Nuevo método transforma el dióxido de carbono en energía renovable

Un especialista de la Universidad de Delaware, en Estados Unidos, ha desarrollado un método que transforma el dióxido de carbono (CO2), un gas de efecto invernadero cuyas emisiones son una de las principales causas del cambio climático, en energía limpia que puede ser empleada como combustible para vehículos, por ejemplo. Si esta alternativa avanza podrían reducirse los niveles de CO2, además de obtenerse un nuevo método de producción de energías renovables.

Un nuevo método para producir energía renovable aprovechando el dióxido de carbono ha sido desarrollado en la Universidad de Delaware, Estados Unidos. Este avance, que ha sido merecedor de un importante premio, tendría una doble implicación positiva: por un lado, permitirá disminuir los niveles de CO2 y, por otro, permitirá avanzar en la generación de combustibles a base de energías limpias.

La investigación, desarrollada por Joel Rosenthal, obtuvo concretamente el Ralph E. Powe Junior Faculty Enhancement Award, un premio otorgado por Oak Ridge Associated Universities (ORAU), un consorcio de 98 universidades. Rosenthal fue uno de los 30 ganadores de este premio en Estados Unidos, que tiene como objetivo la mejora y optimización de las investigaciones.

El premio incluye 5.000 dólares de financiación inicial (unos 3.460 euros), aportados por ORAU, y otros 5.000 dólares que corren a cargo de la universidad que acoge el proyecto. Además de enriquecer la investigación, el galardón pretende servir como referencia e impulso para nuevas oportunidades de financiación.

La innovación gira en torno a electrocatalizadores de metales como el níquel y el paladio, que producen electrones al reaccionar con el dióxido de carbono. Esto genera un efecto químico que permite la reducción de este gas de efecto invernadero y su transformación en monóxido de carbono o metanol, ricos en energía para múltiples usos.

Importantes aplicaciones

Además de su uso en la fabricación de plásticos, solventes, alfombras y otros productos, el metanol es empleado como combustible en coches de carrera en los Estados Unidos, y actualmente se está investigando su posible empleo como portador de hidrógeno para los vehículos que utilizan pilas de combustible.

El monóxido de carbono, por su parte, es un importante complemento para el trabajo con hidrocarburos líquidos en el campo de la energía, además de tener aplicaciones como producto químico industrial para la producción de plásticos y detergentes o para desarrollar el ácido acético utilizado en la conservación de alimentos, fabricación de medicamentos y otros campos.

El novedoso método ha sido difundido a través de una nota de prensa de la Universidad de Delaware, y además mereció un artículo en el medio especializado Science Daily. Rosenthal obtuvo su licenciatura en química orgánica en la New York University, y su doctorado en química inorgánica en el MIT.

En esa etapa de su formación, el investigador estudió los distintos procesos de conversión de energía y catalización. Su asesor de doctorado en el MIT fue Dan Nocera, un científico líder en el terreno de la investigación en energías renovables. Rosenthal llegó a la Universidad de Delaware el pasado otoño, y allí ha conformado un grupo de investigación compuesto por ocho especialistas, dedicados al proyecto en cuestión.


Ecología y generación energética

Según el propio Joel Rosenthal, la reducción catalítica del dióxido de carbono al monóxido de carbono es una transformación de gran trascendencia, ya que permitiría la disminución de los niveles atmosféricos de CO2, mientras que produciría un sustrato rico en energía que serviría de base para la producción de combustibles.

El científico tiene como propósito optimizar los procesos químicos que permiten concretar esta transformación, pero con el objetivo final de generar combustible líquido a partir de fuentes renovables como la energía eólica y solar, sin emplear la base tradicional de combustibles fósiles.

A nivel ecológico, es evidente que el problema del CO2 es muy importante. Por eso, Rosenthal busca trazar los principios de diseño molecular que permitan la conversión de CO2 en combustibles eficientes. Una vez que se concrete este paso, será posible desarrollar esta técnica a escala comercial.

Cabe recordar que las estimaciones más conservadoras predicen que para el año 2050 la tasa de consumo de energía mundial se duplicará con relación a las cifras registradas sobre finales del siglo XX. Asimismo, la mayoría de los científicos cree que el aumento de los niveles de dióxido de carbono es una de las causas principales del cambio climático global. Evidentemente, dos condiciones que incrementan la importancia de este nuevo método.


Fuente: tendencias21

40 kilómetros con un litro de orina

Los biocombustibles, aquellos producidos con materia orgánica como el maíz o la soja han sido cuestionados como los sustitutos de los combustibles fósiles por múltiples razones. Por esta razón los investigadores se afanan en buscar nuevas fuentes de energías a partir de materias primas renovables como, en esta ocasión, en la Universidad de Ohio, a partir de la orina.

El ser humano genera entre dos y tres litros de orina al día, un deshecho que se desperdicia y debe ser tratado para no crear problemas medioambientales. Sin embargo, el equipo de investigadores dirigidos por la profesora Gerardine Botte de la Universidad de Ohio ha encontrado una salida mejor a estos residuos: utilizar la orina como combustible.

Esta profesora asociada de química e ingeniería biomolecular del Russ College de Tecnología e Ingeniería, perteneciente a la Universidad de Ohio ha conseguido separar el hidrógeno presente en el orín y el amoniaco para así utilizarlo para energía. Además, "es un proceso más barato y eficiente" explicaba a la BBC la propia Botte.

En ciertos lugares como las granjas, los restos de orín de los animales pueden convertirse en un problema para el medio ambiente. Esta tecnología que provoca la electrolisis del amoniaco gracias a una pequeña corriente eléctrica podría ser la solución a cientos de miles de litros de estos residuos. "Hay que seguir desarrollando la tecnología para permitir a estas granjas utilizar el hidrógeno resultante como energía" explicaba Botte.

¿Recargaremos los depósitos con orín?

Aplicado al transporte y según los cálculos de Gerardine Botte, un vehículo que se moviera con una celda de hidrógeno podría recorrer unos 40 kilómetros por cada litro de orín. Igualmente esta nueva tecnología se podría aplicar a las casas. En palabras de Botte, "la orina de los 22.000 estudiantes de la Universidad de Ohio podría generar energía para unas 50-70 casas, al ser procesadas por una celda de combustible".

En épocas de crisis la ciencia y la innovación tienen la clave en muchos aspectos de la mejora de las condiciones de vida de los habitantes y de la disminución del daño al medio ambiente. En esta ocasión, un recurso renovable, o mejor dicho un desecho diario, parece que podría convertirse en el mejor combustible para los coches del mañana. Aun así todavía queda mucho camino científico que recorrer en el desarrollo tanto de motores como de combustibles y sistemas de almacenamiento.

Fuente: Muyinteresante

Diseñan un nuevo método de producción de hidrógeno a partir de luz solar

Un equipo de ingenieros e investigadores de la University of Colorado Boulder, en Estados Unidos, ha desarrollado un nuevo método de producción de hidrógeno a partir de luz solar que, según un informe del Departamento de Energía norteamericano, constituye una de las opciones tecnológicas más interesantes para el desarrollo de esta fuente de energía sostenible. Las ventajas del método radican en su alto rendimiento y su eficacia en términos económicos.

Un mayor rendimiento en términos productivos y una mejora sustancial en cuanto a los costes serían las dos ventajas principales de un nuevo método de producción de hidrógeno mediante luz solar, desarrollado por especialistas de la University of Colorado Boulder. El equipo de ingenieros y científicos norteamericanos ha recibido, además, el apoyo del Departamento de Energía de los Estados Unidos, por la efectividad del método para la generación de este combustible renovable.

El proyecto, dirigido por el profesor Alan Weimer, consiste en una serie de espejos destinados a concentrar los rayos del sol y a crear temperaturas muy elevadas, en torno a los 2.640 grados Fahrenheit (unos 1450º C). Gracias a ese proceso y a otros complementarios, se logra dividir el hidrógeno y el oxígeno del agua empleada en el sistema.

En la actualidad, el método más barato para la producción de hidrógeno es un proceso que combina metano con vapor de gas natural. A pesar de su eficacia en términos económicos, durante este proceso se liberan cantidades significativas de dióxido de carbono a la atmósfera, provocando en consecuencia que la producción de este combustible afecte al medio ambiente.

Buscando nuevos métodos que combinen la eficiencia económica, el rendimiento productivo y la disminución de las emisiones contaminantes, el Departamento de Energía de los Estados Unidos encargó un informe a la compañía TIAX sobre diferentes procesos en desarrollo e investigación para la generación de hidrógeno y su empleo como combustible.

Principales ventajas

El mencionado informe concluyó que el método desarrollado en la University of Colorado Boulder no produce emisiones de gases de efecto invernadero y es más rentable que el resto de las tecnologías analizadas. El avance fue difundido a través de una nota de prensa de la universidad y de un artículo publicado por Science Daily.

¿Por qué el método diseñado por Alan Weimer y su equipo fue calificado de esta forma en el informe de TIAX para el Departamento de Energía? Básicamente, porque las reacciones de disociación del agua se producen a temperaturas más bajas y son más rápidas que en otros procesos. Además, se requiere una menor cantidad de energía y de materiales activos, lo que se traduce en una disminución de los costes de producción.

Según Weimer, el uso de una película fina como recubrimiento en el receptor solar, de características porosas, permite que el calor y el vapor necesario para el proceso fluyan más fácilmente a través del dispositivo, provocando que las reacciones se produzcan de manera más eficiente.

Los especialistas han podido reducir la temperatura necesaria para dividir el agua en unos 482 grados Fahrenheit (250º C), además de eliminar la inestabilidad del proceso (uno de los grandes obstáculos en muchos métodos empleados en la actualidad), mediante el uso de películas delgadas como recubrimiento y de un sustrato de reactivos.

Purificación de agua

Para los ingenieros e investigadores de la University of Colorado Boulder, este nuevo método constituye un avance importante para el desarrollo del hidrógeno como combustible, y existe una buena oportunidad para que se convierta en la corriente principal en términos de energías sostenibles en el suroeste de los Estados Unidos y en otras regiones de alta incidencia de energía solar en todo el mundo.

Por otra parte, el método de división del agua desarrollado por Weimer y sus colegas no solamente utiliza recursos renovables y produce hidrógeno sostenible, sino que además puede ser muy eficaz para purificar y potabilizar agua, lo que podría solucionar los problemas de escasez de agua en el futuro.

Weimer está presentando actualmente su investigación en distintas organizaciones para obtener el apoyo necesario para continuar la investigación, para la que se requieren recursos gubernamentales y privados. Entretanto, el Departamento de Energía continúa investigando nuevos enfoques para la producción de hidrógeno a partir de luz solar.

El objetivo final es la comercialización de la producción, tanto con éste como con otros métodos. Según el Departamento de Energía, la planificación de costes en el análisis de producción de hidrógeno hacia 2015 indica un precio de seis dólares por kilogramo, mientras que en 2025 los valores deberían oscilar entre los dos y los tres dólares por kilogramo.

Fuente: tendencias21

Importante avance en el desarrollo de biocombustibles a partir de microbios

Un grupo de ingenieros e investigadores del Lawrence Berkeley National Laboratory y del Joint BioEnergy Institute (JBEI), organismos pertenecientes al Departamento de Energía de los Estados Unidos, han concretado un importante avance en el campo de la producción de biocombustibles mediante microbios. La metodología desarrollada permite disminuir en gran medida la toxicidad de los biocombustibles para los microbios, logrando de esta forma un importante incremento de la productividad.

Especialistas norteamericanos han dado un paso trascendente en el desarrollo de biocombustibles mediante microbios, al lograr reducir de manera considerable la toxicidad de los compuestos empleados para los microbios. Este enfoque innovador permitirá un fuerte incremento en la productividad de este tipo de proyectos energéticos.

Se sabe que los biocombustibles producidos a partir de distintas especies vegetales y residuos agrícolas podrían convertirse en uno de los sustitutos más efectivos de la gasolina y otros combustibles fósiles. Aunque también se han marcado algunos puntos negativos que ponen en duda su carácter sostenible, no puede obviarse que en la actualidad constituyen una de las salidas posibles de la dependencia de las fuentes energéticas tradicionales.

Asimismo, el desarrollo de biocombustibles a través de la actividad microbiana es otra faceta estudiada en los últimos años. Sin embargo, hasta ahora, esa posibilidad tenía un fuerte condicionante en términos de productividad: gran parte de los compuestos que se utilizaban en la producción eran tóxicos para los microbios, una característica que reducía fuertemente los niveles productivos.

La investigación mencionada ha logrado desarrollar las condiciones para aliviar la toxicidad de los biocombustibles en E. coli y otros microorganismos, abriendo el camino para una mayor productividad. Así lo establecen una nota de prensa del Lawrence Berkeley National Laboratory, y un artículo del medio especializado Molecular Systems Biology.

Microbios resistentes

Según Aindrila Mukhopadhyay, una de las especialistas responsables de la investigación, el avance se ha obtenido a partir del trabajo con todos los datos disponibles de la secuencia del genoma de los microorganismos, con los que se generó una "biblioteca" de genes capaces de generar una estrategia simple pero eficaz para aliviar la toxicidad de los compuestos en E. coli. De esta forma, se ha logrado mejorar la producción de biocombustibles.

Este nuevo enfoque ya ha propiciado en el Joint BioEnergy Institute (JBEI) y en otros centros de investigación el diseño de sistemas que emplean microorganismos, tales como E. coli, para producir biocombustibles avanzados de una manera rentable. Estos combustibles pueden reemplazar a la gasolina y se utilizan actualmente en distintas infraestructuras y motores.

Estos nuevos biocombustibles, producidos a partir de compuestos de cadena ramificada de carbono, también serían superiores al biodiésel empleado en la actualidad, que se produce a partir de ésteres de ácidos grasos lineales. Una de sus aplicaciones más efectivas sería como combustible para aviones.

La solución: bombas de eflujo

Aunque las vías de biosíntesis para la producción de estos compuestos de carbono en los microbios han sido identificadas, la toxicidad de los productos aplicados atenta directamente contra la productividad. Para que la producción de biocombustible microbiano sea rentable, se requiere el desarrollo de cepas de microbios resistentes al estrés y a la toxicidad.


Los microbios utilizan diversas estrategias para hacer frente a la toxicidad celular, pero quizás la solución más eficaz son las denominadas bombas de eflujo, proteínas ubicadas en la membrana citoplasmática cuya función es transportar las sustancias tóxicas fuera de la célula. Sin embargo, hasta hoy no se había demostrado su efectividad en el campo de los biocombustibles.

Mediante la clasificación del conjunto de bombas de eflujo, los investigadores del Lawrence Berkeley National Laboratory y del Joint BioEnergy Institute lograron seleccionar un subconjunto de gran eficacia para su aplicación en el desarrollo de biocombustibles.

Según Mukhopadhyay, el equipo se centró de manera específica en la llamada "bomba borkumensis A.", probando su efectividad sobre la cepa del microbio empleado para producir limoneno como biocombustible para aviación. Los microbios a los cuales se aplicó la bomba de eflujo indicada produjeron una cantidad significativamente mayor de limoneno que aquellos que no tenían la bomba.

Además de aumentar la tolerancia de los microbios a los biocombustibles exógenos, el nuevo mecanismo mejora en gran medida el rendimiento total del sistema de producción. Gracias a este éxito, Mukhopadhyay y sus colaboradores han comenzado a evaluar las bombas de eflujo en otros compuestos importantes, lo que podría desembocar en nuevas y trascendentes aplicaciones.

Fuente: Tendencias21

El boom antes de tiempo de la TV en 3-D

Las ventas de televisores en 3-D podrían aumentar cinco veces este año, a medida que se vendan más televisores con la tecnología ya incorporada, y la gama de contenidos disponibles aumente constantemente.

Un informe publicado esta semana por la compañía de investigación de mercado In-Stat sugiere que las ventas de televisores en 3-D podrían aumentar en un 500 por ciento en 2011. El año pasado, sólo el 1 ó 2 por ciento de los 210 millones de televisores vendidos en todo el mundo fueron con capacidad 3-D.

"No es que los consumidores lo pidan", afirma Michelle Abraham, autora del informe de In-Stat. "Es que los fabricantes lo hacen una característica [estándar] de sus conjuntos de pantalla más grande".

Paul Gagnon, director de investigación televisiva estadounidense en DisplaySearch (una compañía de investigación propiedad de la misma empresa matriz a la que pertenece In-Stat), afirma que muchos consumidores siguen confundidos acerca de la tecnología de TV en 3-D. El lunes, en la Conferencia de Negocios de la Sociedad para la Visualización de Información en Los Ángeles, Gagnon explicó que los fabricantes también se alejaron de la TV en 3-D mediante la introducción de varias tecnologías de televisión distintas el año pasado.

"En 2010, la televisión 3-D tuvo que compartir el escenario con la retroiluminación LED, así como con los televisores conectados a Internet", señaló Gagnon. "No nos podemos enfocar en todos los mensajes todo el tiempo y esperar que los consumidores nos entiendan".

Para seguir siendo rentables, los fabricantes se centran en la adición de características superiores. Hasta aproximadamente 2007, las tecnologías nuevas e importantes se introducían cada dos años. Ahora, afirma Gagnon, los ciclos más cortos son de seis meses. "Especialmente en los EE.UU., vemos ciclos de desarrollo cada vez más cortos", explicó.

Según una encuesta realizada recientemente por Sony Entertainment, sólo el 54 por ciento de las personas saben que los televisores 3-D también pueden mostrar el contenido normal en 2-D. La mayoría de los consumidores también afirman que estos sistemas son demasiado caros (un promedio de alrededor de 1.600 dólares en comparación con alrededor de 500 para un televisor de 2-D, aunque el precio ha bajado considerablemente en el último año).



La disponibilidad de nuevos contenidos podría ayudar a fomentar la adopción de la tecnología. Representantes de LG, Sony, y ESPN detallaron sus planes para crear más contenidos 3-D en la conferencia sobre pantallas.

En febrero, ESPN comenzó a ofrecer contenidos en 3-D las 24 horas del día en su canal de 3-D. Xfinity y DirecTV también pusieron en marcha canales 3-D este año. "La distribución por cable es la clave", afirma Bryan Burns, vicepresidente de ESPN. En 2010, sólo había alrededor de 40 películas en 3-D en formato Blu-ray disponibles, de acuerdo con DisplaySearch, y aumentar esa cifra tomará tiempo.

Burns afirma que ESPN ha aprendido muchas lecciones en el año desde que lanzó su canal 3-D. "Estamos trabajando mucho en nuestros costes de producción", afirma. Al principio, la cadena utilizaba dos equipos de producción para filmar en 2-D y en 3-D, lo que hizo que se duplicaran los costes de producción. Ahora usan lo que ellos llaman un sistema de producción "5-D" que integra más de cerca el equipo y las personas necesarias para la filmación de ambos sistemas.

Varias compañías, incluyendo a LG, también ofrecen televisores 3-D que funcionan con gafas sin pilas y más cómodas. A diferencia de los anteriores tipos de gafas, estas también funcionan cuando un usuario inclina su cabeza.

"El 3-D auto-estereoscópico [sin gafas] no llegará hasta pasado mucho tiempo", afirma Mike Abary, vicepresidente senior de Sony.


Fuente: Technologyreview

Atrapan múltiples longitudes de ondas de luz en un solo chip

Científicos norteamericanos han conseguido atrapar múltiples longitudes de ondas de luz en un solo chip, abriendo así nuevas posibilidades a las comunicaciones ópticas. Por el momento, han logrado atrapar las ondas de luz que van desde el rojo al verde, pero el objetivo de estos investigadores es atrapar una longitud de onda más amplia, que abarque del rojo al azul. Quieren atrapar el arco iris entero, según explican. La luz viaja en general muy rápidamente, pero las estructuras que crean la banda ancha pueden reducirla de forma significativa, añaden. "Es como si se pudiera sostener la luz en una mano".

Uno de los retos que la comunidad científica aún no ha logrado superar es detener la luz por completo. Por ello, son muchos los investigadores que estudian los mecanismos que permitan captar ondas de luz y reducir su velocidad o incluso pararla totalmente.

Uno de estos investigadores es el joven ingeniero eléctrico Qiaoqiang Gan, de la Universidad de Buffalo de Nueva York, que trabaja desde hace años en esta línea con el objetivo de reducir las ondas de luz y conseguir así grandes avances en el campo de las comunicaciones ópticas, tal y como recoge este comunicado emitido por dicha universidad.

Junto con Gan, un equipo formado por los ingenieros eléctricos y químicos, Filibert Bertoli, Yongkang Gao, Yujie Ding, Kyle Wagner y Dmitri Vezenov, todos ellos de la Universidad de Lehigh, tratan de demostrar que todas las longitudes de ondas de luz se pueden ralentizar empleando un tipo de materiales que ellos mismos han desarrollado.

Estructuras capaces de frenar la luz

Según el comunicado emitido por la Universidad de Buffalo, la mayoría de los planteamientos anteriores habían señalado que la luz sólo se puede frenar sobre una gama estrecha de longitudes de ondas de luz. Pero Gan y su equipo han dado un paso adelante en este sentido, y mediante el desarrollo de una estructura metálica con ranuras en forma de rejilla han sido capaces de parar o detener las ondas de luz en un rango de longitud de onda muy amplia. De esta forma, han abierto la puerta a la posibilidad de controlar las ondas de luz en un chip.

Este logro, del que se hace eco Eurekalert, había sido previsto antes únicamente por estudios teóricos sobre metamateriales. Los resultados obtenidos resultan prometedores para la mejora del almacenaje de datos, del procesamiento de datos ópticos, de células solares y de sensores biométricos, entre otras tecnologías.

Por el momento, los científicos han logrado atrapar las ondas de luz que van desde el rojo al verde. “Ahora estamos concentrados en atrapar una longitud de onda más amplia, que abarque del rojo al azul. Queremos atrapar el arco iris entero”, avanza Gan.

El arco iris es un fenómeno óptico que presenta, en forma de arco de bandas concéntricas, los siete colores elementales, y que está causado por la refracción o reflexión de la luz solar en el agua pulverizada, generalmente perceptible en la lluvia.

Estos colores a los que se refiere la definición anterior son el rojo, el naranja, el amarillo, el verde, el azul, el añil y el violeta, y son producto de la descomposición de frecuencias de la luz.

Capaces de frenar la luz

Las estructuras desarrolladas por Gan y sus colaboradores en su estudio son capaces de atrapar múltiples longitudes de onda de la luz en un solo chip, mientras que los métodos convencionales sólo pueden atrapar una sola longitud de onda en una longitud de onda estrecha.

"La luz viaja en general muy rápidamente, pero las estructuras que crean la banda ancha pueden reducirla de forma significativa", dice Gan. "Es como si se pudiera sostener la luz en una mano."

En un artículo publicado por la revista PNAS, Gan explica que el objetivo final de sus investigaciones es lograr un gran avance en las comunicaciones ópticas de multiplexado, que es la transmisión de información (en cualquier forma) de más de una fuente a través de un mismo medio. Si estas comunicaciones se pueden producir en múltiples longitudes de onda, y los datos ópticos llegan a ser domesticados en longitudes de onda diferentes, se aumentaría el procesamiento y la capacidad de transmisión.

"Por el momento, el procesamiento de datos con las señales ópticas se ve limitado por la rapidez con que la señal puede ser interpretada", dice Gan. "Si la señal pudiera ser más lenta, se podría procesar más información sin necesidad de sobrecargar el sistema", asegura el investigador.

Chips plasmónicos

Esta ralentización se consigue con estructuras nanoplasmónicas, un tipo de material que actúa como freno ante las ondas de luz.

Gan y sus colegas crearon estas estructuras nanoplasmónicas haciendo surcos a tamaño nanométrico y a diferentes profundidades en superficies metálicas, lo que altera las propiedades de los materiales ópticos, explican los investigadores en PNAS.

Estos chips plasmónicos proporcionan la conexión crítica entre la nanoelectrónica y la fotónica, permitiendo a su vez que estos diferentes tipos de dispositivos se integren.

Las propiedades ópticas de las estructuras nanoplasmónicas permiten, según Gan y su equipo, que diferentes longitudes de onda de la luz puedan ser atrapadas en diferentes posiciones, permitiendo potencialmente el almacenamiento de datos ópticos y mejorando la óptica no lineal.

Además, también encontraron que debido a que las estructuras nanoplasmónicas desarrolladas pueden atrapar resonancias de la luz muy lentas, pueden hacerlo a temperatura ambiente, en lugar de a las temperaturas ultra frías que se requieren en las tecnologías convencionales.

Posibles aplicaciones en biomedicina

Reconocido en 2008 por el Ministerio de Educación del Gobierno chino con el premio a estudiantes sobresalientes auto-financiados en el extranjero y con varias patentes y múltiples artículos científicos publicados en diversas revistas científicas, los intereses de investigación de Gan incluyen la nanofotónica, la plasmónica y la biofotónica.

Durante los últimos tres años, el investigador ha pasado gran parte de su tiempo tratando de controlar el movimiento de ondas de luz mediante el uso de plasmones en superficie de películas de metal nanoestructurada, publica la Universidad de Lehigh.

Qiaoqiang Gan está explorando asimismo las aplicaciones de su trabajo tanto en el ámbito de las comunicaciones como en otros campos de la ciencia. Tanto es así, que está estudiando nuevas estructuras nanoplasmónicas que podrían ser de utilidad para investigar células biológicas y biomoléculas, cuyas aplicaciones se centran en el campo de los biosensores y la biomedicina.

Fuente: tendenciasd21

Un nanosatélite buscará mundos alienígenas

Draper Laboratory y el MIT han desarrollado un satélite del tamaño de una hogaza de pan que llevará a cabo una de las mayores tareas de la astronomía: la búsqueda de planetas similares a la Tierra fuera de nuestro sistema solar—o exoplanetas—que pudieran albergar vida. Se tiene previsto su lanzamiento en 2012.

El "nanosatélite", llamado ExoPlanetSat, lleva consigo instrumentos ópticos de gran potencia y alto rendimiento, así como una nueva tecnología de control y estabilización.

Si bien con anterioridad ha existido una gran cantidad de pequeños satélites, estos se han utilizado normalmente para realizar comunicaciones simples o misiones de observación. "Estamos haciendo algo que no se ha hecho antes", afirma Séamus Tuohy, director de sistemas espaciales en Draper.

ExoPlanetSat buscará planetas midiendo la atenuación de una estrella a medida que un planeta pase en órbita por delante de ella, una técnica llamada observación de tránsito. El detector de luz del satélite tiene dos conjuntos de plano focal—uno para el seguimiento de estrellas y otro para observaciones de tránsito. La medición del cambio en el brillo de una estrella con precisión también permite calcular el tamaño del planeta. Además, al medir la cantidad de tiempo que tarda el planeta en completar su órbita, los investigadores pueden determinar la distancia del planeta a su estrella.

Esta técnica está bien establecida, aunque sólo se utiliza por naves espaciales en órbita mucho más grandes, incluyendo el satélite francés CoRoT, que hizo un importante descubrimiento planetario el año pasado, y el satélite Kepler de la NASA, lanzado en 2009. ExoPlanetSat no pretende sustituir a naves más grandes, sino ser complementario, afirma Sara Seager, profesora de ciencias planetarias y física en el MIT, refiriéndose a que el nanosatélite se centrará en estrellas individuales que las grandes naves espaciales ya han identificado como científicamente interesantes. Mientras que una nave espacial como Kepler observa alrededor de 150.000 estrellas, un nanosatélite como ExoPlanetSat está diseñado para el seguimiento de una única estrella.

Para medir con precisión el brillo de una estrella, los ingenieros deben mantener la nave estable—los fotones entrantes deben golpear la misma fracción de un píxel en todo momento, afirma Seager, quien también participa como científica en el satélite Kepler. "Cualquier disturbio que sacuda a la nave desenfoca la imagen y hace que las mediciones sean inservibles", afirma. "Además, las naves espaciales más pequeñas son más fáciles de mover".

Para controlar con precisión y estabilizar al ExoPlanetSat, Draper y los investigadores del MIT incluyeron una estructura aviónica personalizada y ruedas de reacción genéricas, un tipo de dispositivo mecánico utilizado para el control de actitud, en la base de la nave espacial para maniobrarla hasta alcanzar la posición deseada. Unos dispositivos piezoeléctricos alimentados por baterías controlan el movimiento del detector de imagen, desacoplado de la nave y que opera por separado. (La batería se cargará con paneles solares.) "Estos dispositivos mueven el detector en contra de la nave espacial de forma tan precisa que el ojo humano no es capaz de ver el movimiento", asegura Seager. "Esto es un orden de magnitud mejor que cualquier nanosatélite del que se haya hecho una demostración con anterioridad", afirma.

El nanosatélite tiene un volumen de tres litros; tiene 10 centímetros de alto, 10 centímetros de ancho y 30 centímetros de largo. "Fue una hazaña de ingeniería meter todo el hardware, incluyendo el poder de procesamiento y el almacenamiento de datos necesarios, en un tamaño tan pequeño", afirma Tuohy.

Cada nanosatélite costará como poco 600.000 dólares una vez que entre en producción—el ExoPlanetSat cuesta aproximadamente 5 millones—y su vida orbital estimada es de uno a dos años. En última instancia, afirma Seager, los investigadores esperan poner en marcha toda una flota de nanosatélites para supervisar las estrellas más brillantes y más cercanas.

Fuente: technologyreview

Un vistazo virtual bajo la piel

Un equipo de investigadores de Microsoft ha desarrollado un dispositivo portátil que ofrece a los pacientes de fisioterapia un vistazo virtual bajo su piel para ver el estado de su lesión interior. La esperanza es que esto los hará un poco más dispuestos a seguir haciendo sus ejercicios.

"Las personas somos realmente pésimas en lo que a seguir los regímenes de fisioterapia se refiere", afirma Amy Karlson, del Grupo de Experiencias Computacionales de Usuario de Microsoft Research. Entre el 30 y el 50 por ciento de los pacientes con enfermedades crónicas no cumplen sus terapias recomendadas, continúa la investigadora. Como resultado, estas enfermedades pueden tardar más tiempo en sanar o incluso pueden empeorar.

Karlson opina que cuánta más información tengan los pacientes sobre sus lesiones, más probable es que cumplan con los regímenes de fisioterapia. La nueva herramienta, llamada AnatOnMe, tiene como objetivo aportar a los pacientes este extra de información. El dispositivo proyecta una imagen de la estructura ósea, el tejido muscular, los tendones, o los nervios sobre la piel, ofreciendo a los pacientes una mejor comprensión de la lesión y de lo que tienen que hacer para ayudar al proceso de curación, indica Karlson.

El prototipo consta de dos partes. La primera contiene un proyector portátil, o pico, una cámara digital común, y una cámara de infrarrojos. El segundo contiene un puntero láser y los botones de control. "No se trata de un dispositivo de alta tecnología", comenta Karlson, quien presentó el dispositivo esta semana en la CHI 2011, la Conferencia de la Asociación para la Maquinaria Informática sobre Factores Humanos en Sistemas Informáticos, que tuvo lugar en Vancouver.

En vez de utilizar un complicado sistema de corrección automática para hacer corresponder con precisión la imagen de la lesión interna sobre la piel del paciente, el terapeuta simplemente apunta el proyector y lo alinea a ojo. Además, con el prototipo, las imágenes mostradas no provienen realmente de las exploraciones de los pacientes sino de imágenes de pago utilizadas para mostrar uno de los seis tipos diferentes de lesiones.

Aún así, parece ser muy eficaz, defiende Karlson. Los experimentos controlados del dispositivo llevado a cabo por dos fisioterapeutas sugieren que el dispositivo alienta a los pacientes a seguir con sus terapias.

Un médico o terapeuta también podría utilizar AnatOnMe para proyectar las imágenes sobre una pared cercana. La interfaz de usuario también funciona de esta manera, comenta Karlson, con las opciones del menú proyectadas sobre una superficie. Las opciones se seleccionan mediante el puntero láser, que es detectado por la cámara de infrarrojos.

Anne E. Reicherter, miembro de la Asociación Americana de Fisioterapia y de la Escuela de Medicina de la Universidad de Maryland-Baltimore, destaca que el incumplimiento de la fisioterapia es un problema importante, en parte porque por lo general involucra ejercicio, y en parte porque implica cambiar un hábito o renunciar a un comportamiento que puede haber causado la lesión desde un principio.

"Sin embargo, la mayoría de los pacientes están muy interesados ​​en la comprensión de lo que está pasando en su cuerpo, así que algo como esto, que visualmente pueda ayudarles a comprenderlo realmente, sería realmente beneficioso", opina Reicherter. Incluso, añade Reicherter, si una cierta porción de la población, en particular los pacientes mayores, es posible que encuentren los detalles viscerales como algo de mal gusto

Fuente: technologyreview

Nanoperlas de hierro detectan sustancias tóxicas al instante

Investigadores de la Universidad de Oregón, en Estados Unidos, han diseñado un novedoso sistema que podría revolucionar el tamaño, la velocidad y la precisión de los sistemas de detección química actualmente existentes. Se trata de un sensor portátil formado por nanopartículas de hierro que, gracias a su magnetismo, permite detectar al instante la presencia de agentes químicos y biológicos perjudiciales para la salud.

os sistemas utilizados actualmente para detectar agentes patógenos y contaminantes presentes en el agua o en el aire, nocivos para la salud humana, presentan algunas limitaciones, como que sólo pueden hallar un producto químico específico o que sus resultados no son inmediatos y se conocen al cabo de unas horas.

Para agilizar el proceso, y conseguir que estos sistemas puedan detectar en paralelo diversos contaminantes, investigadores de la universidad norteamericana de Oregón (OSU) han desarrollado unas "nanoperlas" magnéticas.

Según explican los responsables del estudio, el profesor de química de la OSU Vicent Remcho, y Pallavi Dhagat, profesor asistente en la Escuela de OSU de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, en un comunicado emitido por dicha universidad: “Esta investigación podría revolucionar el tamaño, la velocidad y la precisión de los sistemas de detección química de todo el mundo”.

La clave de la tecnología, de la que se hace eco la revista Sensors and Actuators B: Chemical, está en aprovechar la capacidad de las nanopartículas ferromagnéticas de óxido de hierro.

Por un lado, estas pequeñas partículas sirven para detectar de forma selectiva la existencia de productos químicos; por otro, permiten ofrecer resultados al instante, tras ser incorporadas a un sistema de circuitos integrados.

Tal y como muestra el diagrama anterior, este novedoso método de sensores funcionaría a partir de una esfera magnética, encargada de atraer a los agentes biológicos y químicos con la ayuda de anticuerpos.

Identificación al instante

Otra de las características innovadoras de este nuevo dispositivo es su tamaño, bastante inferior a los actuales, y su usabilidad tanto dentro como fuera de los laboratorios: "Las partículas que estamos utilizando son 1.000 veces más pequeñas que las utilizadas hasta el momento en las pruebas de diagnóstico, lo que permite poder llevar el dispositivo a cualquier sitio y su utilización sobre el terreno", señala Remcho.

El material del que están hechas las nanopartículas es otro valor añadido del método diseñado por los investigadores de la Universidad de Oregón.

Según Remcho: “Igual de importante es que (las nanopartículas) están hechas de hierro. Por ello, podemos utilizar el magnetismo y la electrónica para hacerlas funcionar, también, como dispositivo de señalización, que nos dé acceso inmediato a la información disponible”.

Con esta combinación de tecnología, los científicos del proyecto saben que han dado el primer paso hacia una nueva forma de detección más rápida, precisa y económica, lejos de complicados y lentos ensayos realizados con sondas bioquímicas: “Esto podría cambiar completamente el mundo de los ensayos químicos”, augura por su parte Dhagat.

En concreto, las nanopartículas se unirían a estas pruebas bioquímicas con el objetivo de localizar agentes químicos. Cuando se detecta uno de estos agentes, una “resonancia ferromagnética” es la encargada de transmitir la información de forma electrónica a un pequeño equipo, y así mostrar la información al usuario de forma inmediata.

Aplicaciones

Según sus autores, el sistema podría ser utilizado para detectar casi cualquier elemento de interés en el aire o el agua.

Así, entre las múltiples aplicaciones de este sistema, los investigadores apuestan su utilización por campos tan dispares como el bioterrorismo, el diagnóstico médico o la prueba de medicamentos, la vigilancia del medio ambiente o incluso el tratamiento del agua o la seguridad alimentaria.

En relación a su uso en la lucha contra el bioterrorismo, el sistema serviría para llevar a cabo una rápida detección de las toxinas químicas utilizadas en este tipo de actos, en particular de ántrax, ricina o viruela. Para profundizar el estudio en esta línea, el trabajo de investigación ha recibido financiación del Laboratorio de Investigación del Ejército, en colaboración con el Instituto de Microtecnologías y Nanociencias de Oregón.

Los científicos norteamericanos continúan probando las utilidades de su nuevo sistema mientras prosiguen los trabajos de investigación de microfluidos con el propósito de aplicar esta tecnología en el campo.

Test para tóxicos en alimentos

En el marco de otra investigación situada dentro del proyecto europeo CONffIDENCE coordinado por el RIKILT (Instituto de Seguridad Alimentaria de los Países Bajos), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) está desarrollando unos test rápidos que permitirán detectar la presencia de contaminantes químicos en alimentos y en piensos, según un artículo publicado por el periódico ADN.

El objetivo del proyecto, que comenzó en 2008 y tiene una duración de cuatro años, es proporcionar soluciones para el seguimiento de una amplia variedad de compuestos químicos, como plaguicidas, contaminantes orgánicos persistentes, productos farmacéuticos veterinarios, antibióticos, metales pesados, toxinas del marisco o micotoxinas.

Tal y como señalan los investigadores del proyecto, los kits combinarán varias tecnologías, desde los test de tira más sencillos (que se emplean como las pruebas de embarazo) hasta tecnologías de bajo coste basadas en métodos de laboratorio.

Fuente: tendencias21