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Desarrollan plantas de mayor tamaño y resistentes a sequías

BOTÁNICA

El doctor Javier Palatnik y su equipo en el Laboratorio de Biología del ARN en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. (Foto: Agencia CyTA-Instituto Leloir)

Plantas de mayor tamaño y de mejor tolerancia a sequías fueron desarrolladas por investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR), en Argentina.
Los científicos trabajaron con Arabidopsis thaliana, un modelo habitual en estudios de fisiología y genética vegetal que comparte genes con cultivos tan importantes como el maíz, la soja y el trigo. “Además de aumentar el tamaño de la planta, logramos que resistiera largos periodos de tiempo sin riego con un menor daño”, indicó a la Agencia CyTA el doctor Javier Palatnik, director del Laboratorio de Biología del ARN en el IBR.
Las hojas, el tallo, las semillas y las otras partes que conforman a una planta están formadas por células, al igual que los órganos de los seres humanos. “Una de las líneas de nuestro laboratorio estudia cómo proliferan las células de las plantas. La información en los genes determina cuántas células van a formar cada órgano, como una hoja”, explicó el investigador del CONICET.
En base a ese conocimiento, Palatnik y sus colegas han buscado durante años aquellos factores que regulan la actividad de los genes a fin de manipularlos con el propósito de mejorar la calidad de los cultivos y aumentar la cantidad de sus células. En particular, se concentraron en unas pequeñas moléculas llamadas microARNs que controlan el “encendido” y “apagado” de la información genética de las plantas. “Al manipular una de esas piezas, el microARN miR396, logramos crear plantas resistentes a sequías y de mayor tamaño. Las primeras hojas duplicaron su dimensión”, destacó Palatnik.
Los resultados preliminares fueron publicados en las revistas Development y PLOS Genetics. “Estos hallazgos están patentados y estamos estudiando su aplicación en maíz y otros cultivos”, destacó Palatnik. “Nosotros modificamos la manera en que la planta regula a sus genes, pero los componentes de las plantas siguen siendo los mismos, y no agregamos nada extraño. Por lo tanto no deberían ser tóxicas para el hombre o el medio ambiente”.
De todos modos, el experto reconoció que harán falta más estudios de campo.

Fuente: Agencia CyTA-Instituto Leloir

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Dividir en componentes el universo primigenio para comprenderlo mejor

FÍSICA

La creación del universo, o cómo era en sus primeros instantes de existencia, es un tema de complejidad colosal en la física. (Imagen: Recreación artística de Jorge Munnshe en NCYT de Amazings)

Investigar la creación del universo, o cómo era en sus primeros instantes de existencia, se ve a menudo como un callejón sin salida, ya que, aunque se obtenga la información buscada, la mente humana no podrá comprenderla debido a la complejidad colosal de los fenómenos descritos.
Una estrategia en la que se ha trabajado recientemente, la de dividir en componentes más simples esa enorme y compleja unidad, podría ofrecer una vía más asequible para que la mente humana pueda comprender cómo funciona la maquinaria del universo.
Concretamente, el comportamiento estadístico inexpugnable observado en sistemas físicos complejos, como el universo primigenio, parece que se puede entender si se desglosa en otros más simples. Al menos, así lo creen los físicos Petr Jizba (actualmente en la Universidad Técnica Checa de Praga, en la República Checa) y Fabio Scardigli (ahora en la Universidad de Kioto en Japón). Su trabajo se centra en sistemas dinámicos complejos, cuyo comportamiento estadístico puede ser explicado en términos de una superposición de dinámicas subyacentes más simples.
Estos físicos encontraron que la combinación de dos pilares contemporáneos de la física, concretamente la relatividad especial de Einstein y la dinámica de la mecánica cuántica, es matemáticamente idéntica a un complejo sistema dinámico descrito por dos procesos entrelazados que operan a diferentes escalas de energía. La dinámica combinada obedece a la relatividad especial de Einstein, aunque ninguna de las dos dinámicas subyacentes lo hace individualmente. Esto implica que la relatividad especial de Einstein podría ser un concepto emergente en este capítulo de la física, y debido a ello parece conveniente seguir desarrollando conceptos relativistas de Einstein, ya que podrían acabar englobando y explicando detalladamente la estructura cuántica del espacio-tiempo.

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Antimateria en erupciones solares

HELIOFÍSICA

Una erupción solar. (Foto: NASA / SDO)

Se ha detectado antimateria en las erupciones solares mediante datos obtenidos en la banda de las microondas y en observaciones del campo magnético. La investigación, realizada por el equipo de Alexander T. Altyntsev, de la Academia Rusa de Ciencias, arroja algo de luz sobre la enigmática y fuerte asimetría que existe entre materia y antimateria. Para obtener la información esclarecedora ha sido decisiva la recopilación de datos a gran escala utilizando al Sol como un laboratorio.
Si bien las antipartículas se pueden crear y luego detectarlas con costosos y complejos experimentos en los aceleradores de partículas, tales partículas son muy difíciles de estudiar. Altyntsev y Natalia S. Meshalkina, del Instituto de Física Solar y Terrestre, dependiente de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias, así como Gregory D. Fleishman, del Instituto Tecnológico de New Jersey en Estados Unidos, han conseguido, por vez primera, detectar a distancia antipartículas relativistas (en este caso positrones o antielectrones) producidos en interacciones nucleares de iones acelerados en erupciones solares.
La detección ha sido posible gracias al análisis de datos astrofísicos en la banda de las microondas y sobre el campo magnético, obtenidos a partir de observatorios en la Tierra y de satélites astronómicos. Que tales partículas se generen en las erupciones solares no es una sorpresa, pero ésta es la primera vez que se han detectado sus efectos inmediatos.
Los resultados de este estudio abren nuevas vías de investigación para la heliofísica y la astrofísica en general. La capacidad de detectar estas antipartículas en un objeto cósmico promete no solo mejorar el conocimiento científico sobre la estructura básica de la materia, sino que también ofrece un laboratorio natural en el que intentar esclarecer algunos de los misterios más importantes del universo en que vivimos.
Los electrones y sus antipartículas, los positrones, tienen el mismo comportamiento físico, salvo que los electrones tienen una carga negativa, mientras que los positrones, como su nombre indica, tienen una carga positiva.

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Un raro insecto, antes desconocido, podría ofrecer una pista sobre el origen de las pulgas

ENTOMOLOGÍA

Un macho de Caurinus tlagu, visto de perfil. (Foto: Jill Stockbridge. CC-BY 3.0)

Un insecto extraño y diminuto (2 milímetros) ha sido descubierto en la Isla del Príncipe de Gales, Alaska. La nueva especie forma parte de un enigmático grupo que podría servir a los científicos para conocer mucho mejor el nebuloso origen de las pulgas.
El hallazgo lo han hecho Derek Sikes y Jill Stockbridge, de la Universidad de Alaska en Fairbanks, quienes han presentado ya una descripción científica del animal.
Cuando alguien, como en el caso de estos científicos, se topa con un animal que no sabe identificar, un paso previo fundamental antes de poder afirmar que se trata de una especie desconocida para la ciencia, es asegurarse de que no pertenece a ninguna de las especies conocidas de su grupo aparente. La tarea se puede hoy en día agilizar notablemente gracias a internet. En el caso de la nueva especie, una foto digital y recurrir a Facebook permitió que diversos entomólogos le echaran un vistazo e hicieran sus diagnósticos. Como es lógico, muchas de las valoraciones estaban marcadas por las dudas o incluso eran erróneas. Sin embargo, un entomólogo, Michael Ivie, de la Universidad Estatal de Montana en Estados Unidos, reconoció al raro insecto como un miembro del género Caurinus, del cual solo una especie era conocida previamente. A partir de aquí, el trabajo se aceleró y por fin se pudo concluir que el insecto es de una especie de la que no se tenía conocimiento.
Caurinus tlagu, que es el nombre que se le ha dado al animal, es un insecto herbívoro.
Junto con la única otra especie existente del género Caurinus, la denominada Caurinus dectes, pertenece a un grupo cuyo origen se remonta a 145 millones de años atrás, en tiempos del Jurásico.
El origen de las pulgas no está muy claro. Animales muy similares a ellas, a los que se podría considerar antepasados de la pulga moderna, ya tenían, al parecer, los mismos hábitos esenciales que ésta en tiempos de los dinosaurios. De hecho, esos supuestos ancestros, diez veces más grandes que las pulgas modernas, y con una picadura también más fuerte, parasitaban a dinosaurios.
Otro aspecto llamativo de las pulgas es su formidable capacidad para saltar. Superadas tan sólo por otro insecto, el que posean este rasgo demuestra que evolutivamente ha sido lo bastante importante como para que se haya conservado. Esta característica, unida a su forma de alimentarse succionando sangre de sus víctimas, nos da un perfil peculiar y casi inconfundible de esta criatura.

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Crean una nueva forma de carbono

QUÍMICA

Estructura molecular del nuevo material, en primer plano. En el fondo, se muestra la del grafeno. (Imagen: Nature Chemistry)

Un grupo de químicos ha conseguido sintetizar la primera muestra de una nueva forma de carbono. El nuevo material está formado por muchas piezas idénticas de grafeno muy combado, cada una compuesta por 80 átomos de carbono exactamente, conformando una red de 26 anillos, con 30 átomos de hidrógeno en el borde.
El grafeno es un material que consiste en una capa de carbono con un átomo de espesor, en la cual los átomos de carbono conforman una celosía hexagonal, similar a la de un panal de miel.
El informe sobre la creación del nuevo material se ha hecho público a través de la revista académica Nature Chemistry.
Hasta fines del siglo XX, los científicos habían identificado sólo dos formas de carbono puro: el diamante y el grafito. Luego, en 1985, los químicos quedaron atónitos con el descubrimiento de que los átomos de carbono también se podían juntar para formar bolas huecas, conocidas como fullerenos. Desde entonces, los científicos también han aprendido a obtener tubos huecos largos y ultradelgados de átomos de carbono, conocidos como nanotubos de carbono, y las láminas ultradelgadas de átomos de carbono conocidas como grafeno.
El descubrimiento de los fullerenos fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1996, y la preparación del grafeno fue galardonada con el Premio Nobel de Física en 2010.
A diferencia del grafeno, la nueva forma de carbono no adopta una estructura plana en absoluto. Esa diferencia también dota al nuevo material de propiedades físicas, ópticas y electrónicas distintas de las del grafeno.
El material creado por el equipo de Lawrence T. Scott, del Boston College en Chestnut Hill, Massachusetts, Estados Unidos, y Kenichiro Itami, de la Universidad de Nagoya en Japón, es mucho más soluble que el grafeno, a igualdad de condiciones, y los dos también difieren significativamente en el color. Las mediciones electroquímicas revelaron que el grafeno y el nuevo material se oxidan con igual facilidad, pero el nuevo es más difícil de reducir químicamente.
Igual que ocurrió con los nanotubos de carbono, y con el grafeno, es previsible que la nueva forma de carbono encuentre aplicaciones prácticas en un futuro cercano.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Yasutomo Segawa, Qianyan Zhang y Katsuaki Kawasumi.

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Investigadores españoles sintetizan por primera vez nanoanillos de plata

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Nanoanillo de plata observado al microscopio electrónico de barrido. (Foto: ITMA)

Investigadores del ITMA Materials Technology, con sede en Avilés (España), han patentado los nanoanillos de plata. La nueva estructura nanométrica podría mejorar la transparencia y conductividad de las pantallas táctiles, tanto rígidas como flexibles, y aumentar el rendimiento de las células solares, entre otras aplicaciones.
Hace escasos meses, cuando los científicos de la sede avilesina del ITMA Materials Technology creaban nanohilos de plata, encontraron algo fuera de lo habitual: “Estaba observando al microscopio electrónico una muestra de los últimos nanohilos que habíamos fabricado cuando vi allí en medio un anillo”, relata Luis J. Andrés, investigador del Área de Energía.
Corrobora la sorpresa del momento Mª Fe Menéndez, investigadora del mismo centro: “Acto seguido, nos pusimos a buscar exhaustivamente en la superficie de toda la muestra, y encontramos más nanoanillos”, afirma.
Tras revisar todas las fabricaciones anteriores, los investigadores hallaron que cuando habían sintetizado nanohilos con longitudes y grosores determinados, también aparecían nanoanillos que en un primer momento habían pasado desapercibidos.
Un hallazgo que les llevó a concluir que, bajo determinadas condiciones, los hilos suficientemente largos y finos pueden doblarse hasta que sus dos extremos se encuentren y se cierre el círculo. Los nanoanillos fabricados tienen un diámetro de entre 14 y 60 micras, aunque “hay un valor óptimo que permite obtener la mayor conductividad y transparencia”, admiten los investigadores.
Ahora, y tras haber registrado la patente tanto de la nueva estructura nanométrica como del método para obtenerla, los investigadores se han volcado en sistematizar la síntesis de estos nuevos nanomateriales.
Como señala Luis J. Andrés, “para nosotros es esencial controlar la producción a escala industrial de los nanoanillos, de tal forma que podamos ofrecer al mercado una fabricación estable y en cantidades adecuadas, que puedan utilizarse para manufacturar bienes de consumo”.
Un planteamiento que les ha llevado a escalar la producción de forma destacable: “Estamos alcanzando de forma sistemática y estable volúmenes de reacción en torno al medio litro, que son billones de billones de nanohilos, mientras que en los procesos de fabricación habituales de nanoestructuras metálicas los volúmenes de reacción son del orden de 50 ml”, afirma el investigador.
Actualmente, el material más utilizado para fabricar materiales conductores y transparentes es el óxido de estaño e indio, conocido como ITO por sus siglas en inglés. Pero, según David Gómez, “no sólo es un inconveniente el hecho de que el indio sea escaso, sino que además, el proceso de fabricación del ITO es costoso y no se puede utilizar para dispositivos que sean flexibles”.
Por estas razones, los investigadores del ITMA buscan alternativas para desarrollar materiales conductores y transparentes, principalmente a partir de nanoestructuras de plata; una solución “con muy buena relación entre precio y conductividad”, defiende Luis J. Andrés.
Para explicar el principio de funcionamiento de los nanohilos de plata, el investigador recurre a la imagen del popular juego de mesa que comienza dejando caer numerosos palitos, que simulan los nanohilos, al azar sobre una superficie: “Cada uno de los puntos en que cada palito toca a otro es un contacto eléctrico”.
Por eso, continúa el investigador, cuanto más largos son los filamentos, más posibilidades hay de que utilizando una cantidad menor de hilos se toquen y creen una red entre ellos que conduzca la corriente eléctrica.
“Al fabricar nanohilos más largos podemos emplear una menor cantidad, con lo que obtenemos una mayor transparencia, reforzada también por la reducción de grosor que hemos conseguido”, concluyen Luis J. Andrés y Mª Fe Menéndez.
Los nanohilos fabricados en el ITMA tienen hasta 150 micras de largo, si bien la longitud media se sitúa en torno a las 100 micras, y el grosor es de entre 40 y 250 nanómetros. En definitiva, indica David Gómez, director del Área de Energía del centro tecnológico, “hemos conseguido una relación entre longitud y grosor de uno a mil, el mismo aspecto que tendría una varilla de 1 milímetro de diámetro y 1 metro de longitud; mientras que las relaciones habituales en el mercado son del orden de 1 a 500”.
Tal y como indican los investigadores del ITMA, “al ser estructuras cerradas, los nanoanillos tienen una ventaja frente a los nanohilos, y es que la superficie que encierra cada círculo tiene su conductividad eléctrica asegurada, y puesto que nada obstruye el paso de luz, permiten alcanzar una mayor transparencia que en los materiales tratados con nanohilos”.
Ambos tipos de nanoestructuras podrían aplicarse a la fabricación de pantallas de teléfonos y dispositivos móviles con mayor nivel de transparencia y menor consumo de batería, incluso en dispositivos flexibles. También permitirían mejorar el rendimiento de las actuales células fotovoltaicas: “Aplicamos los nanohilos en una suspensión, igual que si fuera una pintura, por lo que no sería necesario alterar las células solares”, afirma Luis J. Andrés.
Otra posible aplicación de los nanohilos de plata son los espejos de alta reflectividad, utilizados en satélites y generación de energía termosolar: “Nuestros últimos ensayos nos están dando resultados del 96,5% de reflectividad, frente a recubrimientos basados en nanopartículas de plata, desarrollados por el ITMA en los últimos años, donde sólo se alcanzan valores del 95%, destacan los investigadores.
Mientras continúan escalando el proceso de fabricación, los investigadores del ITMA explican que están estudiando posibles técnicas para mejorar la conductividad obtenida, que se encuentra dentro de los valores que alcanza el ITO. Según Luis J. Andrés, “al soldar los anillos entre sí, conseguimos reducir la resistencia y aumentar la conductividad entre un 30 y un 45%. Otra línea de investigación que ya tenemos en marcha es utilizar la sinergia comprobada entre los nanohilos de plata y el grafeno”.

Fuente: FICYT

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Dispositivo de propulsión acuática inspirado en los pulpos y fabricable por impresión 3D

INGENIERÍA

Las cuatro cámaras principales del dispositivo aportan la fuerza de propulsión, siguiendo un proceso inspirado en los pulpos. (Foto: © Fraunhofer IPA)

A los pulpos y los calamares se les considera los invertebrados más inteligentes, ya que son capaces de proezas intelectuales que van desde deducir cómo abrir una lata de fabricación humana para acceder a su contenido alimenticio, hasta percatarse de diferencias entre patrones. También son inteligentes a la hora de protegerse de sus enemigos.
Si bien, por regla general, se mueven por el fondo del océano mediante sus tentáculos, o nadan de manera pausada, en casos en los que necesitan desplazarse muy deprisa, pueden recurrir a un sistema alternativo de locomoción, por propulsión a chorro. Cuando el molusco hace esto, capta agua dentro de su manto, que entonces se cierra al contraer ciertos músculos. El agua es entonces expulsada hacia fuera a alta presión a través de una estructura que ejerce de embudo. La propulsión resultante empuja al pulpo con gran fuerza. Al cambiar la posición del embudo, el pulpo puede dirigir con precisión la dirección en la que se mueve.
Este sistema de propulsión acuática ha servido de modelo a imitar para unos investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Producción y Automatización (IPA) en Stuttgart, Alemania, que lo han incorporado en los accionadores de su sistema de propulsión subacuática. El diseño se basa en cuatro recipientes, hechos de plásticos especiales, y equipados con un mecanismo interno que genera fuerza de impulsión mediante el bombeo de agua.
El agua es succionada hacia dentro de cada recipiente a través de una abertura. Una válvula de retención impide el reflujo. Un pistón hidráulico contrae la estructura de un cable integrado, a modo de la acción de un músculo. De esta manera, empuja el agua hacia fuera de la bola. A su vez, una motobomba mueve el pistón hidráulico.
El dispositivo de propulsión acuática está especialmente indicado para las maniobras de pequeñas embarcaciones. También puede ser usado para una función comparable a la de un flotador, en utensilios para deportes acuáticos, tales como esquíes acuáticos o tablas de surf.
A diferencia de las hélices navales, el nuevo dispositivo de propulsión acuática es silencioso y los peces no pueden quedar atrapados.
Además, la fabricación del dispositivo se puede llevar a cabo mediante una impresora 3D.
Los investigadores optaron por un proceso en el que los plásticos son calentados y licuados en un cabezal de extrusión, y transformados en un filamento delgado que puede ser usado a modo de tinta por el cabezal de impresión 3D. Este filamento es entonces apilado en capas, desde abajo hacia arriba, para producir una pieza completa.
El producto final de este proceso es un sistema de propulsión subacuático que puede soportar niveles extremos de presión sin romperse. Incluso en situaciones de muy alta tensión estructural, siempre retorna a su forma original.

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Logran usar un reloj atómico como un simulador cuántico

FÍSICA

Recreación artística de interacciones entre átomos en el reloj atómico de estroncio del JILA durante un experimento de simulación cuántica. Los átomos parecen interactuar entre ellos, lo que se indica por las conexiones, y esto genera correlaciones entre los espines de los átomos, que se indican mediante flechas, según los patrones que los científicos del JILA encontraron en mediciones de espines. (Imagen: Grupo de Ye y Brad Baxley, JILA)

Se ha conseguido por vez primera utilizar un reloj atómico como un simulador cuántico, imitando el comportamiento de un sistema cuántico complejo y muy distinto.
Así pues, los relojes atómicos se unen ahora a una lista cada vez mayor de sistemas físicos que pueden utilizarse para modelar, y quizás algún día explicar, el comportamiento mecánico cuántico de materiales exóticos tales como los superconductores de alta temperatura, los cuales conducen la electricidad sin resistencia pese a no estar tan fríos como los superconductores tradicionales. Además, incluso los sistemas cuánticos más sencillos resultan demasiado complicados para simularlos en los ordenadores clásicos, de ahí el interés por los simuladores cuánticos.
El experimento, realizado por el equipo de Jun Ye del JILA (un instituto conjunto del Instituto Nacional estadounidense de Estándares y Tecnología y la Universidad de Colorado en Boulder), se hizo con un reloj atómico consistente en unos 2.000 átomos neutros de estroncio atrapados en un espacio delimitado por la intersección entre haces láser.
Los átomos del reloj de estroncio están organizados de un modo comparable a un centenar de discos apilados uno sobre otro. Cada "disco" contiene una veintena de átomos.
Normalmente los átomos reaccionan de forma individual a los pulsos de láser rojo, cambiando entre dos niveles de energía. Pero investigaciones previas habían revelado que los átomos también pueden interactuar entre sí, primero en pares y finalmente todos juntos. Hasta ahora, era común entre los físicos procurar eliminar estas interacciones, ya que no son deseables en los relojes atómicos que deban cumplir su función como tales. Sin embargo, estas interacciones son una característica vital para lograr un simulador cuántico.
Algunos de los rasgos del sistema sugieren que bajo las circunstancias adecuadas los átomos experimentan el entrelazamiento cuántico, otro llamativo efecto cuántico, mediante el cual se enlazan las propiedades de partículas separadas. Sin embargo, los investigadores del JILA aún no han realizado un experimento concluyente que demuestre el entrelazamiento.
La física teórica Ana María Rey, del JILA, ayudó a explicar lo observado por el equipo de Ye. Para una pequeña cantidad de partículas, unos 30 átomos, Rey calculó que las interacciones de los átomos del reloj obedecen a fórmulas matemáticas similares a las que describen el comportamiento de los electrones en materiales magnéticos. Pero si se incluyen más átomos, los cálculos clásicos dejan de concordar con los resultados del experimento.
En el futuro, el equipo del JILA espera realizar simulaciones más complejas y seguir avanzando en el desarrollo de una teoría que explique los hallazgos.

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Confirman la existencia del ununpentio, el elemento 115 de la tabla periódica

FÍSICA

El nombre provisional del elemento 115 de la tabla periódica es ununpentio. (Foto: Wikipedia)

Científicos de la universidad sueca de Lund presentan esta semana en The Physical Review Letters nuevas pruebas que confirman la existencia de un elemento químico desconocido: el que posee el número atómico 115.
El nuevo elemento pertenece al grupo de los superpesados y todavía no ha sido ‘bautizado’ oficialmente, aunque su nombre temporal es ununpentio (Uup).
El experimento que ha llevado a su análisis se ha desarrollado en el centro de investigación GSI (Alemania). "Ha sido un experimento muy exitoso y uno de los más importantes en este campo en los últimos años", destaca Dirk Rudolph, profesor de la división de Física Atómica en la Universidad de Lund.
Los resultados confirman mediciones anteriores efectuadas por grupos de investigación en Rusia, en concreto en el Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear en Dubna.
Ahora, los investigadores han bombardeado una fina capa de americio con iones de calcio, de forma que han podido medir los fotones en relación con la desintegración alfa del nuevo elemento. Ciertas energías de los fotones concuerdan con las energías esperadas para la radiación de rayos X, que se considera una ‘huella dactilar’ de cada elemento.
Además de las observaciones del ununpentio, los investigadores también han tenido acceso a datos que ofrecen una visión más detallada de la estructura y propiedades de los núcleos atómicos superpesados.
Un comité internacional revisará los nuevos hallazgos para decidir si se necesitan más experimentos antes de que el descubrimiento del nuevo elemento sea reconocido de forma oficial.

Fuente: Universidad de Lund/SINC

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La transferencia de calor en el manto de la Tierra no es como se creía

GEOLOGÍA

Esquema de las 3 capas principales de la Tierra. Desde fuera hacia dentro, la corteza, el manto y el núcleo. (Imagen: Amazings / NCYT / JMC)

Por vez primera, se ha conseguido simular experimentalmente las condiciones de presión en el manto inferior, la región del manto ubicada a una profundidad de aproximadamente entre 660 y 2.900 kilómetros bajo la superficie de la Tierra. Y de este modo, mediante una técnica especial, se ha podido medir la conductividad térmica.
El logro es obra de científicos del Instituto Carnegie de Ciencia, en Washington, D.C., y la Universidad de Illinois, ambas instituciones en Estados Unidos.
Utilizando una nueva técnica de medición desarrollada en la Universidad de Illinois y aplicada por expertos del Instituto Carnegie en el óxido de magnesio del manto, se ha comprobado que, en la frontera entre el núcleo y el manto, el flujo de calor de la Tierra es de alrededor de 10,4 teravatios, un valor menor al indicado por otras predicciones. El equipo de Douglas Dalton y Alexander Goncharov también ha determinado que la conductividad es menos dependiente de las condiciones de presión que lo predicho en estudios previos.
No es fácil reproducir las condiciones reinantes en el manto inferior. Esta capa de la Tierra, que reposa justo encima del núcleo, soporta presiones tremendas, de entre 230.000 y 1,3 millones de veces la presión atmosférica a nivel del mar. Las temperaturas son dignas de un infierno; las más frías están en torno a los 1.500 grados centígrados (unos 2.800 grados Fahrenheit) y las más tórridas alcanzan alrededor de 3.700 grados centígrados ó 6.700 grados Fahrenheit. Los principales componentes químicos de ese sector el manto son óxidos de magnesio, silicio y calcio. La transferencia de calor se produce a una velocidad mayor en materiales de alta conductividad térmica, respecto a los materiales de baja conductividad térmica.
El siguiente paso en esta línea de investigación será examinar los efectos que los diferentes componentes minerales tienen sobre la conductividad térmica.

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Nuevo catalizador que podría abaratar de forma espectacular el almacenamiento de electricidad

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Imagen microscópica de alta resolución del nuevo catalizador. (Foto: Los Alamos National Laboratory)

Siguen creciendo las expectativas alrededor de un nuevo tipo de catalizador, basado en carbono nanoestructurado, que podría abrir el camino hacia una nueva generación de baterías y de células de combustible lo bastante baratas y fiables como para energizar de manera más práctica automóviles eléctricos híbridos y hacer mucho más viable el almacenamiento temporal de electricidad proveniente de paneles solares o turbinas eólicas.
El equipo de Hoon T. Chung y Piotr Zelenay, del Laboratorio Nacional de Los Álamos, en Nuevo México, Estados Unidos, y Jong H. Won, quien ahora está en el Instituto de Ciencia Básica de Corea del Sur, desarrolló el nuevo tipo de catalizador, hecho de nanotubos de carbono dopados con nitrógeno.
El nuevo material tiene la mayor actividad de reacción de reducción-oxidación (reacción redox) en un medio alcalino, de entre todos los materiales no preciosos probados hasta la fecha. Esta actividad es crucial para conseguir un almacenamiento eficiente de electricidad.
Una de las bazas más obvias del nuevo catalizador es que no emplea metales preciosos como el platino, cuyo precio está a la altura del que tiene el oro. Aún así, bajo ciertas condiciones, el nuevo catalizador alcanza la misma eficiencia que tienen muchos catalizadores hechos de metales preciosos y destinados a baterías y células de combustible.
Otra ventaja clara cuando se compara al nuevo material catalizador con los que se han venido usando tradicionalmente es que no requiere para su fabricación un ciclo de procesamiento aparatoso, caro y tóxico, a diferencia de lo que ocurre a menudo con dichos materiales convencionales.

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Prueba de amerizaje

VIDEO

El Vehículo Intermedio Experimental (IXV) se prepara para su prueba más importante en Cerdeña. "Una de las mayores dificultades es volver a entrar en la atmósfera", dice Roberto Angelini, responsable de Thales Alenia Space, que ha construido el IXV.

Fuente: ESA

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=xOC0cTcMDPQ[/youtube]

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Nueva generación de robots industriales que se autoadaptan al entorno

ROBÓTICA

Baxter está diseñado para realizar labores simples que son típicas de una cadena de montaje, como por ejemplo empaquetar y desempaquetar. (Foto: Rethink Robotics)

Rodney Brooks, célebre por su labor pionera creando robots insectoides en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts, en Cambridge, Estados Unidos), y más tarde por el éxito de los robots domésticos de la empresa iRobot cofundada por él, no sabe estar sin hacer cosas nuevas, como toda mente creativa. Ahora, a través de la nueva empresa Rethink Robotics, está desarrollando robots que puedan adaptarse a labores de fabricación y al entorno de las fábricas, trabajando de modo seguro en ellas junto a personas y demostrando "sentido común".
El primer modelo comercial de Rethink, llamado Baxter y en producción desde hace unos meses, es un robot de dos brazos y tamaño similar al humano que puede ser programado para aprender labores repetitivas de producción, que engloban, a grandes rasgos, manejo, comprobación y clasificación de componentes, ensamblaje de los mismos (excepto si pesan mucho), y las labores de empaquetar y desempaquetar. Cualquier trabajador, aunque no sepa mucho de tecnología, puede programar a Baxter mediante la estrategia fácil de mover los brazos de éste, demostrándole así al robot someramente las tareas y ubicaciones deseadas, y pulsando botones en un panel de control a fin de complementar la programación.
La "cara" del robot (los ojos y las cejas mostrados en una pantalla LCD) indica su estado y dónde está prestando su atención (la dirección de su "mirada" lo denota). En la "cabeza" del robot hay sensores que le permiten reconocer cuándo hay personas cerca. En sus articulaciones hay sensores que le permiten reducir la fuerza del impacto si detecta una colisión.
La buena capacidad de Baxter para percibir a los humanos en su entorno y evitar dañarles accidentalmente es una gran baza a su favor, en comparación con robots industriales más primitivos y potencialmente más peligrosos.
El diseño de Baxter no se hizo exclusivamente desde un laboratorio, sino también a partir de extensas observaciones en fábricas. Esta experiencia de campo llevó a Brooks y sus colegas a desechar muchos elementos para Baxter que al principio parecían útiles, como una interfaz de voz (porque las fábricas son ruidosas) y pantallas táctiles (porque bastantes trabajadores usan guantes).
Una vez decidido el diseño básico, el equipo de Brooks comenzó a reducir los costos de fabricación de Baxter reemplazando componentes mecánicos costosos con software más sofisticado. Un programa avanzado permite que el robot rectifique irregularidades mecánicas, como problemas con engranajes. Elementos relativamente simples como cámaras ayudan al robot a detectar objetos sin necesidad de una precisión motora tan perfecta como la que permite agarrar objetos sin verlos a los típicos y caros robots industriales de las cadenas de montaje.
Pese a todo, el hardware del robot cuenta con algunas cualidades impresionantes. Un componente clave (que permite al robot percibir y suavizar colisiones) fue inventado y patentado en el MIT: Los brazos de Baxter contienen un mecanismo que fue inventado por Gill Pratt, antes del MIT, y Matt Williamson, quien en su día fue alumno de Brooks.
Puestos a ver paralelismos entre la labor de Brooks para iRobot y su trabajo para Rethink Robotics, se podría decir que la filosofía de diseño de Baxter abaratará y extenderá los robots industriales como se ha hecho en el caso de Roomba (el célebre robot aspiradora) y otros de iRobot y de empresas similares posteriores para el creciente campo de la robótica doméstica.

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Nuevo sistema para registrar firmas: convertir presión mecánica en señales luminosas

INGENIERÍA

El profesor Zhong Lin Wang. (Foto: Gary Meek, Georgia Tech)

Cada vez son más comunes en bancos, servicios de entrega de paquetes, y otros ámbitos, las pantallitas táctiles sobre las cuales la persona traza su firma, que queda almacenada digitalmente.
Ahora, utilizando miles de cables nanométricos, unos investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech) han desarrollado un sensor que convierte la presión mecánica, por ejemplo la aplicada al firmar o al dejar una huella dactilar, directamente en señales luminosas que pueden ser capturadas y procesadas ópticamente.
Se trata de un concepto muy nuevo de diseño, que explota las ventajas de captar en forma lumínica las fuerzas mecánicas, y que se basa en la utilización de detección paralela, con el resultado final de que evita muchas de las complicaciones de los sensores de presión convencionales.
Con el nuevo sistema desarrollado por el equipo de Zhong Lin Wang del Georgia Tech, la persona puede escribir con un bolígrafo cualquiera y el sensor detecta ópticamente lo que el usuario está escribiendo. Además, dicha detección se hace con alta resolución y con una tasa de respuesta muy rápida.
Aparte de registrar firmas y huellas dactilares, el dispositivo sensor podría proporcionar un sentido artificial de tacto, ofreciendo una sensibilidad comparable a la de la piel humana. Esto sería muy útil en el campo de la robótica.
La técnica podría utilizarse también en la captación de imágenes biológicas, así como en sistemas microelectromecánicos (MEMS).
Los nanocables individuales de óxido de zinc que forman parte del dispositivo funcionan como diminutos diodos emisores de luz (LEDs), cuando se someten a presión mecánica. Gracias a ello, el dispositivo es capaz de proporcionar información detallada sobre la cantidad de presión que se aplica.
Esta tecnología, conocida como piezofototrónica, y descrita por vez primera en 2009 por Wang, ofrece una nueva forma de capturar información sobre la presión aplicada, y alcanza una muy alta resolución: hasta 6.300 DPI (dots per inch, o puntos por pulgada).
Aparte de Wang, el equipo de investigación también incluye a Caofeng Pan, Lin Dong, Guang Zhu, Simiao Niu, Ruomeng Yo, Qing Yang y Ying Liu, todos del Georgia Tech. Adicionalmente, Pan trabaja para el Instituto de Nanoenergía y Nanosistemas de Pekín, dependiente de la Academia China de Ciencias.

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Las ballenas azules se 'broncean' para protegerse de la radiación ultravioleta

ZOOLOGÍA

Ballena azul en el Golfo de California. (Foto iane Gendron)

Los científicos han demostrado que los rayos ultravioleta (UV) pueden causar lesiones en la piel de las ballenas. Investigadores de varias instituciones inglesas, estadounidenses y mexicanas han recogido ahora, en un artículo que publica Nature, los efectos genéticos de la exposición a rayos UV en muestras de piel de ballenas azules (Balaenoptera musculus), de aleta (Balaenoptera physalus) y cachalotes (Physeter macrocephalus).
“Observamos daños provocados por la radiación UV a nivel del ADN, en particular del ADN mitocondrial (ADNmt). Este es un hecho importante porque no pueden ser reparados –a diferencia del daño en el ADN nuclear–. Estos perjuicios se identifican como una acumulación de bases en regiones donde no deberían estar, es decir, son mutaciones”, declara a SINC Karina Acevedo-Whitehouse, científica de la Universidad Autónoma de Querétaro (México) y coautora de la investigación.
Las muestras con las que trabajaron los investigadores fueron biopsias de piel de las ballenas, de las que se obtenía el ADN y el ARN (este último para cuantificar la expresión de los genes de interés). Se recogieron en el Golfo de California, entre 2007 y 2009.
“Podríamos decir que tenemos evidencia de que las ballenas azules tienen el potencial de broncearse. Observamos que a lo largo de la temporada estas ballenas incrementaban la expresión de genes claves relacionados con la producción de melanina”, explica la investigadora.
Sin embargo, esto no ocurría en las otras dos especies, la ballena de aleta o rorcual común y el cachalote, que son más oscuras que la ballena azul. Parece que su protección al sol estriba en el incremento en la expresión de genes relacionados con la reparación del daño provocado. En concreto, las ballenas de aleta tienen la incidencia más baja de quemadura de los cetáceos estudiados.
Los investigadores creen, por tanto, que los rorcuales comunes tienen menos daños provocados por la radiación UV porque son más oscuros, lo que les confiere ya cierta protección, y porque permanecen poco tiempo en superficie. Su patrón de buceo es muy distinto al del cachalote, que permanece hasta 45 minutos en superficie.
También registraron un incremento de los niveles de la proteína Hsp70 en los cachalotes. Según Acevedo-Whitehouse, “que tengan mayores niveles de Hsp70 lo explicamos como un reflejo de la actividad celular en respuesta a la radiación solar. Como ellas ya no pueden pigmentarse más, entonces incrementan la actividad de sus mecanismos de reparación de daño”.
“Nuestro estudio proporciona información sobre las estrategias evolutivas que han marcado a estas especies y, por otro lado, pone en evidencia que –además de otros factores– la radiación solar contribuye al estrés ambiental al que se enfrentan estos animales. Es necesario seguir trabajando para conocer los efectos a largo plazo”, concluye.

Fuente: SINC

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