Unas nuevas tintas podrían implicar pantallas OLED más baratas

Las pantallas de díodos orgánicos emisores de luz, OLED, parecen tenerlo todo: eficiencia energética y una imagen hermosa y definida que se actualiza rápidamente. Sin embargo, es difícil hacerlas a gran escala, los televisores OLED siguen siendo muy caros. La semana pasada, DuPont Displays anunció el desarrollo de un proceso de fabricación que la empresa afirma que se puede utilizar para imprimir grandes televisiones OLED de alto rendimiento en volúmenes deberían reducir los costes. Usando una impresora hecha a medida por el fabricante japonés Dainippon Screen, DuPont afirma que puede imprimir una televisión de 50 pulgadas en menos de dos minutos, y las pruebas de las pantallas muestran que su rendimiento es fiable --las pantallas deberían durar unos 15 años.

Los fabricantes de pantallas se han esforzado por escalar la fabricación de OLEDs, manteniendo un alto rendimiento y bajos costes. "La pregunta clave es, cuando se escala la producción, ¿el coste por pulgada cuadrada cae o sube?" señala William Feehery, presidente de DuPont Displays.

Las pantallas OLED en el mercado actualmente dependen de una técnica cara de pequeña escala llamada evaporación sombra-máscara para disponer las moléculas orgánicas emisoras de luz que forman los píxeles de las pantallas. El televisor OLED de 15-pulgadas de LG, el más grande en el mercado, está planificado que salga en los Estados Unidos este año con un precio de 2.725 dólares. A estos precios, los OLEDs no pueden competir con las pantallas de cristal líquido (LCD), que son relativamente baratas porque los fabricantes pueden fabricarlas en grandes cantidades.

Una de las alternativas más prometedoras a la deposición de sombra-máscara es la impresión, que es compatible con la fabricación de pantallas de gran tamaño. Sin embargo, la impresión es difícil de hacer de forma fiable, y los dispositivos resultantes se han quedado atrás en rendimiento y durabilidad respecto a las realizadas mediante técnicas convencionales. Ha sido un importante desafío en el campo de los materiales desarrollar tintas que no sangren durante el proceso de impresión, que tengan las propiedades eléctricas y ópticas deseadas, y que no se deterioren con el tiempo.

Las pantallas OLED se componen de 12 a 15 capas de materiales. En cada píxel los materiales emisores de luz roja, verde y azul están posicionados lado a lado y el conjunto colocado entre los materiales que llevan la corriente eléctrica dentro y fuera del dispositivo y que permiten salir a la luz. Cuando estas capas se mezclan durante la impresión, el rendimiento del dispositivo se resiente.

DuPont ha abordado este problema mediante el uso de moléculas activas en las tintas utilizadas para imprimir cada capa que no son solubles en las tintas utilizadas para imprimir las capas adyacentes. Esto es más complejo de lo que pueda parecer, señala Feehery. "Cada uno de estos materiales es un esfuerzo de desarrollo importante en sí mismo, y tener que restringirlo respecto a los que tiene encima y los que tiene debajo impone un gran número de limitaciones", afirma él.

La empresa trabajó con Dainippon Screen para desarrollar una impresora multi-inyector para las nuevas tintas. "La impresora de Dainippon funciona como una manguera de jardín", indica Feehery. Genera un flujo continuo de tinta, en lugar de gotas, y se mueve sobre una superficie a una velocidad de cuatro a cinco metros por segundo mientras estampa la pantalla. DuPont afirma que sus materiales OLED de color rojo, verde y azul pueden usarse para fabricar pantallas que durarán unos 15 años. (La estabilidad con el tiempo ha sido una preocupación respecto a las pantallas OLEDs impresas.)

Feehery afirma que el proceso de DuPont es lo suficientemente simple para competir en coste con las LCD. "Ahora podemos decir que funciona, y vale la pena escalar", afirma Feehery. DuPont licenciará el proceso de fabricación y venta de los materiales a fabricantes de pantallas.

La empresa tendrá, no obstante, que hacer frente a la competencia. Hay varias otras empresas que están trabajando en tintas OLED, incluyendo Universal Display Corporation en los Estados Unidos, Merck en Alemania, y Sumitomo Chemical en Japón. Además, Kateeva, una startup con sede en Menlo Park, California, está desarrollando un equipo de impresión OLED que combina el volumen de impresión de la inyección de tinta con el rendimiento de los dispositivos fabricados por el proceso de sombra-máscara

Fuente: Technology Review

Robots de ADN en movimiento

Su estructura precisa y su capacidad de unirse con otras moléculas hace del ADN un material construcción atractivo para los investigadores de nanotecnología. Los científicos ya han utilizado el ADN para construir patrones de dos dimensiones, objetos tridimensionales, y dispositivos cambiantes de forma sencillos. Recientemente, dos equipos de investigadores han fabricado por separado unas complejas máquinas programables usando moléculas de ADN.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Columbia, la Universidad Estatal de Arizona y el Caltech han diseñado un dispositivo que sigue un camino programable en una superficie estampada con ADN. Al mismo tiempo, otro equipo de investigadores de la Universidad de Nueva York, dirigido por el pionero de la nanoarquitectura de ADN Ned Seeman, ya combinado varios dispositivos de ADN para fabricar una línea de montaje. Este nanoartilugio recoge nanopartículas de oro a medida que da vueltas a lo largo de una superficie estampada con ADN.

Las dos máquinas, descritas hoy en la revista Nature, son un posible paso adelante hacia la fabricación de nanobots de ADN que podrían montar diminutos dispositivos eléctricos y mecánicos. Estos robots de ADN también podrían juntar las moléculas en nuevas maneras y constituir nuevos materiales, afirma Lloyd Smith, profesor de química de la Universidad de Wisconsin-Madison. "Los robots podrían tener la capacidad de colocar una molécula de una determinada manera para que una reacción con otra molécula ocurra, lo que podría no ocurrir si chocan al azar en una solución", señala él.

Anteriormente, los investigadores habían diseñado máquinas simples, tales como pinzas y caminadores que también se han fabricado a partir del ADN. Las pinzas se abren y se cierran mediante la adición de líneas específicas de ADN a la solución. Los caminadores son moléculas con cadenas colgando, o piernas, que se unen y separan de otras cadenas de ADN estampadas en una superficie, en el efecto moviéndose a lo largo de la superficie.

El nanocaminador fabricado en la Universidad de Columbia es una molécula de proteína decorada con tres patas--cadenas DNAzymes únicas--, moléculas de ADN sintético que actúan como enzimas y catalizan la reacción. Las piernas se unen a las hebras complementarias de ADN sobre una superficie. Seguidamente, catalizan una reacción que acorta una de las hebras de la superficie, de modo que su fijación a la pierna se vuelve más débil. Esa pierna se suelta y se mueve hasta la cadena de superficie siguiente.

El caminador sigue un camino de hebras que los investigadores estampan en la superficie. Puede caminar hasta 50 pasos--en comparación con los dos o tres pasos que podían hacer los caminantes anteriores. Se detiene cuando encuentra una secuencia que no puede ser más corta. "Mostramos cómo programar el comportamiento [del caminador] por programación de su entorno ", señala Milan Stojanovic, ingeniero biomédico en la Universidad de Columbia que desarrolló el caminador. "Eso nos permite pensar en añadir una mayor complejidad: más de una molécula interactuando y comandos más complicado en la superficie. Lo que esperamos hacer con el tiempo es poder [usar los nanobots para] reparar tejidos."

Seeman y sus compañeros de la Universidad de Nueva York combinan tres componentes diferentes de ADN para hacer una línea de montaje. Tienen un camino de ADN, un caminador y una máquina que puede entregar o retener una carga de una molécula de oro. La máquina es una estructura de ADN que se puede configurar para poner una hebra cargada con una partícula de oro en la ruta del caminador o quitársela. Su caminador tiene cuatro patas y tres cadenas únicas de ADN que constituyen las manos se pueden enlazar con el oro.

Los investigadores demostraron un sistema en el que el caminante pasa tres máquinas, cada una con un tipo diferente de partícula de oro. Cada máquina se puede configurar para proporcionar su carga o mantenerla, dando un total de ocho formas diferentes en que el caminador puede ir cargado, lo que lleva a ocho productos diferentes.

Estos avances representan el éxito continuo en la creación de nanodispositivos con funciones cada vez más complejas. "[Estamos] evolucionando de las entidades individuales que hacen algo interesante a los sistemas de entidades que trabajan en algo con un comportamiento y función más complejos ", afirma Smith.

Fuente: Technology Review

Un microscopio de 3 dólares que se conecta a teléfonos móviles

Un pequeño microscopio digital que sólo cuesta unos pocos dólares se puede conectar a un teléfono móvil y realizar diagnósticos médicos básicos que normalmente requerirían el uso de costosos equipos de laboratorio. El microscopio, que no usa lentes, ahorra en cuanto a coste y peso gracias al uso de algoritmos para obtener más información a partir de las imágenes. El dispositivo puede generar recuentos sanguíneos e identificar células enfermas y bacterias a partir de imágenes simples enviadas a través de un cable USB a un teléfono móvil equipado con software para el proceso de los datos. La última versión del microscopio integra un método de contraste basado en interferencia para proporcionar imágenes de mejor calidad, además de información de diagnóstico.

Los investigadores encargados de desarrollar el dispositivo esperan que proporcione mejores diagnósticos médicos en aquellas partes del mundo donde los teléfonos móviles son frecuentes, pero el acceso a los costosos equipos de diagnóstico clínico no lo es. Incluso los teléfonos móviles básicos tienen hoy día una capacidad de procesamiento que se puede utilizar para analizar imágenes de los frotis de sangre y otras muestras sobre el terreno, lo que permite a un paciente obtener el fármaco correcto contra la tuberculosis de forma más rápida, y permite a los proveedores de atención de salud identificar cepas resistentes a los fármacos también más rápidamente. Lo que diferencia al nuevo microscopio de otros intentos por integrar el diagnóstico óptico con los teléfonos móviles es el hecho de haber conseguido que sea lo más simple y barato posible. Esto significa la eliminación de las costosas lentes, y el uso de software para obtener información médica a partir de imágenes borrosas.

El dispositivo fue creado por investigadores dirigidos por Aydogan Ozcan, profesor de ingeniería eléctrica y biomédica de la UCLA. Sólo tiene dos componentes clave de hardware: un diodo emisor de luz para iluminar la muestra y un chip sensible a la luz. Estos componentes tienen un coste de alrededor de 30 a 40 centavos. Las diapositivas manchadas con muestras se cargan en el microscopio a través de un pequeño cajón que se encuentra entre el LED y el sensor de luz. Un puerto USB transporta energía y datos entre el punto de observación y el teléfono móvil. El diminuto microscopio mide entre unos seis centímetros de altura por cuatro centímetros en cada lado, y pesa sólo 46 gramos.

Dado que el microscopio no tiene lentes, no magnifica las imágenes. Sin embargo, es capaz de obtener resolución por debajo de dos micrómetros, y proporciona imágenes tan claras como las de un microscopio 40X convencional. Esto es posible gracias al software de procesamiento de imágenes. "El aspecto digital lo compensa todo", afirma Ozcan. Al tiempo que la luz del LED pasa a través de un determinado tipo de célula, la luz se curva o difracta de forma característica, dependiendo del tamaño de la célula, la forma y el índice de refracción. Los datos recogidos por el chip sensible a la luz se llevan a un teléfono móvil para su análisis. Ozcan ya ha demostrado con anterioridad la ejecucion de un software en el teléfono que consulta una colección de firmas de difracción características de determinados tipos de células y bacterias para identificar y contar las células en la muestra.

El hecho de no usar lentes elimina gastos, explicó Wilbur Lam, oncólogo pediatra del Hospital Infantil de la Universidad de California, en San Francisco, aunque aquellos médicos acostumbrados a ver imágenes por el microscopio exigirán una mejor calidad de imagen. "Los médicos son conservadores", afirma. Lam está trabajando con un grupo de ingenieros dedicados a la integración de la microscopia convencional, basada en lentes, con los teléfonos móviles.

Los investigadores de UCLA están mejorando la calidad de las imágenes tanto con el uso de software como de hardware. "Con un tipo de procesamiento más avanzado, podemos hacer análisis más detallados y extraer imágenes de las sombras con una resolución lo suficientemente aceptable como para mostrar características subcelulares", afirma Ozcan.

El grupo de UCLA también ha creado una nueva versión del microscopio que integra un truco óptico utilizado para mejorar el contraste de imagen en los microscopios convencionales. Este método, llamado contraste de interferencia diferencial, utiliza un prisma para dividir el haz de luz en dos haces con distintas polarizaciones antes de pasar a iluminar la muestra, y un segundo prisma para recombinarse después pasar por la muestra. La combinación de los dos haces produce una imagen con un contraste mejorado. Este método hace que sea posible ver muchos tipos de bacterias transparentes sin tener que usar manchas. Añadir la interferencia de contraste a un microscopio convencional cuesta cerca de 1.000 dólares, puesto que cada uno de los prismas debe ser cuidadosamente alineado con las lentes. El método de UCLA es holográfico, y en efecto genera dos imágenes de cada célula, cada una realizada con luz de polarización distinta. Estas imágenes se procesan y se recombinan para obtener más información a partir de una muestra y para producir un mejor contraste.

En el microscopio de UCLA, los elementos de contraste de fase se pueden añadir y quitar a través del mismo pequeño cajón donde se carga la muestra puesto que no hay otros elementos con los que realizar la alineación. El único coste de materiales es el de los 2 dólares de los prismas, unas películas de cristal de cuarzo de 100 micrómetros de espesor, lo que sube el coste total del dispositivo a cerca de 3 dólares.

Ozcan está trabajando en la actualidad con una startup llamada Holoscope, con sede en Santa Mónica, California, para desarrollar el microscopio. Afirma que la empresa desarrollará los microscopios lo largo de dos líneas, una para el mercado educativo y otra para la realización de hemogramas completos.

Fuente: Technology Review

Reactores modulares a pequeña escala, nueva esperanza de la energía nuclear

Diversas empresas y entes estatales de todo el mundo están desarrollando un nuevo paradigma en energía nuclear aplicada a servicios públicos de producción y distribución de electricidad. Se trata de los reactores modulares a pequeña escala, una solución frente a los enormes gastos y las complejas estructuras que requieren las grandes centrales nucleares convencionales. Con ellos, la alternativa de la energía nuclear sería más accesible y práctica para su uso en la producción de electricidad.

El trabajo de diferentes organizaciones en la investigación de reactores modulares a pequeña escala podría desembocar en un nuevo paradigma en el campo de la energía nuclear. Es que el empleo de los reactores mencionados transformaría a esta fuente energética en una solución más accesible económicamente para la alimentación de redes eléctricas y otros sistemas de utilidad social.

Los diseños modulares aplicados a los reactores pequeños permiten la posibilidad de trabajar en conjunto en redes integradas, para de esta manera lograr la misma potencia de un gran reactor. Esta facilidad es vital para las empresas de servicios públicos u otros entes que estén interesados en utilizar la energía nuclear para alimentar redes comunitarias o urbanas de electricidad, por ejemplo.

El gran dilema de la energía nuclear con este fin han sido siempre los costos implicados. Si pensamos que una central nuclear convencional requiere para su desarrollo una erogación de entre 7.000 y 10.000 millones de dólares, podemos entender rápidamente que se trata de una infraestructura al alcance únicamente de unos pocos.

De acuerdo a la información que recoge un artículo del medio especializado IEEE Spectrum, la tecnología que están desarrollando diferentes empresas y entes gubernamentales en todo el mundo permite concluir que una solución más económica se encuentra en la reducción de la escala de las centrales nucleares, que de esta manera pueden ser construidas por docenas y, posteriormente, integrarse para aumentar su potencia.

Las potencialidades de los nuevos reactores

Muchas empresas de ingeniería están desarrollando reactores más pequeños, que las firmas de servicios públicos ven como una posibilidad real para incorporar a la energía nuclear entre sus fuentes de abastecimiento. Por ejemplo, pequeños reactores modulares de 70 a 210 megavatios se están construyendo en este momento en China y Rusia.

Además, empresas de tecnología nuclear como Westinghouse Electric, General Atomics o Babcock & Wilcox están desarrollando o adquiriendo tecnologías similares en Estados Unidos. Esto permite reducir los costos y hacer más sencillo el control de las infraestructuras, entre otras ventajas.

Es vital para ello la construcción en módulos, que permite que los reactores sean lo suficientemente pequeños como para ser transportados en un camión o vagón de ferrocarril, diseñándose de tal forma para poder ser fácilmente conectados, montados y puestos en marcha en el lugar de destino.

Esta innovación es una gran esperanza frente a las extensas obras de construcción necesarias para el desarrollo de los inmensos reactores empleados actualmente, que además son propensos a diferentes problemas de calidad y retrasos, insumiendo al mismo tiempo riesgos y posibles fallas de seguridad.

Casos concretos y controversias

Por ejemplo, la empresa Babcock & Wilcox está desarrollando un reactor de agua ligera que supondrá un gasto total de 600 millones de dólares. Con la misma producción de electricidad que un reactor a gran escala de similar tecnología, pero empleando módulos que incrementan la seguridad, fiabilidad y rendimiento de la estructura, esta firma logrará un importante descenso en los costos y obtendrá energía un 20% más económica con relación a un reactor convencional.

En el mismo sentido, los directivos de Energy Northwest, una agencia estatal de Washington, Estados Unidos, creen que la energía nuclear puede ser una fuente limpia y económicamente viable para cumplir con un aumento de la demanda energética en la zona, en torno a los 250 - 350 MW de capacidad agregada. Para ello, están desarrollando un ambicioso plan de construcción de un reactor modular de pequeña escala.

El consorcio Chinergy Co, con base en Beijing, es otra de las empresas que está desarrollando nuevos conceptos para reactores de pequeña escala. Esta firma acaba de lanzar la construcción de un reactor de este tipo que puede operar al doble de la temperatura de un reactor grande, logrando al mismo tiempo hasta un 50 por ciento más de eficiencia energética.

Sin embargo, existen diferentes objeciones políticas a estos nuevos reactores. Precisamente al ser más accesibles, puede aumentar el riesgo de proliferación de estos reactores en diferentes partes del mundo, sin que sea excluyente su uso con fines energéticos o pacíficos. Vale recordar que aunque son más pequeños, siguen siendo reactores nucleares y el peligro que conllevan al caer en malas manos continúa presente.

Fuente: Tendencias21

Obtienen biocombustibles con microalgas expuestas a la cocción a presión

Un nuevo mecanismo de producción de biocombustibles podría llegar a acelerar el desarrollo de esta fuente energética. Se trata de un sistema que emplea la cocción a presión de microalgas, y que fue elaborado por especialistas de la Universidad de Michigan. Las ventajas con relación a otros sistemas incluyen un menor costo, una mayor rapidez en la producción y más eficacia en el proceso. Al mismo tiempo, los ingenieros de Michigan están analizando diferentes bacterias que podrían tener también aplicación en el campo de los biocombustibles.

Justamente, los biocombustibles están considerados como la fuente energética alternativa con mayores posibilidades de suplantar a los combustibles fósiles en primera instancia, por lo menos en una buena cantidad de funciones. Sin embargo, para que eso suceda se necesita incrementar la producción y abaratar costos.

Enfoques hidrotermales, catalíticos y biológicos se han integrado en este nuevo sistema, para cuya investigación se ha logrado un subsidio de la National Science Foundation por dos millones de dólares. Arthur F. Thurnau y Phillip Savage, del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Michigan, son los principales responsables de este trabajo.

Según los investigadores, esta nueva técnica podría desempeñar un papel importante en el camino de Estados Unidos hacia la independencia energética, logrando al mismo tiempo una trascendente disminución en las emisiones de dióxido de carbono procedentes del sector hidrocarburífero. Lógicamente, también podría ser provechosa para muchos otros países.

Microalgas sometidas a presión

Las microalgas son especies de algas microscópicas, plantas simples y flotantes que no tienen hojas, raíces o tallos. Las mismas se descomponen más fácilmente que otras plantas empleadas para producir biocombustibles porque no cuentan con paredes celulares resistentes, de acuerdo a los datos aportados por los propios responsables de la investigación.

A diferencia de los combustibles fósiles, los biocombustibles a base de algas y obtenidos a partir de este sistema no producen dióxido de carbono, por lo tanto no generan emisiones contaminantes. Este nuevo método fue difundido a través de una nota de prensa de la Universidad de Michigan, que también fue reproducida por el medio especializados Science Daily.

El método empleado por los investigadores estadounidenses consiste en el cultivo de microalgas especiales, que posteriormente son sometidas a un tratamiento de cocción a presión, mediante el cual se obtienen los biocombustibles. Este sistema cuenta con múltiples ventajas con respecto a otros.

Por ejemplo, el proceso hidrotermal utilizado en el marco de este proyecto de investigación permite aprovechar los tipos de microalgas con menor tenor graso, además de eliminar el proceso de secado de las algas, dos obstáculos importantes para la conversión a gran escala de microalgas en combustibles líquidos.

Más detalles

Según el especialista Phillip Savage, el proceso realizado consiste sencillamente en una “sopa de algas". Las microalgas se someten a una temperatura de 300 grados centígrados, siempre manteniendo el agua a alta presión para preservar el estado líquido en lugar de crear vapor.

La cocción a presión se realiza durante un lapso de entre treinta minutos a una hora, tras lo cual se obtiene el biocombustible crudo. La alta temperatura y la presión elevada permiten que las algas se descompongan al reaccionar con el agua. Así se obtienen los hidrocarburos, pero también las proteínas y los carbohidratos presentes se descomponen, aportando al rendimiento del biocombustible.

Los ingenieros sostienen que este proceso intenta reproducir el mecanismo empleado por la naturaleza para desarrollar el petróleo, pero sin la necesidad de esperar millones de años. Vale destacar, igualmente, que no se trata de un sistema mágico y que aún restan resolver varios interrogantes. Al mismo tiempo, los especialistas están estudiando el potencial de algunas bacterias, como la E. coli, para el desarrollo de biocombustibles.

Savage resaltó que la parte más compleja de este nuevo método es transformar el biocombustible crudo que sale de la olla a presión y convertirlo en algo que pueda utilizarse para la propulsión de automóviles, por ejemplo. Para ello se requiere cambiar las propiedades del material para que pueda fluir con más facilidad, y hacerlo de una manera sencilla, rápida y económica.

Fuente: Tendencias21

Amortiguadores generadores de electricidad

Unos nuevos amortiguadores generadores de electricidad, que están siendo desarrollados por la empresa Levant Power, con sede en Cambridge, Massachussets, pueden reducir el consumo de combustible entre el 1,5 y el 6 por ciento, dependiendo del vehículo y de las condiciones de conducción. El sistema también puede mejorar el manejo del vehículo.

Levant ha demostrado la tecnología en pruebas en carretera con un Humvee y ampliará las pruebas a camiones, autobuses y otros vehículos a lo largo de este verano. Los nuevos amortiguadores parecen amortiguadores convencionales desde el exterior, a excepción de un cable de alimentación que sale de un extremo, y pueden ser instalados en vehículos normales por los mecánicos. Éstos se conectan a un dispositivo de administración de energía que también puede controlar la energía de otras fuentes, tales como sistemas de frenado regenerativo, dispositivos termoeléctricos que convierten el calor residual en electricidad, o paneles solares. La electricidad generada se incorpora después al sistema eléctrico del coche para reducir la cantidad de carga en el alternador.

Al igual que en un amortiguador convencional, la tecnología de Levant utiliza el movimiento de un pistón sumergido en aceite para amortiguar el movimiento. Sin embargo, Levant ha desarrollado una cabeza del pistón modificada que incluye unas piezas que lo hacen girar a medida que avanza a través del aceite, convirtiéndolo en un pequeño generador. Para mejorar el manejo del vehículo, el regulador de potencia utiliza la información de acelerómetros y otros sensores para cambiar la resistencia de los generadores, que endurece o suaviza la suspensión. Por ejemplo, si los sensores detectan que el coche empieza una curva, el regulador de potencia puede aumentar la resistencia de los amortiguadores en las ruedas exteriores, la mejor para las curvas, indica David Diamond, vicepresidente de desarrollo de negocio en Levant.

El sistema funciona más eficientemente en vehículos todo terreno pesados que se muevan rápidamente sobre un terreno accidentado, por lo que la empresa tiene como objetivo las aplicaciones militares. La compañía ha destacado el uso de piezas disponibles en el mercado, siempre que sea posible, para mantener bajos los costes. Diamond señala que los amortiguadores de choque activos han fracasado comercialmente en el pasado porque eran demasiado caros. Lo que distingue el nuevo sistema es su coste relativamente bajo y la capacidad para generar electricidad, afirma él. Los amortiguadores y los controles electrónicos van a costar un poco más que los amortiguadores convencionales, señala él, pero en aplicaciones tales como camiones comerciales, el ahorro de combustible se espera que pague por los costes adicionales en 18 meses.

Lei Zuo, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad Stony Brook, indica que varios investigadores de la Universidad Tufts y de General Motors han presentado patentes sobre sus propios diseños de amortiguadores generadores de electricidad. Él también está desarrollando sus sistemas propios que no usan fluidos, sólo la resistencia electromagnética. Él afirma que uno de los mayores retos en el diseño de estos sistemas es hacerlos lo suficientemente pequeños para caber en los vehículos existentes, al mismo tiempo que se asegura que siguen siendo capaces de convertir una cantidad útil de electricidad.

Levant no tiene prevista la fabricación de la tecnología en sí, sino más bien concederle la licencia a un fabricante o crear una empresa conjunta.

Fuente: Technology Review

Bacterias caza-herbicidas

Las bacterias comunes de laboratorio se han convertido en basureros capaces de buscar y destruir el herbicida conocido como atrazina, un contaminante ambiental que puede ser peligroso para la vida salvaje. La clave para la transformación reside en la combinación de un interruptor sintético que permite a las bacterias perseguir el componente químico, así como un gen tomado de otra especie de bacterias para descomponer la atrazina.

Algunas bacterias salvajes han desarrollado la capacidad de metabolizar la atrazina. Mediante el uso de un método perteneciente al campo de la biología sintética, un equipo de la Universidad Emory en Atlanta acaba de dotar a una cepa sintética de E. coli con la capacidad de cazar a la atrazina y metabolizarla.

Las bacterias normalmente usan proteínas sensoriales llamadas quimiorreceptores para detectar los productos químicos en el ambiente. La reestructuración de uno de estos receptores en una proteína de diseño que reconozca la atrazina sería un reto enorme. Por tanto, en vez de eso Justin Gallivan y su equipo se centraron en el ARN para desarrollar una molécula que se vinculase a la atrazina y conocida como ribollave ('riboswitch').

"Una ribollave es un trozo de ARN que se une a una pequeña molécula y cambia de forma al hacerlo, lo que conduce a un cambio en la expresión génica", explica Gallivan. Su grupo utilizó un novedoso proceso de selección para sintetizar y desarrollar una ribollave nueva desde cero en el laboratorio. Al acoplar la ribollave a un gen que controle el movimiento se permite que las bacterias se muevan hacia la atrazina más cercana.

El equipo sintetizó mil billones (10^15) de trozos de ARN, cada uno de ellos con una secuencia ordenada de forma aleatoria de 40 nucleótidos, y probaron su capacidad para adherirse a la atrazina. Después de repetir esto varias veces, y extrayendo todo el ARN que se vinculaba al producto de la descomposición de la atrazina, los investigadores llegaron a una selección de secuencias mucho más pequeña, y todas ellas se adherían a la atrazina.

La ribollave también tiene que ser capaz de cambiar de forma de tal manera que sólo permita que la proteína se mueva cuando está presente la atrazina. El equipo de Gallivan fusionó las secuencias capaces de unirse a la atrazina con otra gran selección de secuencias de ARN al azar. Cada una de ellas era una candidata potencial para cambiar de forma de manera correcta. A continuación colocaron todo sobre la bacteria E. coli, y comprobaron qué bacterias mostraban la capacidad de moverse cuando la atrazina estaba presente.

Las bacterias que pasaron esta prueba resultaron llevar la misma secuencia de interruptor. A través de análisis bioquímicos del ARN adicionales el equipo de Gallivan demostró que el interruptor funciona evitando que la maquinaria celular de producción de proteínas acceda al ARN mensajero del gen de movimiento a no ser que la adhesión a la atrazina cambie la forma del interruptor y, por tanto, libere el punto de acceso.

Para el paso final, el equipo también dotó a las bacterias portadoras de interruptores con un gen degradador de la atrazina procedente de especies de bacterias diferentes. Las bacterias resultantes demostraron su comportamiento de búsqueda y destrucción mediante la formación de anillos en placas de Petri cubiertas con atrazina a medida que avanzaban hacia la atrazina y la eliminaban de la placa.

Gallivan admite que hay varios obstáculos que superar antes de que sus bacterias reprogramadas puedan limpiar la contaminación de atrazina fuera del laboratorio. Por un lado, las células se atoran una vez que se han comido toda la atrazina. Esto podría resolverse mediante la reingeniería del interruptor para que las bacterias dejen de moverse una vez que encuentren atrazina y empiecen de nuevo una vez que la hayan eliminado. Quizá el sistema también tendría que ser trasplantado en bacterias más resistentes que fueran capaces de sobrevivir en las duras condiciones existentes en los sitios contaminados, y puede que sean necesarias más modificaciones para mejorar la sensibilidad a la atrazina.

John Simon, perteneciente a firma consultora internacional WSP Environment & Energy, afirma que incluso con una mayor sensibilidad, "probablemente la mayor aplicación de este método de remedio biológico contra la atrazina sería en aquellos lugares donde se fabrica el componente químico o se gestiona de forma concentrada—porque de lo contrario el área es tan extensa que sería difícil llevarlo a cabo a nivel económico".

Simon cree que cualquier aplicación fuera del laboratorio está muy lejos aún de implantarse debido a las preocupaciones en cuanto a la reglamentación de los organismos genéticamente modificados.

Víctor de Lorenzo, desde el Laboratorio de Microbiología Ambiental Molecular en Madrid, comparte esta preocupación, aunque cree que el uso de biología sintética para equipar a los organismos modificados genéticamente con funciones específicas y altamente controladas es una buena manera de abordar las cuestiones de seguridad. "Es una demostración increíblemente interesante sobre cómo se pueden reestructurar y reprogramar eficazmente las bacterias para hacer que se comporten de la forma que deseemos", señala.

Dick Warren, profesor de ciencia del suelo en la Universidad del Estado de Ohio, afirma que el "enfoque es muy interesante y sin duda tiene un gran potencial para una mayor extracción de atrazina en sitios contaminados".

Fuente: Technology Review

Un mejor catalizador de platino para pilas de combustible

Un nuevo tipo de catalizador puede dar lugar a células de combustible que utilicen una quinta parte del platino que usan actualmente. El nuevo material, desarrollado por un grupo de investigadores de la Universidad de Houston, la Universidad Técnica de Berlín en Alemania, y el Laboratorio Nacional de Aceleración (SLAC) del Departamento de Energía con sede en Menlo Park, California, está formado por nanopartículas con sus núcleos constituidos por una aleación de cobre y platino y un envoltorio exterior prácticamente todo de platino. Este material es hasta cinco veces más eficiente que el platino normal.

El platino y las aleaciones de platino son los catalizadores más eficientes para acelerar las reacciones químicas en las células de combustible de hidrógeno. El platino es el único metal que puede resistir las condiciones ácidas en el interior de una celda, pero es caro, y esto ha limitado la amplia gama de aplicaciones a gran escala de las pilas de combustible. Por otra parte, alrededor del 90 por ciento del suministro de platino del mundo proviene de sólo dos países--Sudáfrica y Rusia.

El nuevo material ya cumple con el objetivo del Departamento de Energía de los EE.UU. para 2015 con respecto a los catalizadores de platino: producir al menos 0,44 amperios de corriente eléctrica por un miligramo de platino. El material en cuestión produce hasta 0,49 amperios por miligramo de platino y los investigadores creen que debería ser posible aumentar la actividad catalítica del material aún más. "Si pudiéramos conseguir otro factor de dos [mejora de la actividad catalítica], pensamos que el coste del platino en estas células de combustible podría hacer la tecnología más práctica", afirma el físico del SLAC Anders Nilsson.

"Éste es un trabajo excelente que debería permitirnos utilizar menos platino en las pilas de combustible", afirma Jean-Pol Dodelet, profesor de energía, materiales y telecomunicaciones en el Instituto National de la Investigación Científica (INRS por sus siglas en francés) con sede en Quebec.

En el ánodo de una pila de combustible de membrana de intercambio de protones convencional (PEM), el catalizador rompe el hidrógeno en iones hidrógeno y electrones, con lo cual estos últimos fluyen fuera de la célula para crear corriente eléctrica. En el cátodo, las moléculas de oxígeno se combinan con electrones e iones hidrógeno para formar agua. Esta reacción es lenta y acelerarla requiere 10 veces más de platino que el usado en el ánodo. "Si usted está tratando de reemplazar el platino, es más importante reemplazar el platino del cátodo", señala Dodelet.

Peter Strasser, profesor de ingeniería química en ambas la Universidad de Houston y la Universidad Técnica de Berlín, comenzó a trabajar en un nuevo tipo de catalizador en el 2005, depositando nanopartículas de una aleación de cobre y platino sobre unos soportes de carbono. Cuando se aplica una corriente alterna cíclica sobre este material, el cobre se separa de la zona superficial, dando a las nanopartículas una capa externa rica en platino.

En un artículo reciente publicado en Nature Chemistry, los investigadores revelan el mecanismo que hace que este catalizador sea más activo que el platino convencional. Al estudiar cómo los haces de rayos X son dispersados por el nuevo catalizador, descubrieron que la distancia entre los átomos de platino restantes sobre la superficie de las nanopartículas es menor que la distancia en las nanopartículas de platino puro. Un buen catalizador debe ser capaz de dividir las moléculas de oxígeno en átomos, pero no puede enlazarse demasiado fuertemente con los átomos libres; la distancia más corta entre los átomos de platino en el nuevo material lo convierte en un catalizador más eficaz porque se une aún más débilmente con los átomos de oxígeno.

Existen alternativas al uso de platino como catalizador. Dodelet y su grupo han trabajado con General Motors para desarrollar un prometedor catalizador basado en el hierro que actualmente están trabajando en comercializar. Mientras tanto, se están desarrollando catalizadores de nanotubos de carbono de bajo coste y también catalizadores de níquel para la química de pilas de combustible alcalinas.

Los catalizadores libres de platino tienen otras ventajas aparte de su bajo coste, señala Liming Dai, profesor de ingeniería de materiales de la Universidad de Dayton, Ohio, que está trabajando en catalizadores de nanotubos de carbono. Las nanopartículas de platino tienden a perder su eficacia catalítica agregándose con el tiempo en partículas más grandes o cuando el monóxido de carbono se adhiere a su superficie. Los nanotubos de carbono son más robustos a largo plazo, afirma Dai.

"Éste es un trabajo interesante y un avance importante porque el mecanismo se podría aplicar a otros catalizadores", afirma Dai sobre el nuevo catalizador de platino. "Sería interesante comprobar su estabilidad a largo plazo y el efecto del envenenamiento por monóxido de carbono [en la superficie] en este tipo de catalizador núcleo-caparazón."

Strasser coincide en que el nuevo catalizador requerirá más pruebas. Sin embargo, el mayor tamaño de las partículas núcleo-caparazón las hace intrínsecamente más estables que el platino puro, afirma él. La elección de este metal también hace una diferencia. "Estamos seguros de que los metales alternativos al platino en el núcleo, como el cobalto o níquel, resolverán el problema de la estabilidad, manteniendo la ventaja de la actividad de la estructura núcleo-caparazón", afirma Strasser.

El nuevo material también ha sido probado en pilas de combustible reales, lo que podría ser una ventaja de mercado crucial. "La mayoría de estos otros catalizadores fueron medidos en medidas electroquímicas", señala éste. "Es cierto que tienen potencial para ser usados en el futuro, pero esto [el nuevo catalizador] es algo que se puede poner hoy mismo en células de combustible reales."

Fuentes: Technology Review

Un biomaterial que se estira como los músculos

Muchos grupos de investigación están tratando de desarrollar materiales con propiedades similares a los músculos. Una de las grandes dificultades reside en la creación de materiales que posean la cantidad justa de elasticidad parecida a la de los músculos—su capacidad para cambiar de forma al tiempo que soportan una tensión grande. Un equipo de investigadores de la Universidad de British Columbia (UBC) en Vancouver, Canadá, acaba de sintetizar un material a base de proteínas que se extiende exactamente como lo hacen los músculos verdaderos.

El nuevo material consigue la elasticidad de los músculos mediante la imitación de la estructura microscópica de una proteína muscular gigante llamada titina. La estructura de la titina se asemeja a una cadena de cuentas--glóbulos de secuencias de proteínas plegadas se conectan mediante secuencias no estructuradas y menos firmes. Hongbin Li, químico de la UBC, junto a sus colegas, construyeron el nuevo material capaz de imitar a esta estructura. Eligieron una secuencia proteínica mecánicamente estable y que se pliega sobre sí misma para formar glóbulos, junto a otra proteína llamada resilina para que sirviera como puntos de conexión.

El resultado fue una "mini-titina"—una proteína parecida a la titina estructuralmente, pero mucho más pequeña, afirma Li. Los investigadores vincularon químicamente las tiras de proteínas individuales para formar un hidrogel--un material ligero y sólido, y que consiste principalmente de agua--y después pusieron a prueba las propiedades mecánicas del material. El equipo describe el trabajo en un número reciente de la revista Nature.

Cuando probaron el material, Li y sus colegas descubrieron que se comportaba en gran medida como el tejido muscular real. Cuando se estira un poco, rebota como una banda de goma elástica. Si se extendía con más fuerza, las proteínas con forma de cuentas se despliegan, y disipa algo de energía antes de regresar a su estado original.

"Es un buen avance hacia la construcción de músculos artificiales", afirma el físico David Weitz desde la Universidad de Harvard, cuyo grupo se dedica al estudio de las estructura de las redes de proteínas musculares. Otros grupos están trabajando en la creación de polímeros electroactivos, que se contraen cuando son estimulados por una señal eléctrica, para que así el "músculo" pueda ser controlado. El material actual no posee esta característica, aunque el hecho de agregarla sería "el próximo paso", señala Weitz.

Los músculos artificiales podrían utilizarse algún día como andamios para el crecimiento de músculos reparadores de daños en pacientes; en dispositivos biológicamente compatibles para aplicaciones médicas, e incluso para controlar robots sin necesidad de utilizar motores. Sin embargo, puesto que las proteínas tienden a descomponerse a altas temperaturas y bajo condiciones ambientales adversas, no son ideales para su uso en aplicaciones industriales.

Fuente: Technology Review

Las claves de la inmunidad natural contra el SIDA

Un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT), el Instituto Ragon del Hospital General de Massachusetts (MGH) y la Universidad de Harvard ha descubierto que el gen especial que poseen las personas inmunes por naturaleza al Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH), el HLA B57, hace que el cuerpo fabrique un mayor número de células del sistema inmune eficaces. El descubrimiento, publicado en la revista Nature, podría ayudar a los investigadores a desarrollar vacunas que provoquen la misma respuesta ante el virus del VIH que la que los individuos con este gen especial generan por sí mismos.

Cuando las personas se infectan del VIH, lo normal es que sea sólo cuestión de tiempo, a menos que se evite con fármacos, que su organismo desarrolle sida. Sin embargo, existe un pequeño grupo de gente que, expuesta a este virus, desarrolla con mucha lentitud la enfermedad e incluso, en algunos casos, no llegan ni siquiera a desarrollarla.

En los últimos años de la década de los 90, los investigadores demostraron que un alto porcentaje de esas personas que se mostraban inmunes por naturaleza al VIH, que representaban a uno de cada 200 individuos, eran portadores de un gen denominado HLA B57. Ahora los investigadores, dirigidos por el profesor del MIT Arup Chakraborty, han descubierto que el gen HLA B57 hace que el organismo fabrique más linfocitos T más potentes y letales.

Este efecto contribuye a que estos individuos tengan un mejor control de la infección por VIH y de otros virus que se desarrollan rápidamente, pero también presenta un lado negativo: hace que sean pacientes más susceptibles a sufrir enfermedades autoinmunes, en las que los linfocitos T atacan a las células del propio organismo.

Fuente: muyinteresante

Componentes fotovoltaicos que atrapan la luz

En 1995, mientras terminaba su licenciatura en física, Kylie Catchpole decidió apostar por un campo que estaba casi moribundo: la energía fotovoltaica. "De algún modo sentía que tendría dificultades para encontrar trabajo", recuerda. Sin embargo su apuesta funcionó. En 2006 Catchpole, que por entonces estaba en su etapa de post doctorado, descubrió algo que abrió la puerta a creación de células solares de película fina mucho más eficientes a la hora de convertir la luz en electricidad. Se trata de un avance que podría ayudar a que la energía solar fuera más competitiva frente a los combustibles fósiles.

Las células solares de película fina, hechas de materiales semiconductores como el silicio amorfo o el teluro de cadmio, son más baratas de producir que las células solares convencionales, hechas de obleas de silicio cristalino relativamente gruesas y caras. Sin embargo también son menos eficientes, puesto que si una célula es más delgada que el largo de la longitud de onda de la luz entrante, esa luz tiene menos probabilidades de ser absorbida y convertida. Con tan sólo unos pocos micrómetros de espesor, las células de película fina sólo absorben, débilmente, longitudes de onda en la parte del espectro del infrarrojo cercano; esa energía se pierde. El resultado es que los componentes fotovoltaicos de película fina convierten de un 8 a un 12 por ciento de la luz que entra en electricidad, frente al 14-19 por ciento del silicio cristalino. Por eso, son necesarias instalaciones más grandes para producir la misma cantidad de electricidad, lo que limita el número de lugares donde la tecnología puede ser utilizada.

Catchpole, que en la actualidad es miembro de investigación en la Universidad Nacional Australiana de Canberra, comenzó a trabajar en este problema en 2002 en la Universidad de New South Wales de Sydney. "Fue una cuestión de "vamos a empezar por el principio: ¿podemos diseñar una forma completamente distinta de fabricar células solares? ", señala. "Una de las cosas con las que me encontré fue la plasmónica--observando las extrañas propiedades ópticas de los metales."

Los plasmones son un tipo de onda que se mueve a través de los electrones en la superficie de un metal cuando son excitados por la luz incidente. Otros expertos han tratado de aprovechar los efectos plasmónicos para crear componentes fotovoltaicos convencional de silicio más eficientes, aunque nadie lo había intentado con células solares de película fina. Catchpole descubrió que las nanopartículas de plata que depositó en la superficie de una célula solar de silicio de película fina no reflejaba la luz de fondo que caía directamente sobre ella, como sucedería con un espejo. En su lugar, los plasmones que se formaron en la superficie de las partículas desviaron los fotones e hicieron que rebotasen hacia atrás y adelante dentro de la célula, permitiendo que fueran absorbidas unas mayores longitudes de onda.

Los dispositivos experimentales de Catchpole producen un 30 por ciento más de corriente eléctrica que las células de silicio convencionales de película fina. Si Catchpole logra integrar su tecnología de nanopartículas con los procesos utilizados para producir en masa películas finas comercialmente, podría cambiar el equilibrio de la tecnología utilizada en las células solares. Los componentes fotovoltaicos de película fina no sólo podrían aumentar su cuota de mercado (de hecho, actualmente sólo poseen un 30 por ciento del mercado en los Estados Unidos), sino mantener el crecimiento de la industria solar en general.

Hasta ahora, el silicio ha ido perdiendo terreno frente al teluro de cadmio como material de elección para las células solares de película fina. (First Solar, líder del mercado, está planificando una serie de parques solares a escala de gigavatios que utilizarán tecnología de película fina de teluro de cadmio para generar tanta electricidad como las centrales eléctricas convencionales.) No obstante el teluro es un material raro, y los expertos se preguntan si habrá provisiones para satisfacer un tipo de ambiciones tan altas. "Simplemente no hay teluro suficiente para marcar una diferencia sustancial en la manera de producir la energía del mundo", afirma Catchpole. "El silicio es el camino a seguir."

Catchpole ha sido contactada por varias empresas, aunque ella quiere pulir más la tecnología antes de su comercialización. Mientras tanto, los investigadores de la Universidad de Tecnología Swinburne en Melbourne están colaborando con Suntech Power, uno de los mayores fabricantes de células solares de silicio del mundo, para la creación de células de silicio de película fina plasmónica. Los componentes fotovoltaicos plasmónicos de la compañía se espera que estén listos para su producción en un plazo de cuatro años.

Fuente: Technology Review

Las bacterias púrpuras son mejores para obtener energía solar

Un estudio desarrollado en conjunto por ingenieros y científicos de la Universidad de Miami y de la Universidad de los Andes de Colombia concluye que las bacterias púrpuras, microscópicos organismos unicelulares con presencia en la Tierra desde hace miles de millones de años, podrían ser ampliamente efectivas para la generación de energía solar, aventajando a otros sistemas empleados en la actualidad. Asimismo, la investigación entiende que estas bacterias y el mecanismo natural que emplean serían ideales para su uso en paneles solares y otros dispositivos de conversión de energía. Por Pablo Javier Piacente.

Las bacterias púrpuras, antiguos microorganismos unicelulares, podrían convertirse en un futuro cercano en la herramienta por excelencia para obtener energía solar. De acuerdo a una investigación efectuada por ingenieros y especialistas norteamericanos y colombianos, estas bacterias poseen un diseño biológico que contiene las propiedades necesarias para su empleo en paneles solares y otros sistemas similares, alcanzando una efectividad superior en la producción energética con respecto a otros métodos empleados en la actualidad.

Lo cierto es que las denominadas bacterias púrpuras se encontraban entre las primeras formas de vida presentes en la Tierra. Son organismos microscópicos unicelulares, que desempeñan un papel vital en el mantenimiento del ciclo de la vida en el planeta. Este pequeño organismo puede hallarse en ambientes acuáticos, como por ejemplo en el fondo de los lagos o en las zonas de corales bajo el mar.

Emplean la luz solar como fuente de energía, y de acuerdo a la investigación interdisciplinaria conducida por Neil Johnson, un científico del College of Arts and Sciences de la Universidad de Miami, el diseño natural que utilizan podría transformarse en la solución estructural más eficiente para generar energía solar.

Johnson y su equipo, conformado por distintos especialistas de la Universidad de Miami y de la Universidad de los Andes de Colombia, creen que estas bacterias y el método que emplean para captar la energía del sol podría ser adaptado para su uso en paneles solares y otros dispositivos similares, obteniendo amplias mejoras en la producción de este tipo de energía limpia y renovable.

Diseños naturales con aplicación energética

La investigación desarrollada por este grupo de ingenieros, físicos y otros especialistas de las mencionadas casas de estudio fue difundida originalmente a través de una nota de prensa de la Universidad de Miami. Con posterioridad, el anuncio de la universidad norteamericana fue reproducido en un artículo del medio especializado Science Daily y fue publicado en el prestigioso Physical Review Letters.

Los investigadores recalcan que estas bacterias han existido desde hace miles de millones de años, y que se trata de organismos muy simples, lo que llevaría a pensar en primera instancia que la ciencia ya sabe todo de ellos. Sin embargo, recientemente han sido halladas nuevas características de las bacterias púrpuras que podrían tener diferentes aplicaciones.

En ese contexto, el estudio de Johnson y sus colegas se centra en desarrollar un modelo matemático que permita describir los diseños naturales que adoptan estas bacterias, investigando a su vez como podría ayudar ese funcionamiento biológico para diseñar futuros dispositivos fotoeléctricos.

Según el estudio, las bacterias púrpuras se adaptan a diferentes intensidades de luz, cambiando la disposición de su mecanismo de recolección energética para hacerlo más efectivo en cada ocasión. Las bacterias captan los fotones mediante una estructura especial, denominada membrana fotosintética.



Un mecanismo natural inteligente

Una deducción primaria indicaría que las bacterias abren en mayor medida esa estructura empleada para captar la energía solar cuando reciben más luz. Sin embargo, el diseño natural no siempre sigue caminos tan lógicos o lineales, y el funcionamiento de este sistema de captación energética en las bacterias púrpuras es un ejemplo claro de ello.

Es que con la llegada de cada nueva generación, las bacterias púrpuras crean un diseño que equilibra dos cuestiones: por un lado, la necesidad de maximizar el número de fotones capturados para convertirlos en energía química y, por otro, la protección que requiere la membrana fotosintética ante un exceso de energía solar que podría dañarla.

En consecuencia, los investigadores trabajan actualmente para hallar la forma en la que estas bacterias encuentran el punto o medida exacta para incrementar la generación energética sin comprometer su estructura, perdiendo al mismo tiempo la menor cantidad de energía en ese proceso de protección. La efectividad de este mecanismo natural podría ser realmente muy útil en su aplicación en distintos dispositivos solares.

De esta manera, nuevos dispositivos electrónicos especialmente adaptados con bacterias fotosintéticas podrían guiar el desarrollo de paneles solares que se adapten a diferentes intensidades de luz, sin perder energía en las diferentes fases del proceso. En la actualidad, los investigadores están utilizando un modelo matemático y la ayuda de supercomputadoras para tratar de hallar las características más profundas del diseño fotosintético empleado por las bacterias púrpuras.

Fuente: Tendencias21

Crean un dispositivo que genera energía a partir del calor del cuerpo

Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur ha fabricado un dispositivo que genera energía a partir del calor corporal. El generador tiene un tamaño muy pequeño: un centímetro cuadrado, pero es capaz de producir varios microvatios de energía aprovechando la diferencia de temperatura existente entre el cuerpo y el aire. Los científicos prevén que, en un futuro, servirá para prolongar la vida de la batería de ciertos dispositivos electrónicos (como implantes médicos) y también para reciclar el calor que los mismos aparatos generen en su funcionamiento prolongando así la vida de sus baterías.

En un intento por desarrollar una fuente de energía compacta, ecológica y de un tiempo de vida ilimitado, un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur, ha fabricado un dispositivo que genera energía a partir del calor corporal o de cualquier otro entorno que proporcione un gradiente (o diferencia) de temperatura.

Según publica la revista Physorg, este aparato, que ha sido bautizado como generador energético termoeléctrico, se pega al cuerpo para generar una cantidad de energía de varios microvatios.

En un futuro, el generador podría ser utilizado para suministrar energía a ciertos dispositivos médicos implantados o a sensores sin cable.

Termopares y termopilas

Los autores del dispositivo han sido Jin Xie y Hanhua Feng, que pertenecen a la A*STAR (agencia gubernamental para la ciencia, la tecnología y la investigación de Singapur), y Chengkuo Lee, de la Universidad Nacional de Singapur. Los resultados de su trabajo han aparecido publicados en la revista especializada Journal of Microelectromechanical Systems.

El generador energético termoeléctrico consiste en un chip de un tamaño de un centímetro cuadrado, que contiene más de 30.000 pares termoeléctricos o termopares.

Estos termopares están formados por la unión de dos metales distintos, y producen un voltaje a partir de la diferencia de temperatura entre uno de sus extremos, denominado "punto caliente" o unión caliente o de medida, y el otro, denominado "punto frío" o unión fría o de referencia.

Los termopares se utilizan comúnmente en instrumentación industrial como sensores de temperatura, porque son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas.

Los científicos de Singapur agruparon los 30.000 termopares del generador en una serie de conjuntos, conocidos como termopilas, capaces de detectar las diferencias de temperatura entre el cuerpo y el ambiente, y de producir a partir de ellas un voltaje.

Futuras mejoras

Así, con una diferencia de temperatura de 5 K, el dispositivo puede generar un voltaje de 16,7 voltios y una energía de 1,3 microvatios.

Los investigadores esperan que futuras mejoras en el generador permitan incrementar esta generación energética en varios microvatios.

La acumulación de la energía generada a partir del calor desprendido del cuerpo, servirá para diversos fines, como prolongar la vida de la batería de ciertos dispositivos electrónicos, como sensores de presión, y también para reciclar el calor que los mismos aparatos generen en su funcionamiento.

Además, proporcionando energía a los implantes médicos que puedan llevar algunos pacientes, esta tecnología permitirá eludir los difíciles y caros métodos de sustitución de baterías en dichos implantes.

Mayor eficiencia energética

Aunque anteriormente se habían creado dispositivos que generan electricidad a partir del calor del cuerpo, este nuevo generador energético termoeléctrico supone un avance con respecto a ellos, en cuanto a eficiencia energética se refiere.

Según explican los investigadores en el Journal of Microelectromechanical Systems, para conseguir dicho avance, al generador se le incorporaron cavidades vacías, un estrato de cuerpo de refrigeración (cuerpo de metal que se conecta a componentes electrónicos y no les permite calentarse) y una cavidad periférica.

De esta forma, se consituió optimizar el flujo de calor, e incrementar la diferencia de temperatura entre el lado del generador que va en contacto con el cuerpo y el otro lado, expuesto al entorno en que el cuerpo se encuentre (al aire, más frío que el organismo).

Este aumento en la diferencia de la temperatura entre ambos lados del aparato es lo que permite producir una cantidad de energía eléctrica mayor.

Otra ventaja del generador energético termoeléctrico de los científicos de Singapur es que es compatible con unos semiconductores de uso muy extendido conocidos como CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Esta compatibilidad permitirá que el generador pueda funcionar como fuente energética para chips y sistemas microelectromecánicos (sistemas fabricados con tecnología electromecánica micrométrica), que requieran de bajos niveles de consumo de energía.

Aprovechar el cuerpo

En los últimos años, han salido a la luz diversos dispositivos y materiales que aprovechan el cuerpo para generar energía.

Es el caso, por ejemplo, del material creado por ingenieros de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, con el que se puede generar energía a partir de ciertos movimientos del organismo, como la respiración o el simple acto de andar o correr.

Los científicos prevén que dicho material, un compuesto que combina caucho de silicona con zirconato de titanato de plomo, podría aplicarse en chips destinados a dispositivos médicos (como por ejemplo marcapasos), o en diferentes productos de electrónica portátil.

Por otro lado, recientemente, científicos del Instituto Tecnológico de Georgia, también en Estados Unidos, anunciaron que habían creado una novedosa tecnología capaz de convertir la energía mecánica más irregular en energía eléctrica. Para conseguirlo, usaron nanogeneradores que aprovechaban el efecto piezoeléctrico para generar cargas eléctricas.

Por último, científicos norteamericanos han creado otro sistema que aprovecha la energía motriz de las piernas para generar electricidad, mediante un dispositivo de 1,5 kilogramos con forma de rodillera. Este aparato genera energía suficiente como para poner en marcha diez teléfonos móviles al mismo tiempo o dos ordenadores.

Fuente: tendencias21

Crean un vendaje inteligente que ataca a las bacterias patógenas de las heridas

Científicos de la Universidad de Bath, en el Reino Unido, están desarrollando un sistema inteligente de vendaje de heridas que, en presencia de patógenos, libera bactericidas y los destruye. El vendaje está formado por polipropileno, al que se adosaron vesículas que se rompen cuando entran en contacto con bacterias nocivas, liberando los antibióticos que llevan dentro. Este sistema promete ser un medio efectivo y barato para luchar contra las infecciones en hospitales y para evitar que las bacterias no nocivas –frente a las que no reacciona- desarrollen resistencia a los antibióticos. Podría salir al mercado dentro de siete años.

Un equipo de químicos de la Universidad de Bath, en el Reino Unido , está desarrollando un sistema inteligente de vendaje de heridas, que liberará agentes antimicrobianos encapsulados sólo en presencia de bacterias patógenas.

El sistema servirá para tratar las infecciones bacterianas, un problema clínico que se moderó a partir de los años 50 con la aparición de los antibióticos, pero que se ha vuelto a agravar como consecuencia del desarrollo de resistencia a estos medicamentos por parte de las bacterias.

Según publica la revista Physorg, la ventaja de este novedoso vendaje radica en que funciona de manera específica, sólo en caso de que las bacterias sean dañinas para el organismo, y es respetuoso con el resto de las bacterias y, por lo tanto, no afectaría a la microflora normal del organismo.

Las bacterias se ponen la trampa

El primer prototipo de vendaje inteligente ha sido creado con un polímero termoplástico parcialmente cristalino conocido como polipropileno (PP). A este tejido, los investigadores adosaron vesículas que contenían agentes antibacterianos.

Uno de los factores de virulencia de muchas bacterias patógenas (que no poseen las bacterias no dañinas) es que segregan toxinas o enzimas que dañan las membranas celulares, a las que desintegran.

Este mismo mecanismo es el que han aprovechado los investigadores en su trabajo: cuando las bacterias patógenas entran en contacto con el sistema de vendaje inteligente, desintegran las vesículas adosadas a dicho vendaje. Estas vesículas, al romperse, dejan salir los agentes antibacterianos, que destruyen entonces las bacterias nocivas.

Los científicos han probado ya el sistema con poblaciones de dos especies de bacterias:
el estafilococo aureus (bacteria que se encuentra en la piel y en las fosas nasales) y el baciloPseudomonas aeruginosa. Los resultados obtenidos demostraron su efectividad: en ambos casos se constató una disminución significativa en las concentraciones de estas bacterias, y eventualmente una inhibición casi completa.

Las concentraciones de P. aeruginosa se redujeron más rápidamente que las del estafilococo, debido a que las primeras presentaban una sensibilidad más alta a los agentes microbianos encapsulados en las vesículas del tejido que las segundas.

Fuente: tendencias21