Otro descubrimiento hecho por el equipo de investigación es que las muestras de cuasicristales llegaron a la zona del hallazgo durante la última era glacial, probablemente en un impacto meteorítico de hace unos 15.000 años.

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Descubren en México una importante tumba de la antigua civilización maya

ARQUEOLOGÍA

Uno de los hallazgos mayas. (Foto: Archäologisches Projekt Uxul/Universität Bonn)

Los objetos de cerámica excepcionalmente bien conservados que están presentes en esta tumba hacen de ésta uno de los hallazgos más importantes de su tipo en toda la zona de las tierras bajas del antiguo imperio maya.
Las excavaciones forman parte de un proyecto de investigación que llevan a cabo desde hace varios años unos arqueólogos del Instituto Nacional mexicano de Antropología e Historia y el Departamento de Antropología de América en la Universidad de Bonn, Alemania.
Desde 2011, el equipo dirigido por Nikolai Grube y Kai Delvendahl ha concentrado su labor en el complejo del palacio real. El palacio consta de al menos 11 edificios individuales. El complejo del palacio fue construido alrededor del año 650 de nuestra era, un momento en que la vecina dinastía gobernante de Calakmul estaba extendiendo su influencia sobre grandes zonas de las tierras bajas mayas.
El trabajo arqueológico de los últimos meses ha permitido descubrir, bajo una sala, una tumba ricamente adornada. Las paredes de la cripta están hechas de mampostería. En el interior de esta tumba, que data de hace unos 1.300 años, se han descubierto los restos de un hombre joven. En torno a él estaban depositadas varias vasijas de cerámica en un estado excepcional de conservación, algunas de las cuales fueron decoradas mediante pinturas espectaculares y otros elementos decorativos.
La ubicación de la tumba y otros elementos de juicio sugieren que el fallecido era un joven varón miembro de la familia gobernante, pero que no estaba en la línea directa de sucesión al trono. Se ha determinado que una de las vasijas posiblemente data del año 711 de nuestra era; por tanto, la muerte del joven y la construcción de su tumba pueden ubicarse en la segunda o tercera década del siglo VIII.
A comienzos del siglo IX, la ciudad de Uxul quedó abandonada casi por completo.

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La serpiente más primitiva conocida

PALEONTOLOGÍA

En medio, la Coniophis precedens. (Foto: Nicholas Longrich)

Unos investigadores han identificado a una antigua criatura como la serpiente más primitiva de la que se tenga conocimiento.
Por su forma, se la podría considerar el eslabón perdido en la evolución de las serpientes.
Los resultados de la investigación realizada por el equipo de Nicholas Longrich, de la Universidad de Yale, en New Haven, Connecticut, Estados Unidos, apuntan a que las serpientes descienden de ancestros terrestres, en vez de marinos.
La antigua protoserpiente, denominada Coniophis precedens, era una criatura relativamente pequeña, con un cuerpo semejante al de una serpiente y una cabeza parecida a la de un lagarto. Esta criatura, de 65 millones de años de antigüedad, constituye un caso virtualmente único de esta peculiar especie en plena transición, que proporciona datos clave sobre cómo divergieron las serpientes desde la familia de los lagartos, la cual es más amplia.
Esta criatura seguramente se movía como las serpientes, pero debía alimentarse de modo distinto a ellas. A diferencia de lo que ocurre en las serpientes modernas, las mandíbulas de esta criatura arcaica no se podían abrir tanto como las de las serpientes actuales, lo que limitaba el tamaño de sus presas, las cuales probablemente fueron salamandras y otros pequeños lagartos.
Durante más de un siglo, casi todo lo que se sabía de la Coniophis derivaba principalmente de una sola vértebra aislada, y apenas había datos sobre su anatomía o estilo de vida, y mucho menos sobre su lugar en la evolución de las serpientes. Longrich y sus colegas han logrado hacerse una idea más detallada del animal después de lograr identificar pequeños huesos adicionales que fueron recolectados y almacenados en museos, pero que nunca habían sido estudiados hasta ahora.
Todos los fósiles conocidos de Coniophis fueron hallados en terrenos propensos a inundaciones por crecidas fluviales, en el este de Wyoming y Montana, en los mismos suelos donde se han venido hallando fósiles de mamíferos y lagartos terrestres, incluyendo a los dinosaurios Tiranosaurio rex y Triceratops, lo que indica, en opinión de los autores del estudio, que las serpientes evolucionaron como animales terrestres y no como animales marinos, aún cuando quizá eran capaces de nadar.
La condición de serpiente más primitiva que posee la Coniophis no la hace ser la serpiente cronológicamente más antigua conocida. De hecho, todo apunta a que en su propia época fue un "fósil viviente", coexistiendo con serpientes más avanzadas. No es el ancestro directo de las serpientes modernas, pero nos indica cómo debió ser ese ancestro.
En la investigación también han trabajado Jacques A. Gauthier, de la Universidad de Yale, y Bhart-Anjan S. Bhullar, ahora en la Universidad de Harvard, en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos.

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Un paso más cerca de captar el horizonte de eventos de un agujero negro

ASTROFÍSICA

Quásar 3C 279. (Foto: ESO/M. Kornmesser)

Se ha logrado hacer la más nítida observación directa del centro de una galaxia lejana, un centro dominado por el quásar 3C 279, que contiene un agujero negro supermasivo con una masa de alrededor de mil millones de veces la del Sol. La galaxia está tan lejos de la Tierra que su luz ha tardado más de 5.000 millones de años en llegar hasta nosotros.
La clave para conseguir hacer esta observación ha sido la conexión entre potentes radiotelescopios de distintas partes del mundo: el radiotelescopio submilimétrico de la Universidad de Arizona, el radiotelescopio APEX (Atacama Experiment Pathfinder) en Chile, y el Conjunto SMA de radiotelescopios en Hawái. Combinándolos adecuadamente, los astrónomos han creado un gran radiotelescopio virtual.
Los radiotelescopios se interconectaron mediante una técnica especial de interferometría. Los radiotelescopios más grandes pueden hacer las observaciones más nítidas, y la interferometría permite que múltiples radiotelescopios actúen como un solo radiotelescopio tan grande como la separación entre ellos. Usando esta técnica, es factible lograr las observaciones con la mayor resolución posible. La clave es conseguir que la separación entre los radiotelescopios sea tan grande como se pueda.
Las observaciones, a cargo de varios equipos, incluyendo el de Lucy Ziurys, directora del Radioobservatorio de Arizona y profesora de la Universidad de Arizona, se hicieron en ondas de radio con una longitud de onda de 1,3 milímetros, cerca de 1.000 veces más cortas que las ondas de radio FM. Ésta es la primera vez que observaciones en una longitud de onda tan corta como ésta han sido realizadas utilizando distancias tan largas entre los componentes de una red de interferometría.
Estas nuevas observaciones son un nuevo paso decisivo hacia el objetivo de captar imágenes del entorno inmediato de los agujeros negros supermasivos. Hay planes para conectar en el futuro más instrumentos de observación a fin de crear un sistema capaz de captar la "sombra" del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, así como las de otros agujeros masivos de galaxias cercanas.
Esa "sombra", una zona oscura en virtualmente todas las longitudes de onda del espectro electromagnético, recortándose contra un fondo brillante, es causada por la curvatura de la luz provocada por el agujero negro, y sería la primera evidencia observacional directa de la existencia del horizonte de eventos de un agujero negro. Ese horizonte es la frontera de no retorno. Todo lo que se acerca tanto al agujero negro como para traspasar esa frontera, ya no puede escapar del mismo, ni siquiera la luz.

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El láser semiconductor más pequeño del mundo

INGENIERÍA

Charlotte Sanders. (Foto: Alex Wang)

La miniaturización de los láseres de semiconductores es importante en el desarrollo de las tecnologías basadas en los fotones, ya que esa reducción de tamaño es vital para lograr que los dispositivos sean más rápidos, más pequeños y de menor consumo energético, posibilitando así la creación de chips ultraveloces, tecnologías de comunicación de nueva generación, y biosensores ultrasensibles para estudio, detección y tratamiento de enfermedades.
Tales dispositivos fotónicos podrían valerse de nanoláseres para generar las señales ópticas y transmitir la información, con el potencial de reemplazar a los circuitos electrónicos. Sin embargo, el tamaño y el rendimiento de los dispositivos fotónicos han estado restringidos por lo que se conoce como el límite de la difracción óptica tridimensional.
La luz tiene un límite de difracción que restringe el grado de miniaturización del espacio sobre el que se puede enfocar la luz. Las lentes ópticas están limitadas por ese límite de difracción. Eso hace que incluso la mejor lente convencional no nos permita ver objetos más pequeños de unos 200 nanómetros de diámetro.
El equipo de Chih-Kang “Ken” Shih, de la Universidad de Texas en Austin, que incluye también a expertos de Taiwán y China, ha desarrollado y probado un nanoproyector láser que opera muy por debajo del límite de difracción tridimensional. Cuando se dispara, el nanoláser emite una luz verde. El láser es demasiado pequeño para ser visible a simple vista.
El dispositivo consta de una nanovarilla de nitruro de galio que está parcialmente llena con nitruro de galio e indio. Ambas aleaciones son semiconductores normalmente usados en los LEDs. La nanovarilla se pone encima de una capa aislante delgada de silicio que a su vez cubre una capa de plata que es lisa a escala atómica.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Charlotte Sanders, Jisun Kim y Gennady Shvets, de la Universidad de Texas en Austin, así como Shangjr Gwo y Lih-Juann Chen, de la Universidad Nacional Tsing Hua de Taiwán.

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