¡Feliz cumpleaños, Integral!
FUENTE: esa.int
El telescopio espacial europeo lleva cinco años desvelando el universo más violento.
Este miércoles, 17 de octubre, el telescopio de rayos gamma de la Agencia Espacial Europea (ESA), Integral, cumple 5 años.
El telescopio de rayos gamma de la Agencia Espacial Europea (ESA), Integral lleva cinco años observando los fenómenos más energéticos del universo, descubriendo lo inesperado y ayudando a entender lo desconocido.
Integral fue lanzado el 17 de Octubre de 2002. Desde entonces ha demostrado ser el instrumento más completo y sensible para observar una faceta del cosmos aún relativamente poco conocida, la de los fenómenos más violentos o, en otras palabras, los que implican más liberación de energía.
Los rayos gamma son la radiación más energética que existe. Si esta radiación llegara a la superficie terrestre resultaría letal, así que hay que agradecer a la atmósfera el que actúe de barrera. Pero que la radiación gamma no atraviese la atmósfera implica que para estudiar los objetos y fenómenos que la emiten hay que recurrir a telescopios espaciales, que observen desde fuera de nuestro ‘escudo protector’.
El telescopio de rayos gamma de la ESA, Integral, es el más avanzado jamás lanzado. Puede detectar radiación procedente de objetos que la emitieron poco después del origen del universo, el Big Bang.
Desde el primer momento este satélite ha facilitado a los científicos entender el universo de los rayos gamma – desde los átomos que forman toda materia, hasta los objetos más densos del universo, pasando por agujeros negros gigantes o las explosiones más violentas conocidas como los ‘estallidos de rayos gamma’, fenómenos en que se emite la mayor cantidad de esta radiación de muy alta energía. Su causa aún no está del todo clara; contribuir a hallarla es de hecho un importante objetivo para Integral.
Pero además, Integral estudia otros fenómenos donde también se libera mucha energía. Integral detecta, por ejemplo, el intensísimo último grito de la materia mientras cae dentro de un agujero negro, o la aniquilación de materia y antimateria en las proximidades del centro de nuestra galaxia.
Las observaciones con Integral en estos cinco años han permitido avanzar mucho en el conocimiento de cómo nacen y mueren las estrellas en nuestra galaxia; de los agujeros negros y las estrellas de neutrones –los objetos más compactos que existen-; y, por supuesto, de las violentísimas explosiones de rayos gamma.
Según Christoph Winkler, Project Scientist de la misión Integral “El Integral ha jugado un papel imprescindible en la astronomía moderna de rayos gamma. Mucho ha ocurrido en estos cinco años, pero todavía ha de venir mucho más”.
ESPAÑA JUEGA UN GRAN PAPEL EN LA MISION INTEGRAL
El Centro de Operaciones Científicas del Integral se encuentra en ESAC el Centro Europeo de Astronomía Espacial de la Agencia Europea del Espacio situado en Villafranca del Castillo, en la localidad de Villanueva de la Cañada, Madrid. Desde allí, el equipo de científicos define y planifica todo el programa de observación del Integral. También desde allí el Jefe Científico tiene la responsabilidad de gestionar el plan de alertas para los “Target of Opportunity” (objetivos de oportunidad), fenómenos astronómicos de interés científico tan importante que justifican el interrumpir o cambiar el programa de observación.
Integral lleva a bordo cuatro instrumentos: una cámara de rayos gamma; otra de rayos X; un espectrómetro y una cámara óptica. La contribución española ha consistido en desarrollar el sistema de formación de imágenes en los instrumentos de rayos gamma y X; y en liderar el desarrollo y la construcción de la cámara óptica, la OMC. Los grupos de investigación españoles más activos en astronomía de altas energías están en el Laboratorio de Astrofísica Espacial y Física Fundamental (INTA); en la Universidad de Valencia; en la Universidad de Barcelona; en el Instituto de Física de Cantabria y en el Instituto de Astrofísica de Andalucía.
El municipio lleva a cabo una experiencia piloto para obtener compost en viviendas unifamiliares
FUENTE: eladelantado.com
El Ayuntamiento de El Espinar está llevando a cabo una experiencia piloto a través de un convenio de colaboración con el Ministerio de Medio Ambiente, para la obtención de compost en viviendas unifamiliares. Son 59 familias las que están participando en este proyecto: 6 con viviendas con parcela mayor de 1.500 metros cuadrados, 22 con parcela entre 1.500 y 750 metros, 13 con parcela entre 750 y 450 metros, y 18 con parcela menor de 450 metros.
El principal objetivo de esta experiencia es realizar compost en compostadores, reduciendo notablemente la cantidad de materia orgánica procedente de los residuos urbanos. Se quiere implantar este método sencillo y barato de tratamiento de los residuos sólidos urbanos y obtener un producto útil como fertilizante y enmienda orgánica, reduciendo así el uso de fertilizantes químicos.
También se pretende evitar la recogida, transporte y tratamiento de los residuos vegetales y mejorar la eficacia de la recogida selectiva mediante la separación previa de la fracción orgánica.
La finalidad del proyecto será la viabilidad del compostaje a nivel doméstico, la idoneidad del compost como abono orgánico, la facilidad de su fabricación y sobre todo la implantación del compostaje en determinadas viviendas.
Las viviendas seleccionadas reúnen los siguientes requisitos: 59 viviendas con parcelas de hasta 1.500 metros cuadrados, habitadas durante todo el año y con parcela ajardinada o cultivada en al menos la mitad de su superficie. El cubo de compost de cada vivienda está adaptado al tamaño de la parcela, de 420 litros, 800, 1.050 y 2.000.
El Ayuntamiento dispone de una persona encargada de la dirección y desarrollo del proyecto. Además, se ha redactado un acuerdo con los titulares de las viviendas seleccionadas para la cesión de los compostadores, cubos y biotrituradores, que recoge entre las condiciones de cesión, la retirada de éstos ante su falta de colaboración.
El proyecto tendrá una duración de unos siete meses y se establecerá un comité de seguimiento de caracter paritario, con el objeto de coordinar, promover actividades y examinar la marcha del proyecto.
El comité está formado por dos representantes de cada parte nombrados por el director general de Calidad y Evaluación Ambiental y el alcalde de El Espinar.
El municipio ya ha organizado varias charlas sobre el funcionamiento del experimento y el monitor realizará cuatro visitas a los participantes en su propia casa para supervisar su propio compost.
La “llamada mágica” del Nobel y cómo elegir a los mejores
FUENTE: elpais.com
Richard Ernst iba en un avión de Moscú a Nueva York cuando el comandante le comunicó que había ganado el Nobel de Química (1991); Leon Lederman (Física, 1988) dice que, con la diferencia horaria entre Europa y EE UU, a los galardonados de ese lado del Atlántico suelen llamarlos a las cinco de la mañana desde Estocolmo “y dan por hecho que vas a perdonarlos por despertarte”; más de un premiado pensó que el anuncio era una broma de sus colegas y Robert C. Richardson (Física, 1996) cuenta que despertó a su mujer para preguntarle si había oído sonar el teléfono y convencerse de que no estaba soñando cuando recibió lo que la misma Fundación Nobel denomina la “llamada mágica”.
Entre 1951 y 2006 se entregaron 355 medallas en ciencias, el 56% a estadounidenses
Este año ha habido llamadas de madrugada que han recibido científicos en EE UU, pero sólo dos de seis. A los otros cuatro galardonados la “llamada mágica” les llegó a media mañana, sin desfase horario: estaban en Europa. Los dos estadounidenses, por cierto, son nacidos en Europa (uno británico y otro italiano de origen). Desde luego, la distribución geográfica de los galardonados con los Nobel de Ciencias es anómala este año, teniendo en cuenta la habitual supremacía aplastante estadounidense. “Tenemos que remontarnos muchos años atrás para encontrar la última vez en que la mayoría de los premiados con los Nobel en Ciencias eran europeos”, ha recalcado Janez Potocnik, comisario europeo de Ciencia e Investigación.
Entre 1951 y 2006 se entregaron 355 medallas Nobel en las tres disciplinas científicas: el 56% de los galardonados era estadounidense; el 13,2%, británico; el 8,7%, alemán; el 3,38%, ruso, y el 2,8%, francés. Japón ocupa el sexto lugar con un 2,2% (ocho galardones) del total de premiados en medio siglo.
Si el color europeo de este año es una casualidad o una tendencia no puede saberse aún, pero tal vez sea significativo que casi todos los descubrimientos premiados son de hace un par de décadas o poco más, cuando la ciencia europea, sobre todo la alemana, había remontado la casi aniquilación sufrida con la II Guerra Mundial.
Lo que no da muestras de cambiar, por el momento, es la abrumadora diferencia entre el número de hombres y el de mujeres galardonados con los Nobel de Ciencias, con sólo 12 premiadas desde 1901. La primera fue Marie Curie, en 1903 (Física), y la última Linda B. Buck, en 2004 (Fisiología o Medicina).
En cuanto a la edad de los galardonados en 2007 (entre los 66 años de Martin Evans y los 82 de Oliver Smithies), sigue la tónica de los últimos años, con la mayoría de ellos en la fase madura de su carrera o ya jubilados. El premiado de mayor edad es uno de los galardonados en Economía en 2007, Leonid Hurwicz, con 90 años. Los 10 laureados en ciencias más jóvenes de la historia de los Nobel lo fueron en la primera mitad del siglo XX. Lawrence Bragg, que recibió el premio de Física a los 25 años (en 1915), es el benjamín histórico de la fiesta anual de Estocolmo. Los siguientes por edad fueron Paul Dirac (1933), Carl D. Anderson (1936) y Werner Heisenberg (1932), los tres con 31 años cuando recibieron la gran distinción y los tres en Física.
La vida de los científicos que reciben el diploma, la medalla -de oro y unos 200 gramos de peso- y la cantidad en metálico del premio (éste año poco más de un millón de euros a dividir entre los premiados en cada categoría, si son varios) cambia después de pasar por Estocolmo, con todos los honores, respeto e invitaciones que suelen disfrutar a partir de ese momento. Hasta ahora 777 personas y 20 instituciones han recibido el Premio Nobel en sus seis categorías, las tres de Ciencias más Literatura, Economía y Paz, esta última elegida en Noruega.
A Estocolmo sólo llegan unos pocos cada año. Dos instituciones diferentes (el Instituto Karolinska en Medicina o Fisiología y la Real Academia Sueca de Ciencias en Física y en Química) se encargan de seleccionar a los candidatos y proclamar a los ganadores, en un riguroso proceso que dura todo el año.
Los tres comités envían en septiembre unas 3.000 invitaciones a científicos de instituciones académicas y universitarias de varios países -que cambian cada año- para que hagan sus propuestas para la siguiente edición de los premios. También se invita a premiados anteriores y científicos de prestigio internacional.
Tras recibir las propuestas, evaluarlas y consultar con expertos, los comités Nobel respectivos emiten su informe de recomendación de los candidatos finales a la Academia de Ciencias. Allí se celebran dos debates y después, en octubre, los miembros votan para elegir por mayoría a los premiados en Física y en Química. El proceso es similar en el Instituto Karolinska para el galardón de Fisiología o Medicina. Los integrantes de cada comité Nobel -el presidente, el secretario y cuatro miembros- son elegidos por tres años entre los académicos.
Tras este proceso llega el mes de octubre y decenas o centenares de investigadores en todo el mundo están expectantes porque tal vez… Una vez conocido el resultado de la elección correspondiente, cada comité Nobel hace la “llamada mágica”, sólo unos minutos antes de hacer públicos los nombres de los galardonados.
Los procesos catalíticos vistos con detalle atómico
FUENTE: elpais.com
L a Real Academia Sueca de Ciencias, con la concesión del Premio Nobel de Química de 2007 al alemán Gerhard Ertl, ha enviado un mensaje no sólo a la comunidad científica, sino también a aquellas administraciones que de forma contumaz se empeñan en insistir en una investigación sólo aplicada. La investigación básica y la aplicada configuran las dos caras de una misma moneda y, por tanto, son indisociables.
La aplicación en automóviles limpia los gases de escape de elementos nocivos
El primer requisito era alcanzar un vacío comparable al que existe en el espacio
El profesor Ertl representa un caso paradigmático, ya que desarrollando una investigación básica sobre modelos catalíticos, ha conseguido aclarar procesos químicos fundamentales que posteriormente se han aprovechado en importantes aplicaciones sociales. Este estudio pionero en la caracterización de los procesos químicos elementales que tienen lugar en una reacción catalizada, se ha basado en el desarrollo de nuevas técnicas muy poderosas en el área de la física de superficies, así como en los avances teóricos en química computacional que las han acompa ñado.
Los catalizadores son sustancias capaces de acelerar las reacciones químicas y que permiten obtener productos químicos en grandes cantidades, algo que de otro modo sería imposible. A pesar de que la mayoría de los procesos químicos industriales se realizan en presencia de catalizadores, con frecuencia se desconoce cuál es el mecanismo detallado del funcionamiento de un catalizador, lo cual no impide su aplicación, pero sí dificulta su mejora. Éste es el caso de una de las reacciones químicas catalizadas que más han contribuido a configurar el mundo moderno, el proceso Haber-Bosch para la síntesis de amoniaco (el espíritu volátil de los alquimistas) a partir de hidrógeno y nitrógeno, patentado en 1910 por Fritz Haber (premio Nobel en 1918) y Carl Bosch (premio Nobel en 1931).
El descubrimiento genial de Haber y Bosch fue un catalizador formado por óxidos de hierro, de aluminio y de potasio, principalmente, que hizo viable industrialmente la reacción de síntesis del amoniaco. El amoniaco es una materia prima fundamental para la fabricación de fertilizantes así como por su uso en máquinas frigoríficas, colorantes y otras aplicaciones de interés social, lo que da idea de la trascendencia del proceso.
Tras 70 años de utilización industrial del proceso Haber-Bosch, los trabajos de Ertl demostraron en los años ochenta que la velocidad del proceso está limitada por la disociación de la molécula de nitrógeno y, además, que su fuerte enlace se debilita en la superficie de hierro debido a la intervención de los átomos de potasio. Finalmente, los átomos de aluminio facilitan que el hierro continúe activo. Todos estos elementos están presentes en el catalizador que descubrieron Haber y Bosch, y todos desempeñan un papel en algún paso de la reacción. La comprensión de los pasos atómicos de una reacción catalizada en una superficie es un logro formidable de Ertl.
Gerhard Ertl trabaja desde 1986 en el Instituto Fritz Haber de Berlín, que precisamente lleva el nombre del gran químico del siglo pasado. En los años setenta, Ertl y otros científicos, entre los que destaca Gabor Somorjai, idearon una nueva forma de estudiar las reacciones catalizadas: como los catalizadores sólidos sólo pueden interaccionar con los reactivos a través de su superficie, puede esperarse que a través del estudio de las reacciones químicas en las superficies sólidas podamos comprender el funcionamiento de los catalizadores.
La vida científica de Ertl ha estado marcada por el estudio de las superficies sólidas con el objetivo de entender los mecanismos atómicos y moleculares que intervienen en una reacción catalizada, y la comprensión de los mismos ha sido su mayor éxito científico. En vez de estudiar catalizadores reales con propiedades mal controladas, Ertl decidió investigar superficies sólidas cristalinas, que poseen una configuración atómica única. Para llevar a cabo este estudio y poder disponer de superficies sólidas perfectamente caracterizadas, Ertl centró su actividad durante muchos años en el desarrollo y perfeccionamiento de nuevas herramientas experimentales, un paso indispensable siempre que en la investigación científica se quiere llegar un poco más lejos que los demás.
El primer requisito era poder alcanzar un vacío elevadísimo (ultra alto vacío), comparable al que existe en el espacio exterior, indispensable para mantener la limpieza y estabilidad de las superficies. A continuación fue necesario desarrollar nuevas técnicas espectroscópicas y microscópicas, entre las que destaca la microscopía de fotoemisión.
Ertl fue también pionero en la aplicación de la microscopía de barrido túnel al estudio de reacciones químicas mientras tienen lugar. Asimismo utilizó bajas temperaturas para frenar todo lo posible el movimiento atómico y poder observar individualmente los distintos pasos de las reacciones químicas. Cuando una molécula de un gas alcanza una superficie sólida, puede rebotar o quedar atrapada en la superficie (adsorbida).
En algunos casos, la interacción de la molécula con los átomos de la superficie puede ser tan intensa que la molécula se descomponga en unidades menores, como otras moléculas o incluso átomos. Igualmente, la molécula puede encontrar otras moléculas en la superficie y reaccionar químicamente con ellas. Un ejemplo importante es la adsorción de oxígeno en platino en función de la temperatura. Si se añade monóxido de carbono, esta molécula reacciona con el oxígeno presente en la superficie de platino para formar dióxido de carbono. Se trata de un proceso de enorme interés ambiental, dada la toxicidad del monóxido de carbono, y cuyos pasos Ertl aclaró en los años noventa.
Estos estudios han encontrado gran aplicación, por ejemplo en la industria de la automoción, donde se ha generalizado en la actualidad el empleo de catalizadores para mejorar la composición de los gases de escape y limpiarlos de gases tóxicos o nocivos para la atmósfera, lo que constituye un hermoso ejemplo de la interacción entre la ciencia básica y sus aplicaciones.
Se considera con razón a Gerhard Ertl uno de los creadores de una nueva disciplina, la fisicoquímica de superficies sólidas, que involucra por igual a físicos y químicos. Profesor emérito desde 2004 en el Instituto Fritz Haber, ha realizado muchas de sus más brillantes aportaciones y ha creado además una amplia escuela experimental. Gerhard Ertl es, además, una persona cordial y un hombre íntegro, que siempre ha antepuesto la honradez científica y la exactitud en su trabajo a cualquier otra consideración.
Nazario Martín León es catedrático de Química Orgánica en la Universidad Complutense de Madrid y presidente de la Real Sociedad Española de Química. Enrique García Michel es catedrático de Física de la Materia Condensada en la Universidad Autónoma de Madrid.
Estirpes de ratones noqueados para descifrar sus genes
FUENTE: elpais.com
E l Proyecto Genoma ha desvelado que el hombre, al igual que otros mamíferos, posee entre 20.000 y 25.000 genes diferentes. Un nuevo reto es comprender la función de cada uno de ellos. Ser capaces de generar un ratón knockout en el que un determinado gen es suprimido y ver cómo esto afecta a su fisiología supone una herramienta muy valiosa. Además, como muchas enfermedades hereditarias son debidas a mutaciones que hacen que la proteína codificada por el gen mutado deje de funcionar correctamente, un ratón knockout de dicho gen constituye un modelo animal de la enfermedad para estudiar por qué la pérdida de función del gen acaba desembocando en la patología y para ensayar posibles nuevas terapias. Los científicos Mario R. Capecchi [EE UU], Martin J. Evans [Reino Unido] y Oliver Smithies [EE UU] han recibido el Premio Nobel de Fisiología o Medicina precisamente por el descubrimiento del procedimiento para generar estirpes de ratones en las que un determinado gen es modificado gracias al uso de células madre embrionarias.
En la actualidad, se dispone de versiones de ratones ‘knockout’ de unos 10.000 genes
Evans fue pionero en conocer las propiedades de las células madre
Las colecciones de estirpes mutantes de organismos más simples, tales como bacterias, levaduras, o incluso insectos como la mosca del vinagre, que tienen ciclos vitales más cortos y genomas mucho más pequeños que los de los mamíferos, son una herramienta clave y clásica en biología. En estos organismos más simples es posible introducir mutaciones genéticas al azar mediante radiaciones o sustancias químicas que alteran el ADN para después seleccionar estirpes individuales y, finalmente, identificar la mutación concreta incorporada en cada estirpe.
En el caso de las bacterias, que tienen un ciclo vital de minutos o de horas, la selección de una estirpe entre millones se realiza en una pequeña placa de laboratorio. En el caso de la mosca del vinagre, que tiene un ciclo vital de tres semanas, la selección de entre cientos de estirpes se realiza en un tubo de vidrio. Un proceso similar en mamíferos de laboratorio como el ratón, con un ciclo vital de tres a cuatro meses, es inviable tanto desde un punto de vista práctico como económico, pues sería un proceso muy largo y que requeriría instalaciones gigantescas para la cría de los ratones y la secuenciación de sus genomas. Una alternativa para generar ratones knockout de una manera eficiente radica en que, en lugar de introducir mutaciones al azar a lo largo de todo el genoma, esa mutagénesis se haga apuntando al gen concreto que se quiere modificar o suprimir.
Capecchi y Smithies investigaron la posibilidad de modificar un gen concreto en células de mamífero cultivadas in vitro. Para ello, aprovecharon una propiedad inherente de las células denominada recombinación homóloga. Esta desempeña un papel fundamental en la evolución de las especies, pues origina la variabilidad genética que resulta de combinar la información de cada una de nuestras parejas de cromosomas al entrecruzar fragmentos del ADN del cromosoma heredado de la madre y del heredado del padre.
La idea de Capecchi y Smithies consistía en preparar in vitro un fragmento de cromosoma en cuya posición central se encuentra la versión del gen que querían que reemplazara a la normal. Cuando introdujeron estos fragmentos de ADN en el interior de células de mamífero en cultivo vieron que era posible seleccionar aquellas células en las que, gracias al proceso de recombinación homóloga, el fragmento de ADN exógeno se había insertado en su sitio homólogo del genoma del ratón, reemplazando así a la secuencia endógena.
Simultáneamente, los trabajos de Evans se centraron en cómo conseguir estirpes de ratones mutantes a partir de embriones en los que introducía células modificadas genéticamente (por inserción de una secuencia exógena de ADN en una posición desconocida de sus cromosomas). La clave de los trabajos de Evans radicó en el uso de células madre embrionarias. De hecho, él fue uno de los pioneros en conocer las propiedades de estas células y en establecer las condiciones para su cultivo in vitro de manera indefinida. Estas células pueden originar todos los tejidos del cuerpo, y Evans comprobó que si los órganos sexuales del ratón resultante se formaban a partir de las células madre modificadas genéticamente, la mutación se propagaba a la siguiente generación, estableciéndose así una nueva estirpe de ratón mutante.
La combinación de los hallazgos de Evans y de los de Capecchi y Smithies hizo posible la publicación, en 1989, de los primeros ratones en los que un determinado gen había sido sustituido por una versión nula del mismo. Se trataba de los primeros ratones knockout.
Desde entonces, esta técnica se ha implantado en la práctica totalidad de los centros de investigación biomédica de todo el mundo que, a su vez, han tenido que adaptarse para albergar el cada vez mayor número de líneas de ratones knockout generadas.
En la actualidad, se dispone de versiones de ratones knockout de unos 10.000 genes, de las que unas 500 constituyen modelos animales de enfermedades humanas. Además, varios consorcios internacionales persiguen generar líneas de ratones knockout de los genes restantes y hacer que todas estén disponibles para la comunidad científica.
En cuanto a la utilidad de esta técnica para la investigación biomédica, ya se han mencionado los modelos animales que resultan de noquear los genes responsables de enfermedades hereditarias monogénicas como la fibrosis quística, muchas formas de hemofilia, la talasemia o la gran mayoría de las metabolopatías congénitas.
Sin embargo, esta técnica también ha servido para comprender el mecanismo patogénico de muchas enfermedades más complejas como el cáncer, la hipertensión, las enfermedades inflamatorias y autoinmunes y las neurodegenerativas, pues permite verificar o descartar el posible rol patogénico de un determinado gen. Así, por ejemplo, el ratón knockout de un gen que se sospecha que es un supresor de tumores tendría que mostrar una mayor susceptibilidad a desarrollar cáncer. En el caso de las enfermedades neurodegenerativas por priones como la de las vacas locas, se vio que el prión anómalo inoculado no transmitía la enfermedad a los ratones knockout carentes de la proteína del prión endógena, demostrando así que el prión infeccioso requiere la presencia de la proteína priónica normal a la que le transmite la capacidad patogénica. Además, la técnica ha experimentado mejoras sucesivas que permiten noquear un gen sólo en determinados tejidos o sólo a partir de una determinada edad, lo que ha multiplicado su potencial en investigación, tanto básica como aplicada.
José Lucas es investigador científico del CSIC en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa.
Muchos datos leídos a una velocidad increíble
FUENTE: elpais.com
La mayor parte de la gente no dedica ni un segundo a pensar en lo que ocurre en el disco duro de su ordenador hasta que se quedan sin espacio en él. Si éste es su caso, siga leyendo. Cada vez que alguien en cualquier lugar del mundo aprieta un botón en el teclado de un ordenador para que éste lea un archivo de su disco duro (un documento, una canción o un vídeo), una minúscula cabeza lectora empieza a volar a una velocidad increíble sobre la superficie del disco buscando los diminutos campos magnéticos generados por las regiones donde se almacena la información. Esta cabeza lectora detecta los campos magnéticos de los bites mediante un efecto físico, la magnetorresistencia gigante (GMR, de sus iniciales en inglés), cuyos descubridores -Albert Fert y Peter Grünberg- son galardonados con el Premio Nobel de Física de 2007. Probablemente, la cabeza lectora de GMR es el producto basado en nanociencia más extendido en el mercado y un ejemplo ilustrativo de lo que la nanotecnología puede ofrecer en el futuro.
Como ocurre casi siempre en ciencia, el descubrimiento de la GMR ha sido posible por una serie de avances previos encadenados. En primer lugar fue preciso ser capaz de fabricar estructuras artificiales compuestas por capas alternadas de dos metales diferentes; algo así como un sándwich de jamón y queso o un helado de capas de chocolate y nata, salvo que estos milhojas están formados por capas de unos pocos átomos de espesor (aquí es donde entra en juego la nanociencia), debían crecerse capa atómica tras capa atómica y poseer una perfección estructural muy notable. Estas multicapas metálicas fueron desarrolladas a finales de los años setenta por Ivan K. Schuller, un extraordinario físico criado en Chile y afincado en Estados Unidos.
Las multicapas metálicas empezaron a dar sorpresas muy pronto. A mediados de los años ochenta empezamos a crecer y estudiar multicapas magnéticas en el laboratorio de superficies de la Universidad Autónoma de Madrid. Los átomos de materiales magnéticos, cuando forman un imán en volumen, alinean su imanación en el mismo sentido, pero una de las sorpresas de las multicapas fue el descubrimiento de que, cuando uno de los metales (digamos, el jamón del sándwich) era magnético y el otro no magnético, la imanación de las capas consecutivas de material magnético estaba alineada en sentidos opuestos, en lo que se conoce como acoplamiento antiferromagnético. Peor aún, al cambiar el espesor del espaciador no magnético (el queso), las capas magnéticas iban alternando su alineación de paralela a antiparalela con una periodicidad exacta de unas pocas capas atómicas. Este acoplamiento magnético oscilatorio entre cobalto, cobre y cobalto fue una gran sorpresa, ya que es como si al cambiar el espesor del queso del sándwich éste supiese a salami. Pero aún quedaba la sorpresa mayor (y la realmente útil).
En 1988, y casi simultáneamente, Grünberg, un físico alemán con aspecto de campesino afable, en el Centro de Investigación Nuclear de Jülich, cerca de Colonia, y Fert, un francés de Carcassone, culto y elegante, en su laboratorio de la Universidad de París Sur en Orsay, prepararon unas multicapas magnéticas/no magnéticas (hierro y cromo fueron los materiales elegidos) con un espesor de cromo (recuerden, el queso) que producía un ordenamiento antiparalelo de las capas de hierro. Al medir la resistencia eléctrica de estas multicapas metálicas en ausencia de campo encontraron un valor alto, pero al colocarla en presencia de un campo magnético externo la resistencia de la película disminuyó: un 6% en el caso de la muestra de Grünberg, pero un 50% en la muestra de Fert. En presencia del campo magnético externo, la orientación de las capas magnéticas se hacía paralela a la dirección del campo externo y la resistencia eléctrica disminuía.
La excitación de Mario Baibich, el posdoctoral brasileño que llevó a cabo físicamente las primeras medidas en el laboratorio de Fert, ante estos resultados, es todavía recordada por sus compañeros. El descubrimiento pilló a la comunidad científica por sorpresa. Muchos físicos no creían que el efecto fuese posible pero, como ocurre cuando un efecto físico es real, fue reproducido muy rápidamente en docenas de laboratorios.
Además, en este caso, el efecto podía ser útil para implementar un dispositivo capaz de detectar diminutos campos magnéticos. Aunque Grünberg reconoció la aplicabilidad del descubrimiento y lo patentó, convertir esto en una cabeza lectora de GMR fue la tarea de Stuart Parkin, un físico inglés que trabaja en los laboratorios de IBM en San José, California. Stuart sustituyó la combinación cobalto/cobre/cobalto por cobalto/cobre/permalloy para hacer más sensible la cabeza.
La creatividad y persistencia de Parkin, un científico con una envidiable capacidad de concentración en el trabajo, facilitada por un permanente canturreo en voz baja, consiguió convertir un fenómeno sólo observable, a bajas temperaturas y altos campos magnéticos, en materiales caros y lentos de fabricar, en un dispositivo que funciona a temperatura ambiente y bajos campos, barato de producir y fiable. La primera cabeza de lectura basada en la GMR fue lanzada al mercado por IBM en 1997, y desde entonces ha facilitado el tremendo aumento en la capacidad de almacenamiento de información del que disfrutamos hoy, posibilitando la aparición de reproductores de MP3, iPod y una variedad de sensores magnéticos. Tal vez más importante para el futuro sea que la GMR ha abierto el campo de la espintrónica, incluyendo el desarrollo de memorias magnéticas (MRAM) que se pueden usar como memoria universal que reemplace tanto a la RAM tradicional como a los discos duros.
Una tarde dorada de septiembre de 1990, en una terraza sobre el río Arno en Florencia, mientras Fert curioseaba en los puestos de artesanía, Grünberg, ataviado con sandalias y calcetines, me musitó: “Hay demasiada gente involucrada en esto que estamos haciendo para que sea objeto de premios a individuos”. Estaba equivocado. En 1994, él mismo, Fert y Parkin recibieron el Premio de la Sociedad Americana de Física. En 1997, los tres recibieron el Premio HP de la Sociedad Europea de Física. Ahora dos de ellos han recibido el merecido Nobel de Física 2007.
Rodolfo Miranda es catedrático de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y director del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia (IMDEA-Nanociencia.
Un equipo del CSIC descubre un mecanismo cerebral para salvaguardar las neuronas
FUENTE: csic.es
Un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto que los receptores de kainato, un tipo de proteínas implicadas en el intercambio de mensajes entre neuronas, pueden inducir su propia desaparición en caso de excitación
neuronal excesiva. Este hallazgo, que aparece publicado en el último número de la revista de la Organización Europea de Biología Molecular (EMBO en su acrónimo inglés), sugiere que los citados receptores actúan así para salvaguardar a las neuronas en caso de actividad descontrolada.
El investigador del CSIC Juan Lerma, que trabaja en el Instituto de Neurociencias, en Alicante (centro mixto del CSIC y la Universidad Miguel Hernández, en Elche), dirige este trabajo que cuenta con la colaboración de la también investigadora del CSIC Rocío Rivera.
Lerma contextualiza el trabajo: “El hecho de que las neuronas puedan disminuir o incrementar la intensidad de su comunicación, a través de sus receptores, es una de las propiedades más llamativas de la comunicación neuronal. Se cree que éste es el mecanismo por el que los individuos aprenden tareas o almacenan datos”.
Esta investigación se centra en uno de esos receptores, el receptor de kainato, identificado por el grupo que dirige Lerma hace 10 años. En concreto, los científicos han descubierto que estos receptores pueden compensar sus dos mecanismos de actuación: por un lado, son canales iónicos capaces de excitar a las neuronas y, por otro, pueden disparar una cascada de acciones que, entre otros efectos, activa la proteína kinasa C. “Este trabajo descubre que el receptor, al activar la proteína kinasa C, está en
realidad induciendo su propia desaparición de la membrana celular para frenar una excitación neuronal innecesariamente intensa”, indica el investigador del CSIC.
Lerma resume la principal conclusión del estudio: “Los resultados observados sugieren que el receptor desarrolla este mecanismo compensatorio con el objeto de salvaguardar las neuronas en condiciones de actividad descontrolada”.
MUERTE NEURONAL
La investigación cuestiona asimismo la responsabilidad de los receptores de kainato en la inducción de la muerte de neuronas. Estos receptores reciben su nombre por la sustancia que propició su descubrimiento, el kainato: una toxina presente en determinadas algas y que ha sido utilizada clásicamente en estudios sobre la epilepsia, puesto que su inoculación en modelos animales reproduce los síntomas que se observan en pacientes.
“Hasta ahora se aceptaba tácitamente que la toxina no sólo inducía la epilepsia en los animales estudiados, sino que además, tras la activación de los receptores de kainato, provocaba la muerte de las neuronas que lleva aparejada esta patología”, apunta Lerma. Sin embargo, la investigación parece desmentir este extremo: “El nuevo mecanismo descrito invalida la idea de que el kainato pueda propiciar esa degeneración neuronal”, concluye Lerma.
Una investigación dirigida por el CSIC logra almacenar hidrógeno de forma estable
FUENTE: csic.es
Un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) dirige una investigación internacional que ha logrado almacenar hidrógeno de forma estable en nanocuernos [estructuras porosas de carbono], que puede ser liberado para su uso de
forma controlada. El objetivo de la investigación es encontrar un medio seguro y barato para almacenar hidrógeno que pueda desarrollarse de forma industrial y sustituya al petróleo como fuente de energía.
El investigador del CSIC y director del estudio, Javier Bermejo, del Instituto de Estructura de la Materia (CSIC), ubicado en Madrid, señala: “Nuestras investigaciones se centran en buscar materiales que permitan almacenar hasta 6 kilos de hidrógeno, que sirvan para hacer 500 kilómetros en un vehículo utilitario y que se puedan recargar en unos 3 minutos”.
Para desarrollar el trabajo el equipo ha utilizado, por primera vez, nanocuernos de carbono en lugar de los tradicionales nanotubos. Los investigadores han descubierto que, agrupadas formando una flor, estas nuevas nanoestructuras de 0,1 micrómetros, tienen una gran superficie específica que permite adsorber gran cantidad de gas.
Bermejo destaja que: “Hemos visto que el hidrogeno se une al nanocuerno de forma mucho mas fuerte que al nanotubo y puede ser liberado para su uso en condiciones controladas. Además, al contrario que con los nanotubos, la unión a la estructura carbonosa es estable a temperaturas significativamente más elevadas, lo que abre una nueva vía para su comercialización”.
El investigador del CSIC aporta algunos detalles de la investigación: “hemos medido la movilidad del gas adsorbido a varias temperaturas y algunos detalles de la interacción entre el hidrógeno y los nanocuernos, empleando la espectroscopia neutrónica de la fuente de neutrones por espalación (ISIS, en su acrónimo en inglés) del Reino Unido”.
EL HIDRÓGENO COMO FUENTE DE ENERGÍA
“Aunque el hidrógeno proporciona menor densidad de energía que los combustibles fósiles, es una alternativa más prometedora como fuente de energía. La sustitución del petróleo por hidrógeno ayudaría a eliminar los gases de efecto invernadero, ya que el último sólo produce vapor de agua. En la actualidad, los costes de la fabricación de contenedores seguros para gas comprimido y la complicación de trabajar con un líquido criogénico, como es el hidrógeno licuado, limitan el empleo práctico de esta tecnología. El equipo del CSIC se centra ahora en solucionar otros problemas para usar el hidrógeno como fuente de energía para propulsión en vehículos. En estos momentos, la alternativa a las pilas de hidrógeno son las pilas de ion-litio, que necesitan aproximadamente 150 vatios hora/litro para realizar 500 kilómetros, y necesita 30 minutos para realizar una recarga de unos 200 kilowatios
Lo que buscamos realmente al seleccionar pareja
FUENTE: solociencia.com
Esta fórmula ha sido útil para los humanos a lo largo del tiempo, y el modelo de hembras exigentes se refleja en la mayoría de los mamíferos.
“Las teorías evolutivas en la psicología sugieren que hombres y mujeres deberían ofrecerse cualidades de distinta clase uno al otro, y cuando observamos las elecciones de pareja que las personas hacen en la actualidad, ciertamente hallamos evidencias de esto”, explica Todd. “Los individuos de épocas antiguas que hicieron su elección de pareja de tal manera (mujeres ofreciendo su atractivo físico a cambio de obtener hombres de mayor calidad, y los hombres buscando cualquier mujer atractiva que los aceptara) habrían tenido una ventaja evolutiva, con un mayor número de descendientes en debidas condiciones”.
Esto no es políticamente correcto, pero es lo que demuestran las evidencias. Los participantes en el estudio de Todd estaban verbalmente de acuerdo en que ese enfoque “primitivo” a la hora de seleccionar pareja es incorrecto, pero sus acciones dijeron algo diferente.
El estudio usó una sesión de citas rápidas en Alemania para comparar lo que las personas afirman querer que tenga su pareja, con lo que tiene aquel o aquella a quien finalmente escogen. Las citas rápidas, una forma cada vez más popular de conocerse para solteros, constan de sesiones en las que hombres y mujeres tienen numerosas “minicitas” con hasta 30 personas distintas, que duran siempre de tres a cinco minutos. Después de cada cita, el hombre y la mujer seleccionan una casilla en una tarjeta para apuntar si desearían volver a ver a la persona otra vez. Todd y sus colegas describieron tales eventos de citas rápidas como un “microcosmos donde las selecciones de pareja se realizan secuencialmente de forma rápida y más formal que en la vida diaria”.
Para el estudio de Todd, se solicitó a 46 adultos en una sesión de citas rápidas que, antes de que comenzara, rellenaran un cuestionario valorándose a sí mismos y a su pareja ideal de acuerdo a características evolutivamente relevantes, tales como su atractivo físico, estado financiero presente y futuro, salud, y calidad como progenitor.
Como Todd se esperaba, los participantes afirmaron que querían encontrar alguien similar a ellos, una respuesta socialmente aceptable. Pero una vez que las sesiones comenzaban, los hombres buscaban las mujeres más atractivas; y las mujeres eran atraídas por la riqueza material y la seguridad, fijando los requisitos que debía cumplir un hombre para que les interesara, de acuerdo a cuán atractivas se veían a sí mismas. Y otro dato inequívoco: mientras los hombres como promedio querían ver a la mitad de las mujeres nuevamente, las mujeres querían encontrarse de nuevo con sólo un tercio de los hombres.