Identifican una nueva variante del virus del Ébola en Guinea

Se han hecho públicos los primeros resultados de una investigación sobre las características del virus del Ébola descubierto en Guinea.

Realizados en menos de un mes, la secuenciación completa del genoma y el subsiguiente análisis filogenético muestran que el virus presente en Guinea forma un clado (o variante) distinto de cepas identificadas previamente en la República Democrática del Congo y en Gabón. Las investigaciones epidemiológicas vinculan también los casos confirmados en el laboratorio con las primeras muertes registradas en diciembre pasado.

Los nuevos resultados son fruto de los esfuerzos del equipo de Delphine Pannetier, del Instituto Nacional de la Salud y la Investigación Médica (INSERM), y Sylvain Baize, del Instituto Pasteur, ambas instituciones en Francia.

El virus del Ébola es un virus letal y altamente contagioso para el cual no existe tratamiento por ahora. Los síntomas incluyen fiebre, diarrea severa y vómitos. Entre el 30 y el 90 por ciento de las personas infectadas con el virus acaban falleciendo.

Esta imagen coloreada obtenida mediante microscopía electrónica de transmisión muestra parte de la morfología exhibida por un virión del virus del Ébola de una cepa previamente conocida. (Foto: Cynthia Goldsmith / CDC)

Desde enero de este año, el número total de casos supuestos y confirmados de fiebre del Ébola en el actual brote epidémico en Guinea alcanza la cifra de 127, con 83 muertes, según la Organización Mundial de la Salud (OMS).
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Detección ultrasensible de ondas de radio mediante láser

Las ondas de radio se utilizan para muchas mediciones y aplicaciones. Por ejemplo, en la comunicación de los teléfonos móviles, en escaneos mediante resonancia magnética por imágenes, en diversos experimentos científicos y en algunas observaciones astronómicas. Pero el "ruido" en el detector del instrumento de medición limita el grado de sensibilidad y precisión de las mediciones que se pueden hacer.

Ahora, este obstáculo puede estar en vías de ser superado. Unos investigadores del Instituto Niels Bohr, dependiente de la Universidad de Copenhague en Dinamarca, han desarrollado un método capaz de evitar el ruido gracias a la luz láser. Debido a ello, es posible lograr una precisión muy superior en las mediciones.

El ruido en el detector de un instrumento de medición se debe, por encima de todo, al calor, el cual hace que los átomos y los electrones se muevan de forma caótica, por lo que las mediciones se vuelven imprecisas. Por tanto, el método habitual para reducir el ruido en el detector del aparato de medición es enfriarlo a una temperatura bajísima, de entre 263 y 268 grados centígrados bajo cero. Sin embargo, esto es caro y además sigue sin posibilitar las mediciones de las señales más débiles.

El nuevo método se basa en una interacción compleja entre un movimiento mecánico y la radiación óptica. La luz láser tiene poquísimo ruido, ya que todos sus fotones son idénticos. (Imagen: Recreación artística de Mette Høst)

El equipo de Eugene Polzik, profesor y jefe del Centro Quantop de Investigación en el Instituto Niels Bohr, ha desarrollado un detector que no necesita ser enfriado. Puede funcionar a temperatura ambiente, y pese a ello carece casi por completo de ruido térmico. El único ruido del que no se libra tan singular detector es el conocido como ruido cuántico, que consiste en las fluctuaciones ínfimas de la propia luz láser.

Récord mundial de velocidad en un transistor

En una demostración, un transistor se ha revelado como el más rápido del mundo de entre todos los que están basados en el silicio.

Los autores de esta hazaña tecnológica, del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech), ubicado en la ciudad estadounidense de Atlanta, y el instituto IHP, un centro de investigación adscrito al Instituto Leibniz para la Microelectrónica Innovadora en Alemania y financiado por el gobierno alemán, han hecho funcionar un transistor de silicio-germanio (SiGe) a una frecuencia de 798 gigahercios (GHz), superando en unos 200 gigahercios al transistor de silicio-germanio que hasta ahora ostentaba el récord mundial en esta categoría.

Aunque estas velocidades de funcionamiento se lograron a temperaturas muy bajas, el equipo de John D. Cressler cree que es factible alcanzar velocidades similares a temperatura ambiente.

Si esto último se consigue, y no hay motivo para creer que no se logrará, disponer de transistores tan rápidos permitirá un importante progreso en comunicaciones por cable e inalámbricas de alta velocidad, así como en sensores, aplicaciones de radar, procesamiento de señales e imágenes.

Además, en opinión de Cressler, el récord logrado ahora también indica que la meta de romper la así llamada "barrera del terahercio", es decir, lograr velocidades por encima de 1 terahercio en un transistor de silicio-germanio lo bastante robusto y fabricable a escala industrial, está al alcance de la ciencia actual.

Chips de silicio-germanio de alta velocidad y sondas de medición, dentro de una cámara criogénica de pruebas en el Instituto Tecnológico de Georgia. (Foto: Rob Felt, Georgia Tech)

Mientras tanto, el transistor ahora probado podría hallar aplicaciones prácticas en electrónica diseñada para operar a muy bajas temperaturas. En particular, podría ser utilizado en su forma actual para dispositivos que deban funcionar fuera de la Tierra, en zonas del espacio donde las temperaturas acostumbran a ser muy bajas.

En el trabajo de desarrollo y verificación del nuevo transistor también han intervenido B. Heinemann, H. Rücker, y A. Fox, del IHP, así como P. Chakraborty, A. Cardoso y B. Wier, del Georgia Tech.
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La gran fidelidad conyugal entre ciertos primates

La monogamia verdadera es rara en el reino animal. Incluso en especies que parecen formar "parejas de por vida", las pruebas de paternidad y maternidad genéticas han revelado que las "aventuras extramatrimoniales" son frecuentes.

Por eso ha resultado toda una sorpresa lo revelado por una nueva investigación, a cargo del equipo de Eduardo Fernández-Duque, de la Universidad de Pensilvania en la ciudad estadounidense de Filadelfia, sobre estas cuestiones en los primates de la especie Aotus azarae. La fidelidad conyugal en esta especie, conocida con nombres populares como Marikiná de Azara o Mono Nocturno, es inusualmente alta. El análisis de 35 crías de 17 parejas de estos primates no mostró evidencia alguna de infidelidad; los machos y hembras que cuidaban de las crías eran los verdaderos padres biológicos de éstas.

Aunque la especie era conocida por ser socialmente monógama, nadie había comprobado que fuera genéticamente monógama, en otras palabras, si había casos de hembras que se aparearan con un macho que no era su pareja.

Un análisis adicional de 15 parejas de mamíferos realizado por Fernández-Duque y sus colegas ha revelado una fuerte conexión entre la "fidelidad conyugal" de una especie y una participación significativa de los machos en el cuidado de sus crías. Esos machos invierten muchos esfuerzos en el cuidado de sus hijos.

Un grupo de primates de la especie Aotus azarae. (Foto: M. Corley / Owl Monkey Project, Formosa-Argentina)

El equipo de investigación cree que ser un buen padre también puede ser una estrategia de apareamiento; las hembras podrían sentirse atraídas por machos que reúnen las cualidades necesarias para ser padres que cuidan de sus crías.

En el marco de un proyecto mayor, los antropólogos evolutivos de la universidad antedicha han estado estudiando una población de estos primates en las provincias del Chaco y Formosa en Argentina durante 18 años. Investigaciones previas ya habían demostrado que los machos y hembras de esta especie forman fuertes vínculos de pareja, y que los machos contribuyen significativamente a la crianza de las crías transportándolas a cuestas, jugando con ellas y alimentándolas con comida que recolectan.

En la nueva investigación también han trabajado Maren Huck, Theodore Schurr y Paul Babb.
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Reacciones químicas guiadas por láser

Los químicos pueden elegir qué moléculas quieren que tomen parte en una reacción química, pero el resultado se ve normalmente determinado por las propiedades físicas y químicas de las moléculas, y por parámetros externos tales como la temperatura. La reacción en sí misma no puede ser controlada. En ese sentido, las reacciones químicas, una vez se ponen en marcha, si todo va bien se limitan a seguir su curso, de forma muy parecida a como una pelota rueda sola cuesta abajo.

Sin embargo, también es posible controlar reacciones químicas de forma deliberada. Ello se puede conseguir con pulsos de láser ultracortos, tal como ha hecho el equipo de Markus Kitzler y Xinhua Xie, de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria. Los electrones tienen una masa escasa y por tanto pueden ser influidos por el láser, mientras que los núcleos atómicos son mucho más pesados y difícilmente pueden verse afectados.

Con el sistema empleado en sus experimentos, los investigadores hacen que pulsos de láser con duraciones en el rango del femtosegundo (milbillonésima de segundo), cambien la distribución de los electrones en la molécula. Esta interacción es tan breve que su influencia no resulta al principio discernible en los núcleos atómicos, que poseen mucha más masa que los electrones. Sin embargo, la alteración provocada en la distribución de los electrones es suficiente para iniciar procesos químicos y acabar separando a los núcleos entre sí. Las propiedades del pulso láser determinan qué productos finales se crean. Entre los otros parámetros que influyen en la composición de los productos químicos finales, cabe mencionar también la alineación de las moléculas por el primer pulso láser.

Esta imagen muestra pulsos cortos de láser interactuando con etileno. (Foto: Universidad Tecnológica de Viena)

El equipo de Kitzler y Xie ha conseguido ahora inducir directamente la división de moléculas de hidrocarburos tales como el etileno (C2H4) o el acetileno (C2H2), en fragmentos más pequeños.

En la investigación también han trabajado Katharinia Doblhoff-Dier y Stefanie Gräfe, de la Universidad de Jena en Alemania, así como Erik Lötstedt, de la Universidad de Tokio en Japón.
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¿El espacio-tiempo es como un fluido?

La posibilidad de que el espacio-tiempo sea comparable en bastantes aspectos con un fluido se está planteando a raíz de algunos resultados obtenidos por físicos teóricos que trabajan sobre la gravedad cuántica mediante la creación de modelos en los que se intenta reconciliar la gravedad y la mecánica cuántica. Algunos de estos modelos predicen que el espacio-tiempo, que es continuo cuando está sujeto a la física clásica, deja de serlo a distancias o longitudes pequeñísimas. Sería una situación muy parecida a la de los sólidos o los fluidos con los que entramos en contacto a diario, y que aparte de su naturaleza cotidiana a escala humana, son también conjuntos de moléculas y átomos, una naturaleza solo perceptible a una escala minúscula.

En este marco teórico, se ha sugerido que el espacio-tiempo debería ser tratado como un fluido. En este sentido, la relatividad general sería el equivalente a la hidrodinámica de fluidos, que describe el comportamiento de fluidos a nivel macroscópico pero que no nos dice nada sobre los átomos y moléculas que los componen. De la misma manera, según algunos modelos, la relatividad general no dice nada sobre los “átomos” que forman el espacio-tiempo, pero describe la dinámica de éste como si fuera un objeto “clásico”. El espacio-tiempo sería por tanto un fenómeno “emergiendo” de componentes más fundamentales.

¿El espacio-tiempo es como un fluido? (Imagen: Recreación artística del espacio-tiempo como un fluido, por Jorge Munnshe en NCYT de Amazings)

Stefano Liberati, de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) en Trieste, Italia, y Luca Maccione, de la Universidad Ludwig-Maximilian en Múnich, Alemania, han ideado formas innovadoras de usar las herramientas de la física de partículas elementales y de la astrofísica de alta energía para describir los efectos que deberían observarse si el espacio-tiempo fuera un fluido.

Liberati y Maccione han propuesto también las primeras pruebas de observación de estos fenómenos.
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Salida extravehicular en la ISS para efectuar una reparación

Dos astronautas estadounidenses, Steve Swanson y Rick Mastracchio, salieron al exterior de la estación espacial internacional el 23 de abril, para llevar a cabo la sustitución de un ordenador averiado.

El equipo, que falló el 11 de abril, es la unidad de reserva del que se ocupa de transmitir telemetría y órdenes a diversos sistemas de la columna vertebral del complejo, como los mecanismos de giro de los paneles solares, el vehículo Mobile Transporter y otros sistemas. El ordenador MDM (Multiplexer/Demultiplexer) se encuentra en el segmento S0, y los protocolos de seguridad obligan a que siempre estén operativas tanto la unidad principal como la de reserva, debido a la importancia de su función. En cuanto la MDM de reserva falló, la NASA ordenó preparar una salida extravehicular no prevista para reemplazarlo.

La estación dispone de recambios a bordo para determinados sistemas esenciales. La nueva MDM que se utilizaría se encontraba guardada en el módulo Destiny desde 2001.

Steve Swanson y Rick Mastracchio utilizaron el módulo Quest para salir. Con anterioridad, esperaron el desacople de una de las naves de carga Progress, a las 08:58 UTC, que debía practicar el reacople mediante su sistema automático Kurs, el cual ha recibido algunas mejoras. La Progress fue separada y no volverá a unirse al complejo hasta el viernes. Con la cosmonave lejos de la estación, los astronautas pudieron salir sin problemas (13:56 UTC). Era la novena EVA o salida extravehicular de Mastracchio y la quinta de Swanson en toda su carrera.

(Foto: NASA TV)

Los dos astronautas se dirigieron de inmediato al segmento S0, donde estaba el ordenador, e hicieron el cambio. Mastracchio desmontó la vieja unidad, instalada en 2002, y Swanson le entregó la nueva. Una vez en su sitio, se probó su funcionamiento desde tierra.

Completado el trabajo, los astronautas sólo cortaron las ataduras de una puerta en el propio segmento S0, que cubre varios módulos de distribución de energía. De este modo, podrán ser reemplazados de forma remota mediante el robot Dextre en el futuro.

Los astronautas regresaron después al Quest, donde iniciaron la represurización a las 15:32 UTC, finalizando su salida extravehicular. Su EVA duró apenas 1 hora y 36 minutos.
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Resuelto el misterio de la supernova superluminosa

En 2010 se descubrió la existencia de PS1-10afx, la supernova o explosión estelar más luminosa de su clase. En 2013 se informó a la comunidad científica internacional y desde entonces ha habido una fuerte controversia sobre el origen de su brillo excepcional –30 veces más de lo previsto– y ha llevado al planteamento de dos hipótesis.

Por una parte, algunos investigadores concluyeron que se trataba de un nuevo tipo de supernova extrabrillante desconocida hasta la fecha. Sin embargo, otro grupo sostenía que era una supernova normal del tipo Ia –con líneas de absorción características para elementos como el silicio–, pero magnificada por una lente gravitacional como un agujero negro u otro objeto supermasivo cercano.

Esta segunda hipótesis es la correcta, de acuerdo al estudio que investigadores del Instituto Kavli de la universidad japonesa de Tokio publican en la revista Science. “El equipo que la descubrió propuso que era un tipo de supernova no predicha por la teoría, pero observamos que PS1-10afx era diferente cada día, que evolucionaba demasiado rápido y se hacía cada vez más roja”, comenta Robert Quimby, el autor principal.

Esto les hizo pensar en la presencia de la lente gravitacional, una especie de gigantesca lupa que se genera cuando la luz procedente de un cuerpo lejano se curva alrededor de otro más próximo y masivo –como una galaxia–  situado entre el emisor y el receptor, la Tierra en este caso.

Ilustración esquemática de cómo una lente gravitatocional amplifica el brillo de la supernova PS1-10afx. (Foto: Kavli IPMU)

“Pensamos que el brillo excepcional de la supernova se genera por una lente asociada, pero no teníamos ninguna evidencia directa sobre su presencia, así que la explicación parecía que requería un poco de magia”, bromea Quimby, “una nueva física o lupa que no se ve ".

Los investigadores sospechaban que ese objeto intermedio debía seguir ahí aunque la supernova ya se hubiera desvanecido, así que para confirmar su existencia utilizaron los datos espectroscópicos facilitados por el telescopio Keck-I en Hawái (EE UU) para analizar las galaxias próximas a la supernova.

Si estaba en medio otro objeto durante la brillante explosión de PS1-10afx se esperarían ver dos juegos de líneas de emisión de gases en el espectro, y eso es justo lo que encontraron. De esta forma el equipo dedujo que hay otra galaxia justo en frente, en el ángulo correcto y la distancia justa para amplificar la luz de la supernova.

La lente gravitacional identificada es la primera con que se asocia firmemente a una supernova de tipo Ia, y según los autores, se perdió su rastro en los estudios anteriores debido a la potente luz de la explosión estelar.

Como el comportamiento de esta clase de supernovas sirve a los científicos para medir las distancias a galaxias remotas, el nuevo hallazgo también les puede servir de referencia para utilizar los futuros eventos de supernovas con lente en la medición de la expansión cósmica.

Bacteria capaz de vivir de electricidad y luz solar

La electricidad siempre ha tenido un papel relevante en el fenómeno biológico de la vida. Sin llegar al protagonismo propio de Fuerza Vital que tenía al darle la vida al monstruo de Frankenstein mediante los relámpagos de una tempestad, la escena quizás más carismática de la célebre historia de terror y ciencia-ficción escrita por Mary Shelley a principios del siglo XIX, la electricidad es de importancia especial para algunos seres vivos, que evolutivamente se han adaptado a usarla de maneras que pueden parecer insólitas.

El uso de electrones en organismos vivos es lo habitual. No así el uso que ciertos microbios hacen de un proceso llamado transferencia extracelular de electrones, que consiste en el movimiento de electrones hacia dentro y hacia fuera de las células.

Una investigación minuciosa, a cargo del equipo de Peter Girguis y Arpita Bose, de la Universidad Harvard, en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, ha demostrado que la bacteria Rhodopseudomonas palustris puede utilizar la conductividad para extraer de manera natural los electrones de los minerales ubicados bajo capas de tierra o sedimentos, mientras permanece en la superficie, donde absorbe la luz del Sol necesaria para producir energía.


La nueva investigación revela el inesperado uso que algunas bacterias hacen de la electricidad en provecho propio. Los mecanismos naturales de los que se valen podrían dar ideas a los ingenieros sobre mejoras de diseño en diversas tecnologías. (Imagen: Recreación artística de Amazings / NCYT / JMC)

En la naturaleza, los microbios dependen del hierro para disponer de los electrones que necesitan para producir energía, pero las pruebas realizadas en el laboratorio durante la nueva investigación sugieren que el hierro no es imprescindible para el proceso. Proporcionando un electrodo a colonias de microbios en el laboratorio, los investigadores observaron que los microorganismos podían tomar electrones de fuentes no ferrosas, lo que sugiere que también son capaces de utilizar otros minerales ricos en electrones, como otros metales y compuestos de azufre, en el entorno natural.

Con el uso de herramientas genéticas, los investigadores también fueron capaces de identificar un gen importante para la capacidad de los microbios de tomar electrones. Cuando el gen se desactivó, la capacidad se redujo alrededor de un tercio.

Los microbios estudiados dependen de la luz solar para generar energía, pero el hierro que necesitan se encuentra a menudo en sedimentos bajo la superficie. Para alcanzarlo desde la superficie en la que deben permanecer, estos microbios han desarrollado una estrategia inusual: Toman los electrones a través de minerales conductores naturales. También, dado que los microbios capturan electrones de átomos de hierro, pueden crear cristales de oxido de hierro que se precipitan en el suelo de su entorno. Con el tiempo, los cristales pueden llegar a ser conductores y actuar como circuitos, permitiendo a los microbios oxidar los minerales que de otra manera no podrían alcanzar.
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Cómo los astrocitos espían las conversaciones entre neuronas

Todo lo que hacemos, incluyendo cualquier movimiento, pensamiento y sentimiento, es el resultado de neuronas “hablando” entre sí. Estudios recientes han sugerido que algunas de estas conversaciones podrían no ser del todo privadas. Las células cerebrales conocidas como astrocitos podrían estar escuchando e incluso participando en algunas de tales discusiones. Un nuevo estudio con ratones aclara un poco más el fenómeno y sugiere que los astrocitos podrían estar sólo prestando atención una parte del tiempo, en concreto cuando las neuronas se excitan mucho sobre algo.

Durante mucho tiempo, la comunidad científica pensó que los astrocitos eran simplemente células de soporte para las neuronas. Pero, como se ha ido comprobando en años recientes, resulta que estas células tienen diversas tareas importantes y de nivel mucho mayor sobre este cambio de paradigma. Entre las funciones que ahora se les reconoce a los astrocitos figuran proporcionar nutrientes y moléculas de señalización a las neuronas, regular el flujo sanguíneo, y eliminar de las sinapsis sustancias cerebrales conocidas como neurotransmisores. La sinapsis es el punto de transferencia de información entre dos neuronas. En ese punto de conexión, una neurona libera neurotransmisores para afectar a las propiedades eléctricas de la otra. Los brazos largos de los astrocitos se hallan al lado de las sinapsis, donde pueden estar al tanto de las conversaciones que se producen entre las neuronas.

Recreación artística de comunicación entre neuronas. (Imagen: Jorge Munnshe en NCYT de Amazings)

En años recientes, se ha mostrado que los astrocitos pueden también ejercer un papel relevante en la comunicación neuronal. Cuando las neuronas liberan neurotransmisores, cambian los niveles de calcio en los astrocitos. El calcio es esencial para muchos procesos, incluyendo la liberación de moléculas de la célula, y para la activación de una amplia gama de proteínas dentro de ella. El papel de esta señalización del calcio astrocítico en el funcionamiento del cerebro sigue siendo un misterio.

En el nuevo estudio, financiado por el Instituto Nacional estadounidense de Trastornos Neurológicos y Derrame Cerebral (NINDS), el equipo de Baljit S. Khakh, de la Universidad de California en la ciudad estadounidense de Los Ángeles, se propuso averiguar cuándo respondían los astrocitos a la actividad neuronal con cambios en sus niveles internos de calcio.

Valiéndose de tintes indicadores de calcio, los investigadores han conseguido ver, por primera vez, cambios en los niveles de calcio en todo el astrocito. Con anterioridad, sólo era posible mirar en ciertas áreas de la célula a un tiempo, lo que proporcionaba una imagen incompleta de lo que estaba pasando.

Lo descubierto hasta ahora corrobora que los astrocitos que intervienen en esas "conversaciones" entre neuronas reaccionan ante niveles altos de actividad neuronal elevando sus niveles de calcio. La nueva pregunta para la que ahora habrá que buscar respuesta es: ¿Qué hacen con ese calcio?
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Del acumulador de calor a la pila de calor solar recargable

El gran problema que tradicionalmente ha venido arrastrando la energía solar es que no siempre la luz del Sol llega a los paneles solares. Almacenar de un modo lo más eficaz y barato posible un excedente de energía solar diurna para usarlo por la noche es el objetivo principal de muchos trabajos de investigación y desarrollo. E incluso se persigue el objetivo, más ambicioso aún, de almacenar el calor solar veraniego para su uso como fuente de calefacción en invierno.

Ahora, unos científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Harvard, ambas instituciones en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, han demostrado una estrategia ingeniosa y eficiente: un material que puede absorber el calor del Sol y almacenar esa energía en una forma química, lista para ser liberada de nuevo, en forma de calor y bajo demanda. Esta solución es ideal para el uso de energía solar en forma de calor, no para generar electricidad. Si bien podría generarla, sería ineficiente hacerlo así. Pero para aplicaciones en las que el calor es lo que interesa, ya sea para calentar edificios, cocinar alimentos, o impulsar procesos industriales térmicos, la nueva técnica podría darle a la energía solar una magnífica oportunidad de expansión hacia nuevos terrenos.

Esto podría marcar un antes y un después en las tecnologías de almacenamiento de calor, dado que convierte a la energía del sol, en forma de calor, en algo almacenable y que se puede distribuir.

El principio en el que se basa el sistema desarrollado por el equipo de Jeffrey Grossman y Timothy Kucharski es simple: Algunas moléculas, conocidas como fotoconmutadores, pueden asumir dos formas diferentes, como si tuvieran un conmutador para ser colocados en el Modo A o en el Modo B, por así decirlo. Al exponerlos a la luz solar, absorben energía y saltan de una configuración a la otra, que se mantiene entonces estable durante largos períodos de tiempo.


Una potente lámpara de arco es utilizada sobre una muestra de moléculas fotoconmutables, produciendo cambios estructurales a escala molecular. Una porción de la energía de la luz es almacenada con cada cambio estructural. La progresión de estos cambios puede ser seguida mediante la vigilancia de las propiedades ópticas de las moléculas. (Foto: Cortesía del equipo de investigación)

Pero estos fotoconmutadores pueden ser activados para regresar a la otra configuración mediante la aplicación de una pequeña descarga de electricidad, calor o luz, y cuando se relajan, sueltan el calor. Efectivamente, se comportan como baterías térmicas recargables, tomando energía del sol, almacenándola durante un largo tiempo (de ahí que se las compare con las pilas eléctricas), y finalmente liberándola bajo demanda.

El nuevo trabajo representa la transición desde la teoría a la práctica de un concepto que fue desarrollado hace tres años por el equipo de Grossman. No ha sido fácil materializar el concepto, pero ahora el sistema está ya más cerca de lograr su diseño comercial definitivo que le permita salir del laboratorio y ser empleado en las importantes aplicaciones donde el calor es el fin último de la recolección de energía solar. Además, a diferencia de los combustibles que se queman, el sistema usa un material que puede ser reutilizado continuamente. No produce emisiones y nada se consume.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Nicola Ferralis, Alexie Kolpak, Jennie Zheng y Daniel Nocera.
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Estimar la edad de elefantes analizando su voz

Unos investigadores han conseguido estimar correctamente la edad de un elefante basándose en sus sonidos vocales. Los resultados obtenidos por el equipo de Angela S. Stoeger, de la Universidad de Viena en Austria, sugieren que el método permitirá distinguir a distancia, por sus sonidos, si un elefante está en su infancia, es un alevín, o ha alcanzado ya la madurez por completo, con un 70 por ciento de precisión, y permitirá diferenciar entre un individuo inmaduro y uno adulto con un 95 por ciento de precisión.

El rasgo de las vocalizaciones más útil para tal fin ha resultado ser la frecuencia general, algo previsible ya que la frecuencia tonal de la voz de los elefantes por regla general disminuye a medida que el animal se hace más grande.

La necesidad de controlar y monitorizar las poblaciones de elefantes es evidente en todas partes porque la caza furtiva, la pérdida paulatina de su hábitat natural y el conflicto resultante entre el Ser Humano y el elefante plantean serias amenazas para poblaciones de elefantes de todo el mundo.

Las grabaciones acústicas son una forma eficaz de obtener muestras de poblaciones y poder hacer estimaciones fiables de la abundancia y la presencia de especies. También son eficaces, aunque mucho más caras y a veces invasivas, las técnicas basadas en el sistema de posicionamiento global (GPS) y el seguimiento por satélite.

Elefantes en Tanzania, África. (Foto: Gary M. Stolz, U.S. Fish and Wildlife Service)

Los elefantes producen sonidos potentes con frecuencias que llegan a la banda infrasónica. Estos sonidos están por debajo del rango audible por el Ser Humano, pero aunque no podamos escucharlos directamente pueden propagarse hasta distancias de varios kilómetros. Los elefantes tienen unas características que los hacen idóneos para ser vigilados acústicamente incluso en bosques muy frondosos. Ya se sabía anteriormente que estos sonidos se pueden usar para contar elefantes a distancia, pero antes del nuevo estudio se desconocía que sirvieran también para determinar la edad.
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Unos ingenieros químicos han desarrollado un sistema basado en unas partículas que se pueden leer mediante teléfonos inteligentes (smartphones), y que podría facilitar de manera enorme la lucha contra la falsificación de productos.

Entre el 2 y el 5 por ciento de todo el comercio internacional está relacionado con productos falsificados, según un informe de las Naciones Unidas de 2013. Estos productos ilícitos, que incluyen electrónica, piezas de aviones y de vehículos de automoción, así como productos farmacéuticos e incluso comida, pueden implicar riesgos de seguridad para el consumidor y costar cientos de miles de millones de dólares anuales a gobiernos y compañías privadas.

Se han desarrollado muchas estrategias para intentar etiquetar productos legítimos y prevenir el comercio ilegal, pero estas etiquetas son a menudo demasiado fáciles de falsificar, son poco fiables o resulta demasiado costoso ponerlas en práctica.

El equipo de Patrick Doyle y Albert Swiston, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, ha desarrollado una nueva y prometedora alternativa: un nuevo tipo de partícula que pueden leer los teléfonos inteligentes y que estos científicos creen podría ser utilizada para ayudar a autentificar objetos, piezas de los mismos, e incluso billetes, lo cual, esto último, ayudaría también a hacer más fácil la lucha contra la falsificación de dinero.

Las partículas, que tienen una longitud de unos 200 micrones y son invisibles a ojo desnudo, contienen rayas coloreadas de nanocristales que brillan mucho cuando son iluminadas con luz infrarroja de longitud de onda cercana a la de la luz roja. Gracias a poder escoger la combinación de colores, se pueden generar vastas cantidades de etiquetas diferentes.

Recreación artística del concepto. (Ilustración: Jose-Luis Olivares / MIT)

Estas partículas pueden ser fabricadas con suma facilidad, e integradas en una gran variedad de materiales, así como soportar temperaturas extremas, exposición directa al sol y mucho uso. También podrían ser equipadas con sensores que examinen sus entornos, detectando, por ejemplo, si una vacuna refrigerada ha sido expuesta a temperaturas demasiado altas o demasiado bajas.

Las micropartículas podrían ser dispersadas dentro de las piezas electrónicas o en los envases de medicamentos, durante el proceso de fabricación, incorporadas directamente a objetos fabricados mediante impresión 3D, o incrustadas en billetes. Podrían ser asimismo incorporadas a una tinta que emplearían los artistas para autentificar su arte físico.

Otra ventaja de estas partículas es que pueden ser leídas sin un descodificador caro como los que se necesitan en la mayor parte de las demás tecnologías anti-falsificación. Usando la cámara de un teléfono inteligente, equipada con una lente que ofrezca una magnificación de unos 20 aumentos, cualquiera podría observar las partículas después de iluminarlas con un puntero láser de luz del infrarrojo cercano.

Los investigadores trabajan además en una aplicación para teléfono inteligente que podría procesar aún más las imágenes y dar la información al instante.

En la labor de investigación y desarrollo han intervenido también Jiseok Lee, Paul Bisso, Rathi Srinivas y Jae Jung Kim.

El CERN confirma la existencia de hadrones exóticos

Los hadrones o partículas formadas por quarks, la matería que compone los átomos y a nosotros mismos, se clasifica en dos tipos: bariones (formados por tres quarks, como el protón y el neutrón del núcleo del átomo) y mesones (formados por un par quark-antiquark, su antipartícula). Sin embargo, la colaboración LHCb ha encontrado una evidencia incontrovertible de que existe una partícula, llamada Z(4430), con una masa aproximadamente cuatro veces la del protón, que tiene al menos cuatro quarks, dos quarks y dos antiquarks para ser exactos. Es decir, que no encaja en el esquema tradicional.

La evidencia hecha pública el 9 de abril confirma un resultado anterior del experimento Belle (2008), pero ahora con una evidencia abrumadora. Los investigadores de LHCb han analizado más de 25.000 desintegraciones de mesones B, y los datos indican que Z(4430) se trata de un estado cuántico, una partícula verdadera, con un nivel de significancia estadística cercano a 14 sigma (la evidencia de que se trata de una verdadera observación y no el resultado de algún error en la medida).

Para Bernardo Adeva, investigador de la Universidad de Santiago de Compostela (USC) participante en el experimento LHCb, "hemos encontrado evidencias de nuevas formas de agregación de la materia, estados 'moleculares' constituidos por quarks más complejos de los que hasta ahora se conocían, que algunos denominan 'tetraquarks'. Dos de los quarks que componen este nuevo estado son del tipo charm (encanto, en inglés)".

Vista de los imanes del experimento LHCb. (Foto: CERN)

"El resultado tiene gran importancia en el estudio de la cromodinámica cuántica (QCD), que estudia las interacciones fuertes o nucleares", continúa el investigador. La fuerza fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, que permite que el núcleo atómico se mantenga unido.

"Existían algunas conjeturas sobre la existencia de este tipo de estados 'exóticos' –añade–. Aunque el hallazgo no rompe con la teoría de QCD, revela aspectos de la teoría que ahora sabemos no son puramente especulativos, e impulsa enormemente la investigación teórica en esta dirección".

En este sentido, atendiendo a la relativamente elevada masa de este estado (del orden de la de un núcleo ligero), y a pesar de que no se trate de un barión (los núcleos del átomo están hechos de bariones, protones y neutrones), "el hallazgo concierne también al campo de la física nuclear o hadrónica".

La colaboración LHCb está formada por 670 científicos de 65 instituciones y 15 países, entre ellos España. Además de investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela, participan científicos de la Universidad de Barcelona y la Universidad Ramón Llull. Recientemente se han incorporado a la colaboración investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV). La participación española en el LHC se coordina y promueve desde el CPAN. 
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Limpieza revolucionaria de mareas negras

Limpiar derrames de petróleo y metales contaminantes sin que el tratamiento de limpieza tenga efectos tóxicos sobre la vida marina, que además sea un método sostenible, y que resulte barato, es un reto que ha venido resultando insuperable para empresas y gobiernos en todo el mundo.

Sin embargo, puede que muy pronto esta situación cambie. Un grupo de investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison en Estados Unidos trabaja en el desarrollo de materiales alternativos a los convencionales, y más ecológicos, para limpiar mareas negras y otros vertidos.

La meta es encontrar materiales baratos que puedan ser modificados de forma también rentable, para permitirles absorber petróleo y otras sustancias químicas sin absorber agua. Ya se han logrado algunos muy buenos. Si esta línea de investigación y desarrollo prospera como se espera, y, en principio, no hay motivo para suponer que no será así, esta nueva y revolucionaria tecnología podría ofrecer una vía mucho más barata y sostenible para absorber petróleo y algunas otras sustancias del agua y sobre otras superficies.

Los aerogeles, que son materiales muy porosos y los sólidos más livianos que existen, ya se usan para diversas aplicaciones, que van desde funciones aislantes hasta su uso como espesantes para pinturas, pasando por su utilización en algunos componentes empleados en el sector aeroespacial.

Prueba con un aerogel. (Foto: Bryce Richter / Universidad de Wisconsin-Madison)

El aerogel preparado por el equipo de la ingeniera biomédica Shaoqin "Sarah" Gong está hecho con nanofibrillas de celulosa (material sostenible proveniente de la madera) y un polímero respetuoso con el medio ambiente. Además, estos aerogeles basados en la celulosa se elaboran mediante un proceso que también es respetuoso con el medio ambiente.

El nuevo material que ya ha sido probado tiene una elevadísima capacidad para absorber disolventes orgánicos, cerca de 100 veces su propio peso. También tiene una buena capacidad de absorción de iones metálicos.

Ante, por ejemplo, una marea negra, la forma de obrar con esta nueva clase de materiales sería arrojar el aerogel al agua, formando una capa sobre ésta, y a partir de ese momento el material comenzaría a absorber el petróleo de forma muy rápida y eficiente. Una vez que el aerogel está saturado, basta con retirarlo y exprimirlo para que libere todo el petróleo. Si bien la capacidad de absorción se reduce después de cada uso, puede ser reutilizado con gran eficacia en un par de ciclos.

Además, este aerogel basado en la celulosa exhibe una excelente flexibilidad, como se ha demostrado a través de pruebas de compresión mecánica.

Queda aún mucho trabajo por hacer antes de que el aerogel pueda ser producido en cantidades industriales y a precio apto para el mercado, pero la puerta hacia ese objetivo ya se ha abierto.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Qifeng Zheng, de la Universidad de Wisconsin-Madison, y Zhiyong Cai, del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA).
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