miércoles, 30 de septiembre de 2009

La paradoja de la Flecha del tiempo

La expresión “Flecha del tiempo” fue acuñada en el año 1927 por el astrónomo británico Arthur Eddington, quien la usó para distinguir una dirección en el tiempo en un universo relativista de cuatro dimensiones. En 1928, Eddington publicó un libro llamado “The Nature of the Physical World”, en el que utilizó varias veces esa expresión. En el libro, el autor escribió:

Dibujemos una flecha del tiempo arbitrariamente. Si al seguir su curso encontramos más y más elementos aleatorios en el estado del universo, en tal caso la flecha está apuntando al futuro; si, por el contrario, el elemento aleatorio disminuye, la flecha apuntará al pasado. He aquí la única distinción admitida por la física. Esto se sigue necesariamente de nuestra argumentación principal: la introducción de aleatoriedad es la única cosa que no puede ser deshecha. Emplearé la expresión “flecha del tiempo” para describir esta propiedad unidireccional del tiempo que no tiene su par en el espacio.


A pesar de que Eddington se refiere a la dirección del tiempo desde un punto de vista netamente relacionado con la física, nuestra experiencia diaria no puede escapar a su razonamiento. Supongamos observamos una copa de cristal que cae de una mesa, y al llegar al piso se rompe en mil pedazos que se esparcen por varios metros cuadrados del piso. Nuestra experiencia indica que la “copa entera” pertenece al pasado, y que la dirección en que fluye el tiempo es la contiene en su futuro una copa hecha añicos. Si alguien filmase ese evento y nos proyectase la película en sentido inverso, cuando viésemos un montón de trozos de vidrio que salen disparados en la misma dirección, chocan y se funden creando una copa que salta hacia arriba de la mesa, sabríamos de inmediato que algo está mal. Ese tipo de acontecimiento -en general- no tiene lugar en nuestro universo.

Estamos acostumbrados a que el universo, al menos a nivel macroscópico, tenga una tendencia a “desordenarse”. Los físicos llaman a este efecto “entropía”, y puede explicarse con otro ejemplo: si se ponen en contacto dos trozos de metal con distintas temperaturas, luego de un cierto tiempo el trozo caliente se enfriará y el trozo frío se calentará, teniendo al final ambos una misma temperatura. En pocas palabras, el universo tiende a distribuir la energía uniformemente; es decir, a maximizar la entropía. En este caso, la flecha del tiempo apunta en la dirección de la entropía, por lo que el proceso inverso (un trozo calentándose y otro enfriándose) es muy improbable que tenga lugar de forma espontánea, a pesar de que se conserva la cantidad de energía total.

Eddington afirmaba que la Flecha del tiempo es vívidamente reconocida por la conciencia, y exigida por la razón. Para el astrónomo la flecha del tiempo indicaba la dirección del incremento progresivo del elemento aleatorio, y siguiendo un antiguo argumento de la termodinámica, concluía que en lo que respecta a la física, la flecha del tiempo es una propiedad exclusiva de la entropía. Sabemos que un evento ha tenido lugar porque tenemos información (recuerdos, evidencias físicas, pruebas) de que efectivamente ocurrió. El pasado “está ahí” porque -de alguna manera- la información de que determinada “cosa” tuvo lugar existe y podemos acceder a ella. Los trozos de cristal desparramados en el piso nos sirven de “prueba” de que la copa que estaba sobre la mesa se ha caído. Pero ¿es posible que la Flecha del tiempo funcione en dirección opuesta?

Imaginemos un gran recipiente transparente, dividido por un tabique vertical. En uno de los lados ponemos 1000 litros de agua coloreada con una tintura azul, y del otro 1000 litros de agua pintada de rojo. Luego, quitamos el tabique. Los movimientos aleatorios de las moléculas que componen los 2000 litros de liquido harán que, en un tiempo más o menos largo, el recipiente se encuentre lleno agua del mismo uniforme color. En este caso, la Flecha del tiempo avanza desde el “orden”, con los colores separados, hacia el “desorden”, con los colores mezclados. La probabilidad de que una secuencia como esa ocurra al revés, y que a partir de la mezcla obtengamos la separación de colores original, es tan baja que el tiempo necesario para que ocurra excede -por varios ordenes de magnitud- la edad del Universo. No hay dudas que -al menos hasta donde podemos medir y percibir- el Universo macroscópico posee una Flecha del tiempo que apunta hacia el futuro.

Sin embargo, puede que haya eventos que se rigen por una Flecha del tiempo que apunta en dirección opuesta pero que – simplemente- no seamos capaces de percibirlos. El físico Lorenzo Maccone ha publicado en estos días, en Physical Review Letters, un artículo en el que propone que la entropía puede -además de aumentar- disminuir. “Lamentablemente, cuando eso ocurre no quedan detrás una serie de evidencias de que el hecho haya tenido lugar, por lo que al carecer de la información necesaria no podemos percibirlo”, explica Maccone. Si Maccone está en lo cierto, la Segunda Ley de la Termodinámica ("La cantidad de entropía de cualquier sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo") pasa a ser una simple tautología: los físicos no pueden estudiar los procesos en que la entropía decrece por la información que los evidencia se encuentra en nuestro futuro.

La teoría de este físico plantea una serie de cuestiones interesantes. La más atractivas de todas es que, si existe una Flecha del tiempo que apunte en el sentido contrario, podríamos idear alguna forma de “subirnos” en ella y revertir los efectos que tiene el paso del tiempo en la dirección “tradicional”. Lamentablemente, no todos los especialistas coinciden con el punto de vista de Maccone, y los que lo hacen no están del todo seguros que pueda invertirse el sentido de la Flecha del tiempo solo para una “porción” del Universo (por caso, la copa del ejemplo anterior) sino que Universo completo debería “poner reversa”. Si construyésemos una máquina semejante, algo que parece muy poco probable, la inversión de la Flecha del tiempo nos pasaría completamente desapercibida.

No sabemos, por ahora, si Maccone tiene o no razón. El paso del tiempo y lo que esto significa es una de las grandes incógnitas de la ciencia, y a menudo causa el desvelo de no pocos filósofos. Al contrario de lo que ocurre con las dimensiones espaciales, que pueden ser recorridas en uno u otro sentido, el tiempo parece -al menos por ahora- que solo puede transitarse en una dirección: la dictada por la Flecha del tiempo.

lunes, 28 de septiembre de 2009

ANTICIENCIA: El caso del calentamiento global

La idea del calentamiento global provocado por los seres humanos ocupa muchos sitios de Internet y todos los medios, escritos, radiofónicos y televisivos. Se trata de un caso de pseudociencia que para prevalecer ha echado mano de la anticiencia. Para hacer valer esta idea, la han convertido en hipótesis irrefutable y han recurrido a la censura de cualquier artículo o información científica que demuestre que el calentamiento de la Tierra y de casi todos los planetas de nuestro Sistema Solar es debido a un fenómeno natural cíclico dependiente de la Irradiación solar, y no del inocente bióxido de carbono.

Cuando un científico descubre el engaño y encuentra sustento en hechos de la naturaleza, en primer lugar, se le rechazan sus estudios para ser publicados en revistas científicas. Para que sus estudios sean aceptados y publicados, el científico se ve obligado a añadir frases como "el cambio climático debido a la emisión de gases de invernadero por las actividades humanas...", o como "la disminución en el nivel del mar puede deberse a una compensación en el aumento del hielo antártico, lo cual mitiga el efecto de descongelamiento de los polos debido al calentamiento global causado por los seres humanos". Si el científico no añade estas frases, sus artículos no serán publicados, aunque las revisiones no tengan ningún error metodológico, observacional o sistemático.

No es difícil demostrar que detrás del tema del calentamiento global prevalece la pseudociencia, pues se está usando anticiencia para demeritar el trabajo honesto de los científicos, apegado a los hechos. Por ejemplo, es anticientífico desechar una investigación tan solo porque no coincide con la ideología de los revisores. Es anticiencia acusar falsamente a un científico de distorsionar datos, cuando esos datos coinciden con los hechos naturales. Es anticiencia acusar falsamente a los científicos honestos que descubren el engaño detrás del calentamiento global de ser empleados de las petroleras, y que, cuando se demuestra que no son tales empleados de esas empresas, se les acuse de estar pagados por el Presidente George W. Bush o por la CIA.

También se hace uso del dogmatismo para desacreditar el trabajo científico veraz. Por ejemplo, se hace uso de figuras célebres como Stephen Hawkins, James Hansen, Al Gore, y de algunos premiados Nóbel que no saben ni pizca de climatología. Con esto se pretende que una idea falsa obtenga "contundencia". Por ejemplo, en la mayoría de los editoriales sobre el calentamiento global es común escuchar frases como "la mayoría aplastante de los científicos creen que el calentamiento global es debido a las actividades humanas", o "Stephen Hawkins, célebre astrofísico, ha advertido a la humanidad sobre el grave peligro que corre la humanidad si continuamos emitiendo gases de invernadero".

También los anticientíficos ocultan información en contra de su ideología para atacar el trabajo apegado a los hechos. Por ejemplo, se oculta el hecho de que los océanos y el suelo son los que absorben mayores cantidades de calor que el aire, y que los gases de invernadero en realidad sirven como distribuidores de calor para todo el espacio atmosférico a través de la transferencia del calor por convección.

También se oculta el hecho de que el Sol está irradiando más energía y que todo el Sistema Solar se está calentando.

Otro hecho que se oculta es que el bióxido de carbono -principal acusado por los adherentes a la ideología del calentamiento global antropogénico- posee una capacidad de absorción y de emisión de calor bastante baja, de tal modo que es incapaz de elevar la temperatura troposférica global en más de 0.16 °C. Esto último ha sido comprobado experimentalmente y se ha demostrado que a mayor temperatura o densidad, el bióxido de carbono disminuye su capacidad de absorber-emitir calor. (Pitts & Sissom; 1997)

Otro hecho que se oculta de forma anticientífica es que el vapor de agua es el máximo absorbente-emisor de calor en la atmósfera, no el bióxido de carbono o el metano (el metano se encuentra en cantidades bastante exiguas en la atmósfera, así es que los adherentes al calentamiento global antropogénico lo descartan porque no pueden usarlo contra los seres humanos).

También se oculta que el bióxido de carbono NO es un contaminante ni es venenoso, ý que es necesario para la vida. Sin el bióxido de carbono, al igual que sin el agua, toda la vida sobre el planeta desaparecería.

domingo, 27 de septiembre de 2009

Paneles solares flexíbles parecidos a tejas, para colocar en los tejados

Una barrera hecha de una película delgada transparente utilizada para proteger de la humedad a los receptores de TV con pantalla plana (delgada) podría convertirse en la base para crear paneles solares flexibles que se instalarían en los tejados como si fuesen tejas.

Los paneles solares flexibles para tejados, llamados BIPVs por sus siglas en inglés, podrían reemplazar a los voluminosos paneles de hoy que se fabrican con vidrio o silicio rígidos y son montados en gruesos marcos de metal.

Los paneles solares flexibles serían menos caros de instalar que los paneles actuales y tendrían una vida útil de 25 años aproximadamente.

"Hay mucho espacio desperdiciado en los tejados que podría utilizarse para generar energía eléctrica", señala Mark Gross, científico del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL). "Los paneles solares flexibles podrían integrarse fácilmente en la arquitectura de los edificios comerciales y de viviendas. Los paneles solares convencionales han tenido un éxito limitado porque han sido caros y difíciles de instalar".

Los investigadores del PNNL crearán esos paneles flexibles mediante un método que es una adaptación de un proceso de encapsulado de película usado actualmente para el revestimiento en monitores planos que utilizan diodos orgánicos emisores de luz, u OLEDs.

Los investigadores del PNNL desarrollaron la tecnología de la película delgada en los años 90. En aquel momento, el equipo del laboratorio investigó de manera preliminar 15 posibles aplicaciones, incluyendo la energía solar.

La compañía Vitex Systems usó esta clase de tecnología orientando sus esfuerzos iniciales hacia el desarrollo de las películas ultrafinas para las pantallas delgadas. Ahora el PNNL y Vitex están estudiando exhaustivamente su aplicación a la energía solar.

jueves, 24 de septiembre de 2009

Un chip cerebral sustituirá al perro lazarillo

Los ciegos podrán deambular "sin ayuda" gracias a la implantación de un chip en el cerebro (fisura calcarina), que será "capaz de recibir imágenes de una cámara de televisión" colocada en unas gafas para que mande a través de un electrodo las señales a este chip.

Según explicó el presidente de la Sociedad Española de Oftalmología, Joaquín Barraquer, esta técnica está de momento en estudio, pero ve en ella una futura "solución" a la ceguera. "Es muy primitivo todavía pero es la solución para el futuro; podrán ver poco, pero deambularán sin necesidad de una persona que les ayude", aseveró.

Así lo indicó este miércoles, en rueda de prensa, durante la presentación del 85 Congreso de la Sociedad Española de Oftalmología, un encuentro en el que se debatirán los últimos avances y las novedades en patologías como la degeneración macular asociada a la edad, el glaucoma, el desprendimiento de retina, la miopía o la presbicia, y en técnicas como el trasplante corneal.

Sobre los avances médicos en las cataratas, afirmó que se ha mejorado "mucho" desde el siglo pasado, ya que, en la actualidad los oftalmólogos cuentan con más de 1.000 modelos de lentes ideales, con las que pueden lograr que el paciente pueda ver "bien" de lejos y de cerca con lentes. No obstante, señaló que "nunca se llega a algo ideal" y que "siempre se puede mejorar".

Retos de la oftalmología

Por otro lado, Barraquer enumeró algunos de los retos a los que se enfrenta la oftalmología. Uno de ellos es la lucha contra el rechazo del injerto de córnea para que el trasplante corneal sea una "realidad"; otro es evitar que el nervio óptico se estropee y evitar así el glaucoma (presión del ojo más alta de lo normal), y como último reto, entre otros, hizo referencia al desprendimiento de retina.

En este sentido, explicó que esta patología se puede tratar con láser, pero, aunque a veces los resultados de la operación "son buenos", el paciente no puede ver bien.

En cuanto a las patologías que van "en aumento", destacó la degeneración macular asociada a la edad, "un trastorno que se ve más porque vivimos más años", y la retinosis pigmentaria (disminución del campo visual).

lunes, 21 de septiembre de 2009

¿Por qué los parches de nicotina pican?

Un estudio sobre los efectos de la nicotina publicado hoy en «Nature neuroscience» parece explicar por qué los parches de esa sustancia y demás tratamientos sustitutivos para dejar de fumar suelen provocar irritación y picor.
Un equipo de expertos dirigido por Karel Talavera, de la Katholieke Universiteit de Lovaina (Bélgica), comprobó que la nicotina, compuesto orgánico alcaloide hallado en la planta del tabaco, activa en el organismo un canal que se sabe que está relacionado con las reacciones inflamatorias.
Este canal iónico, que se halla en la piel y en el interior de la nariz y la boca, podría ser la fuente de la irritación que, como efecto secundario, suelen causar las terapias sustitutivas del tabaco.
Hasta ahora se pensaba que el picor y las erupciones cutáneas a que dan lugar los parches de nicotina y otros tratamientos se debían a la estimulación de receptores nicotínicos en los nervios que transmiten estímulos dolorosos desde la piel y el tejido que recubre la nariz y la boca.
Sin embargo, Talavera comprobó que, en ratones, la nicotina también activaba directamente el TRPA1, ese canal vinculado con la transmisión de información sobre sustancias irritantes y dolor inflamatorio.
Los autores constataron además que los ratones que carecían de TRPA1 no presentaban ninguna reacción de irritación ante la administración de nicotina por vía nasal.
Según los expertos, este hallazgo podría ayudar al desarrollo de tratamientos para dejar de fumar sin tantos efectos secundarios como los actuales.

miércoles, 16 de septiembre de 2009

Cambio climático agiganta a roedores

Las dimensiones de la cabeza de los roedores y la constitución de su cuerpo cambiaron en el pasar de los últimos cien años, a causa del aumento de la población de seres humanos y las alteraciones en el clima, afirmó una investigación sacada por la revista PLoS ONE.



De acuerdo a un ecólogo de la Universidad de Illinois, Oliver Pergams, los cambios no solamente de tamaño sino también en la forma en este orden de mamíferos en apenas un siglo fueron sustanciales. Pergams ha manifestado que se percató de los cambios en la anatomía en dos tipos de roedores apartados geográficamente, uno en Chicago y el otro en California. “He sospechado que no fueron los ejemplos únicos y me he preguntado si sucedían en todo el planeta, qué serían los orígenes”, apuntó.



El experto examinó roedores en los museos de distintas partes del mundo y sacó medidas anatómicas de 1,300 ejemplares de América, Asia y África juntados y embalsamados desde 1892 al 2001. Además comparó especímenes recogidos en unas islas poco pobladas con los de sitios de elevada densidad demográfica.



Agigantamiento de los roedores



El ecólogo encontró modificaciones en 15 características orgánicas, diez de estas se vincularon con los cambios de la población del hombre, la temperatura del ambiente, así como de toda clase de precipitaciones. “Los rápidos cambios, al contrario de lo que se pensó, parece que ocurren con mucha frecuencia en varios sitios del mundo”, subrayó Pergams.Agregó que parece haber una correlación importante en parámetros provocados por el hombre, como la densidad poblacional, con los causados por el cambio climático.



“Todas las especies se pueden adaptar a los cambios ambientales más velozmente que lo que se creyó, más que todo los mamíferos. Éstos que se pueden adaptar con más rapidez cuentan con mayores posibilidades de sobrevivir a los cambios en el ambiente ocasionados por el hombre”, ha indicado. Según Pergams, entender qué especies y poblaciones tienen más capacidades para cambiar tiene buena importancia en la conservación de la vida.

lunes, 14 de septiembre de 2009

El cerebro humano sería emulado en 10 años

“Un modelo que reproduzca las funciones del cerebro humano es factible de ser recreado en un término de 10 años”, según el neurocientífico profesor Henry Markram del Brain Mind Institute de Suiza. "Creo firmemente en que técnica y biológicamente sea posible. La única incertidumbre que puede existir es la del aspecto financiero. Es un proyecto muy caro y en virtud que no todo está todavía desarrollado, investigado y asegurado, las posibilidades de acceder a un respaldo económico son aún muy exiguas". El rompecabezas ya está en marcha y solo falta juntar apropiadamente los elementos necesarios. ¿Crees que será posible?La aparente complejidad de la mente humana y todos sus vericuetos emocionales no constituyen una barrera que impida la construcción de un "cerebro réplica” afirma el profesor Markram. "El cerebro es obviamente muy complejo porque tiene billones de sinapsis simultáneas, miles de millones de neuronas, millones de proteínas, y miles de genes. Pero todavía son limitados en número. La tecnología actual ha alcanzado por estos días un grado de sofisticación y maduración suficiente que nos abre las puertas rápidamente a cualquier proceso de ingeniería inversa para recrear un cerebro. "Un ejemplo muy claro y comprobable de que la mencionada posibilidad de emulación ya existe es que los robots en la actualidad cotidiana pueden hacer proyecciones y asignaciones de tareas u objetivos, decenas de miles de veces más rápido que los científicos humanos y técnicos”.
¿La aparente complejidad estructural y funcional del cerebro, podría ser simulada en un laboratorio?Otro obstáculo en el camino hacia la construcción de una réplica de un modelo del cerebro humano es que 100 años de investigación, desde el descubrimiento de la neurociencia, han desembocado en millones de fragmentos de datos, estudios, análisis y conocimientos que nunca se han reunido y aprovechando plenamente. "En realidad nadie sabe siquiera cuánto entendemos y conocemos sobre el cerebro y su actividad", dice el profesor Markram. "Un modelo simulado de laboratorio serviría para hacer todos estos ensayos juntos y así permitir que se puedan poner a prueba todas las teorías que nadie ha podido lograr reunir hasta ahora sobre el cerebro.”
“Por sobre todas las cosas, nuestro mayor desafío es entender se qué forma los patrones eléctricos, magnéticos y químicos combinados entre sí que ocurren a cada momento dentro de nuestra mente, se convierten en nuestra percepción de la realidad. Es decir, y por citar un ejemplo: nosotros creemos que vemos con nuestros ojos, pero en realidad la mayor parte del fenómeno que significa "ver", se genera como una sucesión de actividades eléctricas, magnéticas y quimicas dentro del cerebro. Este hecho desemboca en la obtención de un estado emocional que estamos acostumbrados a asociar con la visión de un objeto o un color determinado”. Entonces, ¿qué estaríamos realmente observando cuando nos fijamos en algo? ¿los colores de los objetos, proyectados dentro de nuestro cerebro, son el resultado de una composición quimica genial que provoca una respuesta sensorial a lo que miramos? Con la música sucedería algo similar. Serían las sensaciones y estímulos que provoca una corriente de aire impulsado a diversas cantidades de veces por segundo y que nuestro cerebro asocia con sonidos.Los sonidos, por ejemplo, son el resultado de sensaciones experimentadas gracias a una combinación de factores que pueden recrearse en un laboratorioPara el profesor Markram, la parte más emocionante de su investigación es reunir a las cientos de miles de pequeñas piezas de su laboratorio que conforman los datos que ha recopilado durante los últimos 15 años, y ver qué tanto puede asemejarse el funcionamiento lógico y estructural del cerebro a un microprocesador. "Durante los primeros ensayos que hemos realizado, hemos observado algunas propiedades emergentes muy interesantes y alentadoras. Pero esto es sólo el comienzo, lo más importante es que ahora sabemos que es posible construirlo. A medida que la tecnología biomédica avanza sin descanso día a día, vamos aprendiendo nuevos secretos y posibilidades de éxito en nuestro proyecto de diseño que hace poco tiempo atrás eran inimaginables.”“De hecho, el cerebro utiliza algunas reglas simples para resolver problemas de alta complejidad y la extracción, análisis y comprensión de cada una de estas reglas, una a una, es muy emocionante. Por ejemplo, nos ha sorprendido encontrar principios de diseño simples que permiten que miles de millones de neuronas puedan conectarse y comunicarse entre sí. Estamos convencidos de que vamos a comprender cómo está diseñado el cerebro y cómo trabaja antes de que hayamos terminado la construcción de nuestro modelo de laboratorio.
"Es inimaginable la cantidad de elementos que se deberán aunar para emular un funcionamiento tan complejo. Las posibilidades para afrontar este trabajo de desarrollo, que significa todo un reto para la investigación en neurociencias, son inmensas explica el profesor Markram: "Un modelo del cerebro sentará sus bases de funcionamiento en una supercomputadora y podrá servir como una especie de servicio educativo y de diagnóstico para la sociedad. A medida que la industria y la ciencia avanzan sin cesar, este modelo simulado podrá realizar seguimientos y almacenamiento de datos precisos sobre la conducta humana que van mucho más allá de lo que cualquier ordenador podría almacenar y de lo que un ser humano común sería capaz de asimilar. Los patrones de comportamiento y actitud que podría ser capaz de absorber, almacenar y utilizar nuestro modelo para su funcionamiento en forma posterior, serían simplemente inevitables. Los tendría ente sí, los tomaría y los aprovecharía sin pausas.”“También sería de suma utilidad construir modelos para brindar soporte y ayuda en lo que respecta al tratamiento de enfermedades cerebrales que afectan a alrededor de dos millones de personas en todo el mundo. En la actualidad, no existe una enfermedad del cerebro de la que realmente se pueda entender y asegurar cuáles han sido los procesos que funcionaron de manera inapropiada en los circuitos neuronales, en las mismas neuronas o en la sinapsis entre ellas. Además, un avance de esta naturaleza constituiría un desarrollo muy importante para sustituir la necesidad de realizar millones de experimentos con animalescada año para la investigación del cerebro".
¿Tú crees que podrán lograr este ambicioso objetivo?¿Sería éticamente admitido y aprobado por la sociedad en su conjunto?¿Los prejuicios religiosos y morales embestirán nuevamente en contra de la ciencia al igual que ya lo hicieron en sus principios con la clonación? Sea cuál fuere el destino del proyecto del profesor Markram, el desafío suena apasionante.

domingo, 13 de septiembre de 2009

Se confirma que el grafeno es el material más fuerte del mundo



Hace tiempo que investigadores e industriales piensan en el grafeno (aislado por primera vez en 2004) como sustituto del silicio para el desarrollo de los semi-conductores en los que se sustentarán los futuros ordenadores ultra-rápidos. Y ésta es sólo una de las múltiples aplicaciones que evolucionan ya –tanto en el ámbito de la nanotecnología como fuera de él– a partir de este material de extraordinarias propiedades. Ahora los científicos han confirmado lo que también sospechaban hace ya tiempo: que se trata del material más fuerte que jamás hayamos conocido. Por César Gutiérrez.Crean un nuevo material fino como el papel y duro como el diamanteDesde que finalmente se diera con él en 2004, el goteo de noticias (a cual más asombrosa) acerca del grafeno ha sido continuo. Han aumentado sin cesar las tesis doctorales (de un par de ellas hace cuatro años a cientos en 2007), las investigaciones y las notas de prensa sobre nuevas aplicaciones de este reciente y extraordinario material.

Las aplicaciones del grafeno (algunas aún potenciales y otras llevadas ya a la realidad y la práctica) incluyen desde sus usos electrónicos –dadas sus extraordinarias propiedades conductoras y semiconductoras–, hasta la futura construcción de ascensores espaciales, pasando por la fabricación de corazas humanas en el ámbito de la seguridad, por ejemplo un chaleco antibalas de una flexibilidad sólo comparable a su extrema resistencia, y tan fino como el papel.

La última novedad sobre el grafeno, según informa en un comunicado la Universidad de Columbia, es que, por primera vez, los investigadores han confirmado lo que ya se sospechaba: que se trata del material más fuerte jamás testeado.

Un sólido futuroLas pruebas han sido llevadas a cabo por Jaffrey Kysar y James Hone, profesores de ingeniería mecánica de la Universidad de Columbia, y consistieron en la medición de la fuerza que se necesita para romper el grafeno. Para ello tuvieron que utilizar –como no podía ser de otro modo– diamante, asimismo alótropo del carbono y mineral natural de extrema dureza, con un 10 asignado en la clásica escala de dureza de Mohs.Se hicieron agujeros de un micrómetro de ancho sobre una lámina de silicio y se puso en cada uno de esos agujeros una muestra perfecta de grafeno. Y a continuación rompieron el grafeno con un instrumento puntiagudo hecho de diamante.

Para que podamos hacernos una idea de la dureza del grafeno, Hone propuso a Technology Review una curiosa analogía. Comparó las pruebas realizadas por él y Kysar con poner una cubierta de plástico sobre una taza de café y medir la fuerza que requeriría pinchar esa cubierta con un lapicero.Pues bien, según explicó Hone, si en lugar de plástico lo que se pusiera sobre la taza de café fuera una lámina de grafeno, después situáramos encima el lápiz, y en lo alto de éste colocáramos un automóvil que se sostuviera en equilibrio sobre él, la lámina de grafeno ni se inmutaría.

Claro que esto sería muy difícil, no sólo por la dificultad de poner un automóvil sobre un lapicero, sino porque es extremadamente difícil conseguir una muestra de grafeno perfecto al nivel macróscópico de los lapiceros y las tazas de café (“Sólo una muestra minúscula puede ser perfecta y super-resistente”, aseguró Hone); pero la comparación es perfectamente válida porque ésa es proporcionalmente la resistencia del grafeno a nivel microscópico.

Nanoestructuras de carbonoConviene recordar que se trata de un material obtenido a partir del grafito, con la reseñable particularidad de que aquél consiste sólo en una de las capas que conforman a éste. Es decir, y para ubicarnos en el orden nanométrico al que nos estamos refiriendo: la lámina de grafeno tiene el grosor de “un” átomo; independientemente de las formas y estructuras que pueda adquirir (por ejemplo, los nanotubos, si la lámina se enrolla en forma de cilindo, o las buckyballs –traducidas como fullerenos o como buckybolas–, si la lámina se enrolla en forma de balón), o cuántas de esas capas puedan superponerse o combinarse para sus aplicaciones y usos industriales.Como curiosidad, para obtener las capas individuales de grafeno a partir del grafito (previamente frotado sobre una lámina de silicio) en los laboratorios universitarios se ha venido utilizando el llamado “método del celo”, que consiste en aplicar una “cinta adhesiva” doblada a los dos extremos de la pieza de grafito, y después separándola; y repitiendo el proceso varias veces hasta la obtención de una única capa. Todo ello (cinta adhesiva incluida) a escala nanométrica, claro.

En algunas universidades se viene pagando unos 10 dólares a los becarios por realizar este trabajo. Para su producción industrial se continúan investigando y desarrollando métodos obviamente distintos al “del celo” y, dada la cantidad de nuevas potenciales aplicaciones que día a día se plantean para el grafeno y las extraordinarias propiedades del mismo que una y otra vez se descubren o se confirman, se espera que pronto pueda hacerse a gran escala y bajo coste.El fin del silicioLa industria de semiconductores –uno de los campos donde el material parece ser más prometedor–, que tiene la intención de construir ordenadores mucho más rápidos que los actuales mediante el desarrollo de microprocesadores con transistores de grafeno, está de enhorabuena con estas últimas pruebas sobre la fortaleza del mismo.

Precisamente uno de los principales impedimentos en la construcción de microprocesadores es la presión –según explica Julia Greer, investigadora del Instituto Tecnológico de California (Caltech)–, y los materiales usados para fabricar los transistores no sólo deben tener excelentes propiedades eléctricas, “sino que también deben ser capaces de sobrevivir a la tensión a que se ven sometidos durante el proceso de fabricación y al calentamiento generado por repetidas operaciones. El proceso utilizado para estampar conexiones eléctricas metálicas en los microprocesadores, por ejemplo, ejerce una tensión que puede provocar el fallo de los chips.”Greer concluye que “el calor es demasiado para que los materiales lo soporten”. Pero ahora, tras las pruebas realizadas sobre la resistencia del grafeno, parece quedar demostrado que éste es capaz de soportarlo.Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester, quien fue el primero en aislar láminas bidimensionales del material, ha comentado: “Sabíamos que el grafeno era el material más resistente; este trabajo lo confirma”.

sábado, 12 de septiembre de 2009

¿Por qué las mujeres temen más a las arañas?

La aversión a las arañas, las serpientes y otros animales e insectos peligrosos tiene un origen genético y es más común entre las mujeres, según revela un nuevo estudio publicado en la revista New Scientist.Su autor, David Rakison, especialista en psicología del desarrollo de la Universidad Carnegie Mellon, ha llegado a la conclusión que las mujeres nacen con ciertas características que se arraigaron en la etapa de cazadores de nuestros ancestros. En la investigación demostró que los bebés del sexo femenino asociaban rápidamente las fotos de los arácnidos con el miedo. En cambio, los bebés de sexo masculino se mostraban indiferentes emocionalmente. Rkison sostiene que esto se debe a que los hombres eran, en la época prehistórica, los que asumían los riesgos cuando se trataba de salir a buscar comida. Pero las mujeres, en su papel de protectoras de los hijos, eran más precavidas con animales como las víboras o las arañas, según Rakison. Por eso, las mujeres están predispuestas genéticamente a tenerle fobia a las arañas.Estudios previos habían demostrado que las mujeres tienen cuatro veces más probabilidades de desarrollar una fobia a las arañas que los hombres, pero éste es el primero en sugerir que están predispuestas genéticamente.

jueves, 3 de septiembre de 2009

Los hallazgos lunares claves que surgieron del Apollo 11

La llegada del hombre a la Luna permitió recoger muestras y revelar detalles sobre el origen y la composición del satélite terrestre.


CARENTE DE VIDA
La Luna no contiene organismos vivos, ni fósiles ni compuestos orgánicos nativos. Pruebas intensivas en las rocas no revelaron ninguna evidencia de vida pasada o presente. Además, los compuestos orgánicos no biológicos se encuentran casi ausentes y los rastros detectados pueden ser atribuidos a la contaminación de meteoritos.

EL ORIGEN
Antes de que los astronautas de la Nasa recogieran muestras, las especulaciones marcaban las teorías sobre la conformación y origen de la Luna. Gracias al Apollo 11, se supo que el satélite está compuesto por material rocoso generado por antiguas erupciones volcánicas y que el satélite ha sido víctima de numerosos impactos de meteoritos.
Las rocas revelaron pistas de antiguos campos magnéticos, aunque hoy la Luna no posee ninguno.

ANTIGÜEDAD
La gran presencia de cráteres de meteoritos en la Luna y las edades de las muestras recogidas entregaron datos clave sobre la evolución geológica de Mercurio, Venus y Marte. Así se determinó que los primeros mil millones de años de existencia de la Luna fueron similares a los demás planetas parecidos a la Tierra. Antes del Apollo, el origen de los cráteres lunares era desconocido y las causas de los que existen en la Tierra eran objeto de fuerte debate.

TERRENO LUNAR
Las rocas más jóvenes de la Luna son casi tan viejas como las más antiguas existentes en la Tierra, lo que ha permitido averiguar sobre los eventos que dieron forma a ambos cuerpos. La edad de las rocas lunares varía entre 3,2 mil millones de años en las cuencas más bajas a 4,6 mil millones en las zonas más altas. Mientras la erosión y placas tectónicas continúan transformando las superficies más antiguas de la Tierra, en la Luna éstas se mantienen casi iguales.

SEMEJANZAS
La composición de las rocas existentes en la Luna y la Tierra muestra claramente un origen común. En comparación con la Tierra, sin embargo, en sus orígenes la Luna se hallaba altamente carente de hierro y de elementos volátiles que fueron claves para formar los gases atmosféricos y el agua.

OCÉANO ARDIENTE
Temprano en su historia, la Luna albergaba un océano de magma de decenas de kilómetros de profundidad. Hoy las llanuras altas contienen restos de rocas que flotaban en esa formación.

LOS OTROS DESCUBRIMIENTOS
Asteroides: las amplias cuencas de zonas como Mare Imbrium corresponden a gigantescos cráteres de impactos ocurridos hace 3,9 mil millones de años y que fueron llenados por fluidos de lava.
Asimetría: la Luna es asimétrica, debido a la influencia grativacional de la Tierra. Su corteza es más gruesa en el lado más lejano.
Rastros solares: la superficie está cubierta por rocas y polvo que revelan la historia de la radiación solar, factor clave para entender los cambios climáticos en la Tierra.
Alta temperatura: las rocas lunares se generaron con alta temperatura y casi sin agua. Por esto no hay arenisca ni piedra caliza, lo que muestra la importancia del agua en la formación geológica de la Tierra.