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Archive for September, 2006

Fision nuclear en celulas solares: Puntos cuanticos

La base del rendimiento energético en un reactor nuclear consiste en que se puede regular el flujo de neutrones emitidos por las pastillas de uranio, de forma que estos, a su vez provoquen nuevas fusiones en las pastillas adyacentes. Einstein y su E=mc2 por un lado, y la ingeniería que permite que esta reacción en cadena esté controlada en todo momento, por otro, son los dos factores que regulan el rendimiento energético del reactor, pero la clave está en que tanto los neutrones tienen la energía necesaria para incidir en los inestables atomos de uranio fisionable, por un lado, y por el otro, en que estos átomos de U235, al recibir el “golpe” del neutrón, se rompen liberando energía (calor) y de 2 a 5 neutrones, conjuntamente con otras partículas.
En la producción de energía eléctrica utilizando células fotovoltaicas solares, la mayor fustración desde el punto de vista de rendimiento energético, consiste en que, aunque los fotones que inciden en el material fotoconductor, tienen energía suficiente para arrancar varios electrones, la realidad es que como mucho sólo logran arrancar uno.

Las causas físicas de ello son bastante complejas, pero en resumen se puede decir que cuando un electrón libre que ha absorbido un fotón colisiona (y sucede frecuentemente) con los átomos vecinos entonces es menos capaz de liberar otro electrón y la energía que debería emplearse en ello se pierde en vibraciones de la red de atomos del material semiconductor que se escapa en forma de calor, ya que el material semiconductor, a diferencia del U235, no “se rompe” al recibir la energía.

Basándose en esa característica, los investigadores han conseguido en el laboratorio crear el equivalente a “zonas fisionables” en el semiconductor, insertando pequeños cristales de seleniuro o telururo de plomo, creando los denominados “puntos cuánticos” (pequeñas zonas nanométricas), que permiten liberar varios electrones por fotón incidente. Esto puede crear una auténtica revolución en la energía de origen fotovoltaico.

Lo interesante es que no está nada clara la mecánica del proceso. Funciona y a efectos prácticos es lo que importa, pero los científicos no se ponen de acuerdo si se trata de un nuevo fenomeno relacionado con las paradojas de la mecánica cuántica, que requiere la presencia de una propiedad no vista hasta el momento, mientras que otros científicos afirman que el fenómeno sí está contemplado en las ecuaciones conocidas y que sólo hay que saber reinterpretarlas.

Lo importante es el que los puntos cuánticos están dando resultados prácticos, y no sólo en las células fotovoltaicas. Incluso con técnicas orgánicas ayudarán a construir las nuevas computadoras.
Ya sabéis, recordad lo que son los puntos cuánticos. Llegan por la puerta grande.

Memoria

¿Cuantas veces hemos pensado en lo útil que nos sería el poder borrar o alterar nuestra memoria a voluntad?   Es un tema que la ciencia ficción ha tratado muchas veces. Especialmente en las obras de Philip K. Dick, y magníficamente tratado en “Eternal Sunshine of the Spotless Mind”, (horriblemente traducida en España como “Olvídate de mí“, así es como luego hablando con angloparlantes no nos entenramos de que qué películas son las que hemos visto). En todas estas obras el tema parecía interesante pero muy distante en el futuro, pues bien, el primer paso para que se conviertan en realidad, el de conocer exactamente el proceso molecular de la memoria, ya se ha dado. 

Los científicos de SUNY Downstate Medical Center han encontrado la molécula implicada en el mantenimiento de la memoria. En el trabajo se demuestra que mediante la inhibición de la molécula en cuestión se pueden borrar los recuerdos almacenados en la memoria a largo plazo. El borrado de la memoria efectuado de esta manera no afecta a la capacidad del cerebro de adquirir nuevos recuerdos.

El trabajo se publicó el pasado 25 de agosto en Science (ojo, es de pago) y en él se describe la encima llamada quinasa M zeta. Esta proteína conserva la memoria a largo plazo a través un refuerzo persistente de las conexiones sinápticas entre las neuronas. Inhibiendo la enzima los científicos fueron capaces de borrar los recuerdos almacenados en un día o incluso en un mes. Esta función en el almacenamiento de la memoria es específica de esta proteína porque inhibiendo otras moléculas similares no se obtienen los mismos resultados.
Para realizar los experimentos se valieron, naturalmente, de ratas de laboratorio a las que se les había instruido a evitar una zona donde se producían descargas eléctricas. Tras el tratamiento olvidaban lo aprendido y se aventuraban ingenuamente a la zona de descarga.
Este resultado podría ser usado en el tratamiento de patologías caracterizadas por un sobrerreforzamiento de las conexiones sinápticas, como las neuropatía del dolor, el síndrome del miembro fantasma o el estrés postraumático.

La identificación del mecanismo molecular central de la memoria a largo plazo podría además hacer que las investigaciones concentraran sus esfuerzos en el desarrollo de nuevos agentes farmacológicos que aumenten la memoria y así tratar o prevenir los trastornos producidos por la pérdida de recuerdos asociados por ejemplo al mal de Alzheimer.

El sistema es tremendamente semejante al proceso de borrado de cualquier soporte informático, mucho mas parecido de lo que se creía. Se borra un “sector” y se reutiliza.

Dando una utilidad positiva al descubrimiento, este sería especialmente útil en tratamientos sicológicos, para tratar el dolor crónico, así como las pérdidas de memoria  o para tratar el estrés postraumático entre otras condiciones.

La posibiladad de su utilización negativa , especialmente en manos de regímenes políticos totalitarios, y algunas agencias gubernamentales también dan escalofríos, desgraciadamente. Como todo, será bueno o malo dependiendo de quienes, y para qué, lo utilicen.

Conocido el mecanismo, falta desarrollar la tecnología adecuada para borrar selectivamente los recuerdos. (a nadie nos gustaría que accidentalmente nos borraran todo “el disco duro”).

River City Project

¿Que pensaríais si os ofrecieran la oportunidad y reto de investigar las causas de los problemas medioambientales de una ciudad de finales del 1800 donde están enfermando sus habitantes?.

Esa es la interesante propuesta que un profesor imaginativo de Harvard ha diseñado para que sus alumnos utilicen las técnicas y conocimientos de hoy en un entorno virtual que simula una ciudad de finales del siglo XIX en lo que se ha denominado “River City Project“.

La utilización de entornos virtuales para realizar simulaciones será el pan nuestro de cada día, pues permite crear situaciones con variables pre-definidas y reglas de interacción que sería no solo costosísimo, si no infinitamente mas complicado, de simular en laboratorios.

A la potencia de procesamiento de los ordenadores se le suma el perfeccionamiento del software de simulación y sólo falta el ingrediente más importante: La imaginación creativa de los responsables.

Por ello no puedo por menos de considerar que es prácticamente imposible que ningún político, ( aparte del genial Fernando Flores no se me ocurre ninguno), tome la iniciativa de crear un entorno de simulación virtual para intentar resolver alguno de los problemas que cotidianamente se presentan. En su lugar serán las Universidades y la Empresas las que tomen la iniciativa, y es que todo reside en los incentivos de quienes pueden tomar la decisión. En el entorno educativo el aliciente es intelectual, ese placer y estímulo de enseñar y de aprender. En el empresarial el de ensayar nuevas estrategias en un entorno cada vez más competitivo. ¿En el político?. Desgraciadamente soy pesimista en creer en la capacidad imaginativa, y mucho menos creativa de los políticos, por lo que supongo que se limitarán, como mucho, a contratar a alguna empresa o institución la creación de una simulación, o ni eso. Se limitarán a visitar asintiendo con medias sonrisas, y sin entender absolutamente nada de nada, algún entorno vrtual cualquier dia de estos y seguro que lo confunden con un videojuego.