Noticias de la ciencia y la tecnologia

Aprendiendo a Controlar las Dimensiones de los Nanotubos
27 de Septiembre de 2007.

Yendo más allá de los nanotubos de carbono, unos investigadores están obteniendo conocimientos valiosos sobre una notable clase de nanomateriales tubulares que pueden ser producidos en el agua, con un grado alto de control sobre su diámetro y longitud. Basados en la combinación de óxidos metálicos con silicio y germanio, estos nanotubos inorgánicos de pared simple podrían ser útiles en un amplio abanico de aplicaciones de la nanotecnología que requieren del control preciso sobre las dimensiones de los nanotubos.


Los investigadores, del Instituto Tecnológico de Georgia, estudian la formación de estos nanotubos de óxidos metálicos para entender los factores clave que controlan dicha formación con diámetros y longitudes específicos, a partir de una "sopa" precursora compuesta de productos químicos disueltos en agua. Su meta es desarrollar las pautas generales necesarias para poder controlar el diámetro de los nanotubos con precisión subnanométrica, y su longitud con precisión de unos nanómetros.

Hasta ahora, los investigadores han obtenido resultados alentadores con un sistema prototipo que produce nanotubos de AlSiGeO. La investigación podría abrir las puertas para el desarrollo de un conjunto más general de "reglas" químicas aplicables al control dimensional de los nanotubos, lo que puede conducir a una amplia gama de nuevas aplicaciones para los nanotubos inorgánicos y otros materiales de tamaño nanométrico.

Los investigadores han demostrado que para afinar el diámetro de estos nanotubos hay una base termodinámica y estructural claramente cuantificable en el ámbito molecular. Están interesados en desarrollar la ciencia de estos materiales hasta el punto de que los científicos puedan manipular su curvatura, longitud y estructura interior de una forma compleja mediante un proceso químico barato basado en el agua y bajo condiciones moderadas.

Utilizando reacciones químicas producidas en agua, a menos de 100 grados Celsius, el equipo de investigación de Sankar Nair, que incluyó a Suchitra Konduri y a Sanjoy Mukherjee, varió el contenido de germanio y silicio durante la síntesis de los nanotubos, y luego los caracterizó cuantitativamente mediante diversas técnicas analíticas, para demostrar una clara asociación entre la composición del nanotubo y su diámetro.

Simultáneamente, los cálculos de la dinámica molecular efectuados por el grupo demostraron una fuerte correlación entre la composición, el diámetro y la energía interna del material.

Determinan Con Precisión la Velocidad del Tiranosaurio Rex
27 de Septiembre de 2007.

Aunque capaz de atrapar a cualquier ser humano corriendo, difícilmente podría el T. rex, según indica una nueva investigación, haber logrado perseguir a un automóvil a no ser que éste circulase muy despacio, una situación mostrada en la famosa película "Parque Jurásico". En el estudio de la Universidad de Manchester, se utilizó una potente supercomputadora para calcular las velocidades durante la carrera de cinco dinosaurios carnívoros, de corpulencias muy distintas, desde los 3 kilogramos de un Compsognathus hasta las 6 toneladas de un Tiranosaurio.


El estudio, considerado como el más exacto realizado hasta ahora, atribuye al T. rex una velocidad de 29 kilómetros por hora.

Resulta modesta si la comparamos con la de unos 60 kilómetros por hora que alcanzaba el bípedo Compsognathus y que se parece a la estimada por la supercomputadora para el más veloz de los animales bípedos que hoy viven: el avestruz.

Según explican los miembros del equipo, encabezado por el especialista en biomecánica Bill Sellers y el paleontólogo Phil Manning, la exactitud de sus resultados se produjo debido a la capacidad de la supercomputadora para emplear directamente con cada modelo de dinosaurio los datos requeridos, sin extrapolaciones peligrosas.

"Investigaciones previas se basaron en los datos de modelos de bípedos hoy existentes para proporcionar indicios sobre cuán rápido podrían correr los dinosaurios", explica Sellers. "Tales cálculos pueden predecir con precisión la velocidad máxima de un pollo de seis toneladas, pero los dinosaurios no estaban constituidos como los pollos y no corrían del mismo modo que ellos.

Para la nueva investigación se incorporó información sobre la estructura ósea y muscular de los dinosaurios directamente en la supercomputadora para que pudiera determinar cómo eran capaces de moverse aquellos animales.

A pesar de su poderosa memoria y de sus 256 procesadores, la máquina necesitó una semana para aprender la biomecánica de cada animal, comenzando con los primeros pasos torpes, y desarrollando la máxima velocidad durante la carrera, basándose en la postura y en el modo de andar óptimos.

Los primeros datos suministrados a la supercomputadora fueron los de un ser humano de 70 kilogramos con la estructura ósea y muscular de un deportista profesional. El ordenador predijo con precisión la velocidad máxima de un deportista humano, que es algo menor que la estimada para el T. rex de 29 kilómetros por hora (unos 8 metros por segundo).

Se suministraron a la supercomputadora los datos óseos y musculares de un emú sudamericano de 30 kilogramos y de un avestruz de 65, y luego ésta calculó las velocidades máximas durante la carrera, de 13 y 15 metros por segundo respectivamente.

El proceso se repitió utilizando los datos óseos y musculares de cinco dinosaurios bípedos y carnívoros: un Compsognathus de 3 kilogramos, un Velocirraptor de 20, un Dilofosaurio de 430, un Alosaurio de 1,4 toneladas, y el Tiranosaurio de 6.

Desde que se estrenó la película Parque Jurásico, los científicos han debatido la velocidad de estos dinosaurios y algunos se han preguntado si el Tiranosaurio pudo siquiera correr verdaderamente.

Esta nueva investigación, que empleó la mínima masa muscular requerida para el movimiento de las patas del T. rex, sugiere que si bien no era tremendamente veloz, el carnívoro era sin duda capaz de correr, y no tendría dificultad para cazar a cualquier ser humano que huyera corriendo.

Avanzando Hacia las Nuevas Energías Mediante la Electroquímica
27 de Septiembre de 2007.

En un esfuerzo por desarrollar fuentes de energías alternativas como células de combustible y "combustible solar" por medio de fotosíntesis artificial, varios equipos de científicos del Laboratorio Nacional de Brookhaven están trabajando meticulosamente con los electrones en ámbitos como el de los catalizadores, y ya han conseguido algunos resultados prometedores.


James Muckerman trabaja con un equipo de investigadores para diseñar catalizadores inspirados en la fotosíntesis, el proceso natural por el que las plantas verdes convierten la luz solar, el agua, y el dióxido de carbono, en oxígeno e hidratos de carbono. La meta es diseñar un sistema inspirado en la biología, capaz de producir combustibles como el metanol o el hidrógeno directamente del dióxido de carbono o el agua respectivamente, utilizando la energía solar, un recurso renovable.

Para reproducir uno de los pasos importantes en la fotosíntesis natural, Muckerman utiliza complejos moleculares que contienen el metal rutenio, como catalizador para impulsar la conversión del agua en oxígeno, protones, y electrones. En concreto, el grupo de Muckerman está trabajando para determinar la actividad electrónica de un catalizador recientemente desarrollado en Japón. A diferencia de catalizadores anteriores de rutenio que tienen una vida muy corta, el nuevo parece ser muy activo y estable. El desafío es determinar con exactitud cómo funciona el catalizador. Los resultados de esta vía de investigación podrían brindar una nueva orientación para el diseño de futuros catalizadores.

Utilizando las moléculas orgánicas como componentes electrónicos en los dispositivos de tamaño nanométrico, se podrían conseguir varios progresos tecnológicos, incluyendo circuitos minúsculos para mejorar las células solares. Uno de los aspectos más importantes en este campo es el funcionamiento del contacto entre la molécula y el metal, y la transferencia de electrones que se produce entre ambos. Con esta idea en mente, Marshall Newton y el antiguo investigador del Brookhaven, Vasili Perebeinos, estudiaron la actividad electrónica involucrada en el autoensamblaje de moléculas orgánicas encapsuladas en azufre y depositadas sobre una superficie de oro. Sus resultados fueron sorprendentes. Por regla general, una actividad eléctrica grande involucra cargas que se mueven desde o entre la parte orgánica y la superficie del metal. Pero en este caso, la reestructuración electrónica se lleva a cabo internamente durante el proceso de unión de todas estas cadenas orgánicas antes de que estén en contacto con el metal.

El platino es el metal electrocatalítico más eficiente para acelerar las reacciones químicas en las células de combustible. Sin embargo, las reacciones producidas por el caro metal son lentas, y a menudo se desencadenan reacciones secundarias indeseadas que degradan el electrodo. En un esfuerzo por encontrar una alternativa más atractiva económicamente, con alta actividad y estabilidad, la química Ping Liu y su grupo de investigación están introduciendo óxido de rutenio en el sistema electrónico. Formando cuidadosamente una capa delgada de platino sobre una superficie de óxido de rutenio, Ping ha calculado que la reacción de oxidación-reducción (la "fuerza motriz" de las células de combustible) se realiza casi tan rápido como con el catalizador de platino puro, utilizando mucho menos del caro metal e impidiendo su disolución.