Desarrollan "hoja artificial" que convierte luz solar en combustible

Imagen: Imperial.ac.uk

Científicos estadounidenses desarrollaron una "hoja artificial" que convierte la luz solar en combustible químico que puede ser almacenado y utilizado más tarde, según un estudio publicado el viernes.

Cuando se coloca en un recipiente con agua, la célula solar de silicio, que tiene materiales catalíticos de cada lado, genera burbujas de oxígeno en un lado y burbujas de hidrógeno en el otro, que pueden ser separadas y recogidas.

Los gases pueden después ser integrados en una célula de combustible que los recombina en agua produciendo una corriente eléctrica, explicó el principal autor del estudio, Daniel Nocera, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT).

Una nota publicada en la revista Science, firmada por seis investigadores de Sun Catalytix, una empresa de energía solar fundada por Nocera, detalla el dispositivo.

Según Nocera, la "hoja" está hecha de materiales abundantes y baratos.

La hoja de semiconductores de silicio está recubierta en una de sus caras con un catalizador a base de cobalto, que libera el oxígeno, y por otro, con una aleación de níquel, molibdeno y zinc, que separa el hidrógeno.

"Creo que habrá verdaderas oportunidades para esta idea", dijo Nocera en una declaración que acompaña la nota en Science. "No se puede ser más portátil: no necesita cables, es ligero y no requiere muchos equipos adicionales, más allá de algo para capturar y almacenar los gases".

El dispositivo no estará listo para la producción comercial, sin embargo, hasta que se desarrollen los sistemas que puedan recolectar, almacenar y utilizar los gases, dijo. "Es un paso", dijo Nocera. "Va en la dirección correcta".

Información de AFP. Resumen de Sophimanía

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Científicos crean luz "de la nada"

Imagen: ABC.es

Un grupo de físicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Gothenburg, Suecia, ha logrado algo casi «divino». Ha producido fotones visibles a partir de las partículas virtuales que se creía existían en el vacío cuántico. En pocas palabras: han obtenido luz prácticamente de la nada. Para conseguir esta hazaña, algo que hasta ahora era solo una teoría, el equipo ha utilizado un dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID) que consigue modular la velocidad de la luz.

Los investigadores presentarán sus conclusiones la próxima semana en Padua, Italia. De momento, la investigación aparece publicada en arXiv.org, y los autores no quieren ofrecer más datos hasta que su trabajo esté listo para su publicación en una revista de alto nivel. Sin embargo, científicos que no están directamente vinculados al equipo aseguran en la web de Nature que el resultado es impresionante.

Si la investigación se verifica, se convertirá en una de las pruebas experimentales más inusuales de la mecánica cuántica en los últimos años y «un hito importante», afirma John Pendry, físico teórico del Imperial College de Londres, ajeno al estudio. «Es un gran avance», añade Federico Capasso, un físico experimental en la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, quien ha trabajado en los efectos cuánticos similares.

El experimento radica en uno de los más extraños y más importantes principios de la mecánica cuántica: el principio de que el espacio vacío es todo lo contrario. La teoría cuántica predice que el vacío es en realidad una espuma retorcida en el que las partículas revolotean.

La existencia de estas partículas es tan fugaz que a menudo se describe como virtual. Sin embargo, puede tener efectos tangibles. Por ejemplo, si dos espejos se colocan muy muy próximos entre sí, las partículas virtuales que existen entre ellos y fuera crearán una fuerza que empujará las placas metálicas entre sí. Es lo que se conoce como «Efecto Casimir», en honor al físico holandés Hendrik B.G. Casimir, quien propuso esta teoría junto a su colega Dirk Polder en 1940.

Durante décadas, los teóricos han predicho que un efecto similar puede producirse en un solo espejo que se está moviendo muy rápidamente. Según la teoría, un espejo puede absorber la energía de los fotones virtuales en su superficie y volver a emitir esa energía como fotones reales. El efecto sólo funciona cuando el espejo se mueve a través del vacío a casi la velocidad de la luz, lo que es casi imposible para los dispositivos mecánicos que utilizamos a diario.

Los físicos de Chalmers consiguieron evitar el problema utilizando una pieza de la electrónica cuántica conocida como dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID), que es extraordinariamente sensible a los campos magnéticos. De esta forma, el dispositivo actuó como un espejo y ajustando la dirección del campo magnético miles de millones de veces por segundo consiguieron «menearlo» a alrededor del 5% de la velocidad de la luz, lo suficiente para ver el efecto.

El resultado fue una lluvia de fotones saltando desde el vacío. Capasso cree que el experimento es «muy inteligente», y una buena demostración de la mecánica cuántica, aunque duda de que pueda tener algún efecto práctico. Sea como sea, para los físicos es un logro realmente emocionante.

Información de ABC.es. Resumen de Sophimanía

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Para ahorrar petróleo Seúl prohíbe iluminación "no esencial"

La espectacular Seúl comienza a sentir el impacto de la situación en

Oriente Medio. Imagen: Traveldealsfinder.com

El Gobierno surcoreano prohibió toda iluminación "no esencial", so pena de multa, ante la subida de los precios del petróleo alentadas por las revueltas en Oriente Medio y el norte de África, indicaron este lunes responsables gubernamentales.

Las luces exteriores en puentes, edificios comerciales, de viviendas y rescacielos deberán apagarse a medianoche, también los rótulos luminosos y paneles publicitarios, indicó un comunicado del Ministerio de Economía y Conocimiento.

Los lugares de diversión deberán apagar luces a las dos de la madrugada y los rótulos de las gasolineras deberán estar apagados durante el día. Pasados siete días, los incumplimientos de estas disposiciones pueden ser multados hasta con tres millones wones (2,700 dólares).

Esta medida "pretende limitar el uso no esencial de energía para minimizar los inconvenientes para empresas y público", indica el Ministerio. Los empleados del sector público también deberán dejar el carro en casa al menos una vez por semana.

Información de AFP. Resumen de Sophimanía

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Biofotónica: Neuronas emiten luz ¿para comunicarse? ¿para sincronizarse? ¿Para pensar?

Imagen: Allthingscomfy.com

En los últimos años, un creciente cuerpo de pruebas demuestran que los fotones desempeñan un papel importante en el funcionamiento básico de las células. La mayor parte de estas pruebas proceden del recuento del número de fotones que produce la célula. Resulta que, para sorpresa de muchos, muchos células, quizá la mayoría, emiten luz mientras realizan su funcionamiento.

De hecho, parece como si muchas células usaran luz para comunicarse. Ciertamente hay pruebas de esto en bacterias, plantas e incluso células renales. Distintos grupos incluso han demostrado que los cerebros de las ratas, literalmente brillan gracias a los fotones producidos por el funcionamiento de las neuronas.

Y esto genera una interesante cuestión: ¿qué papel desempeña la luz en el funcionamiento de las neuronas? El hecho de que las neuronas emitan luz no significa que puedan recibirla o procesarla.

Pero está empezando a surgir una interesante prueba de que la luz puede desempeñar perfectamente un papel importante en la función neuronal. Por ejemplo, a principios de año, un grupo demostró que las neuronas espinales en ratas, realmente pueden conducir la luz.

Hoy, Majid Rahnama de la Universidad Shahid Bahonar de Kerman en Irán y un grupo de colegas, sugieren cómo podría funciona esto. Y van incluso más allá, haciendo una predicción inicial sobre el papel que los fotones podrían desempeñar en la forma en que funciona el cerebro. Para empezar, Rahnama y compañía, señalan que las neuronas contienen muchas moléculas sensibles a los fotones.

Pero los fotones también sería absorbidos por otros materiales de la célula, líquidos, membrana, etc, y esto debería hacer que la célula fuese opaca. Por lo que Rhanama y sus colegas teorizan que los microtúbulos pueden actuar como guías de onda, canalizando la luz desde una parte de la célula a otra.

Los microtúbulos son el andamiaje interior de las células, proporcionando apoyo estructural, pero también creando autopistas a lo largo de las cuales las máquinas moleculares transportan mercancías a través de la célula. Son unas cosas extraordinarias. ¿Podría ser que también funcionasen como fibras ópticas?

Tal vez. Pasan luego a sugerir que la luz canalizada a través de los microtúbulos puede ayudar a coordinar actividades en distintas partes del cerebro. Es cierto que la actividad eléctrica en el cerebro está sincronizada a lo largo de distancias que no pueden explicarse fácilmente. Las señales eléctricas viajan demasiado lentamente para hacer este trabajo, por lo que debe haber algo más.

Y, por supuesto, Rhanama y compañía no son los primeros en sugerir que los microtúblos desempeñan un papel clave en el funcionamiento del cerebro. Hace 15 años, Roger Penrose sugirió que la consciencia es, básicamente, un fenómeno de la mecánica cuántica y que los microtúbulos eran el medio en el que tenía lugar.

Es un gran salto asumir que los fotones realizan este trabajo. Pero la ciencia se construye con grandes saltos imaginativos como éste. Lo que Rhanama y sus colegas necesitan es que alguien compruebe esta idea por ellos, lo cual no será algo sencillo. Especular no hace daño, pero las pruebas son las reinas.

Lo que está claro es que la biofotónica es uno de los campos de movimiento más rápido y más emocionantes de la ciencia actual. Y en este tipo de entorno de rápidos cambios, pensar de este modo puede disparar una revolución.

Información de Technologyreview.com. Resumen de Sophimanía de una traducción de Ciencia Kanija

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Para el 2014: México reemplazará por focos ahorradores todas sus lámparas

La buena noticia: no tienes que esperar una ley, puedes comenzar hoy mismo.

Foto: Arqhys.com

El presidente de México, Felipe Calderón, anunció un programa por el que se reemplazarán gradualmente hasta el 2014 todas las lámparas incandescentes existentes en el país por focos ahorradores.

La medida comenzará a aplicarse en diciembre del próximo año cuando se prohibirá la venta de focos incandescentes de 100 watios y continuará en los mismos meses de 2012 y 2013 cuando se retirarán del mercado las lámparas de 75 y 40 watios, respectivamente.

A través del Programa Luz Sustentable, el gobierno de México apoyará a más de once millones de familias con escasos recursos económicos a enfrentar este cambio con la entrega gratuita de cuatro lámparas ahorradoras a cambio de 4 incandescentes, lo que representará ahorros de hasta un 18% en su factura.

Calderón, quien hizo el anuncio durante la Cumbre del Cambio Climático de Cancún, dijo que el programa ayudará a ahorrar al menos 780,000 toneladas de CO2 al año, lo que equivale a evitar el consumo de 2,7 millones de barriles de petróleo.

El mandatario recordó que en México una quinta parte de la energía eléctrica que se consume está destinada a la iluminación y el uso extendido de focos de baja eficiencia energética provoca un incremento del consumo de más de un 40 por ciento.

Recordó que en el mundo la energía destinada a iluminación supone una quinta parte del consumo total y representa el 6 por ciento de los gases efecto invernadero (GEI).

El programa también prevé apoyar a los municipios en la sustitución de alumbrado público incandescente por focos ahorradores, lo que se hará a través del Banco Nacional de Obras y Servicios Públicos (Banobras). Con estas medidas, Calderón estimó que se producirá un ahorro de energía del 12 por ciento en las próximas dos décadas.

Información de EFE. Resumen de Sophimanía

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Logran avance en la creación de la 'invisibilidad'

Imagen: Internet

La ciencia trabaja desde hace más de un siglo en la creación de un posible manto de la invisibilidad que podría, mediante el uso de las propiedades refractoras de un material, desviar las ondas de luz de un objeto y convertirlo en invisible en el espacio.

El nuevo mecanismo creado por el equipo liderado por Martin MacCall, cuyas conclusiones se publican hoy en el Journal of Optics, da un paso más al poner en práctica esta técnica en una cuarta dimensión, el tiempo, abriendo la posibilidad de esconder u ocultar eventos enteros.

El trabajo del equipo de MacCall sugiere que un objeto podría moverse de una región del espacio a otra sin que ninguno de los potenciales espectadores lo detectara. Para conseguir este efecto, los investigadores manipularon las propiedades de la luz y crearon un manto de "vacío temporal" en el que los eventos no serían percibidos por el espectador.

"Hemos mostrado que es posible ocultar el paso del tiempo. De forma que no sólo pueden oscurecerse eventos específicos sino que sería posible para mí estar viendo a una persona que de repente desaparece y reaparece en un lugar distinto", señala a MacCall.

"Normalmente tienes una fuente de luz detrás de un objeto que te permite ver su historia. Imagina que la historia es como una película y a esa película se le quita una escena, eso es lo que hemos conseguido", explica el italiano Alberto Favaro, de Imperial College, también coautor del estudio.

"Nuestro manto de invisibilidad de eventos en el espacio y en el tiempo funciona al dividir la fuente de luz en fotones. Se determina un punto en el que se decide que los fotones que se encuentran delante se aceleren y los que están en la parte de atrás se retrasen. De esta forma, en el centro se crea un área en la que no hay fotones. El evento que no recibe iluminación se esconde en este vacío. Mientras el espectador percibe sólo un flujo continuo de eventos", ilustra Favaro.

"Al contrario de lo que ocurre con otros mantos, este sistema no trata de desviar la luz de un objeto, sino que estrecha los rayos de luz en el tiempo, abriendo como una cortina de teatro y creando un pasillo temporal en el que la energía, la información y la materia puede ser manipulada o transportada sin ser detectada", continúa el investigador.

Además, Favaro señala que mientras los mantos de invisibilidad hacen que el objeto desaparezca de forma definitiva ("nunca se ve"), el mecanismo inventado por ellos hace que el evento desaparezca en un determinado momento, en una escena que se ha cortado, pero puede volver (o no) a aparecer después.

Las aplicaciones del invento permitirían en un principio sentar las bases para la creación de un manto que permitiera la invisibilidad en el tiempo.

Pero mucho antes de que esto ocurra y la ciencia gane la partida a la ficción, podría tener un gran impacto en la comunicación con fibras ópticas y en el desarrollo de los "computadores cuánticos", que se basan en la manipulación de la luz para la transmisión segura de una enorme cantidad de datos.

Es una transmisión de datos en un canal por vía de luz en una fibra óptica. Por un lado, tienes un canal que envía información contínua, como la circulación continua coches de una carretera. "Por otro lado, tienes la persona que intenta cruzar la carretera, que sería información ocasional y prioritaria", ejemplifica Favaro.

"Lo ideal es procesar la información prioritaria siempre, pero no sabes cuándo se va a producir, porque es ocasional. Nuestro invento permitiría utilizar el manto para que la persona pudiera cruzar la carretera y la información fuera procesada rápidamente. Después de esto se podría cerrar el vacío del medio de forma que la etapa de procesar información prioritaria no se vea y todo siga como si no hubiera interrupción", asegura el investigador.

Al contrario del resto de las aplicaciones, el impacto del nuevo hallazgo en computadores cuánticos podría aplicarse, según Favaro, en tan sólo un par de años.

Información de Sinc. Resumen de Sophimanía

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Científicos alemanes "capturan" haz de luz en esfera

Imagen: Newscientist.com

Científicos alemanes de la Universidad de Erlangen-Nuremberg han logrado algo que parece imposible: capturar un haz de luz en una esfera y hacerlo circular en su interior.

La luz, que normalmente viaja en líneas rectas, ha sido atrapada gracias al uso de superficies curvas complejas. No es una simple curiosidad, puede ayudar a entender cómo es que la luz viaja en espacios curvos.

De acuerdo con la relatividad general de Einstein, la gravedad es el producto de una masa deformando el espacio (como una bola sobre una sábana suspendida en el aire). Siguiendo este principio los científicos alemanes elaboraron complejos objetos 3D a los que dispararon lásers.

Imagen: Newscientist.com

La luz queda "atrapada" entre las superficies reflectantes, creando un anillo brillante a la vista del observador. Para conseguir el efecto se necesitan pulidoras de superficies sumamente complejas, utilizadas en la industria de los diamantes, máquinas que apenas tienen una década en el mercado.

"Es un experimento básico y bello", ha declarado Ulf Leonhardt, de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido, quien no participó en el experimento.

Información de Newscientist.com. Versión, edición y traducción de Sophimanía

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Científicos consiguen doblar la luz y hacer nudos con ella

El "nudo" de luz láser, una promesa de nuevas tecnologías. Imagen: Mark Dennis.

Tenemos la idea, generalmente acertada, de que la luz se propaga en línea recta y sólo en línea recta. Pero un reciente experimento ha permitido a los científicos curvarla y "anudarla" como un pasador de nuestros zapatos.

Para ello han usado un holograma computarizado y una hipótesis de la matemática abstracta o pura. La hazaña no solo nos brinda imágenes bonitas, también abre las puertas para mejorar todos los dispositivos tecnológicos que usan rayos láser.

"Un haz de luz a través del espacio se puede entender también como las aguas de un río que fluye -explica Mark Dennis, uno de los investigadores de la Universidad de Bristol (Inglaterra) involucrados en el experimento- aunque normalmente viaja en línea recta, teóricamente era posible concebir giros y remolinos".

Esos "remolinos de luz" se llaman vórtices ópticos. Y los hologramas han probado ser una tecnología capaz de crearlos. Utilizando un holograma controlado por computadora y matemáticas abstractas consiguieron "anudar el nudo" de luz.

"El holograma actúa igual que un filtro de luz, como el vidrio de un vitral en una iglesia -explica Dennis- la luz que lo atraviesa adquiere un patrón de colores particular". El mismo principio actúa con el holograma, pero de una forma más precisa gracias a que cada punto de él actúa como un pequeño cristal.

Se demuestra así cómo los físicos pueden adaptar las matemáticas puras, desarrolladas sin tener expectativas de aplicaciones prácticas, como la teoría de los nudos, a sus experimentos de física. Esta nueva tecnología es muy prometedora ya que lleva el control de la luz (de la luz láser en particular) a niveles más precisos y más controlados que nunca.

Información de LiveScience. Versión, edición y traducción de Sophimanía

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Instrucciones para atrapar un arco iris

Atrapado entre espacios más pequeños que la longitud de sus ondas. Foto: V.N. Smolyaninova

Según NewScientist, investigadores en el área de la óptica han conseguido atrapar por primera vez un arco iris. ¿Suena curioso, ah?

La "trampa" que se necesita para tan poco poético experimento es una lente recubierta por uno de sus lados con una capa de oro de 30 nanómetros de ancho, puesta sobre el portaobjetos de un microscopio, también recubierto de oro.

Lente con base de oro bombardeada por un laser. Foto: NewScientist

La idea es de la física Vera Smolyaninova de la Universidad de Towson, en Baltimore. Luego de colocar ambos objetos uno contra el otro, se dispara un rayo láser sobre la lente creando así un arco iris.

Este "queda atrapado" porque la luz no puede pasar a través de una abertura más pequeña que su longitud de onda. El resultado está en la foto: luz visible distribuida de acuerdo a su longitud de onda, los verdes (más cortos) hacia el centro y los rojos (más grandes) hacia el exterior. Entre ellos el resto de colores "atrapados".

El artículo no menciona ninguna utilidad práctica para este hallazgo, aunque no se puede descartar que ya tenga alguna o la tenga pronto.

La leyenda del arco iris y el oro no era tan descabellada después de todo.

Imagen: Wildfireplan

No deja de ser curioso que un experimento que puede ser descrito popularmente como "atrapar el arco iris" implique oro para su realización, lo cual coincide con la popular leyenda de que al final del arco iris existe una marmita con monedas de oro. ¿Casualidad? Por supuesto que sí. Pero una casualidad bonita.

Información de Microsiervos y NewScientist. Versión de Sophimanía

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Nobel de física fue para pioneros de la "sociedad de la información"

Charles K. Kao, Willard S. Boyle y George E. Smith. Foto: Reuters

La mayoría de inventos que usamos a diario y cuya existencia damos por descontada y absolutamente imprescindible para nuestra vida, alguna vez apenas fueron el "desvarío" de algún soñador o "inventor loco" del que nos hubiéramos reído o al menos cambiado de acera al verlo venir.

Ese pudo ser el caso de los tres estadounidenses pioneros de internet y de la "sociedad de la información" que este año recibieron el Nobel de física: Charles K. Kao (nacido en Shanghai), ganador de la mitad del premio, logró romper la barrera para transmitir señales de luz a través de 100 km de fibra óptica.

Willard S. Boyle y George E. Smith (ganadores de la otra mitad) que lograron llevar a la práctica las teorías de Einstein y transformar la luz en señales eléctricas reconocibles –y capturables- por los millones de cámaras digitales que a día de hoy operan en el mundo.

Los tres se verán en Estocolmo el 10 de diciembre. Boyle declaró ayer que se había enterado de la noticia antes incluso de tomarse su café de buena mañana, y que la sensación fue tan "maravillosa" que llegó a preguntarse si "aquello era real".

Los inventores no siempre preveen todas las utilidades de sus ideas. Foto: Packphour

Kao estaba convencido de que tenía que ser posible prolongar las posibilidades de transmisión de la luz a través de la fibra óptica, que entonces no pasaban de 20 km hasta que la señal se disipara casi por completo. La impresión más generalizada era que eso se debía a incidentes o torceduras de la fibra. El intuyó que la clave era la materia de la fibra óptica misma –el vidrio-, y entre 1966 y 1970 consiguió producir una fibra de vidrio “ultrapura”, mucho más transparente.

Así rompió la “barrera de la luz” y puso la primera piedra de una comunicación global donde casi todo era posible. The New York Times celebró ayer este premio dando cuenta de que si toda la fibra óptica que hoy en día “cablea” el planeta se desenrollara y se pusiera en fila, la extensión resultante sería de mil millones de kilómetros.

Boyle y Smith empezaron en 1969 a trabajar con la teoría –con la que Einstein ganó el Nobel en 1921- sobre el efecto fotoeléctrico. Einstein teorizó que cuando la luz toca un fragmento de silicio, este emite electrones, más cuánto más brillante es la luz. Boyle y Smith trataron de sacar provecho de esta ley para crear memoria electrónica, y así hicieron posibles, entre otros “milagros”, las cámaras digitales que capturan la luz electrónicamente y no sobre una película.

Además sus hallazgos hicieron posibles las observaciones panorámicas del telescopio espacial Hubble y las imágenes de Marte tomadas por las sondas de la NASA.

Información de abc.es. Resumen y versión de Sophimanía

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Descubren ¨fibra óptica natural¨ en las esponjas de mar

Tethya aurantium: primitiva y ultramoderna a la vez. Fuente: Internet

Las esponjas de mar están entre los más antiguos y simples animales de nuestro planeta. Pero tienen un ¨futurista¨ sistema de transmisión de luz que ha sorprendido y deleitado a los investigadores.

El hallazgo, hecho por un equipo alemán, ha sido publicado por la Revista Experimental de Biología Marina y Ecología.

Otros animales marinos que emiten luz lo hacen usando cargas eléctricas que viajan a través de sus nervios, pero algunas esponjas lo hacen usando una especie de ¨fibra óptica natural¨.

Según los investigadores, esto ayudaría a explicar por qué las esponjas pueden crecer tanto y cómo organismos más pequeños pueden vivir dentro de ellas.

Esqueletos de cristal

Las esponjas son organismos tan primitivos que carecen de músculos, nervios y órganos internos. Básicamente son grupos de células diversas ligadas por un exoesqueleto.

Dos de las tres mayore esponjas conocidas construyen estos exoesqueletos usando unas estructuras llamadas espículas. Estas son barras silicio que -según acaban de probar los alemanes de la Universidad de Stuttgart- sirven de conductores de luz, exactamente igual que la fibra óptica artificial.

Cuando la luz llega a la superficie de la esponja, esta es transmitida -como si fuera data- al interior del animal.

¨Las esponjas son seres fascinantes que todavía tienen muchos secretos por revelarnos¨ ha dicho Franz Brummer, uno de los directores de la investigación, quien vaticina que las esponjas gigantes que viven en las profundidades del mar pueden tener espículas de más de un metro de largo y dos centímetros de diámetro.

Al llevar la luz al interior de sus cuerpos, las esponjas alimentan a muchos pequeños organismos y bacterias que tienen relaciones simbióticas con la esponja, permitiéndoles a su vez crecer mucho.

Información de BBC News. Edición y traducción de Sophimanía
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