Microelectrónica flexible para ojos y hojas

Un equipo de científicos del instituto suizo ETH de Zúrich presenta esta semana en la revista Nature Communications un procedimiento para transferir dispositivos electrónicos muy delgados y flexibles a casi cualquier tipo de superficie. Los circuitos se pueden, incluso, envolver en cabellos humanos sin dejar de funcionar.

El método consiste en fabricar una ‘oblea’ con distintas capas: una base de silicio, una lámina de alcohol de polivinilo y otra encima de parileno, una sustancia transparente y biocompatible que lleva los componentes electrónicos.

Después, la capa de alcohol se diluye en agua, se desprende la base de silicio y queda disponible el parileno con los transistores para ser utilizados en superficies tan variadas como tejidos textiles, hojas de plantas o piel humana.

“El parileno que empleamos como sustrato tiene tan solo una micra de espesor, pero se puede depositar a gran escala”, destaca a SINC Giovanni Salvatore, el autor principal del trabajo.

“Podemos fabricar dispositivos de una micra, pero potencialmente se podrían alcanzar tamaños todavía más pequeños, lo que permitiría sobrepasar los 100 MHz  (como los que usan las etiquetas RFDI o de identificación por radiofrecuencia)”, añade el investigador.

Según sus promotores, la versatilidad de esta sencilla técnica abre nuevas posibilidades en el campo de los biosensores, especialmente en aquellos que miden parámetros sobre la salud.

“Proveemos su aplicación en lentes de contacto inteligentes que servirán para controlar la presión intraocular en pacientes con glaucoma”, apunta Salvatore.

“Pero además –añade–, esta técnica se podría usar para implantar sensores en la piel o en otros tejidos animales o vegetales, con conexiones inalámbricas, así como en el desarrollo de células solares ultraligeras que proporcionen energía a los dispositivos portátiles”. (Fuente: SINC)
 

Una supernova que actúa como fábrica de polvo cósmico

Nuevas e impactantes observaciones realizadas con el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) captan, por primera vez, los restos de una supernova reciente en presencia de grandes cantidades de polvo cósmico formado hace poco tiempo atrás. Si una cantidad suficiente de este polvo lograra realizar la peligrosa transición hacia el espacio interestelar, podría explicar cómo muchas galaxias adquirieron su aspecto oscuro y polvoriento.

Las galaxias pueden contener enormes cantidades de polvo y se cree que las supernovas son una de sus principales fuentes de producción, especialmente en el Universo primitivo. Pero la evidencia directa que demuestra la verdadera capacidad que tienen las supernovas de generar polvo ha sido muy escasa hasta el momento, y no da respuesta a los grandes volúmenes de polvo detectados en galaxias jóvenes y distantes. Sin embargo, observaciones realizadas con ALMA están cambiando este escenario.

"Hemos encontrado una masa de polvo de enormes proporciones concentrada en la parte central del material eyectado de una supernova relativamente joven y cercana", dijo Remy Indebetouw, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO) y de la Universidad de Virginia, ambos localizados en Charlottesville, Estados Unidos. "Esta es la primera vez que realmente hemos logrado obtener imágenes del lugar en donde se formó el polvo, lo que es de gran importancia para comprender la evolución de las galaxias".

Un equipo internacional de astrónomos usó ALMA para observar los brillantes remanentes de la Supernova 1987A, ubicada en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana que orbita la Vía Láctea a unos 160.000 años luz de la Tierra. La SN 1987A es la explosión más cercana alguna vez captada desde la observada por Johannes Kepler dentro de la Vía Láctea en 1604.

Los astrónomos predijeron que a medida que el gas se enfriara luego de la explosión, se formarían grandes cantidades de polvo una vez que los átomos de oxígeno, carbono y silicio se combinaran en las frías regiones centrales del remanente. No obstante, las primeras observaciones de la SN 1987A con telescopios infrarrojos, realizadas durante los primeros 500 días posteriores a la explosión, sólo detectaron una pequeña cantidad de polvo caliente.

Con la resolución y sensibilidad sin precedentes de ALMA, el equipo de investigación fue capaz de fotografiar el polvo frío, el que se encuentra en mayores proporciones y brilla intensamente en luz milimétrica y submilimétrica. Los astrónomos estiman que el remanente ahora contiene alrededor del 25 por ciento de la masa del Sol en polvo recién formado. Además, descubrieron que se habían generado importantes cantidades de monóxido de carbono y monóxido de silicio.

"La SN 1987A es un lugar especial, ya que no se ha mezclado con su entorno, es por esto que lo que observamos allí se generó allí", comenta Indebetouw. "Los nuevos resultados producidos por ALMA, los primeros de su clase, revelan un bloque conformado por el remanente de la supernova colmado de material que simplemente no existía hace unas décadas".

Sin embargo, las supernovas no solo pueden crear sino también destruir las partículas de polvo.

Cuando la onda expansiva de la explosión inicial se propagó hacia el espacio, produjo anillos brillantes de material, como se pudo apreciar en observaciones anteriores realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ ESA. Después de colisionar con esta capa de gas, expulsada por la estrella progenitora, una gigante roja, al acercarse al final de su vida, una parte de esta poderosa explosión cambió de dirección, devolviéndose hacia el centro del remanente. "En algún momento, esta onda de choque que viene de regreso colisionará con estos abultados cúmulos de polvo recién formado", indica Indebetouw. "Es probable que en ese punto alguna fracción del polvo sea desintegrado. Es difícil predecir exactamente cuánto, tal vez sólo un poco, posiblemente la mitad o dos tercios". Si una buena parte subsiste y logra alcanzar el espacio interestelar, podría explicar la abundante cantidad de polvo que los astrónomos detectan en el Universo primitivo.

"Las primeras galaxias contienen enormes cantidades de polvo y este posee un rol fundamental en la evolución de las mismas", dijo Mikako Matsuura de la Escuela Universitaria de Londres, Reino Unido. "Hoy sabemos que el polvo se puede generar de varias maneras, pero en los inicios del Universo la mayor parte debe haber provenido de las supernovas. Por fin tenemos una evidencia clara que avala esa teoría".
 
ESO

Impresora 3D para metal, barata y de código abierto

Hasta ahora, la impresión 3D ha estado dominada por los polímeros, y la mayoría de la gente que utiliza estas máquinas la usa para hacer todo tipo de objetos de plástico, desde carcasas de teléfonos móviles a piezas de ajedrez. Una nueva impresora 3D de bajo costo desarrollada por el equipo de Joshua Pearce de la Universidad Tecnológica de Michigan (Michigan Tech), en Estados Unidos, podría añadir martillos y otros objetos metálicos a esa lista. El diseño detallado, así como el software y el firmware, están disponibles gratuitamente y son de código abierto, lo que significa que cualquiera puede usarlos para hacer su propia impresora 3D con la que fabricar objetos metálicos.

Pearce es el primero en admitir que su nueva impresora todavía es un trabajo en progreso. Hasta el momento, los productos que él y su equipo han producido no son más intrincados que una rueda dentada. Pero eso se debe a que la tecnología es aún primitiva y hay que perfeccionarla más. Pearce lo considera una simple cuestión de tiempo, y se remite al hecho de que, a fin de cuentas, las primeras impresoras 3D para trabajar con plástico también eran bastante toscas, pero en poco tiempo se han vuelto asombrosamente sofisticadas.

Usando menos de 1.500 dólares en concepto de materiales, incluyendo un pequeño soldador MIG comercial y un microcontrolador de código abierto, el equipo de Pearce ha construido una impresora 3D para objetos metálicos que puede ir colocando capas delgadas de acero para formar objetos geométricos complejos. Ya existen impresoras comerciales para objetos metálicos, pero cuestan en torno al medio millón de dólares.

La nueva impresora para metal es menos costosa que muchas impresoras 3D comerciales para plástico, y es lo bastante barata como para usarla en el hogar, según Pearce. Sin embargo, por razones de seguridad, Pearce sugiere que por ahora las impresoras de esta clase se usen solo en talleres habilitados para soldadura, y por personas con experiencia en soldadura, ya que el manejo de una impresora 3D para metal requiere más equipamiento de seguridad, incluyendo dispositivos de protección contra el fuego, que la típica impresora 3D para plástico.

Aunque la impresión 3D para metal abre nuevas y beneficiosas perspectivas, también hace que reaparezca con más fuerza el fantasma de las armas de fuego de fabricación casera. Algunas personas ya han fabricado armas de fuego con impresoras 3D comerciales tanto para metal como para plástico, con resultados diversos. Aunque Pearce admite que durante el desarrollo de la nueva impresora tuvo algunas noches de insomnio, también cree que los beneficios que traerá la fabricación de objetos metálicos mediante impresión 3D superarán con creces los problemas que genere.

En trabajos anteriores, su grupo ya había mostrado que fabricar productos en casa con una impresora 3D es más barato para el estadounidense promedio que comprarlos, y que imprimir bienes en el hogar resulta más ecológico que comprar bienes comerciales. Estos cálculos muy probablemente sean aplicables pronto a otras naciones en las que la impresión 3D está despegando con fuerza y se beneficia cada vez más del abaratamiento derivado de un uso amplio y de la posibilidad de reciclar materiales.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han trabajado Gerald C. Anzalone, Chenlong Zhang, Bas Wijnen y Paul Sanders.

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Diez veces más rendimiento en la fibra óptica

Se ha descubierto un modo de multiplicar por diez el rendimiento de las fibras ópticas. La solución, simple pero imaginativa, reduce la cantidad de espacio necesario entre los pulsos de luz que transportan los datos, lo que permite un aumento drástico en la capacidad de las fibras ópticas.

Las fibras ópticas transportan los datos en forma de pulsos de luz a través de distancias de miles de kilómetros a velocidades tremendas. Son una de las glorias de la tecnología moderna de telecomunicaciones. Sin embargo, tienen capacidad limitada, debido a que en la fibra hay que alinear los pulsos de luz uno tras otro, separados por una distancia que no puede ser inferior a cierto límite mínimo, a fin de garantizar que las señales no se interfieran entre sí. Esto hace que en la fibra existan espacios vacíos que no se aprovechan para enviar datos.

Desde su aparición en la década de 1970, la capacidad de trasmisión de datos de la fibra óptica se ha incrementado cada cuatro años en un factor de diez, un hecho impulsado por el flujo constante de nuevas tecnologías que se ha mantenido durante bastante tiempo. Sin embargo, en los últimos años se ha llegado a un cuello de botella, y científicos de todo el mundo han estado tratando de salir de él.

El equipo de Luc Thévenaz y Camille Brès, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Suiza, ha ideado un método para agrupar más los pulsos en las fibras, sin que ello origine problemas, reduciendo así el espacio entre los pulsos. Su enfoque hace posible el uso de toda la capacidad de una fibra óptica. Esto permitirá aumentar diez veces el rendimiento de los sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica.

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Defensas contra la inquietante posibilidad de un ataque electromagnético

Mucha de la información que hoy en día la civilización humana emplea habitualmente y que le sirve de guía para infinidad de actividades, está almacenada de manera magnética. Eso implica que un campo magnético lo bastante potente, a modo de estallido súbito, podría borrar en un instante toda la información almacenada en soportes magnéticos en un radio comparable al del alcance de una bomba. También provocaría daños en varios dispositivos electrónicos, y un sin fin de interferencias.

Un sabotaje mediante campos electromagnéticos se podría hacer de varias maneras distintas, y podría resultar difícil averiguar detalles de su procedencia.

El equipo de Michael Jöster del Instituto Fraunhofer para Análisis de Tendencias Tecnológicas (INT) en Euskirchen, Alemania, como resultado de sus investigaciones sobre cómo se pueden detectar estos ataques de manera eficaz, ha desarrollado un instrumento de medición para esta finalidad, el cual es capaz de determinar la fuerza, frecuencia y dirección de ataques electromagnéticos.

Los requerimientos de ingeniería para este aparato son muy exigentes: El detector debe medir campos electromagnéticos muy fuertes a partir de pulsos muy cortos, sin destruirse o dañarse al hacerlo.

El sistema desarrollado por el INT cuenta con cuatro antenas especializadas que escudriñan el entorno alrededor del dispositivo que debe ser protegido, como por ejemplo un ordenador o un disco duro externo. Cada una de esas antenas cubre un cuadrante de 90 grados y detecta fuentes electromagnéticas de todos los tipos.

El personal que esté al cargo de sistemas afectados por el ataque puede usar esta información para responder al mismo de la mejor manera posible.

Los ataques electromagnéticos constituyen una amenaza real, y las motivaciones de quienes pueden perpetrarlos son muy diversas. Un perfil común es el de un delincuente o banda de delincuentes que lanza un ataque electromagnético contra un banco, empresa, o establecimiento cualquiera en el que haya algo valioso que robar, para dejar "en blanco" sistemas de seguridad controlados por dispositivos electrónicos que dependen de memorias magnéticas para su correcto funcionamiento. La consecuencia buscada por los ladrones mediante un ataque de esta clase puede ser causar confusión con el fin de evitar ser registrados en puestos de vigilancia, o enmudecer a sistemas de alarma para que no avisen de su incursión cuando entren en zonas de acceso restringido dentro de un edificio.

Herramientas para protegerse contra ataques electromagnéticos. De derecha a izquierda: Un conjunto de antenas, sobre un trípode, para escrutar el entorno, un dispositivo para medir radiofrecuencias destinado al acondicionamiento de las señales, y un ordenador que calcula datos relevantes. (Foto: © Fraunhofer INT)

Ya se han documentado casos de este tipo de ataques: Por ejemplo, unos ladrones utilizaron ondas electromagnéticas para crackear los sistemas de seguridad de limusinas en Berlín.

Otro rasgo del ataque electromagnético que contribuye al creciente interés de los ladrones hacia el mismo es que las armas necesarias para cometerlo no son más grandes que una maleta. Fuentes de microondas de alta energía son aptas para ese tipo de ataques. Dependiendo de la intensidad de campo, el atacante que utilice estas microondas de alta potencia puede encontrarse a varios metros del objetivo del ataque. Situado en la posición correcta, basta con pulsar un botón para activar el pulso. Al igual que en las películas "Ocean Eleven" o "Matrix", los sistemas electrónicos cercanos pueden sufrir interferencias o ser dañados.

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Los hitos de la ciencia de 2013

Para terminar el año, las dos revistas científicas de referencia recopilan los hitos de la ciencia del 2013 en sus ediciones de esta semana. Mientras que Nature ha seleccionado las diez personalidades que han marcado los avances más importantes, Science hace referencia a las investigaciones. A pesar de variar en el formato, ambas coinciden en destacar el desarrollo de una nueva técnica de edición de ADN, el diseño de placas solares más baratas y eficientes y la clonación de células madre embrionarias.

Nature y Science, las dos revistas científicas de referencia, echan la vista atrás en sus ediciones de esta semana para recopilar los hitos científicos del 2013. Nature hace su top ten de investigadores, mientras que Science se centra en los descubrimientos.

Fen Zhang, un investigador del Instituto de Tecnología de Massachusetts (EE UU), es el protagonista del año para Nature. En enero, él y su equipo demostraron que el sistema CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats) funciona en células eucariotas.

Este método es el que utilizan bacterias y arqueas para localizar y cortar secuencias de ADN. La técnica se basa en el mismo mecanismo para modificar el material genético, lo que permitirá diseñar tratamientos médicos personalizados.

El ranking de Science lo encabezan los últimos pasos en inmunoterapia contra el cáncer, un campo de la medicina donde los tratamientos están dirigidos estimular la capacidad del sistema inmunitario para luchar contra la enfermedad.

Otra de las menciones comunes de ambas publicaciones es la obtención de células madre embrionarias con la misma dotación genética que un adulto, es decir, clonadas. Un reto científico conseguido el pasado mes de mayo por un equipo de investigadores en el que se incluye una española.

“Nuestro descubrimiento permitirá generar células madre para pacientes con órganos o tejidos dañados”, indicaba Shoukhrat Mitalipov, uno de los biólogos responsables del avance y cuyo papel destaca Nature.

La última de las coincidencias tiene carácter energético: la generación de placas solares a partir de perovskita. En agosto, el físico de la Universidad de Oxford Henry Snaith, desarrolló una de las más prometedoras células solares a partir de este material, mucho más barato y eficiente que el silicio utilizado habitualmente.

Cerebros transparentes y miniórganos

Science destaca también el sistema de imágenes CLARITY, ‘claridad’ en español. En abril, un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford (EE UU) daba a conocer este nuevo método que permite ver a través de los tejidos biológicos como si fueran transparentes.

Una vacuna contra el virus sincital respiratorio (VRS), que es la principal causa de hospitalización de niños, y la creación de miniórganos son otros dos de los avances seleccionados por los editores de la revista estadounidense.

Los primeros en llegar fueron los minicerebros, en agosto. Ya en noviembre, un equipo de investigadores con participación del Centro de Medicina Regenerativa (CMRB) y el Hospital Clínic de Barcelona anunciaba la obtención de minirriñones a partir de un cultivo de células de este órgano.

“La obtención de estos primordios celulares genera esperanzas para pensar que un día podamos usar nuestras propias células para regenerar órganos enfermos”, explicaba Juan Carlos Izpisúa Belmonte, director del CMRB.

Además, la demostración de que los rayos cósmicos que llegan a la Tierra están impulsados por las supernovas, los estudios sobre los procesos neuronales que ocurren durante el sueño y la medicina personalizada basada en el microbioma del organismo, completan la lista de Science.

Héroes de ciencia

Tania Simoncelli es una de las personas elegidas por la revista Nature como estandarte de la ciencia del 2013. La primera asesora científica de la Unión Estadounidense por las Libertades Civiles (ACLU) contribuyó a ganar la demanda que la organización había planteado contra las patentes sobre dos genes humanos que tenía la empresa estadounidense Myriad genetics.

A pesar de que la Oficina de Patentes de Estados Unidos había estado registrando patentes de genes durante casi 30 años, Simoncelli siempre lo consideró una amenaza para el derecho de los ciudadanos a acceder a su propia información.

Un poco antes, en abril, los ojos se dirigían a China. La Organización Mundial de la Salud anunciaba el 4 de ese mes que el virus H7N9, el de la gripe aviar, había mutado a una forma susceptible de infectar a personas.

Por su aportación a la investigación sobre este virus y su transmisión entre animales y humanos, Hualan Cheng aparece también en la recopilación de la revista británica.

Otras personalidades destacadas son Deborah Persaud, la viróloga que ayudó a demostrar que un bebé estadounidense nacido con VIH estaba libre del virus casi un año después de comenzar con el tramiento y Naderey Saño, el diplomático filipino que alertó sobre los efectos del calentamiento global tras las graves consecuencias del tifón Haiyan en Filipinas.

En el campo de la ciencia espacial cabe citar a Michel Mayor, que determinó que el exoplaneta Kepler-78b es el más parecido a la Tierra conocido hasta el momento, y Viktor Grokhovsky, por liderar los trabajos de recopilación de las partes del asteroide que cayó en Rusia el 15 de febrero.

Kathryn Clancy, que destapó las agresiones sexuales sufridas por las antropólogas durante las campañas de campo, completa la lista de la publicación.

Además, la última edición de la revista también ha seleccionado cinco perfiles científicos a los que aconseja seguir la pista en 2014. Entre ellos se encuentran Jean-Pierre Bourguignon, el próximo presidente del Consejo Europeo de Investigación, y Masayo Takahashi, el investigador japonés que tiene previsto utilizar células madre de pacientes para regenerar sus retinas.
 
SINC

Encuentran gases nobles en el espacio

Un equipo de investigadores con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha encontrado la primera evidencia de una molécula basada en el gas noble argón en la Nebulosa del Cangrejo. El trabajo, que ha utilizado datos de infrarrojo del observatorio espacial HERSCHEL, aparece publicado en último número de la revista Science.

La Nebulosa del Cangrejo (Messier 1), ubicada en la Constelación de Tauro, a unos 6.500 años luz de la Tierra, tiene un diámetro de 11 años luz (casi 700.000 veces la distancia entre el Sol y la Tierra). Esta nebulosa es una estructura filamentosa y difusa formada tras la explosión de una supernova observada en el año 1054 por astrónomos chinos.

En el estudio realizado, los investigadores han detectado la emisión de hidrilo de argón (ArH+), un ión molecular que contiene el gas noble argón. Aunque ya se habían detectado átomos o iones de gases nobles, hasta ahora no se había encontrado ninguno de los compuestos moleculares basados en estos átomos gases nobles lo que, según los investigadores, parecía sugerir que estos elementos requieren un mayor tiempo de reacción en el espacio o que no se dan las condiciones para que se formen.

“Se supone que según las leyes de la Física y la Química, todos los elementos que conocemos en la Tierra son los mismos que podríamos encontrar en cualquier otra galaxia. Sin embargo, hasta ahora, había una clase de moléculas que no se habían encontrado, que son las que se componen de los llamados gases nobles. Este tipo de moléculas se habían producido en los laboratorios pero no se sabía si en el espacio existían condiciones adecuadas para su formación. Ahora sabemos que sí y este descubrimiento permitirá estudiar mucho más en detalle la interacción de las supernovas con el medio que las rodea, destaca José Cernicharo, investigador del CSIC en el Centro de Astrobiología (centro mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial). 

Para añadir complejidad, y al mismo tiempo sorpresa al descubrimiento, el isótopo de Argón detectado es el de masa 36 y no el de masa 40 que es el más abundante en nuestro planeta. Sin embargo, en la Tierra el 40Ar proviene de la desintegración del potasio, mientras que en el espacio el 36Ar es el más abundante y además en una supernova existe una producción importante de este isótopo.