Los secretos de la 'catedral de los cristales'

La llaman 'la catedral de los cristales'. En el año 2000, dos mineros la descubrieron por casualidad a 300 metros de profundidad en el estado de Chihuahua (México), y alberga unos espectaculares pilares de yeso, tan inmensos que para admirarlos hay que levantar la cabeza. Algunos de estos cristales alcanzan nada más y nada menos que 11 metros de alto y uno de ancho.

Desde su hallazgo, esta insólita caverna translúcida de minerales no ha parado de atraer las miradas de geólogos procedentes de todos los rincones del planeta. Pero es un equipo español del Instituto Andaluz de Ciencias de La Tierra del CSIC el que está liderando la investigación de estos colosales cristales que todavía continúan creciendo en la cueva de Naica.

Ahora, los análisis realizados por estos científicos españoles, dirigidos por el cristalógrafo Juan Manuel Ruiz, han dado sus frutos porque, además de desvelar todos los detalles del proceso natural de cristalización del yeso, también señalan sus posibles aplicaciones en la industria de materiales. Los resultados de su trabajo se acaban de publicar en la revista Chemical Society Reviews.

Las técnicas empleadas por los investigadores, con ayuda de colegas japoneses y franceses, son novedosas y han permitido conocer todas las claves de la formación de los cristales. «Hasta ahora se sabía muy poco sobre cómo crecen los cristales a estas velocidades de tiempo», explica a EL MUNDO Fermín Otálara, uno de los investigadores del Instituto de Ciencias de la Tierra que tuvo la oportunidad de bajar a la cueva en 2001.

El artículo completo en:

El Mundo Ciencia

¿Por qué se cristaliza la miel?

La miel se cristaliza entre los 10 y 15º C.

La miel es una solución supersaturada de glucosa y fructosa. Esto es inherentemente inestable y por lo tanto, con el tiempo, tiende a cristalizarse de forma natural.

La glucosa es menos soluble que la fructosa así que se cristaliza primero.

La miel hecha de flores con contenido más alto de glucosa en su néctar, incluidos el diente de león y la colza, se cristaliza más rápido.

La miel comercial es calentada y filtrada para retirar los pequeños cristales y granos de polen que actúan como semillas para el crecimiento de cristales, así que éstas pueden permanecer líquidas por más tiempo.

La temperatura de almacenamiento también es un factor.

La miel se cristaliza más rápidamente a entre 10º C y 15º C.

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BBC Ciencia

¿Por qué son simétricos los copos de nieve y los cristales de hielo?

Quizá no muchas, pero alguna vez habrá visto de cerca cristales de hielo, o los copos de nieve que los contienen. Sus formas son de una belleza extraordinaria. Son simétricos, transparentes y reflejan la luz como las joyas caras. Pero mejor que ellas, pues introducen elementos aleatorios que eliminan el aburrimiento de las formas perfectas.

Las moléculas de agua tienen dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Los hidrógenos están unidos con el oxígeno por un par de líneas que forman un ángulo de 104,45 grados. Las moléculas a su vez se enlazan entre sí, con fuerzas pequeñas, formando hexágonos. De ellos salen radios sobre los que crecen nuevos hexágonos, repitiéndose unas cuantas veces en una estructura entre fractal y cristalina.

Su belleza deriva de la simetría. Nos gustan los cristales, conjuntos ordenados de moléculas que reflejan y parecen guardar la luz que nos permite verlos. Los cristales de hielo se forman cuando el vapor de agua pasa directamente a la fase sólida y se deposita sobre una superficie ya muy fría, como un río helado. O en la alta atmósfera, sobre partículas sólidas de polvo, sal o sulfatos.

Cómo la de otros cristales, su belleza procede de cómo transforman la luz que cae sobre ellos. En los cuentos tradicionales de los países del norte es común que aparezcan varitas mágicas que desprenden una luz misteriosa. ¿La luz de los cristales de hielo? ¡La naturaleza es única a todos los niveles!

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El Mundo Ciencia

Conozca las otras recompensas de la "hormona del amor"

La oxitocina es conocida como la "hormona del amor" por su papel en las relaciones de persona a persona. En la foto, cristales de oxitocina.

Científicos de la Universidad de Stanford demostraron que la oxitocina, conocida como la "hormona del amor", tiene más repercusiones en nuestras interacciones sociales de lo que se creía.

Investigadores han concluido que la hormona del amor juega un papel relevante en la formación y mantenimiento de los lazos que se crean entre una madre y un hijo, así como en los apegos sexuales. Lo que hasta ahora no estaba claro era qué rol tenía en otros aspectos de la socialización, como pasar una tarde con los amigos.

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En el estudio publicado en la revista Nature, el equipo de especialistas sugiere que el papel de la oxitocina en las relaciones de persona a persona pudo haber evolucionado hacia áreas relacionadas con la afinidad grupal.

Los resultados de la investigación abren las puertas a posibles nuevos tratamientos para el autismo y otros trastornos neuropsiquiátricos como la esquizofrenia.

Desentrañando un misterio

En investigaciones con roedores arvicolinos, conocidos por ser monógamos, se había especulado que la oxitocina podía estar involucrada en este tipo de fenómeno. Pero esta hipótesis era confusa en otros mamíferos, sobre todo en el que más se usa para la investigación científica: el ratón.

"En realidad no se sabía lo que intercedía para tener una recompensa social y ni siquiera era seguro que la oxitocina jugara un papel, debido a que los ratones no se casan. Los ratones no buscan una pareja y se quedan con ella de por vida, son promiscuos", le explica a BBC Mundo el doctor Robert Malenka, jefe del estudio.

Lea el artículo completo en:

BBC Ciencia

Increible: Un material "milagroso" hecho a base de sol y agua

Malcom Brown (izq.) es un pionero en el campo de la nanocelulosa.

Es ocho veces más resistente que el acero inoxidable, transparente, ligero, conduce la electricidad y algunos aseguran que este material "maravilla", como lo llaman algunos, transformará la agricultura tal y como hoy la conocemos.

Hablamos de la nanocelulosa cristalina, un material que se obtiene a partir de la compresión de fibras vegetales o se cultiva usando microorganismos como las bacterias.

La nanocelulosa cristalina es considerada por algunos como una opción más ecológica y asequible que el publicitado grafeno, y sus aplicaciones incluyen la industria farmacéutica, cosmética, biocombustibles, plásticos y la electrónica.

Según estimaciones del gobierno estadounidense, en 2020 su producción moverá una industria de unos US$600.000 millones anuales.

Transformará la agricultura

Hasta hace poco una de las mayores preocupaciones de los adeptos a la nanocelulosa era cómo producirla en grandes cantidades y a un bajo costo, pero científicos creen que por fin han dado con la técnica para cultivar este material de forma abundante usando algas genéticamente modificadas.

El investigador Malcom Brown, profesor de biología de la Universidad de Texas en Austin, Estados Unidos, y uno de los pioneros en el mundo en este campo de investigación, explicó recientemente durante el Primer Simposio internacional de Nanocelulosa, cómo funcionaría el nuevo proceso.

"Tendremos plantas para producir nanocelulosa abundantemente y de forma barata"

Malcom Brown, biólogo

Se trata de un alga de la familia de las mismas bacterias que se usan para producir vinagre, conocidas también como cianobacterias. Unos organismos, que para su desarrollo sólo necesitan luz solar y agua, y que tendrían la ventaja de absorber el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera, causante del efecto invernadero.

"Si podemos completar los últimos pasos, habremos completado una de las mayores transformaciones potenciales de la agricultura jamás llevadas a cabo", dijo Brown.

"Tendremos plantas para producir nanocelulosa abundantemente y de forma barata. Puede convertirse en un material para la producción sostenible de biocombustibles y muchos otros productos".

Nanocelulosa cristalina

Se cree que el nuevo método tendría muchas aplicaciones en distintos campos de la ciencia.

La celulosa en sí es uno de los productos más abundantes del planeta, presente en muchos tipos de fibras vegetales. Pero en escala nano las propiedades de este material cambian por completo.

Como pasa con el grafito, material con el que se producen los nanotubos de grafeno (más resistentes que el diamante), en este caso la fibras nano de la celulosa pueden encadenarse en largas fibras, lo que se conoce como celulosa "nanocristalina".

El material resultante es tan resistente como el aluminio y puede usarse tanto para confeccionar chalecos de protección ultraligeros, como para pantallas de dispositivos electrónicos e incluso para cultivar órganos humanos.

Fábrica natural

Aunque actualmente ya existen plantas dedicadas a la producción de nanocelulosa cristalina, los elevados costos de producción todavía frenan el crecimiento de esta industria.

La producción de este material generalmente entraña la compresión de fibra vegetal, o el cultivo de grandes tanques de bacterias, que tienen que ser alimentadas con costosos nutrientes.

Pero ahora las investigaciones de Brown y su equipo, apuntan al uso de este alga azul-verdosa capaz de generar nanocelulosa naturalmente aunque en pequeñas cantidades. Por ello, el equipo plantea modificarla artificialmente, introduciendo genes de la bacteria Acetobacter xylinum usada para producir vinagre.
De este modo, el alga podría producir el material en grandes cantidades y sin necesidad de aportar nutriente alguno, más allá de suministrarle agua y exponerla a la luz del sol.

Hasta el momento, observó Brown, el equipo de investigación ha logrado que este alga cree una larga cadena de nanocelulosa, pero ahora trabajan para que el organismo sea capaz de producirla directamente en su estado cristalino, cuando es más estable y fuerte.

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BBC Ciencia

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¿Cuántas moléculas de agua se necesitan para crear hielo?

Investigadores alemanes y checos descubrieron hace poco que basta con 275 moléculas para que se inicie la cristalización y el paso de agua líquida a hielo. Si se suman otras 200 más, ya se observan incluso nanocristales de agua helada, tal y como publicaban los científicos en la revista Science. 

Dicho de otro modo, en el intervalo de las 275 a 475 moléculas de agua, la fase cambia de grupos no estructurados y amorfos a grupos cristalinos.

Además, el espectro infrarrojo de esas diminutas estructuras ha revelado que presentan las mismas características que las de muestras de hielo macroscópicas.

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Muy Interesante

Copo de nieve formándose en la punta de una aguja

Los copos de nieve de cosecha propia creados en laboratorio proporcionan nuevos conocimientos sobre la dinámica molecular de crecimiento de los cristales. Aquí, se utilizó alto voltaje para crear finas agujas de hielo, y copos de nieve estelares que posteriormente crecieron en los extremos de las agujas.

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La sal a través de la historia

He leído varias historias en diferentes libros sobre la sal y en este artículo las voy a poner de manera que constituyan una visión general con alguna que otra curiosidad. Los párrafos que leeréis son copiados de los libros citados al final de este artículo. Vamos allá.

De todos los minerales, el más vital en términos alimenticios es el sodio, que consumimos básicamente en forma de cloruro sódico: la sal de mesa. Aquí el problema no está en consumir demasiado poco, sino consumirla en exceso. No necesitamos mucha sal —unos 200 miligramos al día, más o menos lo que se obtiene sacudiendo con fuerza el salero entre seis y ocho veces—, pero ingerimos de media unas sesenta veces esa cantidad.

En una dieta normal resulta casi imposible no hacerlo debido a la cantidad de sal que incorporan los alimentos preparados que comemos con voraz devoción. Muchas veces, alimentos que aparentemente no tienen sal -cereales para el desayuno, sopas preparadas y helados, por ejemplo-, la llevan a montones. ¿Quién se imaginaría que treinta gramos de copos de maíz contienen más sal que treinta gramos de cacahuetes salados? ¿O que el contenido de una lata de sopa —de prácticamente cualquier lata— excede de forma considerable la cantidad diaria recomendada de sal para un adulto?

Los restos arqueológicos muestran que cuando la gente empezó a asentarse en comunidades agrícolas, empezó a sufrir deficiencias de sal -algo que nunca antes había experimentado- y tuvo que esforzarse por encontrar sal e incorporarla a la dieta. Uno de los misterios de la historia es cómo sabían que la necesitaban, ya que la ausencia de sal en la dieta no despierta ningún tipo de antojo. Te hace sentir mal y acaba matándote -sin el cloruro de la sal, las células se apagan, como un motor sin combustible-, pero en ningún momento un ser humano se pararía a pensar: “Caramba, seguro que con un poco de sal saldría adelante”.

En consecuencia, nos enfrentamos a la interesante pregunta de cómo sabían lo que andaban buscando, sobre todo cuando en ciertos lugares conseguir la sal requería cierto ingenio. Los antiguos británicos, por ejemplo, calentaban palos en la playa y luego los sumergían en el mar y rascaban la sal que quedaba adherida en ellos. Los aztecas, por su lado, conseguían la sal a partir de la evaporación de su propia orina. No son acciones intuitivas, por decirlo de un modo suave. Pero incorporar sal a la fiesta es uno de los impulsos más intensos de la naturaleza y es, además, universal. Cualquier sociedad del mundo en la que la sal esté fácilmente disponible consume, como media, cuarenta veces la cantidad necesaria para vive. No nos cansamos de ella.

La sal es ahora tan omnipresente y barata que olvidamos hasta qué punto llegó a ser deseable y cómo, durante mucho tiempo, empujó al hombre hasta los confines del mundo. La sal era necesaria para conservar las carnes y otros alimentos, y por eso se requería en grandes cantidades: en 1513, Enrique VIII hizo sacrificar y conservar en sal 25.000 bueyes para una campaña militar. La sal era, por lo tanto, un recurso tremendamente estratégico. En la Edad Media, caravanas de hasta 40.000 camellos —la cantidad suficiente como para formar una fila de 115 kilómetros— transportaban sal desde Tombuctú, a través del Sahara, hacia los animados mercados del Mediterráneo.

Se han librado guerras por la posesión de sal y se ha traficado con esclavos por ella. La sal, por tanto, ha provocado mucho sufrimiento. Pero eso no es nada en comparación con las penurias, el derramamiento de sangre y la avaricia asesina que se asocian con diversos manjares insignificantes que no necesitamos para nada y sin los que podríamos vivir perfectamente. Me refiero a los complementos de la sal en el mundo de los condimentos: las especias. Nadie moriría sin ellas, pero muchos han muerto por ellas.

Pero volvamos a la sal. En 1930, Gandhi dirigió al pueblo indio en la famosa Marcha de la Sal, para protestar por el opresivo impuesto británico a la sal. La sal era uno de los pocos bienes que un país de una pobreza endémica como la India podía producir por sí mismo. La gente recogía el agua del mar, la dejaba evaporar y vendía la sal seca en las calles en sacos de arpillera. El impuesto con el que los británicos gravaban la producción de sal, del 8,2%, resultaba tan avaricioso y ridículo como gravar a los beduinos por recoger arena o a los esquimales por recoger hielo. Para protestar por ello, el 12 de marzo Ghandi y 78 seguidores suyos iniciaron una marcha de 380 kilómetros. En cada pueblo que encontraban a su paso, se les unían más y más personas, y cuando aquella marea creciente de personas llegó    a la ciudad costera de Dandi el 6 de abril, formaba una fila de más de 3 kilómetros. Ghandi reunió a la multitud a su alrededor para una arenga, y en el clímax tomó del suelo un puñado de lodo y gritó: “¡Con esta sal haré que se tambaleen los cimientos del Imperio [británico!]“.

Para el subcontinente indio, aquello fue el equivalente del motín del té de Boston. Ghandi animó a todos a hacer sal ilegal, sin pagar el impuesto, y para cuando la India consiguió la independencia, 17 años más tarde, la llamada sal común era realmente común en la India.

Sin embargo aquella sal tenía un problema: contenía poco yodo; y ese elemento es esencial para la salud. De hecho, la sal que tomamos nosotros es sal yodada, así que seguían los problemas por deficiencia de yodo: el cretinismo y el bocio. Por tanto, la sal que tenían podía ser mejorada con yodo, lo que implicaba que la propia India tendría que renunciar a su sal en favor de otra importada, lo cual, obviamente, comportaría problemas. Pero bueno, el tema es extenso y podemos dejarlo para otra historia, ¿os parece?

Fuentes:
Bill Bryson , En casa.
Sam Kean , La cuchara menguante.

Tomado:

Historias de la Ciencia

Crean un material más duro que el diamante

Investigadores del Instituto Carnegie han inventado un nuevo material que amalgama estructuras cristalinas y caóticas del carbono para crear algo más duro que el diamante.

Para crear el nuevo material –que asumimos que rompió la escala de Mohs– el equipo de Carnegie construyó con los átomos de carbono una estructura esférica llamada carbono-60, luego conectaron todas estas esferas rellenando los espacios vacíos con un solvente llamado xileno y comenzaron a presionar el material para hacerlo más fuerte.

Bajo una presión de 320.000 atmósferas (o 230.400.000 mm Hg) algunas de las esferas de carbono-60 comienzan a colapsar en racimos de átomos de carbono mientras que otras mantienen su estructura, formando una red de enlaces extremadamente fuertes. El resultado es una forma de carbono jamás antes vista que mezcla estructuras cristalinas y caóticas que sólo habían sido teorizadas anteriormente por los geólogos.

“Hemos creado un nuevo tipo de material de carbono que es comparable al diamante en su incapacidad para ser comprimido”, aseguró el jefe del proyecto Lin Wang. “Una vez creado bajo estas presiones extremas, este material puede existir en condiciones normales, lo que significa que puede ser usado para una amplia gama de aplicaciones prácticas”.

Fuente:

FayerWayer

La entropía no es desorden: La ordenación espontánea de poliedros

Hay ocasiones en las que un artículo científico, independientemente del interés intrínseco del hallazgo o comprobación que describe, pone de manifiesto cómo las simplificaciones que se hacen, incluidas las de los libros de texto, al intentar hacer comprensibles las ideas científicas tienen el efecto de que después sea mucho más difícil entender nuevos desarrollos. A éstos se les suele llamar contraintuitivos. Una de los conceptos más recurrentes entre los afectados es el de entropía y, por extensión, el de orden.

Un artículo publicado en Science por el equipo encabezado por Pablo Damasceno, de la Universidad de Michigan en Ann Arbor (EE.UU.), nos recuerda que ni la entropía, ni los procesos termodinámicos espontáneos, están relacionados per se con lo que intuitivamente entendemos por desorden. La entropía está relacionada con el número de “posibilidades” para un sistema, lo que muchas veces se traduce en “desorden” pero, como muestra esta investigación, no siempre.

Y es que la naturaleza no entiende de orden o desorden, que son conceptos puramente de la mente humana en su afán por hacer inteligible el entorno. La naturaleza entiende de minimización de la energía y maximización de posibilidades.

Pero vayamos por partes.

La organización espontánea de distintas unidades elementales en estructuras ordenadas se encuentra en todas las escalas. Ejemplos evidentes son los cristales a nivel atómico, los cristales plásticos y líquidos a nivel molecular o las superceldillas de nanopartículas o los coloides. En ciencia de materiales es crítico conocer la relación entre las ordenaciones y sus constituyentes ya que las propiedades físicas de aquellas dependen en gran manera de la estructura.

Lo que han conseguido Damasceno et al. mediante simulaciones por ordenador es poder predecir las estructuras que formarán partículas de distintas formas, en concreto 145 poliedros convexos distintos. De hecho, los autores demuestran que la forma en que se orientan depende sólo de su forma anisótropa. Pero, y esto es lo que consideramos interesante resaltar, este estudio demuestra también que existe una llamativa tendencia a la auto-organización y a la diversidad estructural. Es decir, que haciendo mediciones simples de la forma de la partícula y el orden local (orden a corto) en un fluido se puede predecir si esa forma se organizará espontáneamente como un cristal líquido, como un cristal plástico, como un cristal en sentido estricto o si no se organizarán en absoluto.

Pero, ¿cómo se forman estructuras ordenadas espontáneamente? Muy fácil, diréis algunos, el sistema se enfría, formándose las estructuras ordenadas y la entropía del universo aumenta aunque la del sistema disminuya. Pero, no. No existe variación de temperatura. Tal y como están planteadas las simulaciones, partículas sólidas que no interactúan más allá de su geometría, no existe variación energética, tan sólo maximización entrópica. Nos explicamos.

Sabemos por la segunda ley de la termodinámica que, todo lo demás constante, el sistema evolucionará espontáneamente hacia la configuración que consiga el máximo incremento en la entropía. Habitualmente, como decíamos más arriba, esto coincide con el máximo desorden. Así, un libro de texto puede decir que “los sistemas evolucionan espontáneamente en el sentido en el que aumenta el desorden”, en abierta contradicción con lo que vemos aquí.

La clave está en el espacio disponible. Si las partículas tuviesen todo el espacio del mundo no cabe duda de que se dispersarían tomando posiciones al azar. Pero si el espacio es muy limitado la cosa cambia. En estas circunstancias las posibilidades distintas de acoplamiento aumentan si las partículas se orientan cara a cara, lo que nosotros interpretamos como orden.

Dado que la eficiencia en el empaquetamiento aumenta con el área de contacto, la ordenación puede ser interpretada como el resultado de una fuerza entrópica efectiva, direccional y multicuerpo. Esta fuerza aparece a partir del mayor número de configuraciones disponibles para el conjunto del sistema, lo que trae como consecuencia que los poliedros con un número adecuado de caras se ordenen de determinada manera. Esta idea de fuerza entrópica direccional es la que sugiere que la forma de las partículas puede usarse para predecir las estructuras.

No es que el desorden (entropía) cree orden. Es una cuestión de opciones disponibles: en este caso las disposiciones ordenadas son las que producen el máximo número de posibilidades. Pero no hay que circunscribirse al mundo nanoscópico. Este fenómeno es conocido para cualquiera que haya trasladado una caja de naranjas (de esferas en general): si se agita tiende a ordenarse.

Por ello esta sería una buena ocasión para abandonar esa aproximación a la entropía como desorden y empezar a asimilar la definición estadística de la entropía, mucho más útil a la larga aunque menos intuitiva para algunos al principio: la entropía de un sistema es proporcional* al número de estados posibles en los que puede estar.

Volviendo a los resultados de Damasceno et al., de los 145 poliedros estudiados el 70 por ciento produjeron estructuras cristalinas de algún tipo. Algunas de estas estructuras eran realmente complejas, con hasta 52 partículas en el patrón que se repetía.

Como siempre con un hallazgo interesante, estos resultados nos sugieren muchas más preguntas. La más inmediata es ¿por qué el 30 por ciento no forma estructuras ordenadas quedándose con estructura vítrea (de vidrio)? ¿Por qué se resisten al orden? Un hilo misterioso del que tirar.

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Experiencia Docet

Conocer Ciencia TV - Química (Enciclopedia Oxford)

Saludos...

Estamos de regreso. En una nueva temporada de "Conocer Ciencia". En esta oportunidad les hablaré sobre la química, la ciencia que estudia la estructura interna de la materia, y como TODO en este Universo es materia, pues, podemos decir, con toda objetividad, que la química estudia la estructura interna de TODO.

Recuerden que el proghrama sale al aire los d+ías lunes, miércoles y viernes, de 7 pm a 8 pm, vía EconoCable, canal 14 (Barranca-Perú)

Los dejo con los power points de los dos primeros propgramas, conoceremos la definición de la química y de la materia, conoceremos los cinco estados de la materia (plasma, gaseoso, líquido, sólido y súper sólido) y además les contaremos sobre los cristales y su rol dentro de la estructura de la materia... y finalmente conoceremos las principales propiedades químicas de el agua, el líquido vital.

Conocer Ciencia TV - Química 1

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En "Conocer Ciencia" apostamos por el conocimiento libre, por ello ustede puede acceder y descargar estas presentaciones para los usos educativos y culturales que usted estime convenientes. En breve estaré subiendo los siguientes programas de Química Fácil.

Espero sus comentarios... Hasta pronto

Leonardo Sánchez Coello
conocerciencia@yahoo.es
conocerciencia@gmail.com

Instituto Max Planck desarrolla un cristal que se limpia solo

Uno de los problemas que tienen las pantallas táctiles es que, al usarlas, suelen quedarse marcados los dedos del usuario, algo que pasa en todo tipo de superficies cristalinas como una pantalla en la que alguien señala algo con un dedo, el cristal de una ventana o las lentes de unas gafas. Los cristales están presentes en nuestras vidas y, por consiguiente, las marcas que se quedan en estos al tocarlos debido la grasa y al agua de nuestras manos. El Instituto Max Planck decidió declarar la guerra a las manchas en los cristales y comenzó a desarrollar un nuevo material, basado en polímeros, que fuese capaz de repeler las manchas y, por tanto, se limpiase solo.

El equipo de investigación apostó por desarrollar un recubrimiento, basado en polímeros, que pudiese depositarse en la superficie del cristal y repeliese cualquier tipo de suciedad, es decir, la grasa y el agua; evitando las manchas, por ejemplo, en los cristales de unas gafas o en la luneta de un coche pero, además, podría ser un componente a utilizar en equipamiento médico para prevenir posibles contagios o infecciones (al repeler, por ejemplo, que se adhiera sangre).

Este recubrimiento, curiosamente, no está compuesto por materiales extremadamente complejos de nombre impronunciable sino que el componente principal es el mismo que el del cristal: el silicio. El equipo de investigación desarrolló un compuesto con silicio y flúor que es capaz de repeler el aceite (es decir, la grasa) y el agua de la superficie en la que se aplica, igual que funciona la superficie de una sartén antiadherente en el que el líquido rueda por la superficie en forma de gotas gracias a pequeñas esferas que se distribuyen por su superficie.

¿Pequeñas esferas? Pues sí, la superficie de este material fluorado presenta pequeñas esferas, de unos 60 nanómetros) que hacen que los líquidos se desplacen por la superficie y no se queden pegados. De hecho, visto al microscopio, este recubrimiento parece una esponja al presentar una superficie rugosa con relieves redondeados:

Las superficies redondeadas no pueden mojarse incluso aplicando aceites de baja viscosidad

¿Y qué posibilidades podría tener este recubrimiento? La verdad es que son muchas las aplicaciones que podrían darse a este nuevo recubrimiento, incluyendo la industria de los envases alimentarios que, por ejemplo, podrían utilizar este compuesto para evitar que los restos de una salsa o una mermelada se queden pegados en el interior de un frasco de cristal.

Dado que el material repele el agua y el aceite tan bien, podríamos obtener cristales que se limpien solos que puedan ser aplicados en múltiples aplicaciones

De todas maneras, esta investigación tiene que solventar algunos aspectos puesto que, por el propio uso, esta capa protectora se va desgastando y deja de presentar sus propiedades cuando alcanza un espesor menor o igual a una micra. Dependiendo del material a repeler, el material se puede desgastar rápidamente, algo que quieren solventar añadiendo mejores propiedades mecánicas al compuesto y aumentando su vida útil.

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Premio Nobel de Química para el 'padre' de los cuasicristales

Modelo atómico de los cuasicristales. | AFP

Hace casi nueve siglos que Leonardo de Pisa, un matemático italiano del medievo también conocido como Fibonacci, describió la famosa secuencia del mismo nombre y que consiste en una sucesión que se inicia con 0 y 1 y que continúa con la suma de los dos últimos números de la secuencia (es decir, 0,1,1,2,3,5,8...). A simple vista poco o nada parece tener que ver este tipo de secuencias con la construcción de cristales. Pero los cristales son el producto de la traslación espacial repetitiva de una celda concreta, particular para cada tipo de cristalización y que configura una estructura simétrica.

La relación sigue sin aparecer por ningún lado. El nexo está precisamente en los cuasicristales, cuyo descubrimiento ha motivado a la Real Academia Sueca de Ciencias para conceder el Premio Nobel de Química 2011 a Daniel Shechtman, del Instituto Israelí de Tecnología de Haifa.

Los cuasicristales son estructuras atómicas construidas mediante mosaicos similares a los del mundo árabe y que adornan los muros de palacios como el de la Alhambra de Granada, pero que nunca se repiten a sí mismas. Es decir, no siguen el patrón de construcción de los cristales convencionales que forman estructuras simétricas.

Crecimiento cuasiperiódico

Pero, ¿cómo crecen estos cristales? La respuesta la tiene nuevamente el matemático medieval. La secuencia cuasiperiódica de Fibonacci se obtiene mediante unas reglas de sustitución bien sencillas. Si cogemos dos segmentos, uno largo (L) y otro corto (C), y los ordenamos según estas sencillas reglas: L pasa a ser LC y C se transforma en L, el resultado será una secuencia infinita LCLLCLCLLC... en la que no existe ninguna pauta periódica, pero sí cuasiperiódica. "El número de eles dividido por el número de ces tiende a un número irracional muy popular entre los artistas del Renacimiento, el 'número de oro', que está directamente relacionado con la geometría del pentágono regular", explicaba el físico Manuel Torres en un artículo publicado en El Cultural.

Según cita la academia sueca en un comunicado, la configuración encontrada en los cuasicristales ha sido considerada como imposible, sin embargo, Daniel Shechtman, nacido en Tel Aviv en 1941, ha librado una fiera batalla contra la ciencia establecida. Su trabajo ha cambiado la forma en la que los químicos conciben la materia sólida.

Hasta el desembarco de Shechtman, los científicos creían que en todos los sólidos los átomos se ordenaban para formar cristales siguiendo patrones simétricos que se repiten periódicamente una y otra vez. Sin embargo, el químico israelí observó, usando un microscopio electrónico durante uno de sus experimentos, una estructura que se alejaba de esta configuración y el patrón que la configuraba no se repetía. Sus colegas alegaban que esto era tan imposible como fabricar un balón de fútbol sólo con hexágonos (polígonos con seis esquinas), cuando todo científico sabe que para hacer una esfera es necesario alternar polígonos de seis y de cinco vértices.

Mal conductor y muy resitente

Los descubrimientos de Shechtman han permitido producir cristales de muy diferentes tipos y han sido encontrados, por una empresa Sueca, en una forma del acero, donde estas estructuras refuerzan el material como si de una armadura se tratase.

Los cuasicristales son malos conductores de la electricidad y extremadamente duros y resistentes a la deformación, por lo que se emplean para recubrimientos protectores antiadherentes. En la actualidad, otros equipos están desarrollando las futuras aplicaciones de estos cuasicristales, que van desde la fabricación de sartenes hasta la construcción de motores diésel.

Fuente:

El Mundo Ciencia

Conozca más sobre Leonardo Fibonacci en la siguiente presentación de Conocer Ciencia TV:

Fibonacci y los números

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Logran medir el ritmo de crecimiento de los cristales más grandes del mundo

El estudio de la extraordinaria cueva de Naica, en México, revela el menor ritmo de crecimiento jamás observado.

Los gigantescos cristales de yeso que ocupan el interior de la cueva mexicana de Naica llevan creciendo hasta un millón de años, aunque solo recientemente hayan sido descubiertos. A pesar de que llegan a medir 11 metros de longitud y un metro de anchura, estas selenitas (su nombre científico) crecen a una velocidad increíblemente lenta, equivalente al grosor de un cabello cada 100 años y por tanto mucho más reducida que la de las estalactitas y estalagmitas, han concluido los científicos que los han estudiado. Liderados por el cristalógrafo Juan Manuel García Ruiz, del CSIC, un equipo hispano-japonés diseñó un microscopio de alta sensibilidad con el que estudió muestras de los cristales de la cueva, una de las varias que contienen estas formaciones en la mina de Naica. La investigación se publica en portada en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias (EE UU).

Un estudio internacional con participación española ha logrado medir la velocidad de crecimiento de los cristales gigantes de yeso de Naica, en el estado mexicano de Chihuahua, y ha concluido que estos crecen el grosor de un cabello cada 100 años, el ritmo más lento jamás medido en un cristal.

Estas son las principales conclusiones de un estudio que se publica en la portada de la revista PNAS y que en España está liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Juan Manuel García Ruiz, científico de este organismo, ha explicado a Efe que para poder medir el crecimiento de estas formaciones cristalinas han diseñado, junto a un equipo de investigadores japoneses, un microscopio especial.

Así, gracias a las mediciones de este instrumento, han estimado que algunos de los cristales de la cueva, localizados en una mina a 300 metros bajo tierra, han estado creciendo durante cerca de un millón de años (algunos de ellos miden hasta 12 metros).

García Ruiz, del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra, ha detallado que estos cristales crecen en agua, por lo que para hacer estas mediciones el equipo de investigadores cogió una trozo pequeño de una de estas formaciones y lo introdujo en agua en un laboratorio.

En la actualidad estos cristales han parado de crecer, precisamente por que no hay agua en la cueva.

Las minas de Naica donde se encuentran estos cristales son ricas en plata, plomo y zinc y en la actualidad se sigue trabajando en ellas.

Por eso, ha continuado García Ruiz, "ya no hay agua en la cueva y los cristales han parado de crecer, pero si algún día, cuando dejen de bombear el agua hacia el exterior, el agua vuelve a la sala los cristales de selenita continuarán creciendo".

Este investigador ha aseverado que estos cristales son ya los mayores del mundo y que la cueva es un escenario, por su belleza, "propio de El Regreso de Supermán", película de 2006.

Según los responsables de la investigación, la temperatura del aire en el lugar ronda los 50 grados centígrados y tiene una humedad superior al 90 por ciento.

La estabilidad de la temperatura y de la humedad, han apuntado los expertos, es uno de los requisitos indispensables para la conservación de esta gruta, descubierta en el año 2000 durante los trabajos de perforación de la mina, según el CSIC.

Además, según García Ruiz, hay que evitar que la cueva se deteriore y convencer a la sociedad mexicana de su preservación.

"La Cueva de los Cristales de Naica, con sus 35 metros de largo por 20 de ancho y una altura media de unos 8 metros, es un fenómeno excepcional por el tamaño de las selenitas", ha manifestado.

Sin embargo, no es el único lugar de la tierra donde se han encontrado cristales de yeso de gran tamaño.

En Pulpí y Sorbas, ambos en Almería, es posible encontrar selenitas gigantes, aunque su tamaño no es comparable con el de Naica", ha concluido.

FuenteS:

ADN

El País

Cristal de silicio guarda datos… para siempre

"Si algún día encuentro un para siempre, lo compartiré contigo”, canta Tim Fite en su canción, "Forever" (Para siempre). Bueno, en la búsqueda de la superioridad del almacenamiento de datos, un grupo de científicos de la Universidad de Southampton dicen haber encontrado ese “para siempre” y también desean compartirlo contigo.

Liderado por el profesor Peter Kazansky del Centro de Investigación de Optoelectrónica de la universidad, el equipo de investigación está desarrollando un nuevo tipo de cristal nanoestructurado capaz de almacenar datos para siempre. Lo que lleva a la pregunta: ¿Para siempre? ¿Para siempre jamás? ¿Por siempre jamás?

Para lograrlo, el equipo alteró la manera en la que la luz pasa a través del cristal mediante la creación de dispositivos del tamaño de un milímetro, llamados convertidores de cristal monolítico con polarización variante en el espacio. Además de que su nombre resulta muy difícil de pronunciar, estos pequeños dispositivos alteran la polarización de los rayos láser de emisión ultracorta pasando a través de ellos, cuando se imprimen en un cristal de silicio. Los pulsos imprimen pequeños puntitos llamados “voxels”, que son como pixeles 3D en el cristal.

Como el cristal es leído por el láser, los “voxeles” producen remolinos de luz nanoscópica, que realmente son fragmentos de información que puede ser escrita, borrada y re-escrita en la estructura molecular del cristal.

Los investigadores mantienen que este nuevo método para almacenamiento de información microscópica es 20 veces más barato y compacto que los métodos ya existentes.

“Antes de esto hemos tenido que utilizar un módulo de luz espacial basado en cristal líquido que cuesta aproximadamente 20.000 libras”, manifestó el profesor Peter Kazansky. “En lugar de ello, hemos puesto un pequeño dispositivo en el rayo óptico y obtuvimos el mismo resultado”.

El equipo publicó sus hallazgos en un artículo para Applied Physics Letters.

“Hemos mejorado la calidad y el tiempo de fabricación y hemos desarrollado esta memoria en cinco dimensiones, lo que significa que la información puede ser almacenada en el cristal para siempre”, declaró Martynas Beresna, en un comunicado de prensa de la universidad. "Nadie ha hecho esto antes”.

[Vía GizMag]

Tomado de:

Discovery Channel Noticias

En las llamas de las velas se forman 1,5 millones de diamantes por segundo

En poesía no es difícil encontrar metáforas y comparaciones que ligan el fuego con diferentes piedras preciosas. Por ejemplo, las ascuas de una hoguera recuerdan a rubíes incandescentes. El parpadeo de una llama, a los destellos de los diamantes. El famoso científico Michael Faraday, en sus conferencias celebradas del siglo XIX sobre “La historia química de una vela“, dijo: “Usted tiene la belleza resplandeciente del oro y la plata, y el brillo aún mayor de las joyas, como el rubí y el diamante, pero ninguno de éstas son rivales de la brillantez y la belleza de la llama. ¿Qué diamante puede brillar como el fuego?“

Pero ahora la ciencia ha hecho que esta metáfora adquiera más consistencia.

Y es que, según un estudio de la Universidad de St Andrews llevado a cabo por Wuzong Zhou, en las llamas de las velas se forman pequeñas partículas de diamante: concretamente 1,5 millones de nanopartículas de diamante se crean cada segundo en la llama de una vela mientras se quema.

Usando una nueva técnica de muestreo que él mismo ha desarrollado, Zhou fue capaz de eliminar las partículas del centro de la llama (algo nunca antes logrado con éxito), encontrándose para su sorpresa que la llama de una vela contiene las cuatro conocidas formas del carbono.

En la parte inferior de la llama ya se sabía que existían moléculas de hidrocarburos, que se convierte en dióxido de carbono en la parte superior de la llama. Ahora, tanto nanopartículas de diamante como partículas de fullerenos se han descubierto en el centro de la llama, junto con carbono grafítico y amorfo.

El descubrimiento podría conducir a futuras investigaciones sobre cómo los diamantes, una sustancia clave en la industria, se podrían crear de forma más barata, y de una manera más ecológica.

Zhou señaló:

Desafortunadamente las partículas de diamante se queman en el proceso, y se convierte en dióxido de carbono, pero esto va a cambiar la manera de ver la llama de una vela para siempre.

Vía | University of St Andrews

Tomado de:

Xakata Ciencia

¿Por qué un trozo de cuarzo es capaz de mantener los relojes en hora?

A pesar de que a día de hoy existen personas que usan el cuarzo para actividades tan pueriles como quitarse el dolor de cabeza, los científicos han empleado el cuarzo para cosas más útiles y reales: mantener en hora un reloj con mayor precisión.

Esto es posible gracias al efecto piezoeléctrico del cuarzo y otros cristales, descubierto en 1927 por el ingeniero Warren Marrison de Bell Laboratories. Este efecto consiste en que, cuando se comprimen o estiran determinados tipos de cristal, sus átomos producen un campo eléctrico.

Para los relojes de cuarzo, se emplea una parte diferente de dicho efecto: la aplicación de campo eléctrico al cristal logra que éste cambie de forma.

Marrison descubrió que, al aplicar una tensión alterna a este tipo de cristales, éstos vibraban entre 33.000 y 4.000.000 de veces por segundo, con un índice de precisión asombroso.

Mediante la ingeniería mecánica y electrónica, Marrison consiguió crear un reloj de cuarzo con un margen de error de un segundo por decenio.

Esto suponía multiplicar por 10 la fiabilidad del mejor reloj eléctrico disponible en la época.

Para conseguir introducir todas las piezas necesarias en algo que pudiera llevarse en la muñeca se tardaron otros cuarenta años: los primeros relojes de cuarzo los puso por primera vez a la venta la empresa japonesa Seiko el día de Navidad de 1969.

Con todo, la mayor parte del cuarzo empleado hoy en día en electrónica es sintético, y se pueden crear cuarzos específicos con frecuencias determinadas para funciones concretas.

Fuente:

Gen Ciencia

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¿En qué te pareces a un diamante y aun lápiz?

Hoy di un discurso y obviamente me fui por las ramas hablando de cosas que me gustan para luego caer en analogias que a veces son tan rebuscadas que cuando termino de hablar me siento un tonto.

Sobre una de las cosas que hable es sobre el carbono. Veamos un poco de que se trata.

El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este número en unos 500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivos conocidos.

¿Que tan importante es el carbono? Vos estas formado por un 18% de carbono. Sin el carbón vegetal (alrededor de 80% de carbono) los asados no serian lo mismo. Cada vez que respiras exhalas carbono en forma de dióxido de carbono. Las minas de los lapices están formadas por carbono en forma de grafito, los diamantes son carbono. ¿Entonces por que son tan diferentes todas estas cosas si todas están formadas por carbono?



Tenemos que pensar en el carbono como los legos que usa Dios para crear todo, cada átomo de carbono unido de forma diferente a otro hace que las características sean completamente diferentes; diferente color, diferente brillo, conductividad, etc.

a) La estructura piramidal del diamante que hace que sea tan duro
b)La estructura del grafito por capas hace posible que podamos escribir
c) La lonsdaleíta tiene una estructura similar a la del diamante pero hexagonal lo cual lo hace en teoría aun mas duro. Lastima que solo se encuentra en forma mínima en ciertos sitios donde impactaron meteoritos como en Tunguska.
d y f) Fullerenos con la clásica forma de pelota de fútbol, se forman en la atmósfera por la descarga de los rayos, en impactos nucleares y en el espacio.
g) Carbono amorfo como el que usamos en el asado o el hollín que sale de los caños de escape de los colectivos.
h) Nanotubos de carbono, lo ultimo y mas prometedor de la ciencia. Lastima que va a empezar a aparecer en cada película de ciencia ficción para explicar lo inexplicable.

¿Como comprobaron empiricamente que los diamantes son de carbono?
En 1772 Antoine Lavoisier (un capo) uso una lente para concentrar los rayos del sol sobre un diamante en una atmósfera de oxigeno lo cual solo dejó como producto de la combustión dióxido de carbono, lo mismo que produce un poco de carbón de asadito del fin de semana. Si! Eso es un experimento. Quemar diamantes!


Un ser humano de 70 kg esta formado por aproximadamente:

Oxígeno: 43 kg
Carbono: 16.00 kg Si! 16 kilos de carbono.
Hidrógeno: 7.00 kg
Nitrógeno: 1.80 kg
Calcio: 1.00 kg

Lo que guardaríamos en tarritos por gramos:(ordenado de mayor a menor peso)
Fósforo: 780.00 gr
Potasio: 140.00 gr
Azufre: 140.00 gr
Sodio: 100.00 gr
Cloro: 95.00 gr
Magnesio: 19.00 gr
Hierro: 4.20 gr
Fluor: 2.60 gr
Cinc: 2.30 gr
Silicio: 1.00 gr
Rubidio: 0.68 gr
Estroncio: 0.32 gr
Bromo: 0.26 gr
Plomo: 0.12 gr

Lo que guardaríamos en frasquitos por miligramos:
(ordenado de mayor a menor peso)
Cobre: 72 mg
Aluminio: 60.00 mg
Cadmino: 50.00 mg
Cerio: 40.00 mg
Bario: 22.00 mg
Yodo: 20 mg
Estaño: 20.00 mg
Titanio: 20.00 mg
Boro: 18.00 mg
Niquel: 15.00 mg
Selenio: 15.00 mg
Cromo: 14.00 mg
Manganeso: 12.00 mg
Arsénico: 7.00 mg
Litio: 7.00 mg
Cesio: 6.00 mg
Mercurio: 6.00 mg
Germanio: 5.00 mg
Molibdeno: 5.00 mg
Cobalto: 3.00 mg
Antimonio: 2.00 mg
Plata: 2.00 mg
Niobio: 1.50 mg
Circonio: 1.00 mg
Lantanio: 0.80 mg
Galio: 0.70 mg
Telurio: 0.70 mg
Itrio: 0.60 mg
Bismuto: 0.50 mg
Talio: 0.50 mg
Indio: 0.40 mg
Oro: 0.20 mg
Escandio: 0.20 mg
Tantalio: 0.20 mg
Vanadio: 0.11 mg
Torio: 0.10 mg
Uranio: 0.10 mg

Lo que sería difícil de guardar en microgramos:(ordenado de mayor a menor peso)
Samario: 50.00 μg
Berilio: 36.00 μg
Tungsteno: 20.00 μg

De hecho ya hay varias empresas que ofrecen crear un diamante a partir de las cenizas o mechones de pelo de un ser querido como una forma de llevarlo siempre con uno (o luego venderlo en las joyerías que recomienda Mirtha Legrand si uno anda corto de efectivo)

¿A que viene toda esta charla sobre el carbono? A que nosotros somos similares en cuanto a nuestro potencial, nuestro valor aumenta grandemente debido a los cambios que se efectúan en nosotros cuando somos puestos a mucha presión y al fuego purificador de las pruebas. Nos hacemos mas resistentes al sobrellevar las condiciones extremas a las que nos vemos expuestos en nuestra vida haciendo que al final seamos mas valiosos a pesar de no haber cambiado en sustancia sino en nuestro corazón.

Fuente:

La Dimensión Argentina

El enigma de los cristales gigantes

Jueves, 22 de julio de 2010

El enigma de los cristales gigantes

• Las cuevas de Segóbriga y Almería esconden inmensos cristales de yeso
• Un documental de Javier Trueba y Juan Manuel García desvela sus secretos

Inmersos en las profundidades de la Tierra, de repente, se abren paso inmensos cristales de yeso. No hace falta que vayamos muy lejos para encontrar esta espectacular imagen. Algunas de las cuevas que esconden estos minerales se encuentran en Segóbriga (Cuenca), Almería y, ya en Latinoamérica, en El Teniente (Chile) y Chihuaua (México).

Éste es el recorrido que nos proponen el documentalista y fotógrafo, Javier Trueba, y el profesor de investigación del CSIC Juan Manuel García Ruiz en 'El misterio de los cristales gigantes', el documental que esta jueves se ha estrenado en los cursos de verano de la Universidad Menéndez Pelayo de Santander.

'El misterio de los cristales gigantes' nace de una investigación que comenzó en el año 2000: "Por aquel entonces unos amigos geólogos me llamaron para decirme que se habían descubierto unas minas de Plinio en Segóbriga y en ese momento empezamos a estudiarlas y viajamos a México donde se descubrieron más, entre ellas la de Naica (México) que es la más espectacular de todas", comenta el profesor y casual guionista para esta ocasión, García Ruiz. "Tardamos en hacer el guión dos años, pero merece la pena porque en él se recorren las conclusiones de investigaciones científicas que han llevado cinco años", apostilla Javier Trueba.

'El mundo de Supermán es posible'

¿Qué novedades nos encontramos en este documental? "Que el mundo de Superman es posible", explica sonriente García Ruiz, "ese mundo de la criptonita que todo el mundo conoce de las películas, pues resulta que está ahí".

Pero además de la belleza natural, desde el punto de vista científico este documental muestra el origen de la formación de estos cristales, "hemos conseguido demostrar que para conseguir estos cristales se necesita tener unas condiciones constantes durante mucho tiempo y unas fuentes de suministro del material de estos cristales, como el yeso en este caso", explica, "así hemos visto que hay una transición. Hemos visto que la montaña, hace 30 millones de años ha tenido un proceso de mineralización y debido a un magma que había en las profundidades que ha estado influyendo lentamente hasta que ha llegado a los 58 grados centígrados, donde se produce una transición entre dos minerales y uno de ellos forma el yeso y estos cristales", finaliza.

Descubiertas estas cuevas, el convencer a Javier Trueba para que se encargara de la realización del documental fue sencillo, "fue por un amigo común", explica el director, "me llamó Juan Manuel [García Ruiz] y al verlo supe que quería hacerlo".

Un rodaje difícil

En un rodaje difícil, donde las altas temperaturas y la humedad impedían estár más de ocho minutos seguidos en las cuevas durante, como máximo cinco veces al día, Trueba se lamenta de que este tipo de documentales no tenga cabida en la televisión pública: "Las conclusiones de este estudio se han publicado en más de 30 países, pero resulta que nuestra televisión pública apuesta poco por la divulgación y los documentales, por lo que ya nos lo han rechazado, solo les interesa el fútbol", y apuntilla, "lo verdaderamente difícil de los documentales es tener que ir al despacho de un engominado al que sólo le interesa el fútbol y que no te lo compre. Yo prefiero rodar con los gorilas".

A pesar de estas trabas, el documental ya está pedido en algunas facultades de ciencias de Madrid o Barcelona: "La cristalografía es una de las materias menos valoradas por los estudiantes", ha comentado Trueba, "y es más que nada porque es una materia que se explica mal. Este documental está pensado para que guste a los niños, al público en general, pero también a los científicos".

Fuente:

El Mundo Ciencia