Problemas asociados con el calentamiento global y el cambio climático se vinculan con las emisiones mundiales de CO2. Una posible solución es capturar y secuestrar carbono de la atmósfera, pero los métodos actuales requieren mucha energía.

Este nuevo material podría ser la solución, porque captura y convierte el CO2 de manera hasta diez veces más eficiente de lo habitual en materiales orgánicos útiles.

El material ha sido diseñado en el Instituto de Ciencias Integradas de Materiales Celulares (iCeMS) de la Universidad de Kioto y sus propiedades han sido descritas en un estudio publicado en la revista Nature Communications.

En Xataka Ciencia

Las aguas absorben el 33 % de las emisiones de carbono de origen humano, no el 25 %, y eso es malo

Se trata de un polímero de coordinación poroso (PCP, también conocido como MOF; estructura organometálica), una estructura que consta de iones metálicos de zinc.

El material tiene un componente orgánico con una estructura molecular similar a una hélice, y a medida que las moléculas de CO2 se acercan a la estructura, giran y se reorganizan para permitir la captura de CO2, lo que produce ligeros cambios en los canales moleculares dentro de la PCP, lo que le permite actuar como tamiz molecular que puede reconocer moléculas por tamaño y forma.

En Xataka Ciencia

La solución más eficaz y económica para combatir el calentamiento global: plantar árboles en el equivalente al área de EEUU

Después de capturar el carbono, el material convertido puede usarse para fabricar poliuretano, un material con una amplia variedad de aplicaciones que incluyen ropa, electrodomésticos y envases. Según explica Susumu Kitagawa, químico de materiales en la Universidad de Kyoto:

Uno de los enfoques más ecológicos para la captura de carbono es reciclar el dióxido de carbono en productos químicos de alto valor, como los carbonatos cíclicos que se pueden utilizar en productos petroquímicos y farmacéuticos.

Otro gran paso en el campo de la "conectómica", el esfuerzo por mapear las innumerables conexiones neuronales en un cerebro, ha tenido lugar con la concepción del primer diagrama del cableado completo del sistema nervioso de un animal, el gusano Caenorhabditis elegans.

Este gusano solo tiene solamente 302 neuronas. Son tan pocas neuronas para un cerebro que todas ellas están codificadas completamente en su ADN. Estamos hablando, pues, de uno de los cerebros más simples del mundo.

Conectoma

En sólo 1.400 gramos de cerebro albergamos entre 10.000 millones y 100.000 millones de neuronas (tantas como el número de estrellas de nuestra galaxia). Cada neurona establece entre 5.000 y 50.000 conexiones con sus células vecinas. Lo cual equivale a construir una red neuronal intercomunicada por 100.000.000.000.000 conexiones. Todavía estamos un poco lejos de poder mapear todo eso.

En Xataka Ciencia

El cerebro humano en cifras

El primer paso ha sido hacer lo propio en el C. elegans (también fue el primer organismo multicelular en tener su genoma completo secuenciado), por parte de científicos del Colegio de Medicina Albert Einstein. Según explica el líder del estudio Scott Emmons:

La estructura siempre es central en la biología. La estructura del ADN reveló cómo funcionan los genes, y la estructura de las proteínas reveló cómo funcionan las enzimas. Ahora, la estructura del sistema nervioso está revelando cómo se comportan los animales y cómo las conexiones neuronales funcionan mal para causar enfermedades.

El estudio incluye adultos de ambos sexos y revela diferencias sustanciales entre ellos. Los investigadores han planteado la hipótesis de que algunos trastornos neurológicos y psiquiátricos, como la esquizofrenia y el autismo, son "conectopatías", es decir, problemas causados por un "cableado defectuoso".

La doble hélice que contiene las instrucciones genéticas de todos los organismos vivos quizá debería incorporar una estructura nueva que se ha descubierto en las células humanas.

Es decir, que la consabida estructura helicoidal no es la única forma que tienen los genes de almacenar su información.

i-motif

Esta nueva estructura cuádruple cuya existencia se había observado 'in vitro' nunca antes se había podido demostrar en el núcleo de células vivas. La estructura, denominada i-motif, consta de cuatro cadenas de ADN cuyas hebras se emparejan de una forma peculiar.

Se ofrece así la primera evidencia directa de que existe y que puede jugar un papel importante en la regulación de nuestros genes.

Para conseguir detectar la nueva estructura, los investigadores utilizaron un fragmento de un anticuerpo capaz de reconocer y adherirse específicamente a las formas i-motif. Todavía sabemos poco sobre su función o importancia, pero parece claro que, si bien la doble hélice es la estructura predominante, la forma más común que tiene el ADN para almacenar su información, hay otros patrones cuyo papel podría ser determinante para el control de la expresión genética y, lo tanto, controlar enfermedades relacionadas con la misma, como determinados cánceres.

Cada vez se están produciendo mayores avances en el cultivo de tejidos humanos a partir de células madre, desde células cardíacas en una placa de Petri hasta impresiones en 3D.

Pero ensamblar la compleja vascularidad del tejido cardíaco es todo un desafío. Incluso las impresoras 3D más sofisticadas no pueden fabricar la estructura. Sin embargo, los investigadores del Instituto Politécnico de Worcester podrían tener una solución: usar hojas de espinaca como la columna vertebral del tejido cardíaco.

Hojas de espinaca

El estudio, publicado recientemente en la revista Biomaterials, ofrece una forma innovadora de resolver un problema común en ingeniería de tejidos echando la mirada hacia el mundo de las plantas.

Aunque las plantas y los animales transportan fluidos de formas muy diferentes, sus estructuras vasculares son similares.

Pero para usar esa estructura, el de una hoja de espinaca, los investigadores tuvieron que eliminar las células de la planta, dejando intacto su sistema vascular. Para lograr tal hazaña, el equipo lavó las hojas mediante el uso de un tipo de detergente. La estructura de celulosa restante es compatible con tejido humano.

A continuación, los investigadores sembraron la espinaca con tejido cardíaco, que comenzó a crecer dentro de la hoja. Tras de cinco días, fueron testigos de que algunos de los tejidos que se contraían a nivel microscópico, es decir, que de algún modo la hoja de espinaca comenzaba a latir. Finalmente, hicieron pasar líquidos a través de las hojas para mostrar que podrían transportar sangre.

Aunque el equipo no pretendía cultivar un corazón completo a partir de la hoja de espinaca, esperan que el método se pueda utilizar para ayudar a los pacientes después de sufrir un ataque cardíaco u otro problema similar. En el futuro, pues, diferentes plantas podrían usarse como andamios para hacer crecer diferentes parches y piezas de repuesto.

Los investigadores están descubriendo maneras de hacer alimentos bajos en calorías a nivel molecular sin desmerecer el sabor o la textura. ¿Imposible? Cada vez menos.

No es una investigación baladí: dos tercios de los estadounidenses tienen sobrepeso, y en un informe reciente, los científicos de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) escribieron que en algunos países, incluyendo Estados Unidos y México, las tasas de obesidad se aproximan al cuarenta por ciento.

Chocolate con menos azúcar

Los investigadores están estudiando cómo percibimos la dulzura y la salinidad, y cómo podemos modificar la composición o la estructura de los alimentos para ofrecer la mejor dulzura con la menor cantidad de azúcar.

La mayoría de la gente ingiere hasta el 90 por ciento del azúcar de una comida antes de probarla. El desafío es alterar la estructura del azúcar para que se disuelva más rápidamente en agua o saliva y llegue a las papilas gustativas más rápidamente, de forma que no sea necesario añadir tanto azúcar, por ejemplo al chocolate.

Detrás de esta hallazgo está Nestlé. Con las patentes pendientes, la empresa no puede revelar su metodología, pero los primeros productos de bajo contenido de azúcar podrían comenzar a llegar en 2018.

En el Centro de Investigación Nestlé (NRC) de Lausana, Suiza, Reinhard Behringer es quien dirige esta investigación. Según ha declarado:

Nuestro enfoque está muy inspirado en la naturaleza. Estamos viendo cómo los alimentos que se encuentran en la naturaleza están estructurados y estamos tratando de replicar eso en nuestros productos y procesos.

Behringer añade que el mismo principio de maximizar la expresión de los ingredientes como un medio para reducir el uso general podría, en el futuro, aplicarse a la sal y la grasa, lo que abriría quizá una nueva generación de productos saludables sin renunciar al sabor pecaminoso.

Las redes de pares o semejantes, el P2P, la interacción coordinada entre decenas, cientos o miles de mentes para obtener un bien mayor, superando paradigmas periclitados como el capitalismo salvaje o el comunismo, se ha venido a llamar estigmergia. ** Un mundo 2.0 cuyo máximo exponente quizá sea Wikipedia**. Y es en Wikipedia donde encontramos la siguiente definición.

Interacción 2.0

El 7 de julio de 2002, Tony Bartels, un profesor de matemáticas de Nebraska, introdujo la primera entrada en Wikipedia en inglés sobre la estigmergia, que definía como un método de comunicación en el que partes individuales de un sistema se comunican con otras mediante la modificación de su entorno, como las hormigas cuando dejan un rastro de feromonas.

Decenas de ediciones más tarde, la entrada sobre la estigmergia se amplió significativamente, hasta que el 15 de julio de 2004, alguien identificado con la IP 63.146.169.129 señaló que Internet, en sí mismo, también era un producto de la estigmergia. Y ello incluía la propia Wikipedia:

La estructura masiva de información aquí disponible podría compararse a un termitero: un primer usuario deja una semilla de una idea (una bolita de lodo), que atrae a otros usuarios que seguirán construyendo a partir de ésa y modifican ese concepto inicial para conseguir al final una estructura elaborada de pensamientos interconectados.

Este es uno de los mayores trabajos de impresión en 3D realizado por un sistema automatizado, y se ha hecho a la mayor velocidad registrada hasta ahora, según consigna un estudio publicado en Science Robotics.

Concretamente, han 'imprimido' una estructura de 4,7 metros de largo y 3,7 metros de alto en menos de 14 horas.

Obreros de la construcción robot

Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) pretende revolucionar la industria arquitectónica a través de la robótica con esta máquina que funciona con baterías y energía solar, y está equipada con un brazo robótico cuya precisión supera a la de los sistemas de construcción tradicionales.

La estructura se construyó con espuma aislante, pero el robot es capaz de usar otros materiales como cemento, escombros o incluso hielo, si se encuentra en su entorno. Lo podéis ver en acción en el siguiente vídeo:

Las hechuras del universo son tan difíciles de imaginar que cualquier objeto o estructura que encontremos siempre nos parecerá relativamente pequeño en comparación. Sin embargo, hay cosas que son más grandes que otras, a veces mucho más. La Tierra, por ejemplo, es algo minúsculo, un simple grano de polvo. El sol es una estrella estándar G, una enana amarilla de tamaño promedio.

La mayor estrella conocida es UY scuti, que podría contener más de 1.700 soles como el nuestro. Nuestra galaxia alberga un agujero negro que es de aproximadamente 4 millones de veces la masa del Sol. El mayor agujero negro supermasivo tiene unos 21.000 millones de veces la masa del Sol.

Si consideramos a una galaxia como un todo, entonces la nuestra, la vía Láctea tiene unos 100.000 años luz de diámetro. No es gran cosa comparada con galaxias mucho más grandes, de millones de años luz de diámetro. A su vez, las galaxias se pueden ligar gravitacionalmente en cúmulos de galaxias. La Vía Láctea, por ejemplo, forma parte del pequeño Grupo Local. Está dominado por tres galaxias espirales gigantes: Andrómeda, la Vía Láctea y la Galaxia del Triángulo. El resto de galaxias, unas 30, son más pequeñas: muchas de ellas son galaxias satélite de una de las mayores.

A su vez, los cúmulos de galaxias pueden organizarse en supercúmulos. Así, el mayor supercúmulo conocido en el universo es la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal. Fue descubiera en 2013. La luz tarda unos 10.000 millones de años en moverse a través de la estructura (el universo tiene 13.700 millones de años). Y todavía no sabemos si hemos llegado a ver lo más grande de todo.

Vía | EuropaPress
Imagen | Hubble Space Telescope / ESA

En los prolegómenos de la química orgánica, los compuestos orgánicos se dividieron en aromáticos (fragantes) y alifáticos (grasos). Los aromáticos desprendían diversos olores, como el tolueno (olor a vainilla y canela), en general agradables, por ello se denominaron <<aromáticos>>. Cuando más tarde se investigó la estabilidad inusual del hidrógeno-carbono de otros compuestos, el término <<aromático>> empezó a aplicarse también a los compuestos que poseían esta estabilidad, independientemente de su olor.

El benceno fue descubierto en 1825 por el científico inglés Michael Faraday. En 1865, el químico alemán Friederich Kekulé, a través de una pesadilla en el que aparecía una serpiente que se mordía la cola, descubrió la estructura anular del benceno. Por aquella época ya se sabía que el benceno estaba formado por seis átomos de carbono y seis átomos de hidrógeno (C6H6), pero no se tenía ninguna pista clara sobre su estructura.

Kekulé asegura que la inspiración para localizar la estructura de la molécula del benceno, un hidrocarburo aromático, surgió a raíz de una ensoñación en la que aparecía una serpiente que se mordía la cola (un símbolo habitual en muchas culturas ancestrales, conocido como Ouroboros), lo que le llevó a plantearse la posibilidad de que la molécula del benceno tuviera forma de anillo.

En 1865, Kekulé publicó un artículo en el que sugería que los átomos de carbono forman una estructura cerrada sobre sí misma con forma de hexágono, usando una y dos valencias para conformar estas uniones, mientras que los átomos de hidrógeno se unen a cada una de las valencias restantes. Esta nueva comprensión de la estructura del benceno y de todos los compuestos aromáticos resultó ser de la mayor importancia para el desarrollo futuro de la ciencia química.

La idea de Kekulé sobre la estructura del benceno es uno de los típicos descubrimientos casuales en ciencia (lo que se conoce como serendipia), dado que según la versión más conocida Kekulé, tras mucho trabajar en el problema, terminó hallando la solución en un sueño.

El benceno en la actualidad

El benceno es hoy en día uno de los productos químicos de mayor producción mundial, porque tiene infinidad de aplicaciones, como la fabricación de determinados tipos de gomas, lubricantes, tinturas, detergentes, medicamentes y pesticidas, hasta como punto de partida para manufacturar otros productos químicos empleados en la fabricación de plásticos, resinas y fibras sintéticas como el kevlar.

Si bien hoy en día las propiedades del benceno son las que mejor se conocen de entre todos los compuestos orgánicos, su estructura química exacta no se determinó hasta una fecha tan reciente como 1931. Otra cosa interesante del benceno son su propiedad física ya que presenta un olor a quemado y, además, es muy tiene un punto de fusión de 5,5 ° C y un punto de ebullición de 80,1 ° C.

Por otra parte, la exposición prolongada al benceno puede producir leucemia, caracterizada por la disminución del número de glóbulos rojos y por el aumento del número de glóbulos blancos.

Michael Faraday publicó en 1827 su libro *Chemical Manipulation***, fruto de sus investigaciones en química, siendo el descubrimiento del benceno su última investigación importante en el campo de la química pura. El libro es accesible para profanos porque está dirigido a estudiantes sin conocimientos previos en la materia, y además huye de las descripciones meramente teóricas, algo frecuente en los libros de texto de la época, y se centra en los experimentos.

Un grupo de científicos ha descubierto un método para modificar la disposición atómica de un grupo importante de materiales electrónicos y alterar sus propiedades magnéticas. La innovación radica en que utilizan pulsos de luz en el rango del terahercio (un rango correspondiente a 0.1 – 1 mm en las longitudes de onda), sin calentar el material.

Aunque el descubrimiento posee únicamente interés científico, diferentes especialistas aseguran que puede suponer un nuevo enfoque para conseguir nuevos chips de memoria no volátil más rápidos y con menos consumo energético.

Esta investigación se ha llevado a cabo en el SLAC National Accelerator Laboratory’s Linear Coherent Light Source (LCLS) y se ha ensayado pulsos de luz de 130 femtosegundos —unidad de tiempo que equivale a la milbillonésima parte de un segundo— sobre muestras de manganita, un complejo óxido de manganeso que posee diversas propiedades electrónicas y magnéticas de interés.

En cada uno de estos ‘disparos’ de luz, los átomos del material se recolocan sin modificar apenas la temperatura global del material. Para medir la alteración magnética del material, se emplea pulsos láser de rayox X LCLS’s Soft X-ray Materials Science (SXR).

Este procedimiento de alteración magnética a partir de pulsos de luz no es algo nuevo, ya que se conoce desde hace años. Sin embargo, hasta ahora no se había conseguido un nivel de energía que no calentara el material, lo que limitaba enormemente las posibles aplicaciones.

Los últimos experimentos del LCLS confirman que la radiación terahertz sólo distorsiona la red lo suficiente como para reorganizar las propiedades electrónicas y magnéticas, sin generar calor adicional.

El equipo de investigación ha sido dirigido por científicos de la MPSD (Först and Andrea Cavalleri) y el Brookhaven National Laboratory (Ron Tobey and John Hill). Los resultados han aparecido publicados en enero en Physical Review B.

Vía | SLAC National Accelerator Laboratory