jueves, 18 de julio de 2019

Marte podría ser habitable con un material, el aerogel de sílice.


Las personas han soñado durante mucho tiempo con la remodelación del clima marciano para que sea habitable para los humanos. Carl Sagan fue el primero fuera del ámbito de la ciencia ficción en proponer terraformación. En un artículo de 1971, Sagan sugirió que la vaporización de los casquetes polares del norte "produciría ~ 10 sg cm-2 de atmósfera en el planeta, mayores temperaturas globales a través del efecto invernadero y una probabilidad mucho mayor de agua líquida".


El trabajo de Sagan inspiró a otros investigadores y futuristas a tomar en serio la idea de la terraformación. La pregunta clave fue: ¿hay suficientes gases de efecto invernadero y agua en Marte para aumentar su presión atmosférica a niveles similares a los de la Tierra?


En 2018, un par de investigadores financiados por la NASA de la Universidad de Colorado, Boulder y la Universidad del Norte de Arizona encontraron que el procesamiento de todas las fuentes disponibles en Marte solo aumentaría la presión atmosférica a aproximadamente el 7 por ciento de la Tierra, muy por debajo de lo que se necesita para Haz el planeta habitable.


Terraformar Marte, al parecer, era un sueño imposible de cumplir.


Ahora, los investigadores de la Universidad de Harvard, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Universidad de Edimburgo, tienen una nueva idea. En lugar de intentar cambiar todo el planeta, ¿qué pasaría si adoptara un enfoque más regional?


Los investigadores sugieren que las regiones de la superficie marciana podrían hacerse habitables con un material, el aerogel de sílice, que imita el efecto invernadero atmosférico de la Tierra. A través del modelado y los experimentos, los investigadores muestran que un escudo de aerogel de sílice de dos a tres centímetros de espesor podría transmitir suficiente luz visible para la fotosíntesis, bloquear la radiación ultravioleta peligrosa y elevar las temperaturas por debajo del punto de fusión del agua de forma permanente, todo sin la necesidad Para cualquier fuente de calor interna.


El artículo está publicado en Nature Astronomy .


"Este enfoque regional para hacer que Marte sea habitable es mucho más factible que la modificación atmosférica global", dijo Robin Wordsworth, Profesor Asistente de Ciencias Ambientales e Ingeniería de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard y del Departamento de la Tierra. y la ciencia planetaria. "A diferencia de las ideas anteriores para hacer que Marte sea habitable, esto es algo que se puede desarrollar y probar sistemáticamente con los materiales y la tecnología que ya tenemos".


"Marte es el planeta más habitable de nuestro Sistema Solar, además de la Tierra", dijo Laura Kerber, Investigadora Científica del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. "Pero sigue siendo un mundo hostil para muchos tipos de vida. Un sistema para crear pequeñas islas de habitabilidad nos permitiría transformar Marte de una manera controlada y escalable".


Los investigadores se inspiraron en un fenómeno que ya ocurre en Marte.


A diferencia de las capas de hielo polares de la Tierra, que están hechas de agua congelada, los casquetes polares de Marte son una combinación de hielo de agua y congelado CO 2 . Al igual que su forma gaseosa, el CO 2 congelado permite que la luz solar penetre mientras atrapa el calor. En el verano, este efecto invernadero de estado sólido crea focos de calentamiento debajo del hielo.


"Comenzamos a pensar en este efecto invernadero de estado sólido y cómo podría invocarse para crear ambientes habitables en Marte en el futuro", dijo Wordsworth. "Comenzamos a pensar qué tipo de materiales podrían minimizar la conductividad térmica pero aún así transmitir la mayor cantidad de luz posible".


Los investigadores aterrizaron en aerogel de sílice, uno de los materiales más aislantes jamás creados.


Los aerogeles de sílice son un 97 por ciento porosos, lo que significa que la luz se mueve a través del material, pero las nano capas interconectadas de la radiación infrarroja de dióxido de silicio reducen considerablemente la conducción del calor. Estos aerogeles se utilizan en varias aplicaciones de ingeniería hoy en día, incluidos los Rovers de Exploración de Marte de la NASA.


"El aerogel de sílice es un material prometedor porque su efecto es pasivo", dijo Kerber. "No requeriría grandes cantidades de energía o el mantenimiento de piezas móviles para mantener un área caliente durante largos períodos de tiempo".


Usando modelos y experimentos que imitaban la superficie marciana, los investigadores demostraron que una capa delgada de este material aumentaba las temperaturas promedio de las latitudes medias en Marte a temperaturas similares a la Tierra.


"Distribuido en un área lo suficientemente grande, no necesitarías ninguna otra tecnología o física, solo necesitarías una capa de estas cosas en la superficie y debajo tendrías agua líquida permanente", dijo Wordsworth.


Este material se podría usar para construir cúpulas habitacionales o incluso biosferas autocontenidas en Marte.


"Hay una gran cantidad de fascinantes preguntas de ingeniería que surgen de esto", dijo Wordsworth.


A continuación, el equipo tiene como objetivo probar el material en climas similares a los de Marte en la Tierra, como los valles secos de la Antártida o Chile.


Wordsworth señala que cualquier discusión sobre cómo hacer que Marte sea habitable para los seres humanos y la vida en la Tierra también plantea importantes cuestiones filosóficas y éticas sobre la protección planetaria.


"Si va a permitir la vida en la superficie marciana, ¿está seguro de que ya no hay vida allí? Si la hay, ¿cómo podemos navegar eso?", Preguntó Wordsworth. "En el momento en que decidimos comprometernos a tener humanos en Marte, estas preguntas son inevitables".


Fuente: Materiales proporcionados por Harvard John A. Paulson Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

viernes, 28 de junio de 2019

Investigadores teletransportan información dentro de un diamante.



Investigadores de la Universidad Nacional de Yokohama han teletransportado información cuántica de forma segura dentro de los límites de un diamante. El estudio tiene grandes implicaciones para la tecnología de información cuántica: el futuro de cómo se comparte y almacena la información confidencial.

Los investigadores publicaron sus resultados el 28 de junio de 2019 en Comunicaciones Físicas.

"La teletransportación cuántica permite la transferencia de información cuántica a un espacio por lo demás inaccesible", dijo Hideo Kosaka, profesor de ingeniería en la Universidad Nacional de Yokohama y autor del estudio. "También permite la transferencia de información a una memoria cuántica sin revelar o destruir la información cuántica almacenada".

El espacio inaccesible, en este caso, consistía en átomos de carbono en el diamante. Hecho de átomos de carbono enlazados, pero individualmente contenidos, un diamante contiene los ingredientes perfectos para la teletransportación cuántica.

Un átomo de carbono tiene seis protones y seis neutrones en su núcleo, rodeado de seis electrones giratorios. Cuando los átomos se unen en un diamante, forman una celosía notoriamente fuerte. Sin embargo, los diamantes pueden tener defectos complejos cuando existe un átomo de nitrógeno en una de las dos vacantes adyacentes donde deberían estar los átomos de carbono. Este defecto se llama centro de vacantes de nitrógeno.

Rodeado de átomos de carbono, la estructura del núcleo del átomo de nitrógeno crea lo que Kosaka llama un nanomagneto.

Para manipular un electrón y un isótopo de carbono en la vacante, Kosaka y el equipo conectaron un cable de aproximadamente un cuarto del ancho de un cabello humano a la superficie de un diamante. Aplicaron un microondas y una onda de radio al cable para construir un campo magnético oscilante alrededor del diamante. Dieron forma al microondas para crear las condiciones óptimas y controladas para la transferencia de información cuántica dentro del diamante.

Kosaka luego usó el nanomagneto de nitrógeno para anclar un electrón. Usando el microondas y las ondas de radio, Kosaka forzó el giro del electrón para enredarse con un giro nuclear del carbono: el momento angular del electrón y el núcleo de un átomo de carbono. El espín del electrón se rompe bajo un campo magnético creado por el nanomagneto, lo que le permite volverse susceptible al enredo. Una vez que las dos piezas están enredadas, lo que significa que sus características físicas están tan entrelazadas que no se pueden describir individualmente, se aplica un fotón que contiene información cuántica y el electrón absorbe el fotón. La absorción permite que el estado de polarización del fotón se transfiera al carbono, que está mediado por el electrón enredado, lo que demuestra una teleportación de información a nivel cuántico.

"El éxito del almacenamiento de fotones en el otro nodo establece el entrelazamiento entre dos nodos adyacentes", dijo Kosaka. Llamados repetidores cuánticos, el proceso puede llevar trozos individuales de información de nodo a nodo, a través del campo cuántico.

"Nuestro objetivo final es lograr repetidores cuánticos escalables para comunicaciones cuánticas de larga distancia y computadoras cuánticas distribuidas para computación cuántica a gran escala y metrología", dijo Kosaka.

El resto del equipo del laboratorio de Kosaka en la Universidad Nacional de Yokohama que contribuyó a este trabajo son Kazuya Tsurumoto, Ryota Kuroiwa, Hiroki Kano y Yuhei Sekiguchi.

La Universidad Nacional de Yokohama (YNU o Yokokoku) es una universidad nacional japonesa fundada en 1949. YNU brinda a los estudiantes una educación práctica que utiliza la amplia experiencia de sus profesores y facilita el compromiso con la comunidad global. La fortaleza de YNU en la investigación académica de las ciencias de aplicación práctica conduce a publicaciones de alto impacto y contribuye a la investigación científica internacional y la sociedad global. Para obtener más información, consulte:https://www.ynu.ac.jp/english/

lunes, 10 de junio de 2019

Autorizan la construcción de la Sagrada Familia 137 años después.



El ayuntamiento de Barcelona emitió un permiso oficial para la construcción de la Sagrada Familia, cuyo trabajo inició el gran Gaudí. Resulta que hace 137 años, cuando la construcción de la catedral acababa de comenzar, nadie se molestó en reunir los documentos necesarios. El permiso vigente es válido hasta el 2026. Según los constructores, en este momento tendrán tiempo para completar la construcción de las torres principales de la catedral.




El Ayuntamiento de Barcelona emitió un permiso oficial para continuar la construcción de la Catedral de la Sagrada Familia, uno de los atractivos de Barcelona, ​​cuya construcción fue iniciada por el gran escultor Antonio Gaudí hace 137 años. La licencia será válida hasta 2026 - según los constructores, esto es suficiente para completar la construcción de las torres principales de la catedral. Las autoridades de Barcelona recibirán del nuevo titular de la licencia 4,6 millones de euros, que, según representantes de la alcaldía, se destinarán a la mejora del área urbana alrededor de la catedral.


La construcción de la Sagrada Familia comenzó en 1882. Sin embargo, no fue hasta 2016 que resultó que, en el proceso de coordinación de la construcción, no se recibió un permiso obligatorio de las autoridades de la ciudad, aunque se solicitó en 1885. Teóricamente, esto debería haber llevado a un alto en los trabajos de construcción. Sin embargo, el municipio abordó el tema de manera razonable y benevolente: la construcción de la catedral no se detuvo durante una hora. Mediante negociaciones entre los propietarios del templo y el Ayuntamiento de Barcelona, ​​se llegó a una solución mutuamente aceptable.


Anualmente, la catedral inacabada de la Sagrada Familia es visitada por más de 4 millones de personas. Una vez finalizado el trabajo, el templo será más alto, alcanzando los 172 metros. La fecha aproximada de finalización es 2026.



lunes, 3 de junio de 2019

La copia más precisa de la antigua Roma



La fecha oficial de nacimiento de Roma es el 753 aC e., pero se supone que la ciudad apareció mucho antes. Durante su larga historia, la Ciudad Eterna ha cambiado repetidamente su apariencia, y muchos edificios antiguos aún conservan el recuerdo de la grandeza anterior del Imperio Romano.
En 1933, Benito Mussolini ordenó que se diseñara un modelo de la ciudad del siglo IV, porque fue entonces cuando Roma creció a su tamaño máximo. La tarea fue asignada al arqueólogo Italo Cismondi sobre la base del Plan de Mármol de Roma.
El científico tomó el trabajo con entusiasmo y en 1955 presentó al público un modelo de 16 x 16 metros. Más tarde, el arqueólogo decidió mejorar y ampliar su propio trabajo y trabajó en el diseño hasta 1971, es decir, ¡le tomó 38 años!








El principal material documental utilizado en la construcción del modelo fue el Plan de mármol de Roma (el antiguo plan monumental de la ciudad de Roma, creado en el período de Septimio Severo en 203-211).



En el proceso de creación de un modelo, Gismondi utilizó mapas, lo que finalmente le dio la oportunidad de comparar la escala del imperio en una proporción de uno a uno. El trabajo del arqueólogo está tan enfocado en los detalles que cada parte del modelo es igual a la del mapa.



El modelo se llamó Plastico di Roma Imperiale - "Modelo de Roma Imperial". Hoy se conserva en el Museo de la Civilización Romana en el cuarto de la exposición mundial.

Es gracioso que muchos de nosotros vimos este diseño en las películas, pero ni siquiera lo sospechamos. Era una especie de film para algunas escenas de Gladiador de Ridley Scott.



















jueves, 30 de mayo de 2019

Universidad de Illinois ha producido con éxito combustibles a través de fotosíntesis artificial.



Los químicos de la Universidad de Illinois han producido con éxito combustibles utilizando agua, dióxido de carbono y luz visible a través de la fotosíntesis artificial. Mediante la conversión de dióxido de carbono en moléculas más complejas como propano, tecnología de energía verde es ahora un paso más para utilizar el exceso de CO 2para almacenar energía solar - en forma de enlaces químicos - para su uso cuando el sol no brilla y en tiempos de la demanda máxima.

Las plantas utilizan la luz solar para impulsar las reacciones químicas entre el agua y el CO 2 para crear y almacenar energía solar en forma de glucosa densa en energía. En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron un proceso artificial que utiliza la misma porción de luz verde del espectro de luz visible utilizado por las plantas durante la fotosíntesis natural para convertir el CO 2 y el agua en combustible, junto con las nanopartículas de oro ricas en electrones que sirven como Catalizador. Los nuevos hallazgos se publican en la revista Nature Communications .
"El objetivo aquí es producir hidrocarburos licuables complejos a partir del exceso de CO 2 y otros recursos sostenibles, como la luz solar", dijo Prashant Jain, profesor de química y coautor del estudio. "Los combustibles líquidos son ideales porque son más fáciles de transportar, más seguros y más económicos que el gas y, al estar hechos de moléculas de cadena larga, contienen más enlaces, lo que significa que acumulan energía más densamente".

En el laboratorio de Jain, Sungju Yu, un investigador postdoctoral y primer autor del estudio, utiliza catalizadores metálicos para absorber la luz verde y transferir los electrones y protones necesarios para las reacciones químicas entre el CO 2 y el agua, cumpliendo el papel del pigmento clorofila en la fotosíntesis natural. .

Las nanopartículas de oro funcionan particularmente bien como catalizador, Jain dijo, porque sus superficies interactúan favorablemente con los CO 2 moléculas, son eficientes en la absorción de la luz y no se descomponen o se degradan al igual que otros metales que pueden empañar fácilmente.

Hay varias formas en que se libera la energía almacenada en enlaces del combustible de hidrocarburos. Sin embargo, el simple método convencional de combustión termina produciendo más CO 2 , que es contraproducente para la noción de recolección y almacenamiento de energía solar en primer lugar, dijo Jain.

"Hay otros usos potenciales más no convencionales de los hidrocarburos creados a partir de este proceso", dijo. "Se podrían usar para alimentar las celdas de combustible para producir corriente eléctrica y voltaje. Hay laboratorios en todo el mundo que intentan descubrir cómo la conversión de hidrocarburo a electricidad se puede realizar de manera eficiente", dijo Jain.

Tan emocionante como el desarrollo de este combustible de CO 2a líquido puede ser para la tecnología de energía verde, los investigadores reconocen que el proceso de fotosíntesis artificial de Jain no es tan eficiente como lo es en las plantas.

"Necesitamos aprender a ajustar el catalizador para aumentar la eficiencia de las reacciones químicas", dijo. "Luego, podemos comenzar el arduo trabajo de determinar cómo avanzar en la ampliación del proceso. Y, como cualquier tecnología de energía no convencional, también habrá muchas preguntas de viabilidad económica que deben ser respondidas".

El Instituto de Energía y Biociencias, a través del programa EBI-Shell, apoyó esta investigación.


Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de Noticias . Original escrito por Lois Yoksoulian. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
Sungju Yu, Prashant K. Jain. Fotosíntesis plasmónica de hidrocarburos C 1 -C 3 a partir de dióxido de carbono asistida por un líquido iónico . Nature Communications , 2019; 10 (1)

Procesamiento de datos ultrarrápido mediante pulsos de luz en lugar de electricidad ha sido creado por científicos.



El procesamiento de datos ultrarrápido mediante pulsos de luz en lugar de electricidad ha sido creado por científicos.

La invención utiliza imanes para registrar datos informáticos que consumen prácticamente cero energía, resolviendo el dilema de cómo crear velocidades de procesamiento de datos más rápidas sin los altos costos de energía que lo acompañan.

Los servidores actuales del centro de datos consumen entre el 2 y el 5% del consumo global de electricidad, produciendo calor que a su vez requiere más energía para enfriar los servidores.

El problema es tan grave que Microsoft incluso ha sumergido cientos de sus servicios de centros de datos en el océano en un esfuerzo por mantenerlos frescos y reducir costos.


La mayoría de los datos se codifican como información binaria (0 o 1 respectivamente) a través de la orientación de pequeños imanes, llamados giros, en discos duros magnéticos. El cabezal magnético de lectura / escritura se utiliza para configurar o recuperar información utilizando corrientes eléctricas que disipan grandes cantidades de energía.

Ahora, un equipo internacional que publica en Nature ha resuelto el problema al reemplazar la electricidad con pulsos de luz extremadamente cortos, la duración de una billonésima de segundo, concentrada por antenas especiales en la parte superior de un imán.

Este nuevo método es súper rápido pero tan eficiente en energía que la temperatura del imán no aumenta en absoluto.

El equipo incluye al Dr. Rostislav Mikhaylovskiy, anteriormente en la Universidad de Radboud y ahora en la Universidad de Lancaster, Stefan Schlauderer, al Dr. Christoph Lange y al Profesor Rupert Huber de la Universidad de Regensburg, al Profesor Alexey Kimel de la Universidad de Radboud y al Profesor Anatoly Zvezdin de la Academia de Ciencias de Rusia.

Demostraron este nuevo método pulsando un imán con ráfagas de luz ultracorta (la millonésima parte de una millonésima de segundo) en frecuencias en el infrarrojo lejano, el llamado rango espectral de terahertz.

Sin embargo, incluso las fuentes más fuertes de la luz de terahertz no proporcionaron pulsos lo suficientemente fuertes como para cambiar la orientación de un imán hasta la fecha.

El avance se logró mediante la utilización del mecanismo de interacción eficiente de acoplamiento entre los espines y el campo eléctrico de terahertz, que fue descubierto por el mismo equipo.

Luego, los científicos desarrollaron y fabricaron una antena muy pequeña en la parte superior del imán para concentrarse y así mejorar el campo eléctrico de la luz. Este campo eléctrico local más fuerte fue suficiente para navegar la magnetización del imán a su nueva orientación en solo una billonésima de segundo.


La temperatura del imán no aumentó en absoluto, ya que este proceso requiere energía de solo un cuanto de la luz de terahertz, un fotón por giro.

El Dr. Mikhaylovskiy dijo: "La pérdida de energía sin precedentes hace que este enfoque sea escalable.

Los futuros dispositivos de almacenamiento también explotarían la excelente definición espacial de las estructuras de la antena, permitiendo memorias magnéticas prácticas con eficiencia y velocidad de energía máxima a la vez ".

Planea realizar más investigaciones utilizando el nuevo láser ultrarrápido en la Universidad de Lancaster, junto con los aceleradores en el Instituto Cockroft, que pueden generar pulsos de luz intensos para permitir el cambio de los imanes y para determinar la velocidad práctica y fundamental y los límites de energía de la grabación magnética.




Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Universidad de Lancaster . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
S. Schlauderer, C. Lange, S. Baierl, T. Ebnet, CP Schmid, DC Valovcin, AK Zvezdin, AV Kimel, RV Mikhaylovskiy, R. Huber. Huellas dactilares temporales y espectrales de cambio de giro ultrarrápido y totalmente coherente . Naturaleza , 2019; 569: 383-387 DOI: 10.1038 / s41586-019-1174-7



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