Separación de partículas sin filtros

Un grupo de investigadores de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA) ha desarrollado un nuevo método en el campo de los microfluidos para separar partículas del mismo tamaño (en la escala de los micrones) pero diferente forma. La novedad del método está en su simplicidad.

Mientras otros métodos de separación por forma implican configuraciones complicadas, pantallas deflectoras o algún tipo de campo externo que rompa la simetría, el método de UCLA se basa en las diferentes maneras en que las partículas ruedan libremente por un canal rectangular. Los dos pares de paredes del canal están suficientemente próximos (unas decenas de micrones) como para que el gradiente de velocidad transversal del flujo se extienda hasta el centro del canal.

Cuando las partículas siguen el flujo, el gradiente de velocidad las empuja hacia las paredes, mientras una fuerza inducida por estas las empuja hacia dentro. Para varillas y otras partículas con proporciones similares, predomina la fuerza hacia fuera más que para esferas y partículas con proporciones más iguales.

El resultado es un gradiente de forma a lo largo del flujo que se puede utilizar para enviar la parte central del flujo por una salida y la parte exterior por otra. Simplemente con una pasada, el grupo de UCLA extrajo el 96% de las esferas de una mezcla 50-50 de esferas y varillas.

Glóbulos rojos; los de forma de hoz tienen
la anemia falciforme. (Foto atribuida a
Drs. Noguchi, Rodgers y Schechter,
de NIDDK; US government agency,
http://www.cc.nih.gov/ccc/ccnews/nov99/)

Aplicaciones posibles de la técnica incluyen: la separación de glóbulos rojos sanos de los enfermos y deformados; la clasificación de nanopartículas artificiales; y la segregación de organismos unicelulares en diferentes estados de división celular. De hecho, el equipo de UCLA ha confirmado que su método puede separar las células de la levadura que se reproducen por gemación de las que no.

Como decía Leonardo da Vinci, "la sencillez es la máxima sofisticación".
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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/65/11/10.1063/PT.3.1779

La corteza espiral de una estrella

En la constelación Sculptor, a unos mil años luz, la estrella gigante roja R Sculptoris está expulsando grandes cantidades de su masa mediante un fuerte viento solar (o estelar) complementado con pulsos térmicos periódicos. Estos pulsos son fases breves de helio explosivo quemándose en una delgada región fuera del núcleo de carbono-oxígeno de la estrella, y van creando una capa esférica de gas y polvo que envuelve a la estrella.

Gracias al proyecto astronómico ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), Matthias Maercker, del Observatorio Europeo Austral (ESO) y la universidad de Bonn, y sus colegas han podido descubrir una sorprendente estructura interna en forma de espiral, donde antes solo se apreciaba una especie de grumos en la corteza que rodea R Sculptoris.

Curiosa espiral alrededor de la gigante roja R Sculptoris.
(Imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Maercker et al.)

Con unos 40 arcosegundos, la espiral indica la presencia de otra estrella que no se ve y que orbita alrededor de la primera con un periodo de 350 años. La detallada estructura de la espiral permite determinar varias propiedades importantes tanto del sistema binario como del pulso térmico. A su vez, esto ayuda a comprender y modelar mejor las últimas fases de la evolución estelar y, posiblemente, el futuro de nuestro sol.
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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/65/12/10.1063/PT.3.1831

Interacciones entre ondas solitarias

Desde que en 1834 John Scott Russell describió por primera vez una gran ola solitaria de forma constante que se propagaba por un canal escocés, tales olas (u ondas) han sido el objeto de numerosos estudios en ámbitos tan diversos como la oceanografía, la óptica, la cosmología, la física de los plasmas e incluso la biofísica.

Se las llama solitones y son ondas no lineales por naturaleza, con velocidades que dependen de la amplitud. Cuando chocan en una dimensión, pueden rebotar entre sí o la más rápida salta sobre la más lenta. En dos dimensiones, pueden ocurrir interacciones más complejas todavía.

Mark Ablowitz y Douglas Baldwin, de la Universidad de Colorado en Boulder, han observado con sorprendente frecuencia diversas interacciones no lineales entre múltiples olas solitarias en dos playas planas. Los dos matemáticos descubrieron que las interacciones normalmente ocurren, aunque brevemente, en aguas poco profundas en el intervalo de dos horas durante la marea baja; tienden a suceder en grupos; y son extraordinariamente resistentes a cambios en la profundidad, perturbaciones debidas al viento o incluso a las rupturas.

Las diversas estructuras de las olas se pueden reproducir usando una ecuación de ondas no lineal en dos dimensiones. La misma ecuación sirve para aproximar la propagación de los tsunamis y los investigadores advierten que interacciones no lineales similares podrían amplificar notablemente el poder destructivo de un tsunami.

Y tú, ¿has visto alguna vez una de estas olas solitarias? Echa un vistazo a este vídeo para descubrirlo. (Vídeo de YouTube sobre interacciones de tipo Y grabado por Mark J. Ablowitz en Nuevo Vallarta, Mexico y editado junto a Douglas E. Baldwin.)

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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/65/11/10.1063/PT.3.1777

Hubble muestra nuevos cúmulos globulares

Cúmulos globulares en Abell 1689. [Foto: NASA, ESA, J. Blakeslee (NRC Herzberg
Astrophysics Program, Dominion Astrophysical Observatory), and K. Alamo-Martinez
(National Autonomous University of Mexico) Acknowledgment: H. Ford (JHU)]

Esta nueva imagen del cúmulo de galaxias Abell 1689 muestra la región con un detalle sorprendente, captando agrupaciones doradas, estrellas brillantes, galaxias espirales y arcos azules. Abell 1689 es uno de los mayores cúmulos de galaxias conocidos: tan masivo que deforma el espacio que lo rodea, doblando y aumentando la luz de galaxias más lejanas como si se tratara de una lupa cósmica.

Pero al mirar más de cerca el cúmulo Abell 1689, el telescopio espacial Hubble (de la NASA y la Agencia Espacial Europea) divisó recientemente unos 10 000 cúmulos globulares. Según esto, los astrónomos estiman que este cúmulo de galaxias podría contener más de 160 000 globulares, la población más grande que se haya encontrado en un cúmulo de galaxias. Para comparar, nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene unos 150 cúmulos de este tipo.

Estudiando los cúmulos globulares dentro de este masivo y lejano cúmulo de galaxias, los astrónomos también descubrieron que estos globulares son indicadores fiables de la cantidad de materia oscura contenida dentro de cúmulos de galaxias como Abell 1689. Los cúmulos globulares son agrupaciones densas de cientos de miles de estrellas, algunas de las más antiguas del universo.

La imagen de la izquierda, tomada por la cámara avanzada para sondeos (ACS por sus siglas en inglés) del Hubble, muestra las numerosas galaxias que forman Abell 1689. La caja cerca del centro indica una de las regiones exploradas por el Hubble y que contiene una rica colección de cúmulos globulares.

La imagen de la derecha muestra más de cerca esta región del cúmulo llena de cúmulos globulares. Aparecen como miles de puntitos blancos, como una tormenta de copos de nieve. Las manchas blancas mayores son galaxias enteras llenas de estrellas.

Cada vez más cerca, pero todavía tan lejos...
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Fuente:
http://www.spacetelescope.org/images/heic1317b/