Investigadores de la Universidad de York han descubierto una forma de hacer que las baterías de litio sean más respetuosas con el medio ambiente al tiempo que conservan el rendimiento, la estabilidad y la capacidad de almacenamiento.

El uso de materiales orgánicos es el camino a seguir. Y ahora estamos más cerca de ello.

Materiales orgánicos

Las baterías de iones de litio usan metales tóxicos y pesados que pueden afectar el medio ambiente cuando se extraen del suelo y son difíciles de eliminar de forma segura. El cobalto es uno de esos metales pesados, utilizado en electrodos de batería. Los materiales orgánicos podrían ser unos buenos sustitutos.

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Esta nueva batería de estado sólido desarrollada por el MIT lograría que un móvil dure días sin recargarse

De momento, están desarrollando y probando nuevas moléculas para encontrar las correctas a fin de reemplazar los metales raros actualmente en uso.

Su último avance es la creación de una nueva molécula orgánica a base de carbono que puede reemplazar el cobalto que ahora se usa en cátodos o electrodos positivos en baterías de iones de litio. El nuevo material aborda las deficiencias del material inorgánico mientras mantiene el rendimiento.

El material tiene un voltaje de hasta los 3,5 voltios, como las baterías actuales. También han demostrado que este material es estable en la operación a largo plazo con la capacidad de cargar y descargar durante 500 ciclos.

Si una de las desventajas de los electrodos inorgánicos es que generan un calor significativo durante la carga y requieren velocidades de descarga limitadas por razones de seguridad, esta nueva molécula aborda esa deficiencia.

El siguiente paso s mejorar aún más la capacidad. El equipo de investigadores está desarrollando actualmente la próxima generación de moléculas que prometen aumentar la capacidad actual.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un avión que puede volar sin la ayuda de maquinaria pesada, utilizando solo baterías de litio y electricidad para mover el aire en silencio. Es pequeño, eso sí: envergadura de 5 metros y masa de 2,5 kg.

Si bien puede "deslizarse" no es un mero "planeador" y puede invocar su propio viento para volar. El proceso, detallado en un estudio publicado en Nature, se basa en la propulsión electroaerodinámica, un sistema que crea viento iónico (moléculas o átomos con carga eléctrica) a través de electrodos con carga positiva y negativa debajo del ala del avión.

Propulsión electroaerodinámica

40.000 voltios de electricidad bajo el ala del avión son creados por electrodos cargados positiva y negativamente, fomentando una corriente eléctrica de iones de nitrógeno. Los iones chocan con las moléculas de aire normales, emitiendo un viento iónico desde la espalda del avión, lo que permite volar al aparato. Según explica Steven Barrett, del MIT:

Los iones van de lo positivo a lo negativo, chocando hasta el final con moléculas de aire neutral y creando este viento que va detrás del avión.

Una serie de alambres delgados, situados horizontalmente a lo largo y debajo del extremo delantero del ala del avión, actúan como electrodos cargados positivamente. Otros cables, más gruesos, dispuestos de manera similar, se extienden por el extremo posterior del ala del avión y sirven como electrodos negativos.

Las pruebas reales se llevaron a cabo en el gimnasio del centro Atlético duPont de MIT. El equipo voló el avión una distancia de 60 metros, la máxima que permitía el gimnasio. Las 10 repeticiones que realizaron ofrecieron un resultado óptimo.

Con todo, este sistema de propulsión no es nuevo. El viento iónico se citó por primera vez como un método para volar en la década de 1960, aunque no se logró aplicar con éxito. El principio del propulsor iónico data de los conceptos desarrollados por el físico Hermann Oberth y su obra publicada en 1929, Die Rakete zu den Planetenräumen. El primer tipo de motor iónico, conocido como propulsor iónico de tipo Kaufman, se desarrolló en los años 1960 por Harold R. Kaufman.

Si bien técnicamente no se podrían impulsar aviones comerciales con este método, otras aplicaciones podrían ser viables a corto plazo: por ejemplo, hacer silenciosos a los drones. Lo cual podría propiciar que estos drones de viento iónico cruzaran nuestras ciudades continuamente para fines comerciales sin aumentar el ruido ambiental. El equipo de Barrett está trabajando ahora para aumentar la eficiencia de su diseño. Necesitan producir mayor volumen de viento iónico con menor voltaje.

Un estudiante de la Universidad de Oxford ha protagonizado un hito de la fotografía científica al inmortalizar un solo átomo flotante con una cámara ordinaria.

Utilizando exposición prolongada, el candidato al doctorado David Nadlinger tomó una foto de un átomo de estroncio iluminado por un láser mientras está suspendido en el aire por dos electrodos. En aras de asimilar la escala, esos dos electrodos en cada lado del punto están a solo dos milímetros de distancia.

Átomo

La imagen ha ganado el primer premio en un concurso de fotografía científica dirigido por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), con sede en el Reino Unido.

"La idea de poder ver un solo átomo a simple vista me había parecido un puente maravillosamente directo y visceral entre el minúsculo mundo cuántico y nuestra realidad macroscópica", ha declarado el autor de la fotografía.

Además de usar tubos de extensión, un accesorio de lente que aumenta la distancia focal y que normalmente se reserva para fotografías de primeros planos extremos, Nadlinger usó equipo normal al que la mayoría de los fotógrafos tienen acceso. Incluso sin una plataforma particularmente complicada, su paciencia y atención fueron sus verdaderos aliados.

Los neurocientíficos de la Universidad de Rochester dicen que han logrado introducir información directamente en la corteza premotora de los monos, al estilo la película Matrix ("ya sé Kung Fu").

Los investigadores publicaron los resultados del experimento el jueves en la revista Neuron.

Inyectando información

Cuando conduces tu coche hacia una intersección, la visión de la luz te hará pisar el freno. Esta acción sucede gracias a una cadena de eventos dentro de tu cabeza. Tus ojos transmiten señales a los centros visuales en la parte posterior de tu cerebro. Después de que esas señales se procesan, viajan por un camino a otra región, la corteza premotora, donde el cerebro planea los movimientos.

Ahora, imagina que tienes un dispositivo implantado en tu cerebro que podría atajar la ruta e "inyectar" información directamente en tu corteza premotora.

Aunque la investigación mencionada es preliminar, llevada a cabo en solo dos monos, los investigadores especularon que una mayor investigación podría conducir a implantes cerebrales para personas con accidentes cerebrovasculares. Según ha explicado Kevin A. Mazurek, coautor del estudio:

Se podría evitar las áreas dañadas y proporcionar estimulación a la corteza premotora. Esa podría ser una forma de unir partes del cerebro que ya no pueden comunicarse.

Para estudiar la corteza premotora, entrenaron a dos monos rhesus para jugar un juego. Los monos se sentaron frente a un panel equipado con un botón, una perilla en forma de esfera, una perilla cilíndrica y un mango en forma de T. Cada objeto estaba rodeado por luces LED. Si las luces alrededor de un objeto se encendían, los monos tenían que tenderle la mano para obtener una recompensa, en este caso, un refrescante chorro de agua.

Cada objeto requería una acción particular. Si el botón brillaba, los monos tenían que empujarlo. Si la esfera brillaba, tenían que girarla. Si el asa o el cilindro con forma de T se iluminaba, tenían que tirar de él. Después de que los monos aprendieron a jugar, los científicos colocaron 16 electrodos en el cerebro de cada mono, en la corteza premotora. Cada vez que se encendía un anillo de luces, los electrodos transmitían una ráfaga de electricidad débil y breve. Los patrones variaron según el objeto que los investigadores querían que los monos manipularan.

A medida que los monos jugaban más rondas del juego, los anillos de luz se atenuaron. Al principio, el oscurecimiento hizo que los monos cometieran errores. Pero luego su desempeño mejoró. Eventualmente, las luces se apagaron por completo, sin embargo, los monos solo pudieron usar las señales de los electrodos en sus cerebros para elegir el objeto correcto y manipularlo para la recompensa. Y lo hicieron tan bien como con las luces.

Esto sugiere que las regiones sensoriales del cerebro, que procesan la información del medio ambiente, pueden evitarse por completo. El cerebro puede idear una respuesta al recibir información directamente, a través de electrodos.

Hemos visto que ya existen implantes y otros dispositivos para controlar objetos con la mente. Pero ¿y para controlar nuestro propio cuerpo? En principio todo el mundo es capaz de hacer eso, pero en el caso de los tetrapléjicos, por ejemplo, la señal queda interrumpida debido a una lesión espinal. Lo que hace la tecnología que podéis ver en el vídeo que encabeza esta entrada son unos electrodos que, controlados mediante un ordenador, puentean la señal para que llegue finalmente a los músculos.

Se llama tecnología neurobridge: la corteza motora emite la señal neuronal que provocará el movimiento y los electrodos implantados quirúrgicamente las capta y el ordenador las traduce y las transforma en la corriente eléctrica precisa. La corriente llega hasta los músculos del antebrazo, permitiendo el movimiento de la mano.

De momento se ha probado con éxito en Ian Burkhart, un paciente tetrapléjico de 23 años, a fin de lograr su autorización por parte de la Agencia Americana del Medicamento. Chad Bouton, líder de la investigación, ha señalado: "Es muy similar a un 'bypass' coronario, pero en lugar de evitar la sangre, en realidad estamos pasando por alto señales eléctricas".

Vía | ABC

Tras permanecer en un estado de mínima consciencia durante 6 años después de una grave lesión cerebral, un hombre de 38 años ha conseguido superar esta situación gracias a una terapia pionera en este tipo de pacientes.

La revista Nature informa que el paciente recibió estimulación cerebral profunda (DBS) mediante la implantación de electrodos en regiones específicas de su cerebro, una técnica que ya se utiliza con enfermos de Parkinson, pero que es la primera vez que se emplea en personas en estado de mínima consciencia.

El hombre sufrió graves daños cerebrales tras una agresión en 1999, lo que le sumió en coma, mejorando luego a este estado de mínima consciencia, en el que, a pesar de intentar comunicarse con palabras o signos, los momentos de lucidez son escasos y fugaces.

Uno de los autores del estudio asegura que antes de emplear la estimulación cerebral profunda, este hombre sólo podía comunicarse con ligeros movimientos de ojos o dedos. Ahora el paciente puede masticar y tragar la comida, lleva a cabo movimientos de una forma coordinada, utiliza palabras y gestos regularmente, y responde a las preguntas rápidamente, manteniendo estas mejoras desde hace más de un año. No obstante, mantiene algunas dificultades para realizar ciertos movimientos y no puede caminar

Los autores de la investigación, en la que han participado tres importantes instituciones estadounidenses, aseguran que se necesitan nuevos estudios para precisar si la terapia es útil para este tipo de pacientes y poder así ayudar a las entre 100.000 y 300.000 personas en el mundo que presentan este cuadro clínico.

Vía | Terra Más información | Nature En Genciencia | ¿Existe consciencia durante el estado vegetativo?