Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 862377 veces)

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Lentes planas mediante un espray

ÓPTICA

Kenneth Chau. (Foto: Universidad de la Columbia Británica)

Actualmente, casi todas las lentes, ya sean de cámaras o microscopios, son curvas, lo cual limita la abertura, o cantidad de luz que penetra.
La idea de una lente plana se remonta a la década de 1960, cuando un físico ruso propuso la teoría.
El problema es que no hay materiales de origen natural que sirvan para fabricar ese tipo de lente plana.
Un equipo de investigadores ha logrado un gran avance usando una tecnología en espray que podría revolucionar la forma en que se fabrican y utilizan las lentes ópticas.
Mediante la táctica de ensayo y error, y años de investigación, el equipo de Kenneth Chau, de la Universidad de la Columbia Británica en Canadá, y Henri Lezec, Ting Xu, Amit Agrawal y Maxim Abashin, del Instituto Nacional estadounidense de Estándares y Tecnología (NIST) en Maryland, ha concebido una receta bastante sencilla para un material en espray que permite la creación de tales lentes planas.
El equipo de investigación ha desarrollado una sustancia que se puede adherir a superficies como un portaobjetos de vidrio y convertirlas en lentes planas para la obtención, mediante luz ultravioleta, de imágenes de objetos pequeños tales como muestras biológicas.
Aunque esta lente plana confeccionada mediante espray representa un avance significativo en la tecnología, aún hay mucho terreno para mejoras, ya que de hecho éste es sólo un primer paso, tal como explica Chau.
La tecnología, una vez perfeccionada y adaptada a la fabricación industrial, podría cambiar la forma en que se diseñan dispositivos de obtención de imágenes como cámaras y escáneres.

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Observan por primera vez el mundo cuántico de la fotosíntesis

BIOQUÍMICA

Las antenas proteínicas actúan como máquinas cuánticas y utilizan un mecanismo de transporte cuántico para orientar de manera eficiente la luz y almacenar la energía en sus centros de reacción. (Foto: ICFO)

Los organismos fotosintéticos, como las plantas y algunas bacterias, convierten el 95% de la luz solar en energía química mediante eficientes reacciones y en menos de una milmillonésima parte de un segundo. Sin embargo las células fotovoltaicas solo aprovechan un 20% la energía lumínica. Un nuevo estudio puede ayudar a desvelar los mecanismos secretos de la naturaleza e incrementar ese porcentaje.
Investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) y la Universidad de Glasgow han observado por primera vez a temperatura ambiente los mecanismos cuánticos del transporte de energía durante la fotosíntesis. Estos la hacen más robusta a la influencia del entorno, según han comprobado en una bacteria púrpura fotosintética (Rhodopseudomonas acidophila).
El fenómeno cuántico en cuestión, conocido como coherencia cuántica –un estado que mantiene su fase durante un tiempo y facilita fenómenos de interferencia–, se manifiesta en las proteínas que actúan de antenas fotosintéticas. Estas biomoléculas son las responsables de la absorción de la energía solar y de su transporte hasta los centros de reacción químicos de la fotosíntesis.
Para poder observar los efectos cuánticos de la fotosíntesis el grupo liderado por el investigador Niek van Hulst ha desarrollado una pionera técnica experimental. El transporte de energía durante la fotosíntesis es muy rápido y tiene lugar a escala molecular. Los investigadores han extendido la técnica de la espectroscopía ultrarrápida hasta el límite de una sola molécula.
Esta técnica consiste en enviar diferentes flashes de luz extremadamente cortos, de femtosegundos (durante este tiempo la luz viaja una centésima parte del diámetro de un cabello) para obtener una serie de 'fotografías' del estado individual de cada antena después de haber captado la luz. Con estos 'fotogramas' los investigadores han podido entender cómo la energía solar se transporta a través de estas proteínas individuales.
“Hemos podido ver cómo se transporta el flujo de energía en sistemas biológicos que usan la fotosíntesis con una resolución espacial y temporal sin precedentes; y esto nos ha permitido observar como los efectos cuánticos juegan un papel fundamental en la fotosíntesis a temperatura ambiente”, explica Richard Hildner, primer autor del artículo.
Van Hulst y su grupo han estudiado las vías de transporte de energía de varias proteínas de antena individuales químicamente idénticas y han demostrado que cada una de ellas usa una vía distinta.
Sin embargo, lo más sorprendente ha sido observar que estas vías de transporte de cada proteína individual varían con el tiempo y con el cambio de las condiciones ambientales para mantener intactos los altos niveles de eficiencia de la fotosíntesis.
“Estos resultados señalan que la coherencia cuántica, la genuina propiedad cuántica de la superposición de estados, es la responsable de mantener los altos niveles de eficiencia en el transporte de energía de los sistemas biológicos, gracias a adaptar las vías de transporte en función de las influencias del entorno”, señala Van Hulst.
Para los cientificos, estos resultados plantean interrogantes "fascinantes": ¿Fue la evolución quien hizo emerger estos efectos cuánticos en la fotosíntesis para hacerla cada vez más eficiente? ¿Existen otros procesos biológicos donde estos efectos cuánticos jueguen un papel importante?
En cualquier caso, el estudio abre la puerta a nuevas investigaciones que desarrollen nuevas células solares que mimeticen el fenómeno cuántico y tengan una eficiencia muy superior a las que se comercializan actualmente.
En el caso del aprovechamiento de la luz solar, se confirma que el transporte cuántico de las proteínas permite tener altas eficiencias independientemente de las condiciones ambientales.

Fuente: ICFO/SINC

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BigBrain recrea el cerebro humano en 3D con precisión extraordinaria

NEUROLOGÍA

Las secciones de un cerebro femenino de 65 años de edad se cortaron con una herramienta de gran escala llamada microtomo. (Foto: Evans y Amunts)

Una reconstrucción en 3D de un cerebro humano completo, llamado BigBrain, muestra por primera vez la anatomía de este órgano con un nivel de detalle microscópico –a una resolución espacial de 20 micras, más pequeño que un mechón de pelo–, muy superior a la de los cerebros de referencia actuales.
Los investigadores, que trabajan en distintas instituciones de Alemania y Canadá, destacan que la nueva herramienta es de libre acceso para la comunidad científica con el objetivo de avanzar en el campo de la neurociencia.
El trabajo, publicado en el último número de la revista Science, pretende generar nuevo conocimiento sobre el cerebro sano y enfermo y ha logrado superar los límites de la tecnología actual.
“El BigBrain es el primer modelo en 3D de un cerebro humano en una resolución microscópica. Es 50 veces mayor que la de los atlas cerebrales existentes”, explica a SINC Katrin Amunts, investigadora en la Universidad de Düsseldorf Heinrich Heine (Alemania) y autora principal del estudio.
Tal y como apunta Amunts, “en este atlas es necesario integrar los datos de la neurociencia celular, el análisis de estudios de mapeo de la distribución de los receptores de neurotransmisores o el patrón de expresión de genes en forma espacialmente organizada”.
Para los autores, el modelo proporcionará parámetros realistas, necesarios para la simulación, y empujará el desarrollo de nuevas herramientas para el análisis de imágenes, visualización y computación de alto rendimiento.
"Ha sido una proeza montar imágenes de más de 7.400 cortes histológicos individuales, cada uno con sus propias deformaciones, roturas y desgarros, en un volumen de 3D coherente", afirma Alan Evans, otro de los autores del estudio que trabaja en el Instituto de Neurología de Montreal (Canadá).
"Este conjunto de datos permite por primera vez una exploración 3-D de la anatomía citoarquitectónica humana", añade.
Para llevar a cabo el proyecto, los investigadores alojaron en cera de parafina secciones finas de un cerebro femenino de 65 años de edad, que se cortaron con una herramienta de gran escala llamada microtomo.
A continuación, las secciones histológicas se montaron en placas para detectar las estructuras celulares y, finalmente, fueron digitalizadas con un escáner de alta resolución para que los investigadores pudieran reconstruir el modelo en 3D del cerebro.
Los autores necesitaron cerca de mil horas para recoger los datos, y observar diferencias en el patrón laminar entre las áreas del cerebro. El nuevo cerebro de referencia, parte del Proyecto Europeo del Cerebro Humano, "redefine los mapas tradicionales de principios del siglo XX", subraya Amunts.
Por último, los expertos sostienen que este trabajo permitirá obtener información sobre las bases neurobiológicas de la cognición, el lenguaje, las emociones y otros procesos. Además, planean extraer mediciones del espesor cortical para analizar el proceso del envejecimiento y los trastornos neurodegenerativos.

Fuente: SINC

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Biólogos de la Universidad de Costa Rica idean una nueva técnica para documentar orquídeas

BOTÁNICA

Los científicos del Jardín Botánico Lankester (JBL) de la Universidad de Costa Rica (UCR), implementan una metodología innovadora para la documentación de orquídeas. (Foto iego Bogarin)

Los científicos del Jardín Botánico Lankester (JBL) de la Universidad de Costa Rica (UCR), implementan una metodología innovadora para la documentación de orquídeas. Con cámaras y escáners al hombro, llevan el laboratorio fotográfico al campo y retratan plantas en su estado natural. Esta técnica de documentación in situ permite capturar a la especie en un estado idóneo. El Master Diego Bogarín Chaves, investigador del Lankester, explica que es difícil que las especies que provienen de lugares muy calientes o de mayor elevación, lleguen en condiciones óptimas a las instalaciones del Jardín luego del viaje para ser documentadas.
Los científicos desarrollaron esta técnica en 2012, mientras trabajaban en el Parque Nacional Barra Honda, ubicado en Guanacaste. Actualmente, la utilizan también en los parques nacionales Isla del Coco, Manuel Antonio y Cahuita. En el Parque Nacional Cahuita están elaborando un inventario fotográfico de todas las especies de orquídeas existentes en este sitio y para la mayoría de los registros han recurrido a ese tipo de documentación.
Los científicos del JBL prefirieron no sacrificar la fragilidad de las plantas al ser trasladadas hacia el Valle Central, sino que como dice el adagio del profeta, ir ellos a buscar los especímenes a la montaña.
“Casi fue debido a la desesperación de que hay plantas que no se adaptan aquí (Valle Central). Entonces había que ir a Barra Honda, se traían las plantas y se morían, o las traíamos en flor desde allá y cuando llegaban, después de 400 kilómetros de viaje y pasar del calor al frío, llegaban marchitas”, afirma Bogarín.
Este problema se presentaba sobre todo con plantas “especiales”, por ejemplo, las que tienen flores muy efímeras. En las orquídeas incluso existen variedades que presentan “flores de un día”. A esta particularidad los científicos dieron una solución que interesa incluso a colegas en Ecuador y Panamá, desde donde ya les han pedido capacitaciones sobre documentación in situ.
Para el Dr. Franco Pupulin, coordinador de Investigación del Jardín, el alcance de esta técnica deriva de dos aspectos: funciona con cualquier tipo de planta y los implementos necesarios son accesibles.
Actualmente, el equipo de investigadores utiliza una cámara de alta calidad, un escáner de $200 y una batería portátil, afirmó el botánico.
Los científicos trabajan desde las estaciones de los parques nacionales; así, el trayecto en el que tienen que transportar las plantas desde el campo es mínimo. Aun así, planean la compra de un microscopio portátil con cámara y de una batería de mayor duración que les permita tener una “estación de trabajo móvil” para laborar fuera de las estaciones de los guardaparques.
El resultado de las documentaciones que hace el Jardín Botánico Lankester es más que una fotografía. Ellos capturan las distintas partes de la planta para elaborar láminas en las que es posible visualizar todos los componentes de una especie.
El objetivo con estas láminas es proporcionar material que sea legible para los biólogos, pero también para los guardaparques y el público general.
“El país ha hecho una inversión grande en el sistema de parques nacionales y esto nos permite retratar una flora que nosotros conservamos y devolverla significa devolverla de forma accesible”, afirmó Pupulin.
El botánico explicó que, a diferencia del método de “prensado” – en el que las plantas recolectadas se guardan entre dos pliegos de periódico y se secan –las tecnologías fotográficas permiten registrar las plantas de manera más realista y más completa. El prensado es valioso porque conserva las muestras en buen estado por largos períodos, pero presenta el problema de que la planta se deforma en el proceso.
Para Bogarín, la fotografía en el sitio también le permite al investigador un mejor respaldo para su trabajo de campo. “La idea es poner las especies que realmente están en los parques y después proporcionar materiales para que la gente los pueda usar para identificarlas”, comentó.
El equipo de investigadores pretende extender este tipo de documentación a otros parques nacionales. “Si nosotros sabemos qué hay en los parques, podemos preocuparnos más por lo que no está adentro”, aseguró Pupulin, quien agregó que “es importante tener datos precisos para guiar las políticas de conservación”.
Por eso, a largo plazo, su objetivo es tener un inventario claro de las especies que se encuentran protegidas dentro de los parques nacionales del país.

Fuente: UCR/DICYT

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Un proceso distinto de formación de galaxias

ASTROFÍSICA

Momento de una recreación, elaborada mediante supercomputadoras, de la formación de una galaxia masiva durante los primeros 2.000 millones de años de existencia del universo. El gas hidrógeno se muestra en gris, las estrellas jóvenes aparecen azules, y las estrellas viejas presentan un color rojo. (Imagen: N-Body Shop, Universidad de Washington)

El modelo comúnmente aceptado hasta ahora para la formación inicial de galaxias de todo tipo describe cierto calentamiento del gas disponible como materia prima para la formación de galaxias, y una demora considerable en los pasos iniciales de esta formación. Además, según este modelo, el gas que poco a poco se concentraría en el núcleo de una protogalaxia llegaría, esencialmente, de todas direcciones.
Una teoría alternativa, que no ha contado con demasiado respaldo hasta ahora, propone un "modo frío" de formación de galaxias. Este proceso canalizaría gas frío hacia los centros de galaxias, mediante largos filamentos cósmicos.
El equipo de Kyle Stewart (quien ahora está en la Universidad Baptista de California en Riverside), Alyson Brooks de la Universidad de Wisconsin-Madison, y Leonidas Moustakas del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, todas estas instituciones en Estados Unidos, se propuso poner a prueba esta teoría y resolver algunos cabos sueltos, incluyendo la velocidad a la que el gas se mueve en espiral hacia el centro de la naciente galaxia.
La investigación reciente llevada a cabo por Stewart y sus colaboradores otorga menos credibilidad al "modo caliente" de formación galáctica. Todo apunta a que, en su lugar, opera el "modo frío".
Mediante complejísimas simulaciones digitales, los autores del nuevo estudio han obtenido resultados que confirman esos flujos de gas frío a lo largo de los filamentos cósmicos. Las simulaciones también revelan que el gas se abre camino hacia los centros de las galaxias a una velocidad muy superior a la que es típica de la formación de galaxias mediante el "modo caliente".
En la investigación también han trabajado James Bullock de la Universidad de California en Irvine, Ariyeh Maller de la Universidad Tecnológica de la Ciudad de Nueva York, Jürg Diemand de la Universidad de Zúrich en Suiza, y James Wadsley de la Universidad McMaster en Canadá.
El Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory, JPL) es gestionado por el Instituto Tecnológico de California en Pasadena para la NASA.

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Un dinosaurio que fue muy veloz corriendo

PALEONTOLOGÍA

Reconstrucción artística del Albertadromeus syntarsus. (Imagen: Julius T. Csotonyi)

Con frecuencia, al pensar en dinosaurios la imagen que nos viene a la mente es la de bestias grandes y feroces. Sin embargo, una nueva investigación destaca la amplia diversidad de pequeños dinosaurios que existió en muchas zonas de la Tierra y que hasta ahora se había pasado por alto.
Un equipo de paleontólogos de la Universidad de Toronto, el Museo Real de Ontario, la Universidad de Calgary y el Museo de Historia Natural de Cleveland en Ohio, las tres primeras instituciones en Canadá y la última en Estados Unidos, ha presentado la primera descripción científica formal de un llamativo dinosaurio descubierto en 2009.
La detallada investigación confirma que el animal pertenece a una especie anteriormente desconocida, y que se trata de la más pequeña especie de dinosaurio herbívoro de Canadá. El Albertadromeus syntarsus fue identificado a partir de un fragmento de una pata trasera, y otros elementos de su esqueleto que indican que era un corredor veloz. Es difícil establecer una velocidad concreta, pero es evidente que era una bestia ágil y dinámica. Con aproximadamente 1,6 metros (5 pies) de longitud, pesaba cerca de 16 kilogramos, lo cual es comparable a un pavo grande.
El Albertadromeus se une así a otro pequeño dinosaurio herbívoro descubierto en fechas recientes, el Leptorhynchos gaddisi, del cual hablamos recientemente en NCYT de Amazings.
El Albertadromeus vivió en lo que ahora es el sur de la provincia canadiense de Alberta, en tiempos del Cretácico superior, hace cerca de 77 millones de años.
A diferencia de sus primos ornitópodos mucho más grandes, los dinosaurios con un cráneo cuya forma recuerda al de los patos, sobre todo la parte frontal, el Albertadromeus poseía una estructura ósea que debió permitirle ser un corredor de dos patas rápido y ágil. Este animal es el dinosaurio herbívoro más pequeño conocido en su ecosistema, y por ello Caleb Brown de la Universidad de Toronto, David C. Evans del Museo Real de Ontario, Michael J. Ryan del Museo de Historia Natural de Cleveland, y Anthony P. Russell de la Universidad de Calgary plantean la hipótesis de que usaba su velocidad para evitar ser cazado por las muchas especies de dinosaurios carnívoros que vivían en esa misma época y lugar.
Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista académica Journal of Vertebrate Paleontology, de la Society of Vertebrate Paleontology (Sociedad de Paleontología de Vertebrados), fundada en 1940.

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Los orígenes geológicos de rubíes y jadeítas

GEOLOGÍA

Rubí en bruto, en la colección de minerales del Departamento de Geología de la Universidad Brigham Young, en Provo, Utah. (Foto: Andrew Silver)

La humanidad ha usado, buscado y comercializado piedras preciosas desde hace miles de años, en un conjunto de actividades que ha enlazado arte, economía y geología.
En cambio, la teoría de la tectónica de placas, que explica cómo la corteza terrestre y la parte superior del manto están divididas en placas independientes, existe desde hace medio siglo.
Por regla general, las piedras preciosas se forman bajo condiciones especiales de presión, temperatura y composición química, y a veces estas condiciones pueden ser relacionadas con procesos de las placas tectónicas. Los límites de estas placas son entornos geológicos dinámicos donde pueden darse las condiciones necesarias para la formación de piedras preciosas, especialmente en los límites de placas convergentes, donde las placas se deslizan unas por debajo de otras, hundiéndose hacia el interior de la Tierra.
En una nueva investigación, se ha determinado que dos piedras preciosas, el rubí y la jadeíta (un tipo de jade), tienen su proceso de formación típico en dos clases de límites de placas convergentes: en zonas de subducción y en aquellas donde los continentes chocan entre sí.
La jadeíta se forma en los lugares en que el suelo marino (la corteza oceánica) experimenta un proceso de subducción, por ejemplo en el Océano Pacífico, y en las inmediaciones de América Central, Nueva Zelanda y el Sudeste asiático.
Por el contrario, el rubí se forma en los lugares en que chocan dos placas continentales, por ejemplo actualmente debajo del Himalaya, en donde la placa de la India choca con la de Asia, y en el Este de África, donde una colisión entre masas continentales acaeció 550 millones de años atrás.
La investigación la han realizado Robert J. Stern de la Universidad de Texas en Dallas, Estados Unidos, George Harlow del Museo Americano de Historia Natural en Nueva York, del mismo país, Tatsuki Tsujimori de la Universidad de Okayama en Japón, y Lee A. Groat de la Universidad de la Columbia Británica en Canadá.
Estos nuevos conocimientos sobre el origen de piedras preciosas en procesos de placas tectónicas, proporcionan otra perspectiva sobre cómo funciona la tectónica de placas y también sugieren estrategias adicionales para buscar nuevos yacimientos de estas piedras preciosas.

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Resuelven un enigma sobre la generación de luz en LEDs

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Kim Kisslinger. (Foto: BNL)

Los diodos emisores de luz (LEDs) siguen estando en el meollo de muchos avances tecnológicos con numerosas aplicaciones prácticas, ya sea en las imágenes de alta resolución de televisores de pantalla plana, o en lámparas que duran años. Su alta eficiencia y versatilidad hacen que sean cada vez más populares, pero aún no se ha conseguido explotar todo su potencial, en parte debido a que quedan misterios por resolver sobre el mecanismo exacto de emisión de luz en los materiales semiconductores.
Una gran controversia ha venido rodeando al por qué un importante material semiconductor usado en los LEDs, el nitruro de galio e indio (InGaN), genera luz de tan alta intensidad: No había consenso sobre si en el material se forman cúmulos ricos en indio que hacen posible la notable eficiencia de los LEDs. Ahora, el equipo de Kim Kisslinger, Aaron C. Johnston-Peck, y Eric A. Stach, del CFN (Centro para los Nanomateriales Funcionales) del Laboratorio Nacional estadounidense de Brookhaven, en Upton, Nueva York, así como Silvija Gradecak y Kamal H. Baloch, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, ha demostrado definitivamente que la formación de esos cúmulos no es la causa.
Los resultados no despejan la incógnita, pero al menos acotan el terreno donde puede hallarse la explicación, y mejoran el nivel de conocimientos básicos sobre la tecnología LED. Todo ello podría traducirse en la apertura de nuevas y productivas líneas de investigación.
Conviene recordar que las bombillas incandescentes convencionales convierten sólo un 5 por ciento de su energía en luz visible, perdiéndose el resto en forma de calor. Las lámparas fluorescentes llevan esa eficiencia hasta cerca del 20 por ciento, desperdiciando todavía el 80 por ciento de la electricidad consumida. En ambos casos, la luz es subproducto de reacciones que generan calor, en vez de ser el efecto principal, lo cual hace que sean inherentemente ineficientes.

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Camino prometedor hacia procesadores de alta eficiencia para la computación óptica

COMPUTACIÓN

La nueva técnica permite distribuir nanopartículas metálicas siguiendo patrones geométricos, a fin de conseguir configuraciones capaces de actuar como procesadores ópticos que transformen las señales entrantes de luz en señales salientes con un color diferente. (Imagen: Yu Zhang / Universidad Rice)

El procesamiento de la información que tiene lugar actualmente dentro de los ordenadores, smartphones (teléfonos inteligentes) y tabletas es electrónico. Cada uno de los miles de millones de transistores en un chip usa las señales eléctricas entrantes para actuar de acuerdo a ellas y para modificarlas.
Procesar la información con luz en vez de con electricidad, podría permitir ordenadores más rápidos y más eficientes en el uso de la energía, pero construir una computadora óptica es complicado, debido a las reglas cuánticas que rigen la luz.
Ahora se ha presentado públicamente un nuevo y eficiente método para distribuir nanopartículas metálicas siguiendo patrones geométricos, a fin de conseguir configuraciones capaces de actuar como procesadores ópticos que transformen las señales entrantes de luz en señales salientes con un color diferente.
El logro es obra de un equipo de físicos e ingenieros del Laboratorio de Nanofotónica, adscrito a la Universidad Rice en Houston, Texas, Estados Unidos.
Este equipo, que incluye a Naomi Halas (directora de dicho laboratorio), así como a Peter Nordlander, Yu-Rong Zhen y Yu Zhang, usó el método para crear un dispositivo óptico en el que la luz entrante puede controlarse directamente con otra luz mediante un proceso conocido como “mezcla de cuatro ondas”.
La mezcla de cuatro ondas se ha estudiado ampliamente, pero el método de la Universidad Rice es el primero que puede producir materiales diseñados para realizar la mezcla de cuatro ondas con una gama amplia de señales entrantes y salientes de colores.
La versatilidad es una de las ventajas de este proceso. Hace posible mezclar los colores de muchas maneras. Eso no sólo permite enviar haces de dos colores diferentes y conseguir a la salida un haz de un tercer color, sino también sintonizar los conjuntos de nanopartículas metálicas para crear dispositivos que acepten o produzcan un espectro de colores amplio.

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Fotos nítidas con luz tenue gracias a un sensor mil veces más sensible que los comunes

INGENIERÍA

Wang Qijie sostiene en la mano su fotodetector delgado y flexible hecho a partir de grafeno puro. (Foto: NTU)

Gracias a un nuevo y revolucionario sensor, que es mil veces más sensible que los sensores actuales, pronto habrá cámaras capaces de tomar fotos claras y nítidas en condiciones de luz tenue.
Este nuevo sensor, flexible, hecho de grafeno, e inventado en la Universidad Tecnológica Nanyang por el equipo del profesor Wang Qijie, es, que se sepa, el primero de su tipo capaz de detectar, con muy alta sensibilidad, luz de amplio espectro, desde la banda de la luz visible hasta la del infrarrojo medio. Esto significa que es apto para ser usado en todo tipo de cámaras, desde las destinadas al gran público, hasta, por ejemplo, las de satélites.
El sensor de grafeno no solamente es 1.000 veces más sensible a la luz que los sensores de imagen presentes en las cámaras de hoy en día, sino que además utiliza 10 veces menos energía, operando a voltajes menores. Además, cuando sea producido en cantidades industriales, se estima que el costo de cada unidad será por lo menos cinco veces menor.
El grafeno es una capa de carbono con un átomo de espesor. En esta capa, los átomos de carbono conforman una celosía hexagonal, similar a la de un panal de miel. Se sabe que el grafeno posee una alta conductividad eléctrica, entre otras propiedades tales como su gran durabilidad y su notable flexibilidad.
Al equipo de Wang, Zhang Yongzhe, Li Xiaohui, Liu Tao, Meng Bo, Liang Guozhen y Hu Xiaonan, le llevó dos años completar la labor de desarrollo del nuevo sensor.
El próximo paso será poner en marcha una colaboración con empresas para desarrollar el sensor de grafeno en forma de producto comercial.

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Encuentran el fósil humano más antiguo de Galicia en la Cueva de Valdavara

PALEONTOLOGÍA

Diente de leche de hace unos 17.000 años descubierta en la Cueva de Valdavara, Lugo. (Foto: IPHES)

Personal investigador del IPHES ha encontrado en Becerreá (Lugo) un diente infantil, de hace unos 17.000 años, que constituye el fósil humano más antiguo descubierto hasta el momento en Galicia (España). Se trata de un molar de leche con un grado de desgaste muy avanzado y perteneciente a un individuo de unos 10 años de edad. Es, además, el primer resto humano del Paleolítico encontrado en la comunidad gallega.
“El diente de Valdavara sería por lo menos 7.000 años más antiguo que los que hasta ahora ocupaban esta categoría en Galicia, unos restos hallados en la Serra do Courel y datados en torno a los 10.000 años antes del presente”, puntualiza Manuel Vaquero, investigador del Institut Català de Paleoecologia Humana i Evolució Social (IPHES) y director de las excavaciones en la Cueva de Valdavara (Becerreá, Lugo).
Según las dataciones de que se disponen actualmente, realizadas por el método de carbono 14, dicho diente tendría una cronología de más de 17.000 años antes del presente, aunque no se descarta que pueda ser algo más antiguo. “Este mismo año se tiene previsto realizar nuevas dataciones que permitirán establecer con más precisión la antigüedad del fósil”, ha anunciado Vaquero.
El diente se puso al descubierto durante excavación arqueológica del año pasado, pero el hallazgo no se ha hecho público hasta ahora porque se estaba pendiente de algunos análisis científicos. Apareció en la base del nivel 4 que corresponde culturalmente al Magdaleniense antiguo y en el que además se ha recuperado un rico conjunto arqueológico, integrado por numerosas herramientas elaboradas con sílex y hueso, así como elementos de adorno personal, tales como una serie de conchas de Dentalium utilizadas como cuentas de collar.
Los trabajos en la Cueva de Valdavara se iniciaron en 2007 y se enmarcan en un proyecto de investigación conjunto de la Universidade de Santiago de Compostela y el IPHES. Las excavaciones se llevan a cabo gracias al apoyo del Concello de Becerreá (ayuntamiento) y están dirigidas por Manuel Vaquero y Susana Alonso, esta última colaboradora del IPHES.
Actualmente, se está realizando la séptima campaña de excavaciones, que se inició el 1 de julio y finalizará el próximo día 27. Participan ocho investigadores procedentes de diversas instituciones.

Fuente: IPHES

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Nueva luz sobre un misterioso cambio drástico de huellas biológicas mil millones de años atrás

MICROBIOLOGÍA

Los estromatolitos son estructuras hechas de carbonato de calcio y construidas mediante la acción de cianobacterias fotosintéticas y otros microbios que atrapan y enlazan granos de sedimentos costeros en finas capas. Abundaron en las costas de todo el mundo a partir de su aparición hace unos 3.500 millones años.
La creciente población bacteriana responsable de los estromatolitos secretaba compuestos adhesivos que capturaban granos de sedimento alrededor de sí mismos, creando un mineral "microfabricado" que se acumuló hasta convertirse en formaciones masivas. Los estromatolitos fueron muy comunes durante más de 2.000 millones de años.
Luego, hace unos mil millones años, su diversidad y su abundancia presentes en el registro fósil empezaron a caer en picado. Por todo el mundo, a lo largo de millones de años, las formaciones estratificadas que habían sido tan abundantes y diversas, empezaron a desaparecer. Los paleontólogos consideran que esa pérdida es de una magnitud comparable a la extinción de los dinosaurios millones de años más tarde, aunque con la diferencia de que los microorganismos con capacidad para generar estromatolitos no se extinguieron y hoy en día todavía es posible hallarlos formando nuevos estromatolitos en pequeñas poblaciones dentro de zonas limitadas.
Aunque la extinción de los dinosaurios ha sido explicada principalmente por el impacto de un gran meteorito, el declive espectacular de los estromatolitos sigue sin resolver. Es uno de los enigmas más importantes en la historia natural de la Tierra.
Igual de sorprendente es la repentina aparición en el registro fósil de formaciones diferentes, llamadas trombolitos. Al igual que los estromatolitos, los trombolitos se producen por la acción microbiana sobre sedimentos y minerales.
No se sabe si los estromatolitos se convirtieron en trombolitos, o si estos aparecieron independientemente. Las hipótesis propuestas para respaldar una u otra posibilidad incluyen entre sus explicaciones cambios en la química de los océanos y la aparición de formas de vida multicelulares que podrían haberse convertido en depredadores de los microbios responsables de las estructuras.
El equipo de la geobióloga Joan Bernhard y la ecóloga microbióloga Virginia Edgcomb, ambas del Instituto Oceanográfico de Woods Hole (WHOI) en Massachusetts, así como sus colegas de este centro, el Instituto Tecnológico de Massachusetts, la Universidad de Connecticut, la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard y el Centro médico BIDMC, en Boston, Massachusetts, de Estados Unidos todas estas entidades, creen que los foraminíferos pudieron desempeñar un papel importante en esta extraña historia de cambios globales.
Los estromatolitos, que en su día abundaron en las zonas costeras, ahora prosperan solo en unos pocos lugares del Océano Índico y del Atlántico tropical, así como en algunos lagos muy salados. Las formaciones vistas aquí corresponden a la costa occidental de Australia. Las cianobacterias en los estromatolitos viven muy cerca de la superficie de la roca, donde pueden recibir la luz del sol que necesitan para la fotosíntesis. (Foto: Virginia Edgcomb, Instituto Oceanográfico de Woods Hole)
Los foraminíferos pertenecen al reino de los protistas, el cual incluye amebas, ciliados, y otros grupos anteriormente conocidos como "protozoos". Son abundantes en los sedimentos oceánicos actuales, donde utilizan numerosos "tentáculos" delgados llamados seudópodos para engullir presas, para moverse y para explorar su entorno inmediato. A pesar de su conocida capacidad para perturbar los sedimentos modernos, nunca había sido considerado su posible papel en la pérdida de estromatolitos y la aparición de trombolitos.
El equipo de Bernhard, Edgcomb y Anna McIntyre-Wressnig examinó trombolitos y estromatolitos modernos en busca de la presencia de foraminíferos, y los encontró en ambos tipos de estructuras. Los trombolitos eran el hogar de una mayor diversidad de foraminíferos, sobre todo de algunos que secretan una vaina orgánica alrededor de sí mismos. Estos fueron probablemente la primera clase de foraminíferos que apareció en la historia de la evolución, no mucho tiempo antes (en términos geológicos) de que los estromatolitos iniciaran su declive.
El momento de la aparición de los foraminíferos concuerda con el inicio del declive de las capas de estromatolitos y la aparición de los trombolitos en el registro fósil. Esto respalda la idea de que los foraminíferos fueron el agente principal de ese cambio global.
Diversos experimentos realizados por el equipo de investigación apuntan a lo mismo. Todo parece indicar, por tanto, que los foraminíferos son capaces de remodelar la estructura de los estromatolitos y que pudieron provocar la pérdida de esas formaciones y la aparición de los trombolitos.

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Descubrimiento de un planeta con la masa de Saturno a 700 años-luz de la Tierra

ASTRONOMÍA

Recreación artística del exoplaneta KELT-6b. (Imagen: Ilustración hecha por Erin Plew de Queen of Arts LLC, en Lexington, KY / Universidad Vanderbilt)

La detección de planetas con masa discreta en sistemas solares ubicados a distancias notables sigue cosechando logros. Y estos no se nutren solo de los avances tecnológicos sino también del ingenio de nuevas generaciones de científicos que aplican formas innovadoras de procesar los datos obtenidos en observaciones, con las que pueden detectar objetos celestes que de otro modo pasarían desapercibidos.
Éste es el caso de Karen Collins, una ingeniera electrónica cuya fascinación por la astronomía desde hace mucho tiempo acabó llevándola a esta segunda carrera. La ingeniera y astrónoma, trabajando desde la Universidad de Louisville en Kentucky, Estados Unidos, desarrolló la técnica que le permitió hacer esta medición precisa del oscurecimiento sutil de la estrella que delató la presencia de un planeta en órbita a ella pasando por delante de dicho sol, desde la perspectiva visual de la Tierra. Collins no se limitó a sentarse ante el telescopio, sino que tuvo que desarrollar un modo eficaz de extraer los datos del instrumento disponible.
Collins contó con la colaboración de John Kielkopf y Jeff Hay de la misma universidad, así como Scott Gaudi y Thomas Beatty de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, Keivan Stassun de la Universidad Vanderbilt, en Nashville, Tennessee, y Joshua Pepper de la Universidad Lehigh en Bethlehem, Pensilvania, todas estas entidades en Estados Unidos.
El hallazgo se hizo usando telescopios terrestres de bajo costo, incluyendo uno especialmente diseñado para detectar exoplanetas y manejado conjuntamente por los astrónomos del Proyecto KELT, incluyendo a Gaudi.
El proyecto KELT dispone de dos telescopios: el KELT Norte, en Arizona, y su gemelo, el KELT Sur, en Sudáfrica. A pesar de tener una potencia modesta, han demostrado que los pequeños telescopios pueden hacer descubrimientos importantes en el campo de la astronomía exoplanetaria.
Sí se recurrió a los potentes telescopios gemelos del Observatorio Keck, en Hawái, para obtener datos clave con los cuales luego fue posible profundizar en las observaciones y finalmente confirmar el descubrimiento de KELT-6b.
Collins y su equipo determinaron que KELT-6b es un planeta gaseoso gigante de alta temperatura que gira alrededor de una estrella de la misma edad que nuestro Sol. El planeta se asemeja a Saturno en tamaño y masa, pero no tiene anillos. También se asemeja a un exoplaneta muy estudiado, el HD 209458b, pero a diferencia de éste, KELT-6b se formó en un ambiente con mayor escasez de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.
Visto desde la Tierra, KELT-6b reside en la constelación de Coma Berenices, cerca de Leo, y tiene una órbita que le hace cruzar por delante de su estrella (desde la perspectiva visual de la Tierra) una vez cada 7,8 días. Eso significa que un "año" de este planeta dura poco más de una semana, y su viaje por delante del disco de su estrella, tal como se ve desde la Tierra, dura sólo cinco horas.

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Investigando la frecuencia de los tsunamis a lo largo de la historia humana gracias a bloques de coral

GEOLOGÍA

Una de las islas Ryukyu. (Foto: Image Science and Analysis Laboratory, NASA-Johnson Space Center, "The Gateway to Astronaut Photography of Earth")

Para mejorar la predicción de desastres y la mitigación de sus efectos, se necesita información sobre tsunamis del pasado, así como su período de recurrencia y su magnitud.
El equipo de Daisuke Araoka, de la Universidad de Tokio en Japón, y sus colegas de esa y otras instituciones niponas, ha examinado las edades, según la datación por radiocarbono, de las superficies de enormes bloques de arrecifes de coral, que fueron arrancados y arrastrados tierra adentro por los tsunamis del pasado en el sector sur de las Islas Ryukyu, en Japón, donde quedan pocas evidencias geológicas y documentos históricos de estos tsunamis.
El grupo seleccionó exclusivamente bloques de coral en condiciones aceptables y de un género específico, a lo largo de la costa, ya que sus características hacen posible determinar la fecha más probable de su desplazamiento por la fuerza de un tsunami, y además aplicaron un método especial de datación.
Los resultados demuestran que la zona sur de las Islas Ryukyu ha experimentado tsunamis repetidamente desde hace por lo menos 2.400 años, con un intervalo de recurrencia o período de retorno de entre 150 y 400 años. El bloque más grande de coral del género Porites arrancado y desplazado por un tsunami que el equipo de investigación ha analizado mide 9 metros de largo. Este bloque, que corresponde a una sola colonia de coral, es probablemente el más grande de su tipo en el mundo. Se ha determinado que fue desprendido y arrastrado por el tsunami de Meiwa, en 1771.
Aunque ese tsunami fue probablemente el más grande en por lo menos los últimos 700 años, los cálculos de la velocidad de desplazamiento muestran que todos los tsunamis identificados anteriores al de 1771 eran muy probablemente lo bastante grandes como para causar daños considerables a las infraestructuras y edificios construidos por el Ser Humano y acabar con la vida de muchas personas.

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Módulo para smartphone que lo convierte en un biosensor de bolsillo

INGENIERÍA

Aunque el módulo representa sólo unos 200 dólares en componentes ópticos, él y su iPhone alcanzan la misma precisión que un gran espectrofotómetro de laboratorio que cuesta unos 50.000 dólares. (Foto: Brian T. Cunningham)

El reciente desarrollo de un módulo que se acopla a un iPhone, y que, junto con el software pertinente, convierte al smartphone (teléfono inteligente) en un biosensor de bolsillo que usa la cámara y la potencia de procesamiento del teléfono para detectar cualquier tipo de células o de moléculas biológicas, podría poner pronto al alcance fácil de médicos y otros profesionales una herramienta de bolsillo para hacer algunos diagnósticos médicos, análisis medioambientales, comprobaciones de seguridad de alimentos, y otros exámenes bioquímicos.
Disponer en cualquier lugar y momento de biosensores como esos podría hacer posible cosas como por ejemplo rastrear in situ la contaminación de aguas subterráneas y combinar los datos GPS del teléfono con los del biosensor para cartografiar la propagación de agentes patógenos.
El principal interés del equipo de Brian Cunningham, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Estados Unidos, está en las labores de biodetección que deban realizarse fuera del laboratorio. Aprovechar los teléfonos inteligentes, cada vez más presentes por doquier en las sociedades industrializadas, para que, con unos pocos complementos, hagan labores que sería caro o aparatoso realizar con otros aparatos, es una estrategia muy prometedora.
El módulo contiene una serie de componentes ópticos (lentes y filtros) presentes en dispositivos de laboratorio mucho más grandes y costosos. El módulo además mantiene alineada la cámara del teléfono con los componentes ópticos.
El test completo tarda sólo unos minutos en realizarse. La aplicación guía paso a paso al usuario a través del proceso. Aunque el módulo representa sólo unos 200 dólares en componentes ópticos, él y su iPhone alcanzan la misma precisión que un gran espectrofotómetro de laboratorio que cuesta unos 50.000 dólares. Así que ahora el dispositivo no sólo es portátil, sino una opción al alcance de economías modestas.
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