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Las colillas podrían ser la materia prima para insonorizar paredes. Valentín Gómez, profesor de Física de la Universidad de Extremadura, lleva un año trabajando con ellas para convertirlas en material aislante.

La idea surgió hablando con un compañero. "Pensábamos que si nadie lo había intentado sería porque no funcionaría, pero los resultados son mucho mejores de lo que esperábamos", cuenta.

Han conseguido la financiación para comprar un tubo de impedancias, con el que miden la absorción de las colillas, cercana a la de materiales utilizados en la construcción, como lanas de roca y fibras de vidrio. "Tenemos absorciones cercanas al 100%", explica.

Llevar a la práctica este descubrimiento puede ser muy importante para el medio ambiente, ya que las colillas suponen el 30% de la basura mundial, por delante de los envases, botellas y bolsas, debido a que el 65% de los cigarrillos acaba en el pavimento y en los océanos.

"Una simple colilla puede contaminar miles de litros de agua potable y tarda entre 10 y 15 años hasta que se termina degradando", explica Julio Barea, portavoz de Greenpeace.

En España, por cada botella de plástico se arrojan 18 colillas. Con el proyecto de la Universidad de Extremadura, se reciclarían por completo y, con el material resultante -junto con alguna resina o pegamento- podrían aislarse las paredes, como se hace con los materiales de construcción.

En tres años esperan poder probar los resultados a gran escala. "Creemos que podemos demostrar que funcionan bien y lo que falta es que haya gente interesada en comercializar esto", indica Gómez.

De esta forma, podríamos acabar con los 4.000 millones de cigarrillos que cada año ensucian nuestro planeta.

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Reciclar colillas como aislantes de sonido: el invento que podría acabar con el 30% de la basura mundial

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Las colillas podrían ser la materia prima para insonorizar paredes. Valentín Gómez, profesor de Física de la Universidad de Extremadura, lleva un año trabajando con ellas para convertirlas en material aislante. La idea surgió hablando con un compañero. "Pensábamos que si nadie lo había intentado sería porque no funcionaría, pero los resultados son mucho mejores de lo que esperábamos", cuenta.

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Mejorar la síntesis de materiales para baterías  

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Mejorar la síntesis de materiales para baterías  

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Las baterías de iones de litio están presentes en muchos de los dispositivos electrónicos que se usan a diario. Se cargan y descargan cuando los iones de litio se desplazan entre el ánodo y el cátodo que conecta la batería. Cuanto mayor es la cantidad de iones de litio que contiene el cátodo, mayor capacidad de almacenamiento de energía tiene la batería.

Se presenta una tecnología para sintetizar óxidos laminares ricos en litio, utilizados como cátodo en las baterías de iones de litio

Una gran parte de estas baterías contienen un cátodo formado por litio y cobalto, un elemento difícil de obtener, altamente tóxico y la materia prima más cara de este tipo de baterías. Además, los cátodos con cobalto tienen un rendimiento limitado, ya que solamente utilizan alrededor del 50% de la capacidad total del material. De ahí que la comunidad científica busque nuevas soluciones para desarrollar cátodos ricos en litio sin cobalto.

Ahora, un grupo de investigación internacional compuesto por el Instituto de Tecnología de Karlsruhe, el Centro de Investigación Jülich, la Universidad Técnica de Munich (Alemania), la Universidad de Sichuan (China), la Universidad de Wollongong (Australia), junto con científicos del Sincrotrón ALBA y DESY (Alemania) ha desarrollado una tecnología para sintetizar óxidos laminares ricos en litio.

"Estos compuestos son muy prometedores para ser utilizados como cátodos en la próxima generación de baterías de iones de litio porque funcionan a altos voltajes y ofrecen capacidades mayores. Eso significa que baterías más pequeñas podrán entregar más energía. Sin embargo, su ciclo de vida sigue siendo limitado, lo que reduce sus aplicaciones. Sus propiedades electroquímicas están directamente relacionadas con su composición de fases y su preparación. Por eso es clave investigarlos a fondo", dice Björn Schwarz, investigador del Instituto de Tecnología de Karlsruhe.
Un método escalable
Los expertos han propuesto un método escalable para la síntesis de estos materiales: un sistema de coprecipitación seguido de un proceso de calentamiento mediante microondas. Además de describir detalladamente el proceso, el experimento ha demostrado que los materiales sintetizados con este método tienen alta una capacidad de almacenamiento de energía así como una rápida velocidad de descarga, siendo aproximadamente 10 veces más rápido que las baterías convencionales. Esto es muy importante en dispositivos como los coches eléctricos, ya que para acelerar necesitan mucha energía en pocos segundos.

Durante la investigación, se utilizaron varias técnicas de luz de sincrotrón en ALBA y DESY para comprender de manera integral la transformación de los precursores durante la síntesis de estos materiales.

Los experimentos con luz de sincrotrón permitieron determinar los cambios estructurales y químicos que tenían lugar durante la síntesis de estos materiales

"La luz de sincrotrón ha sido muy útil para seguir la reacción en tiempo real y determinar cómo cambia su estructura", dice Aleksandr Missiul, investigador postdoctoral en la línea de luz de MSPD del Sincrotrón ALBA y coautor de la publicación. "Al mismo tiempo, la espectroscopia de absorción de rayos X realizada en la línea de luz CLAESS de ALBA pudo identificar los cambios químicos que se producen durante la síntesis", dice Laura Simonelli, coautora y responsable de CLAESS.

MSPD se ha convertido en una línea de luz líder en Europa para este tipo de estudios y la complementariedad entre MSPD y CLAESS es una ventaja. Las mediciones de rayos X también se realizaron en PETRA III en DESY. La microscopía electrónica de barrido, la espectroscopia de resonancia magnética nuclear y los estudios electroquímicos completaron el estudio. Las mediciones de rayos X también se realizaron en PETRA III en DESY. Análisis de microscopía electrónica de barrido, espectroscopía de resonancia magnética nuclear y estudios electroquímicos completaron la investigación.

"Comprender cómo reaccionan estos cátodos permitirá diseñar futuros materiales para usar como cátodos en las baterías de iones de litio de la próxima generación", dice Weibo Hua, investigador del Instituto de Tecnología de Karlsruhe y coautor del trabajo, publicado en portada de la revista Advance Science News.
Referencia bibliográfica:
"Lithium/Oxygen Incorporation and Microstructural Evolution during Synthesis of Li-Rich Layered Li[Li 0.2Ni 0.2Mn 0.6]O2 Oxides". Hua W, Chen M, Schwarz B, Knapp M, Bruns M, Barthel J, Yang X, Sigel F, Azmi R, Senyshyn A, Missiul A, Simonelli L, Etter M, Wang S, Mu X, Fiedler A, Binder J R, Guo X, Chou S, Zhong B, Indris S, Ehrenberg H (2019) Advanced Energy Materials. 9. 1803094. 10.1002/aenm.201803094.

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SINC Servicio de Información y Noticias Científicas

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Cómo mejorar la síntesis de materiales para las baterías de ión-litio

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Con la ayuda de los sincrotrones europeos ALBA y DESY, un grupo internacional de científicos ha descrito los procesos de transformación que se producen durante la síntesis de los óxidos laminares ricos en litio, utilizados como cátodo en las baterías de iones de litio.

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Molécula ideal para paneles fotovoltaicos libres de metal

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Molécula ideal para paneles fotovoltaicos libres de metal

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Energías Renovables, el periodismo de las energías limpias.

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Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón -informa el CSIC- han hallado "la molécula ideal para la producción de paneles fotovoltaicos de tercera generación". Las tecnologías fotovoltaicas de tercera generación se caracterizan por la ausencia de silicio, ya que emplean moléculas orgánicas sintetizadas en el laboratorio, "lo que conlleva -explican los científicos- un mejor control de las propiedades finales, así como un abaratamiento en la construcción de los paneles". Según los investigadores del Instituto aragonés, estas moléculas han demostrado ser muy eficientes en condiciones de baja luminosidad o en interiores, "lo que les hace especialmente interesantes para ser incorporadas en ventanas de edificios pasivos, en dispositivos móviles, tabletas u ordenadores que pueden cargarse con cualquier fuente de luz, tanto natural como artificial".

Uno de los componentes más importantes en este tipo de dispositivos fotovoltaicos de tercera generación -informa el CSIC- es una molécula orgánica coloreada, requisito imprescindible para que pueda absorber la luz en el rango del espectro visible ya que, en cierta manera, se trata de emular la fotosíntesis de las plantas. Pues bien, los investigadores del Instituto ICMA de Aragón Santiago Franco y Lucía Gallego han sintetizado "una molécula con excelentes propiedades para este tipo de aplicaciones y que, además, se ha combinado de manera eficiente con otras moléculas complementarias, para un mejor aprovechamiento de la luz". Según el investigador Franco (foto), "desde un punto de vista estructural nuestra molécula es relativamente sencilla, por lo que este trabajo abre la puerta al desarrollo de nuevos colorantes todavía más eficientes".

Franco y Gallego han llevado a cabo la investigación en colaboración con la profesora Jacqueline Cole, de la Universidad de Cambridge, quien realizó un cribado a partir de unos 9.500 compuestos descritos en la literatura, encontrándose que la molécula sintetizada por los investigadores aragoneses mostraba el mejor comportamiento cuando se combinaba con otros colorantes de similares características.

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fotovoltaica - dos investigadores del instituto de ciencia de materiales de aragón hallan la

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Fotovoltaica - Dos investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón hallan la

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Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón -informa el CSIC- han hallado "la molécula ideal para la producción de paneles fotovoltaicos de tercera generación". Las tecnologías fotovoltaicas de tercera generación se caracterizan por la ausencia de silicio, ya que emplean moléculas orgánicas sintetizadas en el laboratorio, "lo que conlleva -explican los científicos- un mejor control de las propiedades finales, así como un abaratamiento en la construcción de los paneles".

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El plan está centrado en la fabricación inteligente de materiales avanzados para los sectores de la energía, los transportes y la salud.
MAT4.0-CM es el nombre del nuevo proyecto liderado por el Instituto IMDEA Materiales. El acrónimo nace de la unión de la palabra materiales y el término 4.0 que define la actual revolución industrial marcada por la aplicación de la Inteligencia Artificial a los procesos productivos. MAT4.0-CM está financiado por la Comunidad Autónoma de Madrid y tiene como finalidad fortalecer el sector industrial en tres áreas fundamentales: aeronáutica, transporte y salud.

MAT4.0-CM plantea dos objetivos. Por un lado, el proyecto se centrará en la producción mediante impresión 3D, un proceso de fabricación todavía no maduro, pero que abre enormes posibilidades para la creación de pequeñas empresas de base tecnológica. Y en paralelo, trabajará en fabricación inteligente, es decir, en el desarrollo de las herramientas de conocimiento que permitan a las empresas de la región avanzar en la implantación de la estrategia "Industria 4.0" en el campo de la fabricación avanzada.

Al frente de MAT4.0-CM está Jon Molina, investigador de IMDEA Materiales, que explica así el proyecto: "Lo hemos planteado como un hub de innovación en el que vamos a compaginar muchísima investigación fundamental con el desarrollo de un catálogo de herramientas para la fabricación inteligente que podamos ofertar a las empresas de la región".

Uno de los principales objetivos del proyecto liderado por IMDEA Materiales se centrará en la fabricación mediante impresión 3D de piezas con responsabilidad estructural. "En el sector aeronáutico ya se usan piezas fabricadas por impresión 3D pero son pequeñas piezas que no tienen responsabilidad estructural, por ejemplo, bisagras para las puertas de los compartimentos de las maletas en los aviones. Ahora queremos desarrollar el conocimiento necesario que permita explotar la técnica para fabricar piezas que puedan utilizarse en cualquier parte de un avión, incluso en aquellas que deben tener la máxima seguridad".

Una de las prioridades del proyecto es el diseño de nuevos materiales adaptados a la impresión 3D. "Las aleaciones que se están empleando en la mayoría de los procesos industriales de impresión 3D -explica Jon Molina- se desarrollaron para utilizarlas con las fórmulas tradicionales de fabricación y eso nos parece un error de partida. Lo que vamos a hacer en MAT4.0-CM es diseñar nuevas aleaciones con composiciones químicas especialmente ideadas para adaptarse al proceso de impresión 3D".

Para avanzar en este aspecto, MAT4.0-CM cuenta con una herramienta clave: el nuevo laboratorio de diseño de aleaciones que se acaba de inaugurar en el Instituto IMDEA Materiales. Este nuevo laboratorio tiene una ventaja sobre laboratorios similares de todo el mundo: se ha equipado para que pueda realizar todo el proceso industrial a escala de laboratorio, es decir, a pequeña escala, pero con maquinaria igual a la que se utiliza en la industria. "De esta forma -explica la directora del laboratorio, Teresa Pérez Prado,- los desarrollos que hagamos serán directamente transferibles a la industria".

Además de la puesta a punto de los materiales específicos para la impresión 3D de piezas estructurales destinadas a los sectores del transporte, la energía y la salud, MAT4.0-CM desarrollará sistemas de monitorización inteligente de los procesos de fabricación. Estos procesos, que son la clave de la industria 4.0, posibilitan un control sobre la producción que permitirá corregir en tiempo real cualquier error de fabricación.

En MAT4.0-CM participan, bajo el liderazgo del Instituto IMDEA Materiales, ocho grupos de investigación y diez empresas. Entre los grupos de investigación están la Fundación para la Investigación, Desarrollo y Aplicaciones de Materiales Compuestos (FIDAMC); el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas del CSIC (CENIM); el Instituto de Investigación Hospital Universitario La Paz (IdiPAZ); tres grupos de la Universidad Politécnica de Madrid y un grupo más de la Universidad Carlos III. Y cuenta con el apoyo de las siguientes empresas: Repsol, en el sector de la energía; el Grupo Antolín en el de automoción, Airbus, ITP Aero y Aciturri en el aeronáutico; ArcelorMittal, Acerinox, y Renishaw, fabricante de maquinaria de impresión 3D de metales, en el entorno de la fabricación y BRECA Health Care y Regemat 3D en el de la salud.
Sobre IMDEA Materiales:
IMDEA Materiales (Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Materiales) es un instituto de investigación independiente promovido por la Comunidad de Madrid para realizar investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales. El Instituto IMDEA Materiales pertenece a la red de los Institutos Madrileños de Estudios Avanzados (IMDEA).

El instituto IMDEA Materiales cuenta actualmente con aproximadamente cien investigadores de dieciséis nacionalidades diferentes. Su actividad investigadora está organizada en torno a cinco programas: Materiales Avanzados para Aplicaciones Multifuncionales, Nueva Generación de Materiales Compuestos, Diseño, Procesado y Desarrollo de Aleaciones, Ingeniería Computacional de Materiales Integrada y Caracterización Multiescala de Materiales y Procesos. Estos programas de investigación se centran en el desarrollo de materiales avanzados principalmente para los sectores de transporte, energía, tecnologías de la información y manufactura, así como en la exploración de materiales emergentes y procesos para un desarrollo sostenible.

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El Instituto IMDEA Materiales lidera un proyecto de impresión 3D para el desarrollo de la industria 4.0

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El plan está centrado en la fabricación inteligente de materiales avanzados para los sectores de la energía, los transportes y la salud. MAT4.0-CM es el nombre del nuevo proyecto liderado por el Instituto IMDEA Materiales.

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Investigadores de la Universidad Rey Juan Carlos están aplicando nuevos materiales para detectar en los alimentos que ingerimos compuestos perjudiciales y sustancias beneficiosas para la salud
La calidad y seguridad alimentaria constituye, hoy en día, una de las principales preocupaciones dentro del ámbito alimentario que conlleva hacer frente a nuevos retos para garantizar la salud de los consumidores y satisfacer sus demandas cada vez más exigentes.

Este hecho ha generado la necesidad de los investigadores de la URJC de desarrollar nuevas metodologías analíticas avanzadas que permitieran detectar situaciones que pudieran incidir negativamente en la calidad y seguridad alimentaria, y cuya posterior implantación pueda constituir la base de tecnologías eficaces que vayan destinadas a mejorar la calidad y seguridad de los alimentos.
ANÁLISIS DE ALIMENTOS CON SÍLICES MESOESTRUCTURADAS
Dada la complejidad de los alimentos, su análisis requiere de un adecuado tratamiento previo, siendo ésta una de las etapas más laboriosas de cualquier método analítico. En este sentido, la tendencia actual se encamina hacia el desarrollo de nuevos materiales lo que, combinado con potentes técnicas instrumentales de análisis rápidas, sensibles y selectivas, da lugar a metodologías rápidas, eficaces y respetuosas con el medio ambiente como la que los investigadores están llevando a cabo.

En esa línea y tras cuatro años de trabajo dentro del proyecto AVANSECAL-CM, los investigadores del Grupo de Química Analítica Aplicada a medio ambiente, alimentos y fármacos de la URJC han demostrado la importancia de utilizar sílices mesoestructuradas en el desarrollo de metodologías analíticas que permiten detectar y controlar la presencia de compuestos perjudiciales para la salud (fármacos, hormonas, pesticidas, etc.) en aguas y alimentos como leches y carnes.

"Gracias a la aplicación de estos nuevos materiales también ha sido posible determinar importantes sustancias bioactivas beneficiosas para nuestro organismo, como compuestos fenólicos en frutas y frutos silvestres, zumos a base de frutas o verduras, entre otros. Sustancias muy relacionadas con la calidad de los mismos dado su papel protector frente a diversas patologías", destaca la catedrática y profesora Química Analítica en la URJC que está liderando el proyecto, Isabel Sierra Alonso.

Los compuestos fenólicos son un grupo muy numeroso de sustancias ampliamente distribuidas en el reino vegetal (ácidos fenólicos, flavonoles, flavonas, antocianidinas, flavanoles, etc.). En esta línea, existen numerosas evidencias científicas que asocian el consumo de alimentos ricos en compuestos fenólicos con una serie de efectos beneficiosos sobre la salud que permiten reducir el riesgo de padecer enfermedades crónicas como el cáncer, la diabetes, enfermedades neurodegenerativas y cardiovasculares, e incluso retrasar la aparición del envejecimiento.

Los resultados obtenidos con las sílices mesoestructuradas preparadas y evaluadas por los investigadores de la URJC permitirán mejorar los resultados obtenidos con otros materiales comerciales que se están utilizando actualmente en los laboratorios de análisis.
LA URJC A LA CABEZA EN INVESTIGACIÓN
Fruto de las investigaciones de estos últimos cuatro años dentro del proyecto AVANSECAL-CM se han publicado diecisiete artículos científicos en revistas de alto impacto incluidas en el Journal Citation Reports, incluyendo dos revisiones en las prestigiosas revistas Trends in Food Science and Technology y Trends in Analytical Chemistry.

La URJC se encuentra a la cabeza en investigación ya que los resultados del ranking internacional THE ( The Higher Education) coloca a la URJC como la tercera universidad de España por impacto de sus publicaciones. Fruto del trabajo de sus investigadores, la URJC desarrolló el año pasado más de 40 proyectos nacionales y seis europeos que contribuyeron al mejor desarrollo de la sociedad.
Referencia bibliográfica:
N. Casado, D. Pérez-Quintanilla, S. Morante-Zarcero, I. Sierra. Evaluation of bi-functionalized mesoporous silicas as reversed phase/cation-exchange mixed-mode sorbents for multi-residue solid phase extraction of veterinary drug residues in meat samples. Talanta 165: 223 - 230 (2017). doi: 10.1016/j.talanta.2016.12.057.

N. Casado, S. Morante-Zarcero, D. Pérez-Quintanilla, J. Camara, I. Sierra. Multicomponent dispersive extraction of dietary polyphenols: a quick, selective and sensitive approach to evaluate the composition of juice and smoothie samples. Journal of Agricultural and Food Chemistry 67: 955-967 (2019). doi. org/10.1021/acs.jafc.8b05578.

N. Casado, D. Pérez-Quintanilla, S. Morante-Zarcero, I. Sierra. Bi-functionalized of mesostructured silicas as reversed-phase/strong anion-exchange sorbents. Application to extraction of polyphenols prior to their quantitation by UHPLC with ion-trap mass spectrometry detection. Microchimica Acta (2019). doi.org/10.1007/s00604-019-3267-2.

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Nuevos materiales que ayudan a detectar en los alimentos compuestos perjudiciales y sustancias beneficiosas para la salud

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Investigadores de la Universidad Rey Juan Carlos están aplicando nuevos materiales para detectar en los alimentos que ingerimos compuestos perjudiciales y sustancias beneficiosas para la salud La calidad y seguridad alimentaria constituye, hoy en día, una de las principales preocupaciones dentro del ámbito alimentario que conlleva hacer frente a nuevos retos para garantizar la salud de los consumidores y satisfacer sus demandas cada vez más exigentes.

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Herramienta que ayuda a detectar virus en humanos

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Herramienta que ayuda a detectar virus en humanos

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Una nueva herramienta ayuda a detectar cualquier virus humano

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Un nuevo método computacional ayuda a los científicos a examinar los microbios a una escala más amplia y completa de lo que antes era posible. El software se puede usar para diseñar mejores sistemas de detección de virus como el del Zika.

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Crean el primer tejido que se adapta a las condiciones ambientales
Científicos han creado el primer textil capaz de regular automáticamente la temperatura corporal dependiendo de las condiciones de humedad y temperatura del ambiente. El tejido se adapta para dejar pasar la radiación infrarroja del cuerpo según las circunstancias.
Investigadores de la Universidad de Maryland (Estados Unidos) han creado un tejido que puede regular automáticamente la cantidad de calor que lo atraviesa según las condiciones ambientales.

El punto de mira para el desarrollo de esta de esta nueva tecnología es la radiación infrarroja, una de las principales formas en que el cuerpo libera calor.

Si las condiciones son cálidas y húmedas, como en un día caluroso de verano en el que tenderíamos a sudar, la tela permite que pase la radiación infrarroja. Cuando las condiciones se vuelven más frías y secas, el tejido reduce el calor que se escapa.

Hasta ahora, la innovación en los tejidos ha venido de la mano de propiedades térmicas de alta tecnología que mantienen fríos a los corredores de maratón, y el calor corporal de los excursionistas alpinos. Sin embargo, esta es la primera vez que se crea un material capaz de cambiar sus propiedades de aislamiento en respuesta al ambiente.

"Esta es la primera tecnología que nos permite controlar dinámicamente la radiación infrarroja", explica en un comunicado YuHuang Wang, profesor de química y bioquímica de la Universidad de Maryland.
ACTIVACIÓN AUTOMÁTICA
Los investigadores crearon el tejido a partir de unas hebras de hilo que, en condiciones de calor y humedad, se compactan y activan su recubrimiento especial, lo que cambia la forma en que el tejido interactúa con la radiación infrarroja para conservar el calor corporal. La "activación" de la radiación infrarroja actúa como una persiana ajustable para transmitir o bloquear el calor.

El hilo principal de este nuevo textil está creado con fibras hechas de dos materiales sintéticos diferentes. Uno de ellos absorbe agua y, el otro, lo repele.

Las hebras están recubiertas con nanotubos de carbono, una clase especial de metal conductor ligero, a base de carbono. Debido a que los materiales en las fibras resisten y absorben el agua, las fibras se deforman cuando se exponen a la humedad, como la que rodea a un cuerpo sudoroso.

Esa distorsión acerca las hebras del hilo, con dos consecuencias. La primera es la apertura de los poros de la tela, con un pequeño efecto de enfriamiento al permitir que el calor escape. El segundo efecto, y más importante, es la modificación del acoplamiento electromagnético entre los nanotubos de carbono en el recubrimiento.

"Se puede pensar en este efecto de acoplamiento como la flexión de una antena de radio para cambiar la longitud de onda o la frecuencia con la que resuena", explica Wang. "Es una forma muy simplificada de pensarlo, pero podemos imaginarnos acercando dos antenas para regular el tipo de onda electromagnética que captan. Cuando las fibras se acercan, la radiación con la que interactúan cambia. En la ropa, eso significa que la tela interactúa con el calor que irradia el cuerpo humano".

Dependiendo del ajuste, la tela bloquea la radiación infrarroja o permite que pase. La reacción es casi instantánea, por lo que, antes de que la gente se dé cuenta de que se está calentando, la prenda ya podría estar enfriándolos. Por otro lado, cuando un cuerpo se enfría, el mecanismo de cierre dinámico funciona a la inversa para atrapar el calor.
REGULANDO NUESTRO CALOR
"El cuerpo humano es un radiador perfecto. Emite calor rápidamente", señala Min Ouyang, profesor de física en la Universidad de Maryland. "A lo largo de la historia, la única manera de regular el radiador ha sido quitarse o ponerse la ropa. Pero este tejido es un verdadero regulador bidireccional".

"Este trabajo pionero proporciona una nueva y emocionante característica intercambiable para ropa cómoda y ajustable", apunta Ray Baughman, profesor de química en la Universidad de Texas. "Se sabía que los textiles aumentan la porosidad en respuesta al sudor o al aumento de la temperatura, así como los textiles que transmiten la radiación infrarroja asociada con las temperaturas corporales. Sin embargo, nadie antes había encontrado una manera de cambiar tanto la porosidad como la transparencia infrarroja de un tejido para proporcionar mayor comodidad en respuesta a las condiciones ambientales".

Según los investigadores, los materiales utilizados para la fibra base de este nuevo tejido están fácilmente disponibles y el recubrimiento de carbono se puede agregar fácilmente durante el proceso estándar de secado. Sin embargo, aún queda trabajo de investigación por delante.

"Creo que es muy emocionante poder aplicar este fenómeno de activación al desarrollo de un material textil capaz de mejorar la funcionalidad de la ropa y otros tejidos", concluye Ouyang.
Referencia bibliográfica:

B. GrocholskiA cloth that adapts to the heat. B. Grocholski. Science. DOI: 10.1126/science.363.6427.594-a

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Crean el primer tejido que se adapta a las condiciones ambientales

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Crean el primer tejido que se adapta a las condiciones ambientales Científicos han creado el primer textil capaz de regular automáticamente la temperatura corporal dependiendo de las condiciones de humedad y temperatura del ambiente. El tejido se adapta para dejar pasar la radiación infrarroja del cuerpo según las circunstancias.

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Crean minirriñones a partir de células madre humanas
A partir de células madre pluripotentes humanas se han conseguido crear minirriñones, dotarlos de riego sanguíneo y que sean similares al de un embrión de seis meses, y todo ello en un procedimiento que dura solo 20 días.
El avance, que hoy publica la revista Nature Materials, supone un "salto cualitativo" en el desarrollo de tejidos para investigar enfermedades, probar fármacos y en un futuro poder hacer trasplantes de tejidos, según explicó a Efe la directora de esta investigación, del español Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), Núria Montserrat.

Los nuevos minirriñones creados por el IBEC, con la colaboración de, entre otros, el Salk Institute for Biological Studies (EE.UU.), se diferencian de los "minirriñones quiméricos" conseguidos en 2013 y mejorados luego en 2015, en que estos están completamente formados por células humanas, a diferencia de los anteriores, que mezclaban células humanas con otras de ratones.

También se diferencian en que los anteriores habían conseguido imitar minirriñones de un embrión de tres meses y estos son más adultos, comparables al riñón de un feto de seis meses, y en el procedimiento para conseguirlo tardan 20 días, y no 25 o 30 como en los modelos anteriores.

"Este organoide, además, lo hemos conseguido cultivar en un biomaterial, un hidrogel, que simula la dureza del ambiente embrionario, la placenta o el huevo, y, con la membrana de un embrión de pollo hemos logrado que se vascularice, que tenga riego sanguíneo e incluso que crezca", detalló Montserrat.
UN PROCESO MÁS CORTO
La importancia del avance radica en que ahora los investigadores podrán estudiar cómo evoluciona este organoide en el laboratorio si se le somete a las condiciones, por ejemplo, de un diabético o de otras enfermedades, o ver cómo le afectan determinados fármacos.

Para estas investigaciones, también es muy importante, según Núria Montserrat, haber logrado reducir a tan solo 20 días el proceso para crear estos minirriñones, que cada vez se parecen más al órgano neonatal, con lo que están "más cerca de un tejido que pueda ser trasplantado, aunque aún lejos de poder trasplantar un riñón creado artificialmente".

"Hemos visto que en nuestro biomaterial -un hidrogel- con las membranas embrionarias de huevos, los minirriñones se vascularicen en dos o tres días imitando artificialmente el microambiente en el que se desarrollan los riñones en la naturaleza".
ESTUDIAR CÓMO SE FORMAN LOS VASOS SANGUÍNEOS
Montserrat, que reconoce que para los neófitos la suya parece una investigación "muy Frankenstein", destacó que el riñón "es un órgano muy complejo, está implicado en muchas enfermedades primarias y afectado por otras secundarias" y con este nuevo avance pueden ver "cómo se forman los vasos sanguíneos en el riñón, cómo irrigan, cómo actúan y crecen las nefronas".

Según Montserrat, "cuesta mucho crear artificialmente tejidos que se parezcan a los de seis meses de gestación, y más hacerlo en un proceso corto de 20 días y con un nivel cualitativo que nos permite trabajar con él en vivo".

De momento la ciencia solo ha estudiado cómo se comportan y funcionan unas pocas de los 23 tipos de células diferentes que hay en un riñón, por lo que aún están lejos de hacer un riñón artificial trasplantable, aunque están cerca de hacerlo "con algunas células concretas de manera efectiva".

Los investigadores del IBEC ya han comenzado a comparar las células del minirriñón vascularizado con el comportamiento de las de pacientes en condiciones, por ejemplo, de estrés o de diabetes con la intención de acercarse a la producción de células.

Según Montserrat, este avance en el campo de la regeneración renal abre la puerta a nuevos progresos para aplicaciones en medicina personalizada y para desarrollar biomateriales con capacidad instructiva.
Referencia bibliográfica:

Elena Garreta, et al. 2019.Fine tuning the extracellular environment accelerates the derivation of kidney organoids from human pluripotent stem cells. Nature Materials. DOI: 10.1038/s41563-019-0287-6

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Crean minirriñones a partir de células madre humanas

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Crean minirriñones a partir de células madre humanas A partir de células madre pluripotentes humanas se han conseguido crear minirriñones, dotarlos de riego sanguíneo y que sean similares al de un embrión de seis meses, y todo ello en un procedimiento que dura solo 20 días.

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La Inteligencia Artificial ya juega al Pictionary
Investigadores norteamericanos han desarrollado el primer sistema de inteligencia artificial que puede colaborar con un compañero humano en un juego de dibujo y adivinación al estilo de Pictionary. Conecta con los pensamientos humanos para desarrollar su propio sentido común.
Investigadores del Instituto Allen de Inteligencia Artificial (AI2) en Seattle han conseguido que un programa de Inteligencia Artificial juegue a Pictionary con seres humanos, con la finalidad de que aprenda a razonar con sentido común. Es la primera vez que un humano y la IA juegan juntos, y no uno contra el otro.

Pictionary es un juego en el que la única comunicación permitida es el dibujo: consiste en adivinar un significado a través de un dibujo hecho en papel. Y gana el jugador o el equipo que más palabras o frases adivine interpretando el posible significado de un dibujo.

Esta versión de Pictionary tiene su propio nombre: Iconary. Y la IA diseñada para jugarlo se llama AllenAI. La principal virtud de este juego es que Iconary comunica a un ser humano con la IA para que, juntos, desentrañen el misterio oculto en un dibujo, informa Tendencias 21.

A través de este juego, el humano enseña a AllenAI cómo las personas entendemos los conceptos básicos que nos permiten desentrañar el significado de un dibujo. AllenAI aprende los elementos mínimos que usamos para descifrar la imagen y, de esta forma, desarrolla un razonamiento artificial basado en el sentido común humano.

Funciona de la siguiente manera: el jugador humano hace un dibujo surgido espontáneamente de su imaginación. A continuación, lo relaciona con uno de los 1.200 iconos (que representan objetos como flechas o árboles) que tiene incorporada la IA y pone el dibujo y el icono en un tablero para que AllenIA descubra que están relacionados. Es entonces cuando AllenIA adivina el significado del dibujo o solicita que se asocie con otros iconos para intentarlo de nuevo.

"Este es un primer paso hacia la explotación del sentido común", explica Aniruddha Kembhavi, científico informático del proyecto, citado por la revista Science. La dificultad de enseñar el sentido común a la inteligencia artificial ha demostrado ser uno de los principales obstáculos para el desarrollo asistentes de voz verdaderamente versátiles, por lo que este desarrollo puede tener una repercusión importante en el perfeccionamiento de estos sistemas inteligentes.
REDES NEURONALES Y CÓDIGOS NUMÉRICOS
La IA de este juego se basa en redes neuronales, que imitan al cerebro aprendiendo de la experiencia, y en una amplia base de datos de códigos numéricos utilizados en el software de traducción. Los códigos numéricos, como los del NIF o los códigos de barras, evitan que los números asociados a una cuenta bancaria o al DNI contengan errores, porque cualquier alteración es detectada instantáneamente.

Esos códigos se usan también en el software de traducción, que abarca tecnologías como la traducción automática, la corrección ortográfica, el procesamiento de textos, la memoria de traducción y la gestión terminológica. Los códigos numéricos evitan errores en la traducción e interpretación de los textos.

En AllenIA, los códigos numéricos representan el significado de palabras como "silla" o "sofá", y permiten a la IA descubrir que silla y sofá tiene una relación (ambos sirven para sentarse), mientras que silla y perro, por ejemplo, no tienen una relación tan estrecha.

Durante el juego, la IA traduce las palabras a códigos numéricos, utilizando la frase completa como contexto, pero en lugar de traducir los códigos numéricos a otro idioma, los traduce en iconos. Así consigue hacer coincidir palabras e iconos, una forma elemental de sentido común inédita en la investigación sobre IA.
CONECTANDO CON PENSAMIENTOS HUMANOS
Con un valor adicional también inédito en este territorio: la IA puede volver a dibujar ideas basándose en lo que el jugador humano le aporta. De esta forma, conecta también con los pensamientos humanos.

AllenAI está a disposición en Internet para que cualquier persona pueda jugar con ella a Iconary. No es un competidor, sino una máquina dispuesta a aprender lo que podamos enseñarle porque observará lo que hacemos. Y nos conoce bastante bien: ha aprendido mucho viendo 100.000 partidos jugados entre humanos, en los que se emplearon 75 mil frases o significados.

Cuando juguemos, hará conjeturas basadas en nuestros dibujos y también producirá sus propias imágenes para que nosotros adivinemos qué significan. Nos ayudará a interpretarlas retocando su imagen en función de nuestro razonamiento y así nos guiará hasta lo que quiere indicarnos.

Es el primer sistema de inteligencia artificial del mundo que puede colaborar con un compañero humano en un juego de dibujo y adivinación al estilo de Pictionary, destacan los investigadores en un comunicado.

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La Inteligencia Artificial ya juega al Pictionary

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La Inteligencia Artificial ya juega al Pictionary Investigadores norteamericanos han desarrollado el primer sistema de inteligencia artificial que puede colaborar con un compañero humano en un juego de dibujo y adivinación al estilo de Pictionary. Conecta con los pensamientos humanos para desarrollar su propio sentido común.

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Transforman residuos de macroalgas en un material altamente energético

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Transforman residuos de macroalgas en un material altamente energético

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El resultado es un material carbonoso con un elevado poder calorífico que puede ser utilizado como combustible o como precursor de materiales de alto valor añadido
El agar o agar-agar es una sustancia gelatinosa obtenida de la pared celular de varias especies de algas de los géneros Gelidium, Euchema y Gracilaria que se utiliza como soporte de cultivo en microbiología, para el crecimiento de bacterias, hongos y virus bacteriófagos y también como gelificante en la industria alimentaria. Su producción industrial, sin embargo, conlleva la generación de un elevado número de residuos en forma de macroalga que, hasta el día de hoy, no tienen aplicaciones conocidas.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas ha logrado transformar una parte de estos residuos en materiales carbonosos de alto poder calorífico y un gran potencial para ser empleados como combustible o como precursores de materiales de alto valor añadido.

Los residuos sólidos orgánicos son uno de los mayores grupos de residuos que se generan a nivel mundial y su tasa de generación sigue aumentando constantemente. Tradicionalmente, se eliminan por incineración o depósito en vertedero, pero el nuevo marco legal requiere que se apliquen nuevas estrategias que aseguren una gestión más sostenible y adecuada de los mismos.

"Uno de los problemas que presentaba hasta el momento la producción industrial de Agar-Agar es el tipo de residuo que genera: una sustancia con una gran capacidad de absorción de agua que limita su aprovechamiento térmico por métodos convencionales", explica Ana Méndez, del Grupo de Valorización de Recursos de la UPM.

El estudio desarrollado por la UPM y el CSIC propone alternativas para el tratamiento de este tipo de residuos con el objetivo de lograr una gestión industrial más eficiente y sostenible de los restos de biomasa derivados de la producción del agar-agar.
Pirólisis para convertir algas en energía
"La conversión mediante carbonización hidrotermal evita la etapa de secado, al desarrollarse en presencia de agua y puede utilizarse para la conversión de ciertos residuos orgánicos en lo que los científicos consideramos "productos de gran valor añadido", es decir, productos que tienen un gran potencial y que pueden ser utilizados para obtener energía o como precursores de materiales avanzados", añade.

En concreto, en el caso de los residuos de la producción de agar-agar, los investigadores han logrado desarrollar un material carbonoso con elevado poder calorífico y un gran desarrollo de meso y macro porosidad que presenta un gran potencial como combustible o para el desarrollo de materiales de carbono avanzados.

"Este trabajo se enmarca dentro de las estrategias de economía circular, un sistema de aprovechamiento de recursos donde prima la reducción en el consumo de materias primas, minimizando la producción al mínimo indispensable y apostando por la reutilización de los elementos que por sus propiedades no pueden volver al medio ambiente. La economía circular aboga así por utilizar la mayor parte de materiales biodegradables posibles en la fabricación de bienes de consumo para que éstos puedan volver a la naturaleza sin causar daños medioambientales al agotar su vida útil.

En este trabajo, que ha sido publicado en la revista internacional Bioresource Technology, también ha participado el Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC).

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Más cerca de la economía circular: transforman residuos de macroalgas en un material altamente energético

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El resultado es un material carbonoso con un elevado poder calorífico que puede ser utilizado como combustible o como precursor de materiales de alto valor añadido El agar o agar-agar es una sustancia gelatinosa obtenida de la pared celular de varias especies de algas de los géneros Gelidium, Euchema y Gracilaria que se utiliza como soporte de cultivo en microbiología, para el crecimiento de bacterias, hongos y virus bacteriófagos y también como gelificante en la industria alimentaria.

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Sintetizan y modifican nanopuntos de carbono 

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Sintetizan y modifican nanopuntos de carbono 

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Un grupo de investigadores ha logrado sintetizar de manera sencilla y económica esta forma alotrópica del carbono, de interés por sus propiedades ópticas
Los nanopuntos de carbono son una nueva forma alotrópica del carbono -del mismo modo que lo son el grafito, el diamante y el fullereno-. Debido a que estos nanopuntos presentan particulares propiedades ópticas, como fluorescencia y electroquimioluminiscencia altas, muchos laboratorios se concentran hoy en su investigación y posibles aplicaciones.

Por otro lado, las fenotiazinas son compuestos de gran interés por su aplicación como mediadores redox, ya que permiten rebajar el aporte energético necesario para llevar a cabo determinadas reacciones electroquímicas.

Ahora, el grupo de investigación en Sensores Químicos y Biosensores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), liderado por la catedrática Mª Encarnación Lorenzo Abad, ha logrado sintetizar nanopuntos de carbono de manera sencilla y económica (a partir de glucosa), al mismo tiempo que ha puesto a punto un método para su modificación electroquímica con fenotiazinas.

"La modificación de nanopuntos de carbono con fenotiazinas, mediante el proceso electroquímico de electroinjerto, ofrece la gran ventaja de darse en un único paso, de manera muy sencilla y evitando largos procesos de síntesis, así como el uso de gran cantidad de reactivos, lo que evita la posterior purificación del producto resultante", detalla la investigadora.

El trabajo, publicado en Nano Research, presenta también un análisis del proceso de modificación en el que los autores emplearon una novedosa técnica combinada, la espectroelectroquímica.

"Esta técnica permite de manera simultánea el análisis de las propiedades electroquímicas y espectroscópicas, proporcionando un conocimiento muy completo y detallado de lo que ocurre en cada momento del proceso, pudiendo de esta forma optimizar de manera mucho más eficiente el proceso de modificación de los nanopuntos de carbono con el compuesto de interés, las fenotiazinas", amplía la catedrática de la UAM.
Modificación electroquímica de nanopuntos de carbono
Los nanopuntos de carbono son porciones de carbono amorfo de entre 1 y 10 nanómetros que presentan distintos grupos funcionales en su superficie, lo que les confiere propiedades muy interesantes. A esto, se suma el atractivo de una preparación bastante económica y sencilla (a base de materias primas comunes en la naturaleza como azúcares y aminoácidos, de compuestos nitrogenados como urea y amoniaco, o de ácidos orgánicos de cadena corta como el ácido cítrico).

En concreto, en el campo de la electroquímica, los científicos exploran en la actualidad cómo el tamaño de este nanomaterial permite un aumento de la relación superficie/volumen, como se ha probado ya en el desarrollo de nuevos sensores y dispositivos de almacenamiento energético.

Esta modificación electroquímica dota de propiedades específicas a los nanopuntos de carbono. El trabajo de la UAM demuestra las propiedades electrocatalíticas para la oxidación de hidracina, un compuesto con bastante interés en el sector energético.

"Se trata solo de un ejemplo práctico, siendo el primer escalón a futuras aplicaciones más novedosas, y usando para ello diferentes fenotiazinas o compuestos similares que pueden aportar a los nanopuntos de carbono alguna nueva propiedad, con aplicaciones más interesantes en el campo de los sensores y biosensores, o en dispositivos de almacenamiento energético, al igual que explotando sus propiedades ópticas", concluye Encarnación Lorenzo.
Referencia bibliográfica:
Mónica Mediavilla, Emiliano Martínez-Periñán, Iria Bravo, Tania García-Mendiola, Mónica Revenga-Parra, Félix Pariente, Encarnación Lorenzo. "Electrochemically driven phenothiazine modification of carbon nanodots". Nano Research. DOI: 10.1007/s12274-018-2165-y

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Sintetizan y modifican nanopuntos de carbono

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Un grupo de investigadores ha logrado sintetizar de manera sencilla y económica esta forma alotrópica del carbono, de interés por sus propiedades ópticas Los nanopuntos de carbono son una nueva forma alotrópica del carbono -del mismo modo que lo son el grafito, el diamante y el fullereno-.

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Una nueva generación de semiconductores

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Una nueva generación de semiconductores

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Un equipo de científicos ha descubierto propiedades cuánticas excéntricas en una clase nueva de materiales híbridos. Su estudio podría dar lugar a una amplia gama de innovaciones prácticas.
El campo de los semiconductores ha atravesado una revolución que ha cambiado la forma en la que se usa la tecnología en los dispositivos optoelectrónicos. Estos componentes son fundamentales para aplicaciones de pantallas de diodos emisores de luz (utilizadas en televisores, ordenadores y teléfonos móviles) y celdas fotovoltaicas. En un estudio reciente, un grupo científico ha obtenido información nueva sobre una clase emergente de semiconductores híbridos orgánicos-inorgánicos que podrían transformar las aplicaciones de iluminación y recolección de energía.

Respaldado en parte por el proyecto financiado con fondos europeos QUANTUM LOOP la investigación estudió un tipo de semiconductores denominados HOIP (perovskita orgánica-inorgánica de haluro). Los hallazgos se publicaron recientemente en la revista " Nature Materials". Según una nota de prensa publicada por el Instituto de Tecnología de Georgia los HOIP son eficientes desde el punto de vista energético y "fáciles de producir y emplear".

En la misma nota, el profesor Carlos Silva de la Escuela de Química y Bioquímica del Instituto de Tecnología de Georgia señala las ventajas de los HOIP e indica que "se fabrican a baja temperatura y se procesan en una solución". Y añadió: "Se necesita mucha menos energía para fabricarlos y se pueden crear en lotes grandes". En la nota de prensa se indica además lo siguiente: "Es necesario alcanzar temperaturas altas para fabricar la mayoría de los semiconductores en pequeñas cantidades y son rígidos a la hora de colocarlos sobre las superficies finales, pero los HOIP podrían pintarse para fabricar diodos emisores de luz (ledes), láseres e incluso vidrios de ventanas que brillasen en cualquier color, desde el azul aguamarina al fucsia. Iluminar con HOIP podría consumir poca energía, y por tanto los fabricantes de paneles solares podrían aumentar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos y reducir drásticamente los costes de producción". En la noticia se hace referencia a HOIP como "un sándwich de dos capas de cristal reticulado inorgánico con algo de material orgánico entre ellas".

Procesos emisores de luz

Los semiconductores que se incluyen en los dispositivos optoelectrónicos convierten la energía eléctrica en luz y la luz en energía. Los investigadores se centraron en los procesos relacionados con la generación de luz. "La clave para que un material emita luz es, en términos generales, energizar los electrones del material para que den un salto cuántico desde sus órbitas alrededor de los átomos y emitan esa energía en forma de luz cuando vuelvan a la órbita que habían abandonado".

En sus propias palabras: "Los semiconductores tradicionales pueden atrapar electrones en zonas del material que limitan estrictamente el rango de movimiento de los electrones y a continuación introducen energía en dichas zonas para que los electrones den saltos cuánticos al unísono y emitan luz útil cuando vuelven también al unísono". En el caso de los nuevos semiconductores híbridos, "las propiedades excitónicas son muy estables a temperatura ambiente", a diferencia de los semiconductores tradicionales en los que estas propiedades "son solo estables a temperaturas extremadamente bajas" según el profesor Silva.

En la nota de prensa lo explican de la siguiente manera: "Un electrón posee una carga negativa, y una órbita abandonada tras haber sido excitado mediante energía es una carga positiva denominada agujero de electrón. El electrón y el agujero pueden girar uno en torno al otro para formar un tipo de partícula imaginaria o cuasipartícula denominada excitón". El profesor Silva incide en que la energía de unión, o la atracción entre positivo y negativo en un excitón, "es un fenómeno de energía muy alta ideal para la emisión de luz". En la nota de prensa también se resumen las dinámicas que dan lugar a la formación de otras cuasipartículas como los biexcitones y los polarones.

El proyecto QUANTUM LOOP (Quantum Light Spectroscopy of Polariton Lasers) se creó para "desarrollar la base de conocimiento fotofísica fundamental a través de nuevos espectroscopios ópticos" tal y como se indica en CORDIS. El proyecto adopta "una estrategia a largo plazo para crear láseres de polaritón viables comercialmente compuestos por perovskita".

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Una nueva generación de semiconductores para revolucionar la fotovoltaica y la iluminación

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Un equipo de científicos ha descubierto propiedades cuánticas excéntricas en una clase nueva de materiales híbridos. Su estudio podría dar lugar a una amplia gama de innovaciones prácticas. El campo de los semiconductores ha atravesado una revolución que ha cambiado la forma en la que se usa la tecnología en los dispositivos optoelectrónicos.

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Desarrollan un "marcapasos cerebral" para tratar la epilepsia y el párkinson

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Desarrollan un "marcapasos cerebral" para tratar la epilepsia y el párkinson

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Desarrollan un "marcapasos cerebral" para tratar la epilepsia y el párkinson
El dispositivo monitoriza la actividad eléctrica cerebral y genera una corriente si detecta alguna anomalía.
Ingenieros estadounidenses han desarrollado un dispositivo que funciona como un "marcapasos cerebral" y puede prevenir los temblores asociados a enfermedades neurológicas como el párkinson y la epilepsia, según publica hoy la revista Nature Biomedical Engineering.

El aparato, bautizado como WAND, monitoriza la actividad eléctrica del cerebro y genera una corriente para estimular determinadas zonas de ese órgano si detecta anomalías.

Los investigadores de la Universidad de California (EE.UU.) que lo han diseñado confían en que puede ser un método "extremadamente efectivo" para evitar convulsiones y otros síntomas, si bien sostienen en un comunicado que todavía faltan años para que el dispositivo se pueda comercializar.

"Las señalas eléctricas que preceden a un temblor pueden ser extremadamente sutiles, lo mismo que la frecuencia y la fuerza de la estimulación requerida para prevenirlos", advierten.

El equipo responsable del WAND prevé trabajar durante los próximos años con un equipo de doctores para efectuar los "pequeños ajustes" necesarios para determinar "la terapia adecuada para cada paciente".

Para demostrar que su aparato puede funcionar, el equipo liderado por Rikky Muller lo ha utilizado para reconocer y retrasar el movimiento de un brazo en primates. Muller subraya que el dispositivo es capaz de detectar señales eléctricas y enviar estímulos al mismo tiempo en una sola región cerebral, algo que no pueden hacer otros aparatos similares.

El WAND es capaz además de monitorizar la actividad cerebral en 128 puntos de forma simultánea, mientras que hasta ahora este tipo de detectores solo alcanzaban a controlar ocho señales al mismo tiempo.
Referencia bibliográfica:

Andy Zhou, et al.A wireless and artefact-free 128-channel neuromodulation device for closed-loop stimulation and recording in non-human primates. Nature Biomedical Engineering. DOI: 10.1038/s41551-018-0323-x

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Desarrollan un "marcapasos cerebral" para tratar la epilepsia y el párkinson

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Desarrollan un "marcapasos cerebral" para tratar la epilepsia y el párkinson El dispositivo monitoriza la actividad eléctrica cerebral y genera una corriente si detecta alguna anomalía. Ingenieros estadounidenses han desarrollado un dispositivo que funciona como un "marcapasos cerebral" y puede prevenir los temblores asociados a enfermedades neurológicas como el párkinson y la epilepsia, según publica hoy la revista Nature Biomedical Engineering.

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Diseñan un robot para cuidar a personas dependientes

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Diseñan un robot para cuidar a personas dependientes

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Diseñan un robot para cuidar a personas dependientes
Científicos estadounidenses han creado un robot que, integrado a una casa inteligente, puede asistir a personas dependientes en sus actividades diarias. El dispositivo podrá hacer la vida más fácil en su propio hogar a personas con demencia y otras limitaciones.
Un robot creado por científicos de la Universidad Estatal de Washington (WSU), en Estados Unidos, podría ayudar a las personas mayores con demencia y otras limitaciones a vivir independientemente en sus propios hogares.

El Sistema robotizado de actividades de apoyo, o RAS ( Robot Activity Support System), utiliza sensores integrados en una casa inteligente para determinar dónde están sus residentes, qué están haciendo y cuándo necesitan asistencia con las actividades diarias, tales como preparar comidas y tomar medicamentos.

El robot navega por las habitaciones y alrededor de los obstáculos para encontrar personas por sí solo, proporciona instrucciones en vídeo sobre cómo realizar tareas sencillas e incluso puede guiar a su propietario a objetos, como sus medicamentos, o a lugares, como la cocina.

"El RAS combina la comodidad de un robot móvil con la tecnología de detección de actividad de un hogar inteligente de la WSU para brindar asistencia en el momento, a medida que se detecta la necesidad de ayuda", explica Bryan Minor, investigador de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación de la WSU.

Minor trabaja en el laboratorio de Diane Cook, profesora regente de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación y directora del Centro de Estudios Avanzados de WSU en Sistemas Adaptativos (CASAS). Durante la última década, Cook y Maureen Schmitter-Edgecombe, profesora de psicología de esta universidad, han dirigido a los investigadores del centro en el desarrollo de tecnologías para hogares inteligentes que podrían permitir a los adultos mayores con problemas de memoria y otras discapacidades vivir independientemente.

Los nuevos sistemas permitirán ahorrar grandes costes en asistencia diaria a personas mayores con discapacidad. Solo en Estados Unidos, este servicio supone casi 2.000 millones de dólares al año. Además, Cook y Schmitter-Edgecombe prevén que el número de personas dependientes mayores de 85 años se triplicará para el año 2050.

Se espera que tecnologías como el RAS y los hogares inteligentes alivien un poco la presión financiera sobre el sistema de atención médica al hacer que sea más fácil para los adultos mayores vivir solos en sus hogares.

"Más del 90 por ciento de los adultos mayores prefieren envejecer en su casa en lugar de mudarse a un asilo de ancianos", señala Cook.

"Queremos hacerlo para que, en lugar de traer a un cuidador o enviar a estas personas a una residencia, podamos usar la tecnología para ayudarlos a vivir independientemente por su cuenta".

RAS es el primer robot que los investigadores del CASAS han intentado incorporar en su entorno doméstico inteligente. Su estudio, publicado en la revista Cognitive Systems Research, demuestra cómo el RAS podría hacer la vida más fácil para los adultos mayores que luchan por vivir de manera independiente.
LA PRUEBA
Los investigadores del CASAS reclutaron a 26 estudiantes para completar tres actividades en un hogar inteligente con el RAS como asistente: pasear al perro, tomar medicamentos con comida y agua y regar las plantas.

Cuando los sensores de la casa inteligente detectaron que un humano no inició o tenía dificultades con una de las tareas, el RAS recibió un mensaje para ayudarlo. El robot usó su cámara de localización y navegación, sensores y software para encontrar a la persona y ofrecerle asistencia.

La persona podría indicar, a través de la interfaz de la tableta, que quería ver un vídeo del siguiente paso en la actividad que estaba realizando, un vídeo de toda la actividad o pedirle al robot que la guiara a los objetos necesarios para completar la actividad, como la correa del perro o una barrita de cereales de la cocina.

Posteriormente, se pidió a los participantes del estudio que calificaran el rendimiento del robot. La mayoría de los participantes calificaron favorablemente el rendimiento del RAS y encontraron que la interfaz de la tableta del robot era fácil de usar. También informaron que el vídeo del siguiente paso es el más útil de los mensajes.

"Si bien todavía estamos en una etapa temprana de desarrollo, nuestros resultados iniciales con RAS han sido prometedores", señala Minor. "El siguiente paso en la investigación será probar el desempeño de RAS con un grupo de adultos mayores para tener una mejor idea de qué mensajes, recordatorios de vídeo y otras preferencias tienen sobre el robot".
Referencia bibliográfica:

G. Wilson et al. 2019.Robot-enabled support of daily activities in smart home environments. Cognitive Systems Research, Vol. 54, Pp. 258-272. DOI: 10.1016/j.cogsys.2018.10.032

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Diseñan un robot para cuidar a personas dependientes

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Científicos estadounidenses han creado un robot que, integrado a una casa inteligente, puede asistir a personas dependientes en sus actividades diarias. El dispositivo podrá hacer la vida más fácil en su propio hogar a personas con demencia y otras limitaciones.

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Aprovechar la energía solar que reciben las fachadas, clave en la edificación del futuro

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Aprovechar la energía solar que reciben las fachadas, clave en la edificación del futuro

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Aprovechar la energía solar que reciben las fachadas, clave en la edificación del futuro

FECHA |

FUENTE | NCyT Noticias de la Ciencia y la Tecnología
Los resultados apuntan a que las instalaciones fotovoltaicas verticales pueden ser viables y que, en el futuro, la combinación adecuada de las superficies disponibles será clave para lograr edificios de consumo energético neto nulo o Net Zero Buildings.
El Grupo de Investigación SWIFT (siglas de Solar and Wind Feasibility Technologies) de la Universidad de Burgos (UBU) (España) ha medido la radiación solar que reciben las fachadas de los edificios en un estudio experimental llevado a cabo en la ciudad de Burgos. Los resultados han sido publicados en la revista Solar Energy.

Según explica a DiCYT una de las investigadoras del Grupo, la profesora de la UBU Cristina Alonso Tristán, en los últimos años se han desarrollado paneles fotovoltaicos que pueden ser adaptados o integrados en edificios, como los vidrios fotovoltaicos, que sustituyen a los cristales tradicionales de las ventanas o se pueden integrar en las fachadas acristaladas de los grandes edificios. Asimismo, "también existen desarrollos para incorporar a toldos, marquesinas, a las lamas de las persianas o que se integran directamente sustituyendo parte del muro, como si fuera un material decorativo de la fachada", detalla.

Estos productos ya se pueden ver en muchos edificios, nuevos o rehabilitados, de uso público o residencial pero ¿se sabe cuánta energía solar reciben? "Cuando se diseña una instalación fotovoltaica, uno de los aspectos clave para que su eficiencia sea la máxima es que los paneles estén adecuadamente colocados y que reciban la máxima cantidad de radiación solar posible. La radiación máxima se consigue cuando los rayos solares inciden perpendicularmente sobre el panel. Pero esto depende de la latitud en la que se encuentra la instalación y del día del año".

Así, es fundamental conocer los datos de radiación solar del lugar donde se instalan los paneles para saber cuánta energía podrían producir y analizar su viabilidad económica. Pero los datos que se utilizan actualmente para dimensionar las instalaciones fotovoltaicas son los obtenidos para el plano horizontal, aquellos que se miden de forma habitual en las estaciones meteorológicas.

Con el objetivo de determinar la cantidad exacta de energía solar que se obtiene en las fachadas, el equipo midió experimentalmente la energía total recibida en superficies verticales orientadas en las cuatro direcciones cardinales (norte, sur, este y oeste), utilizado una instalación que disponen en la Escuela Politécnica Superior de Burgos. En total, realizaron medidas durante 45 meses de manera continua, siguiendo unos estándares de calidad muy restrictivos para asegurar que los datos eran fiables.

Los resultados apuntan que las instalaciones fotovoltaicas verticales son completamente viables. "Aunque los edificios consumen de manera continua, las fachadas reciben la energía a horas distintas dependiendo de su orientación. Hemos obtenido que, en los meses de invierno, la fachada sur recibe más energía que la superficie horizontal en la misma localización, con lo que una instalación en esa fachada produciría más que la colocada en el tejado", asegura la investigadora de la UBU.

Asimismo, las fachadas este y oeste producen aproximadamente la mitad que la superficie horizontal, "porque una recibe el sol de mañana y otra el de tarde", pero entre las dos "se podría distribuir la producción a lo largo de todo el día". Incluso la fachada norte, agrega, produce aproximadamente un 25 por ciento de la superficie horizontal en la misma localización.

Por otro lado, los investigadores han tratado de determinar, en lugares en los que estos datos no existen, cuál es el mejor procedimiento para obtener los datos de radiación en superficie vertical a partir de otras magnitudes. Para ello, utilizaron dos componentes de la radiación solar -los datos de radiación directa y difusa- medidos en la misma instalación a la vez que los datos de superficie vertical y aplicaron diferentes modelos que distinguen, entre otras cosas, las características del cielo.

El equipo comparó los datos de radiación vertical que calculan los modelos con los medidos experimentalmente y seleccionó el modelo que obtiene menor error. De esta forma, "se podrá dimensionar adecuadamente las instalaciones fotovoltaicas en fachadas, aunque no tengamos datos reales de la energía recibida en esas fachadas", subraya Alonso Tristán.

Se trata, en definitiva, de combinar adecuadamente las superficies disponibles y aprovechar también otras ventajas de las instalaciones, como la mejora de la envolvente del edificio o incluso de su estética.

"Todos sabemos que la orientación sur es siempre la más soleada, la que recibe más horas de sol a lo largo del año, pero no se debe menospreciar la energía que se recibe en otras orientaciones. La superficie disponible en las ciudades es limitada y, sin embargo, es donde más nos interesa disponer de energía puesto que es donde se consume. Con nuestro estudio, analizamos las posibilidades de superficies que, en principio, pudieran parecer poco adecuadas para acoger instalaciones fotovoltaicas. Pero el estudio también es importante para conocer la energía térmica que se recibe a través de cada fachada y la iluminación natural disponible", concluye.
Referencia bibliográfica:

M.Díez-Mediavilla et al. 2019.The PV potential of vertical façades: A classic approach using experimental data from Burgos, Spain. Solar Energy. DOI: 10.1016/j.solener.2018.11.021

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Aprovechar la energía solar que reciben las fachadas, clave en la edificación del futuro

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Aprovechar la energía solar que reciben las fachadas, clave en la edificación del futuro FECHA | FUENTE | NCyT Noticias de la Ciencia y la Tecnología Los resultados apuntan a que las instalaciones fotovoltaicas verticales pueden ser viables y que, en el futuro, la combinación adecuada de las superficies disponibles será clave para lograr edificios de consumo energético neto nulo o Net Zero Buildings.

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Crean dispositivos portátiles de grafeno para controlar la salud
Los parches de grafeno podrían utilizarse muy pronto para convertir los teléfonos móviles en dispositivos que salvan vidas. También se están desarrollando otras aplicaciones, como el escaneo de productos para detectar sustancias tóxicas o la mejora de la visión en la conducción nocturna o con niebla.
El Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), con sede en Barcelona, ha desarrollado una serie de dispositivos basados ​​en grafeno con aplicaciones relacionadas con la salud y la mejora de la visión.

El ICFO es socio de Graphene Flagship, que constituye la iniciativa de investigación más grande de Europa y el emblema de la tecnología emergente y futura de la Comisión Europea. Con un presupuesto de 1.000 millones de euros, reúne desde 2013 a investigadores académicos e industriales de 23 países para introducir el uso del grafeno desde el ámbito de los laboratorios académicos en la sociedad europea.

El Mobile World Congress (MWC) 2019 acogerá en su exposición más de 20 prototipos basados ​​en grafeno, cuatro de los cuales son desarrollados por el ICFO. El también conocido como Congreso Mundial de Móviles se celebra cada año en el contexto de la Fira de Barcelona y es considerado el más importante del mundo en su sector.

El Graphene Pavilion, organizado por Graphene Flagship y apoyado por la Comisión Europea y la Asociación GSM (GSMA), regresa a la MWC del 25 al 28 de febrero para mostrar estos nuevos dispositivos.
CONTROL DE LA SALUD
El primero de los dispositivos del ICFO en exhibición permitirá a los usuarios monitorizar el nivel de exposición a la luz solar a través de un sensor de radiación ultravioleta.

Diseñado como un parche flexible, transparente y desechable, se conecta a un dispositivo móvil y alerta al usuario una vez que ha alcanzado un umbral definido de exposición al sol.

Utilizando la misma tecnología central que el parche anterior, la banda de acondicionamiento físico (o banda de fitness) se está desarrollando para medir la frecuencia cardíaca, la hidratación, la saturación de oxígeno, la frecuencia respiratoria y la temperatura, mientras se monitoriza al usuario cuando está, por ejemplo, haciendo ejercicio.

Sin embargo, esta banda es más que un simple medidor de la actividad física. El dispositivo podrá medir la hidratación de la piel en zonas con escasez de agua, para ayudar al usuario a optimizar su ingesta y evitar cualquier tipo de deshidratación.

De manera similar, los escaladores de alta montaña podrían usar la banda para controlar con precisión la saturación de oxígeno en la sangre, que puede verse afectada por las grandes altitudes. La banda emitiría una advertencia si la saturación de oxígeno en la sangre disminuye drásticamente por debajo de cierto nivel.
OTRAS HERRAMIENTAS
Además de estos prototipos, también se exhibirán otras dos tecnologías de grafeno basadas en la luz. Estos incluyen el espectrómetro de píxel único más pequeño del mundo y un sensor de imagen hiperespectral habilitado con grafeno. Ambos tienen capacidades de banda ancha, más allá de lo que una vez se percibió como posible sin el uso de sistemas de fotodetección costosos y voluminosos.

Al permitir la espectroscopia en dimensiones tan pequeñas, los consumidores ahora podrán estar equipados con herramientas que anteriormente solo estaban disponibles para laboratorios altamente especializados. Desde la detección de medicamentos falsificados hasta la identificación de sustancias dañinas en alimentos y productos, los espectrómetros compactos y de bajo costo podrían convertirse en un accesorio indispensable de nuestro día a día.

"Integrado en la cámara de un teléfono inteligente, el sensor de cámara basado en grafeno permite que los teléfonos vean más de lo que es visible para el ojo humano", señala en un comunicado Frank Koppens, líder del grupo ICFO y presidente del Comité de Graphene Flagship en el Congreso Mundial de Móviles. "Compuesto por cientos de miles de fotodetectores, este sensor increíblemente pequeño es altamente sensible a los rayos ultravioleta y a la luz infrarroja".

"Esta tecnología permitiría a los usuarios sujetar la cámara y deducir qué pieza de fruta es la más fresca del supermercado. O, en un ejemplo más extremo, la cámara podría usarse para conducir con niebla peligrosamente densa al proporcionar contornos aumentados de los vehículos circundantes en el parabrisas", describe Koppens.

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Crean dispositivos portátiles de grafeno para controlar la salud

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Los parches de grafeno podrían utilizarse muy pronto para convertir los teléfonos móviles en dispositivos que salvan vidas. También se están desarrollando otras aplicaciones, como el escaneo de productos para detectar sustancias tóxicas o la mejora de la visión en la conducción nocturna o con niebla.

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Logran nanoestructuras para proteger los implantes de las infecciones

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Logran nanoestructuras para proteger los implantes de las infecciones

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Una cepa de la bacteria Staphylococcus aureus tomada de un cultivo resistente a la vancomicina intermedia (VISA). / CDC/ Matthew J. Arduino, DRPH; Janice Carr (WIKIMEDIA)

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FUENTE | CSIC Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Estos recubrimientos combinan nanocolumnas de titanio, que reducen el número de bacterias adheridas a la superficie, con teluro, que le dota de propiedades bactericidas.
Debido a la creciente resistencia de las bacterias a los antibióticos, la infección en los implantes es un problema de especial relevancia en medicina. La nanotecnología ofrece soluciones para paliarlo, como se prueba en un reciente trabajo con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), donde se demuestra la sinergia entre nanocolumnas de titanio y nanopartículas de teluro para lograr recubrimientos con excelentes propiedades antibacterianas. Los resultados, publicados en la revista Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, podrían aplicarse para mejorar la duración de los implantes óseos.

"Los recubrimientos consisten en un soporte de nanocolumnas de titanio, a modo de tapiz, al que se le añaden unas nanopartículas de teluro. El soporte nanoestructurado de titanio consigue disminuir el número de bacterias adheridas a la superficie, mientras que el teluro le dota además de propiedades bactericidas, tanto para bacterias Gram positivas (como Staphylococcus aureus) como para Gram negativas (como Escherichia coli)", explica el líder del estudio,José Miguel Garcia-Martin, investigador del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN) del CSIC. García-Martín realizó una estancia como becario Fulbright en el Laboratorio de Nanomedicina que dirige Thomas Webster en Northeastern University (Boston, EE.UU.).

"Los soportes con nanocolumnas de titanio se han fabricado en España, no solo en el IMN sino también en la empresa Nano4Energy, para demostrar la viabilidad industrial del método, y las nanoparticulas de teluro se han preparado en Estados Unidos, donde además se llevaron a cabo los ensayos in vitro", explica el investigador.

El grupo de Yves Huttel en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, del CSIC, contribuyó con técnicas de caracterización superficial. La financiación inicial corrió a cargo de la fundación Domingo Martínez, mientras que el grueso de la misma provino de un Proyecto Coordinado del Plan Nacional de I+D.
Referencia bibliográfica:

David MedinaCruz et al. 2019.Synergic antibacterial coatings combining titanium nanocolumns and tellurium nanorods. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. DOI: 10.1016/j.nano.2018.12.009

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Logran nanoestructuras para proteger los implantes de las infecciones

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Una cepa de la bacteria Staphylococcus aureus tomada de un cultivo resistente a la vancomicina intermedia (VISA). / CDC/ Matthew J. Arduino, DRPH; Janice Carr (WIKIMEDIA) FECHA | FUENTE | CSIC Consejo Superior de Investigaciones Científicas Estos recubrimientos combinan nanocolumnas de titanio, que reducen el número de bacterias adheridas a la superficie, con teluro, que le dota de propiedades bactericidas.

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La señal wifi, convertida en electricidad

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La señal wifi, convertida en electricidad

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La señal wifi, convertida en electricidad
Un grupo de investigadores crea una antena que capta la energía de las ondas y la convierte en corriente continua.
Transmitir energía eléctrica a través del aire era una de las ideas que Nikola Tesla llegó a patentar hace más de un siglo. Ahora, investigadores de universidades de EE.UU. y España han logrado capturar la energía contenida en la señal emitida por dispositivos wifi y convertirla en electricidad. Usando un nanomaterial de solo tres átomos de espesor, han diseñado una antena que transforma las ondas electromagnéticas en corriente continua. Aunque la potencia lograda no supera el rango de los microvatios, la flexibilidad mecánica del material y la omnipresencia de las señales electromagnéticas necesarias para conectar millones de ordenadores y móviles a internet acercan el sueño de una electrónica que esté en todas partes. Es decir, que de cada señal inalambrica se pueda obtener electricidad.

"Toda radiación electromagnética contiene energía", explica el profesor de ingeniería eléctrica e informática del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU.) Tomás Palacios. "No es muy diferente de la luz solar, solo cambia la frecuencia que, en el wifi, es mucho más baja", añade el responsable del Grupo de Materiales y Dispositivos Semiconductores Avanzados del MIT y coautor de esta investigación.

Los científicos han creado un dispositivo que logra capturar la energía usada por la señal wifi para transmitir datos o captarlos. Esta señal se propaga en todas direcciones, aunque el destino de la información sea un único punto. El resto se pierde. Para aprovecharla, los investigadores crearon una antena especial (rectena o antena rectificadora) que recibe la radiación emitida por dispositivos inalámbricos, como los routers o puntos de acceso inalámbrico, pero también cualquier aparato con wifi, como portátiles, televisores, móviles, tabletas... que usan las mismas frecuencias, es decir, las bandas de los 2.4 gigahercios (GHz) y los 5.6 GHz.

El problema es que esta energía del ambiente llega hasta la antena como corriente alterna y hay que rectificarla. "Es como una pila que cambiara de polaridad continuamente. Para alimentar los circuitos electrónicos necesitamos un voltaje constante", subraya Palacios. Para lograr esta conversión a corriente continua, y aquí está la gran aportación de esta investigación, publicada en la revista Nature, han diseñado un diodo con un material que tiene unas propiedades físicas, mecánicas y eléctricas que no posee ni el grafeno: el disulfuro de molibdeno (MoS2).

Como el grafeno, el MoS2 es un material bidimensional. Si el primero tiene un grosor de un átomo, el segundo lo tiene de tres. Eso les da una flexibilidad que jamás tendrán el silicio o el arseniuro de galio, sobre los que se sustentan la electrónica y tecnología actuales. Ambos son también fáciles y muy baratos de producir. Pero, a diferencia del MoS2, el grafeno no es un semiconductor, lo que limita sus posibilidades en el campo de la electrónica.

En la antena rectificadora fabricada por el equipo de Palacios, la energía captada llega como corriente alterna a uno de los electrodos (ánodo, hecho de paladio) y sale con polaridad constante por el otro electrodo (cátodo, de oro). Entremedias, el encargado de hacer la magia es el disulfuro de molibdeno (MoS2) y lo hace a una velocidad ideal para las altas frecuencias usadas en las señales wifi. "Nos permite crear un diodo lo suficientemente rápido como para rectificar hasta en la banda de los 10 GHz", comenta el profesor del grupo de microondas y radar de la Universidad Politécnica de Madrid y coautor de la investigación, Jesús Grajal de la Fuente.

Pero para este ingeniero, como para Palacios, la clave de su dispositivo es su enorme flexibilidad. "Frente al MoS2, el silicio es un ladrillo", dice. Además de caro y frágil, por mucho que avance la miniaturización, siempre será rígido. Aquella es una característica que logra su extremo solo en los materiales bidimensionales y que permitiría, por ejemplo, cubrir una pared o todo un edificio de sensores que se alimentarían de la energía del ambiente.

"¿Y si fuéramos capaces de desarrollar sistemas electrónicos que pudiéramos desplegar a lo largo de un puente o cubrir toda una autopista o las paredes de nuestras oficinas y llevar la inteligencia electrónica a todo lo que nos rodea? ¿De dónde sacarías la energía para tanta electrónica", pregunta Palacios. No habría baterías ni enchufes suficientes. Solo enchufándolos al aire, a la energía inalámbrica, se podría imaginar algo así.

En todo esto hay una limitación que resulta ser su gran virtud. La potencia de la señal wifi (y la de otras tecnologías inalámbricas, como las comunicaciones móviles de cuarta y quinta generación) es por necesidad muy baja. "El wifi necesita en torno a los 100 microvatios, 100.000 veces menos potencia de la requerida para encender una bombilla Led", recuerda Palacios. Así que no se podrá cargar el portátil con una de estas antenas especiales.

"Es poco, pero bastará para alimentar a sensores de todo tipo. Ahora, la electrónica está limitada a objetos macroscópicos, el móvil, ordenador, el coche. En el futuro será ubicua. Estará en la ropa que llevemos, dentro de nosotros, en los edificios... y aprovechará la energía del ambiente", sostiene el profesor español del MIT.

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La señal wifi, convertida en electricidad

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La señal wifi, convertida en electricidad Un grupo de investigadores crea una antena que capta la energía de las ondas y la convierte en corriente continua. Transmitir energía eléctrica a través del aire era una de las ideas que Nikola Tesla llegó a patentar hace más de un siglo.

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Un implante de grafeno supera las barreras técnicas para detectar actividad cerebral a frecuencias extremadamente bajas

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Un implante de grafeno supera las barreras técnicas para detectar actividad cerebral a frecuencias extremadamente bajas

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Un implante de grafeno supera las barreras técnicas para detectar actividad cerebral a frecuencias extremadamente bajas

FECHA |

FUENTE | Centro de Investigación Biomédica en Red CIBER
El conocimiento que tenemos sobre el cerebro humano crece de forma exponencial, pero aun así quedan grandes y pequeñas preguntas pendientes de respuesta.
La comunidad investigadora ha usado durante décadas guías de electrodos para detectar la actividad eléctrica en el cerebro, mapeando la actividad de diferentes regiones para conocer sus señales cuando todo funciona correctamente, así como cuando algo está fallando. A pesar de ello, hasta ahora estos electrodos tan solo han podido detectar la actividad por encima de cierto umbral de frecuencia. Una nueva tecnología supera esta limitación técnica, haciendo accesible el gran volumen de información que se encuentra bajo los 0,1 Hz, al mismo tiempo que facilita el diseño de futuras interfaces cerebro-ordenador.

Desarrollada por investigadores del CIBER de Bioingeinería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) junto al equipo del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2, un centro de BIST y CSIC) y adaptado para poder utilizarse en el cerebro por el Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), esta tecnología deja atrás los electrodos clásicos y usa una innovadora arquitectura basada en transistores que amplifica las señales del cerebro in situ antes de transmitirlas al receptor.

Además, el uso de grafeno en la fabricación de esta nueva arquitectura significa que el implante resultante puede incorporar muchos más puntos de detección que una guía de electrodos estándar, al mismo tiempo que es suficientemente delgada y flexible como para poder aplicarse sobre grandes áreas del córtex sin producir rechazo o interferir en el funcionamiento normal del cerebro. El resultado es un mapeado sin precedentes de la actividad cerebral de baja frecuencia donde se encuentra información crucial sobre diferentes eventos que tienen lugar en el cerebro, como por ejemplo el inicio y progresión de un ataque epiléptico.

Para los neurólogos esto significa que tendrán por fin acceso a las señales más sutiles del cerebro. El Prof. Matthew Walker, de la University College London y un especialista mundial en epilepsia clínica, ha afirmado que esta rompedora tecnología tiene el potencial de cambiar la forma en la que se mide y visualiza la actividad eléctrica del cerebro. Sus aplicaciones futuras ofrecerán un entendimiento sin precedentes sobre dónde y cómo empiezan y terminan los ataques, posibilitando nuevos acercamientos al diagnóstico y tratamiento de la epilepsia.

Más allá de la epilepsia el preciso mapeado e interacción con el cerebro tiene otras aplicaciones interesantes. Gracias a la capacidad de crear una matriz con un gran número de puntos de detección mediante la llamada estrategia de multiplexado, algunos de los autores del presente trabajo están adaptando también la tecnología para restablecer la capacidad de hablar y comunicarse en el marco del proyecto europeo BrainCom. Coordinado desde el ICN2, este proyecto aportará una nueva generación de interfaces cerebro-ordenador capaces de explorar y reparar funciones cognitivas complejas, con un especial interés por las pérdidas del habla causadas por lesiones cerebrales o de la médula espinal (afasia).

Los detalles de los avances tecnológicos (pendientes de patente) que han hecho posibles estos implantes pueden encontrarse en Nature Materials, con Eduard Masvidal Codina del IMB-CNM, CSIC como primer autor. La aportación de este instituto fue liderada por el investigador del CIBER-BBN Anton Guimerà Brunet, mientras que Jose A Garrido (Prof. ICREA) dirigió los esfuerzos del ICN2. Los microtransistores de grafeno se adaptaron para la lectura de señales cerebrales y se testaron in vivo en el IDIBAPS, bajo la supervisión de Mavi Sánchez-Vives (Prof. ICREA). Una técnica de imagen fue desarrollada en colaboración con ICFO -un centro de BIST- una aportación liderada por Turgut Durduran (Prof. ICREA). El trabajo conjunto que ha hecho todo esto posible ha sido cofinanciado por el Graphene Flagship y el proyecto BrainCom.
Referencias bibliográficas:

Eduard Masvidal-Codina, et al. 2018.High-resolution mapping of infraslow cortical brain activity enabled by graphene microtransistors. Nature Materials. DOI: 10.1038/s41563-018-0249-4

Jed A. Hartings. 2018.How slow can you go?. Nature Materials. DOI: 10.1038/s41563-018-0272-5

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Un implante de grafeno supera las barreras técnicas para detectar actividad cerebral a frecuencias extremadamente bajas

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Un implante de grafeno supera las barreras técnicas para detectar actividad cerebral a frecuencias extremadamente bajas FECHA | FUENTE | Centro de Investigación Biomédica en Red CIBER El conocimiento que tenemos sobre el cerebro humano crece de forma exponencial, pero aun así quedan grandes y pequeñas preguntas pendientes de respuesta.

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Innovador método para extraer litio

FECHA |

FUENTE | NCyT Noticias de la Ciencia y la Tecnología
El "petróleo del futuro" llaman al litio, un metal estratégico cada vez más valorado y que está presente en grandes cantidades en Argentina. La mayor parte en salares, aunque una nueva fuente promete aumentar su extracción por la mejor calidad del litio: la roca.
El Dr. Mario Rodriguez y el Dr. Gustavo Daniel Rosales, investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad Nacional de Cuyo (UNCuyo) y del CONICET, ambas instituciones en Argentina, patentaron un innovador método para extraer este preciado metal, cada vez más utilizado a nivel industrial para fabricar baterías utilizables en dispositivos electrónicos portátiles y vehículos híbridos y eléctricos.

El método consiste en el procesamiento químico del espodumeno -roca que contiene litio, pero además otros componentes tales como silicio y aluminio- y fue patentado internacionalmente por la UNCuyo y el CONICET. Luego, la empresa australiana Latin Resources acordó la opción de uso de la licencia de esta tecnología para 5 países: Argentina, China, Estados Unidos, Canadá y Australia, donde hay yacimientos de este valioso mineral.

Para ello, la empresa mencionada hizo los aportes necesarios a fin de montar la Planta Piloto para recuperar litio en el Laboratorio de Metalurgia Extractiva y Síntesis de Materiales (MESiMat), la primera de procesamiento de litio del país, que ya funciona en la citada Facultad. Allí se realizan pruebas del escalamiento de esta tecnología innovadora. Por medio de un proceso hidrometalúrgico, que se efectúa sobre rocas de aluminosilicatos, se recuperan todos los componentes de dicho mineral bajo la forma de diferentes sales.

"El objetivo final de este proceso es obtener carbonato de litio, un compuesto muy utilizado en la industria, sobre todo para la fabricación de dispositivos para reserva de energía. La novedad de este proceso es que el litio se va a extraer de una roca, el espodumeno" a bajas temperaturas, explica Rodríguez.

El material con el que trabaja este laboratorio se extrae del yacimiento Las Cuevas, en San Luis, donde los investigadores trabajaron para desarrollar el método. "El mineral se obtiene de la cantera con un 2% de contenido de litio y se concentra por métodos físicos al 5 ó 6%, aproximadamente, que es como se procesa a nivel industrial. Ahí comienza nuestro proceso, que es hidrometalúrgico", agrega el experto. "En este laboratorio tenemos que estudiar ciertas variables operativas del proceso que nos van a servir de indicador en el escalamiento del mismo", completa Rodríguez.

Hay que destacar que se trata de un proceso "amigable con el medio ambiente, ya que no deja pasivos ambientales como otros procedimientos que se utilizan actualmente para la recuperación del metal de esta roca y que, además, demandan un alto consumo de energía", explica. Esto se debe a que en el nuevo proceso los subproductos que se obtienen (como sales de silicio, aluminio y hierro) también se aprovechan. Cabe destacar, que por los métodos industriales actuales "por cada tonelada de roca sólo se aprovecha el 5% que es solamente el contenido de litio", grafica Rodríguez. El otro 95% se convierte en un pasivo ambiental; eso no pasa con esta tecnología.

El laboratorio fue diseñado por él y su colega Rosales. Para ello observaron distintas experiencias en otros sitios, entre ellos en Río de Janeiro (Brasil), donde hay muchos antecedentes de metalurgia extractiva de litio. También vieron los equipos existentes en el mercado y los adaptaron a las necesidades propias de un laboratorio a escala como éste. Cabe aclarar que la mayor parte del equipamiento ha sido construido en Mendoza.

El proceso patentado por los investigadores para obtener el carbonato de litio es el siguiente:

Se ingresa el mineral sólido (en forma de fina "arena") al reactor de 65 litros. Se le agrega agua y después el agente químico. Se programa la temperatura y el tiempo de trabajo, entre 100 y 150 grados centígrados, y de 1 a 3 horas.

Se deja enfriar el reactor (una especie de olla a presión) y luego se destapa.

El contenido se pasa a un filtro Büchner, que trabaja con vacío o presión. Ahí se separa (a modo de un colador) el líquido que va a contener el litio y otros componentes del mineral, como silicio, aluminio y hierro.

Después del filtrado se lava el sólido, el cual se puede utilizar como árido de alta gama de uso comercial. Y el líquido pasa a otra etapa donde se obtienen los distintos subproductos salidos de la lixiviación del mineral.

El líquido se vierte en recipientes, con agitación mecánica, y se le añaden reactivos químicos para obtener otro subproducto. Mientras, el líquido con el litio va al filtro otra vez. Este paso se repite tres veces más hasta que se logran separar todos los subproductos del producto final, el litio.

Finalmente, se pasa al concentrador/evaporador para disminuir el volumen de agua y concentrar la solución en litio. Con otro componente químico se obtiene el carbonato de litio en forma sólida (polvo de color blanco similar a la sal de cocina).

Si -como se prevé- el proceso es factible, la empresa comprará la licencia a la UNCuyo y el CONICET y pasará a replicar el proceso de Planta Piloto a Industrial.

Actualmente, Latin Resources extrae el espodumeno y lo concentra mediante métodos tradicionales para comercializarlo de esta forma. Ahora aspira -con este innovador proceso- a producir el carbonato de litio, lo que le da un valor agregado al producto, un commoditie cada vez más cotizado en el mercado mundial. Tanto que hoy vale 7 mil dólares la tonelada, más de veinte veces el precio al que se comercializa, por ejemplo, la soja. "La producción actual no alcanzaría para la demanda que se viene, es el petróleo del futuro", cierra Rodriguez.

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El "petróleo del futuro" llaman al litio, un metal estratégico cada vez más valorado y que está presente en grandes cantidades en Argentina. La mayor parte en salares, aunque una nueva fuente promete aumentar su extracción por la mejor calidad del litio: la roca.

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Una nueva estrategia supramolecular para construir el cable eléctrico más pequeño

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Una nueva estrategia supramolecular para construir el cable eléctrico más pequeño

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Estructura del cable molecular. / Advanced Materials.
Una nueva estrategia supramolecular de auto-encapsulado consigue polímeros estables para posibles aplicaciones optoelectrónicas.
Los dispositivos emisores de luz basados en polímeros flexibles tienen numerosas potenciales aplicaciones en dispositivos bio-inteligentes. Estos dispositivos bioelectrónicos pueden proporcionar una detección precisa y en tiempo real de señales fisiológicas, como la glucosa o la presión arterial, y constituyen el nuevo paradigma para la monitorización de la salud. Los materiales base de estos dispositivos suelen ser polímeros conjugados que se degradan rápidamente, afectando a la pureza del color y la eficiencia de emisión de luz. El frágil equilibrio de estos polímeros ha sido el principal factor limitante para la comercialización masiva de la electrónica orgánica, y por ello, hoy en día los esfuerzos de muchos grupos de investigación se centran en garantizar la estabilidad de estos materiales.

El grupo de Juan Cabanillas ( IMDEA Nanociencia) -en colaboración con grupos de la Universidad de Nanjing Tech (China) y otros centros de investigación- han trabajado en una estrategia original para superar el problema. Han propuesto una novedosa auto-encapsulación de las cadenas de polímeros, para aislar su estructura de los agentes externos (como oxígeno y humedad) y evitar así la formación de estados excitados entre cadenas, agregación y otros obstáculos que impiden un espectro de emisión puro. El grupo conjugado polidiaril-fluoreno (PHDPF-Cz) consiste en una cadena principal en la que los grupos difenilo se localizan en la posición 9 y las unidades de carbazol (Cz) se localizan en la posición 4. El apilamiento de estos grupos aromáticos rodea la nube electrónica a lo largo del polímero -al igual que ocurre en los cables de alimentación eléctrica, en los que el hilo metálico se aísla por un recubrimiento de plástico. Las moleculas apiladas permiten el transporte de carga a lo largo de la cadena y simultáneamente dificultan las interacciones de tipo π-π entre cadenas en el estado sólido.

Las propiedades ópticas del material PHDPF-Cz han sido estudiadas por Cabanillas y Sun en IMDEA Nanociencia, con la técnica de espectroscopía ultrarrápida. Láminas de PHDPF-Cz muestran una larga estabilidad del espectro de emisión en el tiempo, incluso al exponerlas a condiciones desfavorables (8 h a 180 ºC en aire). Esto se evidencia por la ausencia de la emisión verde, característica de los defectos y agregación inducidos por el oxígeno. Los espectros de absorbancia y emisión son insensibles al entorno de la cadena, ya sea solución, gel o película sólida, y también son insensibles al espesor de la lámina, lo que indica una propiedad excelente para su procesamiento industrial a gran escala. Para investigar la capacidad de transporte del PHDPF-Cz, se construyó un diodo emisor de luz haciendo un sandwich con la lámina entre dos electrodos. Se encontró una alta movilidad de huecos, varios órdenes de magnitud mayor que la encontrada previamente para otros polímeros conjugados, y que es apenas dependiente del espesor de la lámina (en el rango de 95-175 nm). Además, se encontró que la luminiscencia azul era independiente del voltaje de corriente aplicado (4-9 V), lo que constituye una característica deseada para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos.

Los cables moleculares están atrayendo un gran interés en la fabricación de dispositivos electrónicos flexibles. Las ventajas de tales materiales son muchas. Son solubles, por lo que podrían procesarse como tintas para la impresión de circuitos 2D. La química de los polímeros conjugados es muy rica, lo que significa que es posible ajustar las propiedades de emisión mediante ingeniería de materiales. Y son orgánicos y flexibles, por lo que potencialmente podrían integrarse en dispositivos biológicos inteligentes. Un paso adicional en la ingeniería de estos materiales sería su disposición en fibras ordenadas, que permitiría un transporte de carga en una sola dirección.

El grupo de Cabanillas está trabajando actualmente en estrategias para mejorar las propiedades de emisión de los polímeros conjugados. El año pasado, estudiaron una estrategia diferente para revestir los polímeros por sus propias cadenas laterales, con geometrías o bien helicoidales o bien de tipo anillo. "Ambas estrategias funcionan bien, pero hemos demostrado que la estrategia de revestimiento helicoidal [1] obliga a la disposición coplanar de los monómeros vecinos, es decir, las moléculas se sitúan en el mismo plano. Esto permite una conjugación extendida en la que el transporte podría ser mucho más eficiente", dice Cabanillas. Continúa: "La movilidad electrónica a lo largo de las cadenas es verdaderamente más alta que la movilidad entre cadenas, y esto abre muchas posibilidades nuevas e interesantes para los polímeros que emiten luz, incluido su uso para amplificación coherente de luz".

Juan Cabanillas es investigador en IMDEA Nanociencia. Su investigación se centra en la dinámica de estados excitados en polímeros conjugados y la aplicación de estos materiales en diferentes campos, como la iluminación, la detección de luz y la detección química. El trabajo aquí presentado ha sido cofinanciado por el Ministerio de Economía y Competitividad de España, el China Scholarship Council y el programa Severo Ochoa de Centros de Excelencia.
Referencias bibligráficas:

[1] Jinyi Lin, Bin Liu et al. 2019.Ultrastable supramolecular self-encapsulated wide-bandgap conjugated polymers for large-area and flexible electroluminescent devices. Adv. Mater. DOI: 10.1002/adma.201804811

[2] Chen Sun et al. 2018.Amplified spontaneous emission in insulated polythiophenes. J. Mater. Chem. C, 6. DOI: 10.1039/C8TC01204K

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Una nueva estrategia supramolecular para construir el cable eléctrico más pequeño

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Estructura del cable molecular. / Advanced Materials. Una nueva estrategia supramolecular de auto-encapsulado consigue polímeros estables para posibles aplicaciones optoelectrónicas. Los dispositivos emisores de luz basados en polímeros flexibles tienen numerosas potenciales aplicaciones en dispositivos bio-inteligentes.

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Científicos rusos crean material capaz de resistir 700ºC

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Científicos rusos crean material capaz de resistir 700ºC

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Las máximas temperaturas de funcionamiento de las capas de barras de combustible en los reactores de nueva generación ascienden a 550-700°С

Regeneración 12 de marzo 2019. Físicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) crearon un material único de tres capas -acero-vanadio-acero- capaz de soportar por tiempo prolongado temperaturas de hasta 700°С, altos niveles de radiación, tensiones mecánicas y ataques químicos.

Este material puede usarse en capas de barras de combustible de reactores nucleares, elementos fundamentales del reactor, que entran en contacto con el combustible de uranio y controlan la intensidad de la reacción nuclear, informó el Servicio de Prensa de la Universidad.

El problema principal del reactor nuclear de neutrones rápidos de nueva generación, que hace posible reutilizar el uranio ya usado, consiste en cargas serias a que se someten las barras.

Un fluido refrigerante a base de metal líquido -sodio- ejerce la influencia en las barras desde el exterior. Se crean cargas mucho más altas que las que pueden soportar las capas de barras de los reactores existentes.

Para cerrar el ciclo de combustible nuclear en reactores de neutrones rápidos de nueva generación son necesarios nuevos materiales de construcción, capaces de garantizar un grado más alto de quema de combustible que el conseguido actualmente.

Estos materiales deben soportar dosis de radiación de hasta 180-200 dislocaciones por átomo, en vez de las máximas 100-130 dislocaciones por átomo en los materiales existentes.

En tales condiciones, las capas de barras fabricadas de acero no son capaces de funcionar, por lo cual los físicos se plantearon la tarea de crear un material capaz de soportar durante un largo período la influencia simultánea de varios factores superagresivos del medio ambiente.

"Nuestro equipo desarrolló un material de tres capas 'acero-aleación de vanadio-acero', que parece un bocadillo. El acero inoxidable ferrítico garantiza la resistencia a la corrosión y la aleación de vanadio (V-4Ti-4Cr) garantiza la resistencia al calor y a radiación suficiente para que el material sea resistente a la influencia de entornos superagresivos del reactor nuclear", dijo Alexandra Baránova.

La coautora del proyecto, estudiante de posgrado del Departamento de metalología y física de resistencia de la NUST MISIS, agregó que la tarea de crear tal material compuesto no es fácil, porque dos materiales deben ser monolíticos al máximo en los puntos de conexión.

En sus trabajos "se logró resolver el problema mediante un tratamiento complicado termomecánico de elementos de tres capas que incluye la coextrusión caliente (compresión), la forja radial y la laminación conjunta",

En resumen, se produce la formación de una "zona de transición" al margen de los materiales compuestos donde los materiales se difunden, lo que garantiza una alta firmeza de su conexión", destacó Alexandra Baránova.

Según los científicos, gracias al uso de esta tecnología, el acero y la aleación de vanadio se arraigan uno en el otro. El grupo de científicos logró crear un prototipo de la capa de la barra de combustible que representa un tubo monolítico de tres capas.

Los ensayos de laboratorio mostraron una alta resistencia mecánica del material compuesto obtenido cuando se somete a las temperaturas de hasta 700°С. Próximamente los físicos planean investigar la resistencia a radiación del material de tres capas.

(Notimex)

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Científicos Rusos crean material capaz de soportar temperaturas de 700°C

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Las máximas temperaturas de funcionamiento de las capas de barras de combustible en los reactores de nueva generación ascienden a 550-700°С Regeneración 12 de marzo 2019. Físicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) crearon un material único de tres capas -acero-vanadio-acero- capaz de soportar por tiempo prolongado temperaturas de hasta 700°С, altos niveles de radiación, tensiones mecánicas y ataques químicos.

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Desarrollan materiales para el control de la contaminación

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Desarrollan materiales para el control de la contaminación

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Desarrollan materiales para el control de la contaminación
FuniMAT (Functional Inorganic Materials), el equipo de Carlos Martí-Gastaldo en el Instituto de Ciencia Molecular de la Universitat de València, forma parte de uno de los proyectos seleccionados por el programa RETOS-COLABORACIÓN (Ministerio de Ciencia, Innovación e Universidades), destinado a financiar iniciativas de cooperación entre empresas y organismos de investigación.
FuniMAT ( Functional Inorganic Materials), el equipo de Carlos Martí-Gastaldo en el Instituto de Ciencia Molecular de la Universitat de València, forma parte de uno de los proyectos seleccionados por el programa RETOS-COLABORACIÓN (Ministerio de Ciencia, Innovación e Universidades), destinado a financiar iniciativas de cooperación entre empresas y organismos de investigación.

El objetivo de la convocatoria Retos-Colaboración, que se produce en el marco del Plan Estatal de I+D+i, es la financiación de proyectos de cooperación entre empresas y organismos de investigación, con el fin de promover el desarrollo de nuevas tecnologías y la aplicación empresarial de nuevas ideas y técnicas, así como contribuir a la creación de nuevos productos y servicios.

El grupo FuniMAT constituye, en este caso, la base del proyecto AMBICOAT, dedicado al desarrollo de recubrimientos basados en compuestos organometálicos para la mejora de la calidad del aire en ambientes interiores. Para su desarrollo, trabajarán en consorcio diferentes empresas e instituciones: la Asociación de Investigación de Materiales Plásticos, la Asociación de Investigación de las Industrias Cerámicas, el Grupo Keraben, las empresas Omar Coatings y Pectro, y la Universitat de València.

En este marco, FuniMAT desarrollará nuevos materiales porosos para el control de la contaminación en ambiente interior, que las entidades colaboradoras del proyecto integrarán en sus productos comerciales. Dichos materiales han sido producidos en el marco del proyecto ERC Starting Grant liderado por Martí-Gastaldo, y se encuentran protegidos por una patente copropiedad de la Universitat de València y la Universidad de Granada, licenciada por estas instituciones académicas a la empresa spin-off MatCo -en el Parc Científic de la Universitat de València-, en línea con los objetivos de transferencia del conocimiento que caracteriza a la Universidad del siglo XXI.

FuniMAT es un grupo de investigación en la interfaz entre la química inorgánica y la química de materiales, dedicado al diseño de nuevos materiales porosos avanzados para su implementación en aplicaciones de interés medioambiental. Su principal objetivo, según Carlos Martí-Gastaldo, investigador responsable del grupo, "es facilitar las aplicaciones basadas en estos materiales, como la catálisis, la fotocatálisis, la electrocatálisis o el almacenamiento de energía, de cara a una nueva generación de dispositivos electrónicos porosos o a la conversión de energía solar".

El proyecto AMBICOAT tiene una duración de tres años. Para su desarrollo, el programa RETOS ha destinado poco más de un millón de euros.

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Desarrollan materiales para el control de la contaminación

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FuniMAT (Functional Inorganic Materials), el equipo de Carlos Martí-Gastaldo en el Instituto de Ciencia Molecular de la Universitat de València, forma parte de uno de los proyectos seleccionados por el programa RETOS-COLABORACIÓN (Ministerio de Ciencia, Innovación e Universidades), destinado a financiar iniciativas de cooperación entre empresas y organismos de investigación.

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Láminas de un nuevo material compuesto inteligente, de espesor nanométrico

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Láminas de un nuevo material compuesto inteligente, de espesor nanométrico

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Láminas de un nuevo material compuesto inteligente, de espesor nanométrico

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Arriba: Estructura del difluoruro de polivinilideno (PVDF) y del PC que se ha incluido en su matriz para formar la lámina de material híbrido. Abajo: evolución de la luminiscencia de dicha lámina con la temperatura, al irradiarla con luz ultravioleta de 312 nm.