El sonido de los compuestos químicos

La capacidad de detectar e identificar compuestos gaseosos de forma rápida y precisa tiene muchas aplicaciones, como el control de la polución en tiempo real o la detección de armas químicas en el campo de batalla. Un método sensible que suele usarse para medir un gas traza es la espectroscopia fotoacústica con láser (LPAS por sus siglas en inglés). En la LPAS, la absorción de luz láser por una muestra genera calor local, que a su vez produce ondas acústicas; estas ondas se pueden detectar con un micrófono y analizarse.

Ahora Kristan Gurton y sus colaboradores han demostrado un modo de extender la LPAS a múltiples señales de absorción, lo que permite la detección de una especie de gas concreta en tiempo real. La mayor disponibilidad de láseres (en especial, láseres de cascada cuántica) en la zona espectralmente rica del infrarrojo medio, facilita la realización de este nuevo método.

Los investigadores llenaron una celda fotoacústica con el gas que se quería analizar y después lo iluminaron con tres láseres de diferentes longitudes de onda simultáneamente. Mediante la modulación de cada láser a una frecuencia diferente, Gurton y compañía pudieron separar a partir de la señal del micrófono la absorción da cada longitud de onda del láser. Las ratios de las señales de absorción dan lugar a medidas que son independientes de la concentración.

Se hicieron diversas pruebas con diferentes concentraciones de distintos compuestos (acetona, alcohol isopropílico y cinco gases nerviosos) y comprobaron que el método distinguía claramente todos los compuestos salvo dos de las especies, con una sensibilidad de partes por millón.

Si se añadieran más láseres a diferentes longitudes de onda, se podrían distinguir las especies todavía mejor. Los investigadores piensan que un aparato suficientemente resistente para un uso sobre el terreno podría tener el tamaño de un cartón de leche. Un buen tamaño para sustituir la tableta y disfrutar de la música de los gases del entorno.

Escuchando a la acetona. (Autor: Ben Mills, Benjah-bmm27)

_____
Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i10/p20_s2

Las ondas cerebrales revelan tu pasado (II/II)

(Este artículo es continuación de Las ondas cerebrales revelan tu pasado (I/II). Te recomiendo que lo leas primero). 

Para probar su hipótesis, utilizaron voluntarios que realizaron un ejercicio de entrenamiento que activaba claramente una red bien definida de neuronas de la corteza cerebral. La actividad cerebral de los sujetos se monitorizaba usando un escáner de imagen por resonancia magnética funcional (IRMf) antes, inmediatamente después y 24 horas después del ejercicio de entrenamiento, para ver si la actividad afectaba de alguna forma al patrón de ondas cerebrales de reposo.

El efecto del día después de la activación cerebral: La imagen
del fondo muestra patrones espontáneos (o de reposo) antes
de la sesión de entrenamiento. La imagen de delante presenta
patrones espontáneos un día después de la sesión, lo que ilustra
el efecto a largo plazo del entrenamiento. Foto: Weizmann
Institute of Science, a través de technewsdaily.com.

Los investigadores se sorprendieron al encontrar que la experiencia de realizar la actividad de entrenamiento no solo cambió los patrones de las ondas en reposo justo después de que ocurriera, sino que en realidad reforzó nuevos enlaces entre neuronas incluso 24 horas más tarde.

El descubrimiento tiene implicaciones en la comprensión de la individualidad humana. Los patrones de las ondas cerebrales espontáneas no solo podrían mostrar información sobre sucesos recientes, sino que, si se monitoriza durante un tiempo, podría también revelar una especie de perfil personal del cerebro de esa persona. Por ejemplo, qué conexiones establece el cerebro fácilmente o cuáles le cuesta más hacer.

Podría demostrarse la veracidad o falsedad de las cosas que uno sospecha sobre sí mismo, mediante un mapa cerebral que mostrara las habilidades, deficiencias, preferencias y capacidad de aprendizaje. Estos perfiles individuales "imparciales" serían especialment últiles a la hora de diagnosticar o conocer las patologías cerebrales asociadas a una amplia gama de incapacidades cognitivas.
_____
Fuente:
http://www.technewsdaily.com/18428-brainwaves-reveal-secrets-of-your-past.html

Las ondas cerebrales revelan tu pasado (I/II)

Los científicos han descubierto que el cerebro humano guarda la huella de sucesos pasados durante, al menos, 24 horas después de que haya tenido lugar la experiencia. Lo que significa que algún día se podría revelar tu historia personal simplemente mirando tu cerebro. Además, el patrón de las ondas cerebrales podría también ofrecer pistas en cuanto a lo que nos hace diferentes de los demás.

Este descubrimiento se debe a la investigación que se lleva haciendo en el departamento de neurobiología del Instituto Weizmann relativa a la actividad constante del cerebro humano, que no para ni cuando dormimos. Cuando tenemos los ojos abiertos y procesando información visual, el cerebro experimenta ráfagas de actividad en las células nerviosas. Cuando tenemos los ojos cerrados, las ráfagas son sustituidas por ondas cerebrales superlentas, conocidas como ondas cerebrales espontáneas o de reposo.

Estas ondas espontáneas son fáciles de detectar. Son complejas, pero altamente organizadas y simétricas, y siempre viajan a través de la misma parte del cerebro: la capa más superficial o corteza cerebral. Estas ondas podrían ayudar a comprender mejor lo que hace a cada persona única. La idea es que los patrones de las ondas constituirían "archivos" de experiencias pasadas.

Esta hipótesis se basa en el hecho de que el cerebro tiene la capacidad de cambiar a largo plazo. A medida que añadimos nuevas experiencias, los enlaces entre las neuronas cambian, lo que se conoce como plasticidad. La plasticidad representa una parte clave a la hora de anticipar cuál será el resultado de una acción particular antes de que la hagamos.

Al examinar estos enlaces de plasticidad, los investigadores pensaron que podrían determinar si las experiencias recientes de un individuo se reflejaban en los patrones de ondas cerebrales que emergían espontáneamente. Para probar su hipótesis, utilizaron voluntarios que realizaron un ejercicio de entrenamiento que activaba claramente una red bien definida de neuronas de la corteza cerebral.

Si quieres conocer el resultado de este experimento, no te pierdas la segunda parte de este artículo.
_____
Fuente:
http://www.technewsdaily.com/18428-brainwaves-reveal-secrets-of-your-past.html

Sistema de radioterapia compacto

Los sincrotrones producen unos haces de rayos X estrechos e intensos que son ideales para eliminar tumores. Con diámetros de solo 10-100 μm, estos haces distribuyen la dosis adecuada con gran precisión. Además, por causas de momento desconocidas, la alta intensidad de estos haces es más efectiva destruyendo tumores, a la vez que menos dañina para el tejido sano, que los haces de menor intensidad que normalmente se usan en radioterapia.

Pero los sincrotrones son grandes, caros y escasos. Así que, para sortear estas desventajas, Sha Chang y Otto Zhou (Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill) están desarrollando un método compacto y práctico para llevar a las clínicas lo que se conoce como radioterapia de microhaces.

Su estrategia es producir rayos X a través del choque de electrones altamente energéticos contra un ánodo de tungsteno, de modo similar a las cámaras dentales y otros aparatos médicos de rayos X. Pero, en lugar de obtener los electrones por evaporación a partir de un cátodo metálico, usan el efecto de campo para extraer los electrones de un cátodo hecho de nanotubos de carbono. Gracias al pequeño diámetro de los nanotubos, los haces de rayos X que resultan, aunque menos intensos que los de los sincrotrones, son casi igual de estrechos.

Para probar si la tecnología es práctica, hicieron una simulación de un aparato capaz de tratar ratones de laboratorio. El aparato virtual consiste en un conjunto de 12 o más unidades ordenadas en forma circular y que dirigen sus haces hacia el centro del círculo. En efecto, el aparato puede distribuir una dosis capaz de acabar con un tumor a volúmenes muy definidos dentro de un ratón fantasma.

Y ahora están probando su primer prototipo. Más efectivo, menos dañino, ¿qué más podemos pedir?

_____
Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i9/p18_s3

Pelos de platino para una piel artificial

La piel humana es única como sensor mecánico, ya que no sólo detecta la magnitud de la fuerza de contacto, sino también los detalles sobre cómo se ha aplicado la fuerza. De este modo, sabemos si nos clavan algo, si nos pellizcan, si nos tocan suavemente o si nos dan un tirón.

Ahora unos investigadores de la Universidad Nacional de Seúl han diseñado una piel electrónica que puede distinguir de modo similar el modo en que se la toca. La piel consiste en dos láminas finas de polímero, cada una revestida de nanofibras capilares recubiertas de platino. Cuando las láminas se colocan como en la ilustración, las nanofibras (que miden un micrón de largo y una décima de micrón de ancho) se entrelazan para formar contactos Pt-Pt que cierran un circuito electrónico.

El área de contacto total (y, por tanto, la resistencia) cambia cuando se somete a la lámina a una tensión mecánica. La presión, la torsión o la cizalladura producen cada una marcas electrónicas diferentes; e incluso si se aplican las tres al mismo tiempo, la tensión detectada se puede separar en sus partes componentes.

En pruebas de laboratorio, la piel artificial era tan sensible como para seguir el movimiento de insectos y detectar el impacto de una gota de agua. De esto modo, estos sensores delgados y flexibles podrían usarse como prótesis o monitores médicos; por ejemplo, si se pone como una venda alrededor de la muñeca, el aparato podría medir las pulsaciones fácilmente. ¿Se te ocurren otros usos?
_____
Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i9/p18_s1

Visualizador del cambio climático

Se habla mucho de lo que los modelos predicen en relación con el cambio climático. Y de cómo afectarían al clima diversos escenarios de dióxido de carbono y otras emisiones causadas por el hombre. Pero, ¿te gustaría verlo por ti mismo?

En mayo, el Servicio Geológico de Estados Unidos y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore lanzaron el Visualizador de Cambio Climático Global (GCCV, por sus siglas en inglés), una aplicación web que permite a cualquiera comprobar de forma simulada los cambios pasados y futuros en los ciclos anuales de precipitación y temperatura por todo el mundo. La dirección es: http://regclim.coas.oregonstate.edu/gccv/

El GCCV incorpora más de 20 modelos climáticos que abarcan desde el año 1850 hasta el 2100. También puede echarse un vistazo al periodo holoceno de hace 6000 años y al último máximo glacial (hace 21 000 años). El estudio del clima a lo largo de la historia es una buena manera de probar la sensibilidad de los modelos y comprobar si reproducen bien los grandes cambios climáticos de los que hay constancia.

A menudo, se oye que va a aumentar la temperatura un grado en una zona del mundo a partir de un año dado. Pues bien, esta aplicación web puede ayudarnos a ver las cosas con una perspectiva más amplia y a comprender mejor lo que los modelos predicen realmente.

Si visitas la aplicación web, no dudes en contarnos tu experiencia.
_____
Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v66/i7/p28_s2

¿Qué es el plasma?

Puede que cuando hablemos de plasma, lo primero que se nos venga a la cabeza sean las televisiones de plasma. Y está bien, pero eso no cubre todo el plasma del universo. Aunque nos parezca extraño, resulta que el plasma es el estado de la materia más abundante: constituye aproximadamente el 99% de la materia del universo.

Como vemos en la imagen, podemos obtener plasma simplemente aplicando calor. Cuando calentamos un sólido, obtenemos líquido. Cuando el líquido se calienta más, se vaporiza. Cuando se aplica más calor, las moléculas se disocian en los átomos que las forman. Y si seguimos calentando, los átomos finalmente se separan en iones y electrones. Este nuevo estado de la materia es lo que llamamos "plasma".

Esquema de los distintos estados por los que atraviesa la materia cuando
se la va calentando. Los rangos de temperatura son aproximados.

_____
Fuente:
http://www.facebook.com/worldscientific