jueves, 31 de enero de 2013

Estira el color

Ya estamos acostumbrados a ver como los científicos roban las ideas de la naturaleza para sorprendernos con productos nuevos. La biomimética, imita las habilidades de la naturaleza con el fin de realizar mejoras a los productos que ya conocemos y que estos tengan un mejor desempeño o simplemente luzcan más atractivos.


Esta ves, científicos de Harvard han aprovechado la estructura de las semillas de la superficie de la margaritaria nobilis para crear fibras capaces de reflejar diferentes colores. La estructura consiste en capas muy delgadas de algún polímero (en el articulo se mencionan poliestireno, PDMS, entre otros), las cuales se enrollan sobre si mismas entre 60 y 100 veces, de esta manera, se logra que una luz blanca incidente se doble y refleje distintas tonalidades.


Si bien los colores originales de la margaritaria nobilis varían entre azul y verde, el equipo de Harvard ha demostrado que se puede controlar la longitud de onda reflejada (el color) dependiendo del numero de capas en la fibra.


Sin embargo, el verdadero asombro empieza cuando decides estirar una de estas fibras, entonces apreciaras una variación en los colores dependiendo de cuan fuerte estires dicha fibra. Estas pueden recorrer el espectro visible completo, comenzando desde cálidos rojos, pasando por verdes intensos y finalizando en el azul.

Pero el asunto no termina ahí, dicha estructura se puede diseñar para alcanzar longitudes de onda de infrarrojo o de ultravioleta cercano.

De esta manera, las fibras diseñadas por los científicos de Harvard se posicionan como un material con prometedoras aplicaciones para textiles inteligentes, o recubrimientos que requieran variaciones de color. Quien no ha deseado cambiar el color de su auto de vez en cuando, solo para salir de la rutina, o poder usar una prenda en varios colores. Solo es cuestión de tiempo para ver como la nanotecnología y la biomimética empiezan a satisfacer nuestra vanidad.

Para aquellos curiosos pueden visitar: http://www.nanowerk.com/news2/newsid=28701.php

Kolle, M., Lethbridge, A., Kreysing, M., Baumberg, J. J., Aizenberg, J. and Vukusic, P. (2013), Bio-Inspired Band-Gap Tunable Elastic Optical Multilayer Fibers. Adv. Mater.. doi: 10.1002/adma.201203529

miércoles, 30 de enero de 2013

DARPA está en búsqueda de tecnología para dispositivos de "electrónicos transcientes"

Los electrónicos más sofisticados que han sido empleados en la industria armamentista, (radios, remotos, teléfonos) pueden ser ahora fabricados a costos mucho más baratos que en su inicial apaprición. Es por ello que han inundado lo campos de batalla, sin embargo cada uno de estos dispositivoss resulta casi imposible de rastrear y recuperar. A menudo pueden ser encontrados por un comando enemigo. de esta forma, gran parte de las misiones se ven comprometidas.
La idea: ¿Será posible que una vez concluido su uso, los electrónicos desaparezcan/se desintegren?

source:(DARPA)

Vaporware

DARPA ha anunciado el programa de Vanishing Programmable Resources (VAPR) los cuales tienen la finalidad de desintegrarse y ser convertidos en vapor una vez concluido su uso e incorporarse adecuadamente al ambiente. Esto con el fin de generar una revolución en cuanto al arte de los electrónicos transcientes.
Este tipo de dispositivos debe mantener la funcionalidad de cualquier dispositivo existente actualmente así como una estructura rígida; sin embargo, cuando se activara su funcionamiento VAPR, fuesen capaces de desintegrarse, volviéndose inservibles para el enemigo y mantener a salvo la información.

Otra de las propuestas es aplicar este tipo de dispositivos para evitar el contagio de infecciones a través de material quirúrgico; asi los establece Alicia Jackson, Manager del programa.

Referencias
http://www.kurzweilai.net/darpa-looking-for-technology-to-create-transient-electronics-devices
http://www.darpa.mil/Opportunities/Solicitations/DARPA_Solicitations.aspx



domingo, 20 de enero de 2013

La evolución histórica de los materiales

Un video presentado por el Dr. David Garcia Sanoguera. Muestra la evolución en una línea de tiempo de los cuatro grupos principales de materiales que el hombre fue desarrollando junto con su crecimiento. Tales grupos son los metales, polímeros, cerámicos y compuestos. Así como un resumen de las tendencias de ellos y sus características principales.

sábado, 19 de enero de 2013

Palancas Moleculares


Algunas cadenas de átomos pueden actuar como una palanca, lo que acelera las reacciones 1000 veces más rápido que otras moléculas. El descubrimiento sugiere que los científicos podrían usar estas palancas moleculares para conducir reactividad química y mecánica entre átomos y finalmente diseñar materiales más eficientes.
"Estamos interesados ​​en el diseño de nuevos materiales de respuesta a estrés, por lo que estamos tratando de desarrollar reacciones que son muy lentas, pero que normalmente se puede acelerar de manera eficiente por la fuerza", dijo Duke químico Steve Craig, quien dirigió la investigación.
En experimentos recientes, Craig y su equipo encontraron que una molécula compuesta con un esqueleto de polinorborneno puede actuar como una palanca para abrir un anillo incrustado dentro de la molécula de 1000 veces más rápido que un anillo similar se tiró sobre un polibutadieno andamio. Los resultados, que aparecen en 23 de diciembre Nature Chemistry,sugieren que un simple cambio en la cadena principal puede afectar a la rapidez con reacciones asistida mecánicamente ocurrir.
Los científicos están interesados ​​en este tipo de molecular remolcador de la guerra, porque muchos materiales se descomponen después de ciclos repetidos de tirar, el estrés y otras fuerzas. "Si somos capaces de canalizar las fuerzas destructivas por lo general en las vías constructivas, podríamos desencadenar reacciones que hacen que el material más fuerte cuando y donde es más útil", dijo Craig. Luego, los investigadores podrían ser capaces de extender la vida útil del material, lo que puede a largo plazo han aplicaciones que van desde materiales compuestos para marcos de avión a implantes biomédicos.
En el experimento, Craig, quien es profesor y director del departamento de química, y su equipo usaron el equivalente de pinzas microscópicas de agarrarse de las dos partes de las cadenas atómicas y se los puso para que se abra, o reaccionar, en ciertos lugares . El equipo predijo que una molécula iba a reaccionar de manera más eficiente que el otro, pero se sorprendió al encontrar que las tasas inducidas por la fuerza diferían en tres órdenes de magnitud, una cantidad que sugiere que la columna vertebral polinorborneno realmente puede acelerar las reacciones obligó a la forma en que una acelera palanca tirando un clavo de la pared.
Craig dijo cambios en el grupo molecular sometidos a la reacción puede tener un efecto mucho menor que los cambios en las moléculas cercanas, no reactivos como los de la columna vertebral. También es un buen punto de partida para identificar otros backbones moleculares que son fáciles de hacer y tienen la mayor respuesta a los cambios en las reacciones cercanas, dijo Craig características podría ayudar a desarrollar aún mejores, los materiales más sensibles.
La investigación fue apoyada por el Ejército de los EE.UU. Laboratorio de Investigación de la Oficina de Investigación del Ejército y la National Science Foundation.

viernes, 18 de enero de 2013

4th Mexican Workshop on Nanostructured Materials

 
Ya viene el 4th Mexican Workshop on Nanostructured Materials, a realizarse como cada año en la BUAP, del 19 al 22 de Marzo del presente.
 
¡Regístrense!
 
 

 

jueves, 17 de enero de 2013

Vota: Agenda Ciudadana de Ciencia, Tecnología e Innovación

A todos mis contactos, les comparto esta información recibida de Raul Mujica Garcia:
en esta ocasión no es para invitarles a una conferencia o evento astronómico, sino a votar en la Agenda Ciudadana de Ciencia, Tecnología e Innovación. Es la primera ocasión que se lleva a cabo una consulta en la que todos los ciudadanos podemos elegir hasta tres retos que deben afrontarse desde la ciencia, la tecnología y la innovación para lograr una mejor calidad de vida.

Es vía Internet: http://agendaciudadana.mx/

Ojalá se animen a votar, Corran la voz entre todos sus contactos.

jueves, 6 de diciembre de 2012


Ecuador se acerca al mundo de la


nanotecnología


DICIEMBRE 4, 2012
"Han pasado siete décadas desde que los humanos vieron por primera vez una computadora, un equipo electrónico que no solo ocupaba un cuarto entero sino que era difícil de maniobrar. Ahora, en el 2012 y con una evolución continua no es sorprendente observar pequeñas pantallas táctiles que guardan información y se acoplan a la ergonomía humana. A este proceso de eficiencia, optimización y simplicidad se le llama nanotecnología, una rama científica que pretende modificar la materia a una escala diminuta, es decir, átomo por átomo: una partícula de un nanómetro (nm) mide la millonésima parte de un milímetro; en números: 0,000000001 metros.
Según Javier Torres, catedrático e investigador de la Universidad San Francisco, la nanotecnología permite a la humanidad ser más eficiente y rápida. El francés Frederic Chandezon, miembro de la Comisión de Energía Atómica y Energía Renovable (CEA), añade que al elaborar objetos más pequeños se aumenta la potencialidad de un producto y se logra un objeto más ligero. ¿Cómo? A través de una mezcla de partículas que logran un material liviano, pero resistente. Al hacerlo, “los científicos se sumergen en un mundo exótico y desconocido”, dice César Costa, docente del Departamento de Física de la Escuela Politécnica Nacional (EPN), porque la nanotecnología está dentro del mundo cuántico, donde los átomos y las moléculas son diferentes a lo que se conoce actualmente. “Como investigadores es fácil utilizar pedazos grandes, pero ir al límite y tomar la base fundamental implica precisión y esfuerzo”. La nanotecnología pretende entender cómo está constituida la materia a nivel atómico para saber cómo se puede modificar las interacciones de los elementos.
Desde hace dos años, estos investigadores ecuatorianos junto con docentes de la UTPL, Espoch, Espol, ESPE y otras instituciones, crearon el Grupo Ecuatoriano para el Estudio Experimental y Teórico de Nanosistemas (GETNano). El trabajo de esta organización académica permitió que la semana pasada se realizara la segunda edición de la “Escuela Nano Andes”, apoyada por la Embajada francesa y que tuvo lugar por primera vez en Quito. Por el momento, los avances en esta rama en el país son teóricos. Los docentes están instruyendo a sus alumnos nacionales y extranjeros para desarrollar proyectos nanos. Joana Bustamante, egresada de Ingeniería Química de la UTPL, y sus demás compañeros tratan de comprender el procedimiento para elaborar celdas solares o sensores nanos. Bustamante detalla que ingresó a estudiar ingeniería porque no encontró una carrera de ciencias puras."
Torres aclara que la nanotecnología no es una carrera sino que es la unión de aptitudes y especialidades científicas, en que convergen físicos, químicos, electrónicos, matemáticos… Un área totalmente multidisciplinaria. La estudiante de GETNano comenta que en el país todavía falta una cultura que apoye el desarrollo científico y que proporcione infraestructura. Aunque GETNano cuenta con laboratorios de experimentación que son adaptados en las universidades, Costa comenta que esto es insuficiente si se quiere competir y lograr una producción rentable a través de nanotecnología.

 http://www.nanodepot.mx/nanoblog/

martes, 4 de diciembre de 2012

Nanocarros


Synthesis and Single-Molecule Imaging of Highly Mobile Adamantane-Wheeled Nanocars

The synthesis and single-molecule imaging of two inherently fluorescent nanocars equipped with adamantane wheels is reported. The nanocars were imaged using 4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene (BODIPY) as the chromophore, which was rigidly incorporated into the nanocar chassis via Sonogashira cross-coupling chemistry that permitted the synthesis of nanocars having different geometries. In particular, studied here were four- and three-wheeled nanocars with adamantane wheels. It was found that, for the four-wheeled nanocar, the percentage of moving nanocars and the diffusion constant show a significant improvement overp-carborane-wheeled nanocars with the same chassis. The three-wheeled nanocar showed only limited mobility due to its geometry. These results are consistent with a requisite wheel-like rolling motion. We furthermore developed a model that relates the percentage of moving nanocars in single-molecule experiments with the diffusion constant. The excellent agreement between the model and the new results presented here as well as previous single-molecule studies of fluorescent nanocars yields an improved understanding of motion in these molecular machines.

domingo, 2 de diciembre de 2012

México en Nanotecnologia platica con la Dra. Julia Tagüeña Parga.

¿Tiene México posibilidad en nanotecnología?

Ademas de las revoluciones que todos conocemos de México, existen las revoluciones tecnológicas que siempre nos rodearon. Ahora tenemos la oportunidad de resaltar y entrar en esta nueva revolución tecnológica que es la nanotecnologia. Estamos justo a tiempo.
Es una entrevista a La Dra. Julia Tagüeña Parga física egresada de la Facultad de Ciencias de la UNAM. Obtuvo el doctorado sobre Física del Estado Sólido en la Universidad de Oxford, Inglaterra. Donde nos explica lo nano en general y la visión de sobre México en estos temas. Entendible de manera muy general.

http://www.youtube.com/watch?v=6gp0fu6D-NU

Ejemplo de nanotecnologia en textiles con materiales hydrofobicos




Un par de vídeos con ejemplos de nanotecnologia en textiles muy ilustrativos.
http://www.youtube.com/watch?v=0q1ZnuVZzC4

http://www.youtube.com/watch?v=aLTvhbuye24

Nanotubo de grafeno hybrido





James' bond: A graphene / nanotube hybrid

Siete anillos de átomos (en rojo) en la transición de grafeno  a nanotubos para hacer un material híbrido nuevo de la Universidad Rice de un conductor transparente.El híbrido puede ser el mejor material de interfaz de electrodo posible para el almacenamiento de energía y muchos otros usos de la electrónica.
Los bosques de nanotubos crecen directamente del grafeno en la Universidad Rice es un material híbrido, con una superficie enorme, posiblemente el mejor material para supercondensadores y otras aplicaciones eléctricas.

James' bond: A graphene / nanotube hybrid
James' bond: A graphene / nanotube hybrid
Credit: Tour Group/Rice University
http://phys.org/news/2012-11-james-bond-graphene-nanotube-hybrid.html

La nanotecnologia en la mejora dental

Una buena sonrisa no solo es muy atractiva, sino que indica un buen alineamiento dental lo que propicia no solo belleza estética sino una mejor digestión al momento de moler la comida con los dientes.

Los ortodoncias utilizan brackets para hacer sus correcciones dentales, por lo regular los brackets están hechos de metal, porcelana blanca o de plástico transparente, se espera que con la nanotecnologia se utilicen mejores materiales ya que los anteriores presentan ciertas incomodidades tales como propiciar raspones en el área bucal.

Los investigadores de la Universidad de Carlos III de Madrid (UC3M), junto con una empresa privada, han patentado un proceso nuevo y han producido un nuevo material que aumenta la mecánica, así como la resistencia a la fricción, con lo que se mantiene la transparencia de los brackets hechos de polímeros con la ayuda de nanoparticulas de alúmia; Ademas de ser biocompatible contiene propiedades que permiten tanto la mejora del tratamiento como el del portador.

Nanotecnología: sonríe todo el


http://phys.org/news/2012-11-nanotechnology.html

Químicos de la Universidad de Massachusetts Amherst desarrollan una matriz de sensores similar a una nariz para "oler" los diagnósticos de cáncer

En la lucha contra el cáncer, conocer la identidad exacta del enemigo es fundamental para el diagnóstico y el tratamiento, especialmente en los cánceres metastásicos, aquellos que se extienden entre los órganos y tejidos. Ahora, los químicos dirigidos por Vincent Rotello en la Universidad de Massachusetts Amherst han desarrollado un método rápido y sensible para detectar niveles microscópicos de muchos tipos diferentes de células metastásicas en los tejidos vivos. Los resultados aparecen en la edición actual de la revista ACS Nano.

En un modelo preclínico de metástasis de cáncer de pulmón no microcítico en ratones desarrollado por Frank Jirik y sus colegas de la Universidad de Calgary, el equipo de Rotello de la Universidad de Massachusetts Amherst utiliza un sistema de sensores matriciales de nanopartículas de oro y proteínas para "oler" los diferentes tipos de cáncer de un modo similar al que una nariz identifica y recuerda diferentes olores. El nuevo trabajo se basa en un desarrollo anterior de Rotello y sus colegas, una matriz de nanopartículas y polímeros que actúa como una "nariz química" capaz de diferenciar entre las células normales y las cancerosas. 


Fuente: UMass Amherst


¿Mito o realidad?
"Destruir la células del cáncer en diez días. Esta afirmación, que parece más un eslogan de algún producto para perder peso que un importante avance es lo que aseguran científicos japoneses de la Universidad de Sanidad e Higiene que han desarrollado un tratamiento capaz destruir las células del cáncer en tan sólo diez días.
El avance es esperanzador y sorprendentemente novedoso, pues la nanotecnología tiene un papel fundamental, de hecho, estamos ante la primera utilización del famoso “nanotubo de carbono” en una aplicación médica.
El tratamiento por tanto, es combinado, a la ingesta de un fármaco se le añade la tecnología láser para mejorar su rendimiento se utiliza el citado nanotubo de carbono, que bajo el microscopio, representa una sustancia en forma de polvo parecida a una fibra extrafina.
Este nanotubo ayuda al fármaco a llegar más eficazmente hasta la célula. Los experimentos con ratones mostraron que las células del cáncer sometidas a un tratamiento con rayos láser durante 15 minutos diarios dejaban de existir dentro de diez días.
El paso siguiente será, naturalmente, probar su método en animales de tamaño grande, y después, proceder al tratamiento de las enfermedades oncológicas en las personas."

Son incontables las personas que buscan trascender en el mundo de la medicina, al curar una enfermedad maligna, tal como el cancer. cabe mencionar que la nanotecnlogía podría brindar una cura a la misma. Los avances propuestos son prometedores sin embargo en mi opinion, se deberia tener mayor conocimiento de temas relacionados a la nanomedicina.

El farmaco podria llegar facilmente a la célula dañada y asi curar la enfermedad, citando al autor, la prueba y uso de este metodo tardaria almenos 10 años ya que aun debe ser probado en animales de mayor tamaño y sistemas similares a los nuestros.

http://www.novaciencia.com/category/nanotecnologia/

Mercado prometedos para la industria de la Nanotecnología

En los próximos años, la nanotecnología está llamada a desempeñar un papel fundamental en diversos segmentos de la industria. La evolución de esta tecnología ha influido ya en un gran número de segmentos industriales y la actividad económica generada a partir de ella ha sido de gran magnitud y amplio alcance. Los productos basados en nanotecnología, que han tenido un enorme impacto en casi todos los sectores industriales, están llegando ahora al mercado de los consumidores con gran fuerza.

De acuerdo con las conclusiones del último informe, el aumento de las aplicaciones de la tecnología en sectores como la electrónica, la cosmética y la defensa, impulsaría el crecimiento del mercado mundial de la nanotecnología, que se prevé que crecerá a una tasa compuesta anual de alrededor del 19% durante el período 2011-2014.

De acuerdo con el informe "Nanotechnology Market Forecast to 2014", las compañías del campo de la electrónica están buscando nuevas formas de incorporar la nanotecnología en productos de consumo como los equipos de música y los teléfonos móviles, con el fin de mejorar sus capacidades de procesamiento. Del mismo modo, la tecnología podría ayudar a mejorar los cosméticos cambiando sus propiedades físicas. También se observó que el uso de la nanotecnología en tecnologías de defensa proporciona un mejor rendimiento a menor coste. Además, la tecnología en ciernes ha revolucionado el cuidado dental, dado que disminuye el tiempo de cicatrización y mejora la integración ósea en los implantes dentales.

El informe analiza en detalle estas áreas de aplicación y las tendencias clave del mercado. A pesar de que los nanomateriales seguirán dominando el mercado de la nanotecnología en los próximos años, se estima que los nanodispositivos, en los que se incluyen las herramientas de nanolitografía para la fabricación de la próxima generación de semiconductores, crecerán a un ritmo mucho más rápido que los nanomateriales en un futuro próximo. El análisis crucial a nivel nacional, incluido en esta exhaustiva investigación, identificó que los EE.UU. es el mercado de nanotecnología más destacado del mundo y seguirá disfrutando de la mayor porción de la industria global.

Además de esto, el informe trata la financiación mundial de I + D en nanotecnología, incluyendo la separación de financiación empresarial, pública y de capital riesgo, junto con su pronóstico. También se ha tratado el análisis regional de los diferentes tipos de financiación para el presente y el futuro. El informe abarca incluso un análisis a nivel nacional de la financiación de I + D para proporcionar un conocimiento profundo acerca de las inversiones relacionadas con la nanotecnología.

Con el fin de ofrecer una visión equilibrada del mercado mundial de la nanotecnología a los clientes, el informe también incluye los perfiles de los principales participantes del sector, como Altair, Nanophase Tech y Nanosys, entre otros. En general, el objetivo del estudio es ayudar a los clientes a conocer las perspectivas del sector y tomar decisiones de inversión en función de ellas.


Fuentes: Avances en nanotecnología 

viernes, 30 de noviembre de 2012

Avances en tratamientos del cáncer.

Metal nanoparticles may improve cancer treatment.
November 30, 2012 

Metal nanoparticles may improve cancer treatment


The research team developed a detector to measure the radiation dose in three dimensions. Research led by RMIT University has shown that cheap, non-toxic nanoparticles can enhance radiotherapy treatments for cancer. An international team of researchers led by RMIT has investigated alternatives to gold nanoparticles, which have been shown to concentrate radiation used to treat cancer but are highly expensive and mildly toxic. Doctoral researcher Mamdooh Alqathami said the team had identified bismuth as an ideal option, with tests showing that enhancing radiotherapy by using nanoparticles containing the heavy metal almost doubled the dose of radiation to surrounding cancerous tissue. "By enhancing radiation in the tumour, doctors may be able to decrease the initial dose of radiotherapy, which will hopefully result in fewer side effects for the patient while having the same impact on the cancer," Mr Alqathami, a researcher in the School of Medical Sciences, said. "Metal nanoparticles have shown promise in improving the efficacy of radiotherapy but there is a need to find cheaper and safer alternatives for therapeutic use. "Bismuth-based nanoparticles are an attractive option as they cost only a few dollars per gram, compared with thousands of dollars a gram for gold, and they are non-toxic, reducing any side effects from potential treatments. "While further work needs to be done before our findings can be implemented into conventional cancer treatments, this is an exciting advance that gives us a promising focus for ongoing research." Mr Alqathami collaborated with researchers from RMIT's Health Innovations Research Institute, the University of Melbourne, the University of Surrey (UK) and the Institute of Cancer Research (UK) on the study. To test the efficacy of bismuth, Mr Alqathami placed the nanoparticles inside a detector developed by his team to measure the radiation dose in three dimensions. The sample and detector was exposed to radiation that would normally be used to treat cancers. The final dose delivered was then compared with normal treatments, showing the bismuth-based nanoparticles increased the radiation dose by 90 per cent. The team is planning further tests to validate the findings and fully understand the dosage increase, to enable the findings to be implemented in cancer treatment. This research was presented at the International Conference on 3D Radiation Dosimetery recently held in Sydney. Provided by RMIT University 

Fullerenos como contenedores


Molecules ‘quantum rattle’ in buckyball cage

"Under these conditions, the confined molecules reveal a wave-like nature and behave according to the laws of quantum mechanics," says University of Southampton Professor Malcolm Levitt. "Apart from their intrinsic interest, we expect that the special properties of these materials will lead to a variety of applications, such as new ways to brighten the images of MRI scans, and new types of computer memory."Photo by: Credit: Hajv1/Wikimedia Commons
The nano-meter sized cavity of the hollow spherical C60 Buckminsterfullerene—or buckyball—effectively creates a “nanolaboratory,” allowing detailed study of the quantum mechanical principles that determine the motion of the caged molecule, including the mysterious wave-like behavior that is a fundamental property of all matter.
Experiments by the international team of researchers, including physicists from the University of Nottingham, have revealed the wave-like behavior and show how the imprisoned H2 and H2O molecules ‘quantum rattle’ in their cage.

Straight from the Source

DOI: 10.1073/pnas.1210790109
Professor Tony Horsewill of the School of Physics and Astronomy says: “For me a lot of the motivation for carrying out this investigation came from the sheer pleasure of studying such a unique and beautiful molecule and teasing out the fascinating insights it gave into the fundamentals of quantum molecular dynamics. Intellectually, it’s been hugely enjoyable.
“However, as with any blue-skies research initiative there is always the promise of new, often unforeseen, applications. Indeed, in the case of water molecules inside buckyballs we have a guest molecule that possesses an electric dipole moment and the collaboration is already investigating its use in molecular electronics, including as an innovative component of a molecular transistor.”
The research has recently been published in Proceedings of the National Academy of Sciences.
The discovery of the C60 Buckminsterfullerene, and the related class of molecules the fullerenes, in the mid-1980s earned Professors Harry Kroto, Robert Curl, and the late Richard Smalley the Nobel Prize in Chemistry in 1996.
It has a cage-like spherical structure made up from 20 hexagons and 12 pentagons and resembles a soccer ball, earning it the nickname “buckyball.”
Molecular surgery
In a recent breakthrough in synthetic chemistry, Japanese scientists from Kyoto have invented a molecular surgery technique allowing them to successfully permanently seal small molecules such as H2 and H2O inside C60.
They used a set of surgical synthetic procedures on the C60 “cage” that produced an opening large enough to “push” an H2 or H2O molecule inside at high temperature and pressure. The system was then cooled down to stabilize the entrapped molecule inside and the cage was surgically repaired to reproduce a C60.
Horsewill adds: “This technique succeeds in combining perhaps the universe’s most beautiful molecule C60 with its simplest.”
The Nottingham research group has employed a technique called inelastic neutron scattering (INS) where a beam of neutrons—fundamental particles that make up the atomic nucleus—is used to investigate the “cage rattling” motion of the guest molecules within the C60.
Their investigations have given an insight into the wavelike nature of H20 and H2 molecules and their orbital and rotational motion as they move within the C60.
New types of water
Professor Malcolm Levitt, of the School of Chemistry at the University of Southampton, who has used the technique nuclear magnetic resonance (NMR) to study the quantum properties of the caged molecules, says: “By confining small molecules such as water in fullerene cages we provide the controlled environment of a laboratory but on the scale of about one nanometer.
“Under these conditions, the confined molecules reveal a wave-like nature and behave according to the laws of quantum mechanics. Apart from their intrinsic interest, we expect that the special properties of these materials will lead to a variety of applications, such as new ways to brighten the images of MRI scans, and new types of computer memory.”
The paper also separately identifies two subtly different forms of H2O—ortho-water and para-water. These so called nuclear spin-isomers also owe their separate identities to quantum mechanical principles.
Researchers from Brown University, as well as scientists in Japan, France, Estonia, and the UK contributed to the findings.

Pesar moléculas individualmente.


‘Nanobridge’ weighs molecules one by one

This scanning electron micrograph shows one of the molecule-weighing devices. The bridge-like section at the center vibrates sideways. The scale bar at the bottom is two microns.Photo by: Credit:Scott Kelberg and Michael Roukes/Caltech
Researchers say the new technology will eventually help doctors diagnose diseases, enable biologists to study viruses, probe the molecular machinery of cells, and even allow scientists to better measure nanoparticles and air pollution.
Described in the journal Nature Nanotechnology, the device—which is only a couple millionths of a meter in size—consists of a tiny, vibrating bridge-like structure. When a particle or molecule lands on the bridge, its mass changes the oscillating frequency in a way that reveals how much the particle weighs.
“As each particle comes in, we can measure its mass,” says Michael Roukes, professor of physics, applied physics, and bioengineering at California Institute of Technology (Caltech). “Nobody’s ever done this before.”
The new instrument is based on a technique Roukes and his colleagues developed over the last 12 years. In work published in 2009, they showed that a bridge-like device—called a nanoelectromechanical system (NEMS) resonator—could indeed measure the masses of individual particles, which were sprayed onto the apparatus.
The difficulty, however, was that the measured shifts in frequencies depended not only on the particle’s actual mass, but also on where the particle landed. Without knowing the particle’s landing site, the researchers had to analyze measurements of about 500 identical particles in order to pinpoint its mass.
But with the new and improved technique, the scientists need only one particle to make a measurement. “The critical advance that we’ve made in this current work is that it now allows us to weigh molecules—one by one—as they come in,” Roukes says.
To do so, the researchers analyzed how a particle shifts the bridge’s vibrating frequency. All oscillatory motion is composed of so-called vibrational modes. If the bridge just shook in the first mode, it would sway side to side, with the center of the structure moving the most.
The second vibrational mode is at a higher frequency, in which half of the bridge moves sideways in one direction as the other half goes in the opposite direction, forming an oscillating S-shaped wave that spans the length of the bridge. There is a third mode, a fourth mode, and so on. Whenever the bridge oscillates, its motion can be described as a mixture of these vibrational modes.
The team found that by looking at how the first two modes change frequencies when a particle lands, they could determine the particle’s mass and position, explains Mehmet Selim Hanay, a postdoctoral researcher in Roukes’s lab and first author of the paper.
“With each measurement we can determine the mass of the particle, which wasn’t possible in mechanical structures before.”
Traditionally, molecules are weighed using a method called mass spectroscopy, in which tens of millions of molecules are ionized—so that they attain an electrical charge—and then interact with an electromagnetic field. By analyzing this interaction, scientists can deduce the mass of the molecules.
The problem with this method is that it does not work well for more massive particles—like proteins or viruses—which have a harder time gaining an electrical charge. As a result, their interactions with electromagnetic fields are too weak for the instrument to make sufficiently accurate measurements.
The new device, on the other hand, does work well for large particles. In fact, the researchers say, it can be integrated with existing commercial instruments to expand their capabilities, allowing them to measure a wider range of masses.
The researchers demonstrated how their new tool works by weighing a molecule called immunoglobulin M (IgM), an antibody produced by immune cells in the blood. By weighing each molecule—which can take on different structures with different masses in the body—the researchers were able to count and identify the various types of IgM.
Medical uses
Not only was this the first time a biological molecule was weighed using a nanomechanical device, but the demonstration also served as a direct step toward biomedical applications. Future instruments could be used to monitor a patient’s immune system or even diagnose immunological diseases. For example, a certain ratio of IgM molecules is a signature of a type of cancer called Waldenström macroglobulinemia.
In the more distant future, the new instrument could give biologists a view into the molecular machinery of a cell. Proteins drive nearly all of a cell’s functions, and their specific tasks depend on what sort of molecular structures attach to them—thereby adding more heft to the protein—during a process called posttranslational modification.
By weighing each protein in a cell at various times, biologists would now be able to get a detailed snapshot of what each protein is doing at that particular moment in time.
Another advantage of the new device is that it is made using standard, semiconductor fabrication techniques, making it easy to mass-produce. That’s crucial, since instruments that are efficient enough for doctors or biologists to use will need arrays of hundreds to tens of thousands of these bridges working in parallel.
“With the incorporation of the devices that are made by techniques for large-scale integration, we’re well on our way to creating such instruments,” Roukes says. This new technology, the researchers say, will enable the development of a new generation of mass-spectrometry instruments.
The team includes researchers from the Kavli Nanoscience Institute at Caltech and Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Laboratoire d’électronique des technologies de l’information (CEA-LETI) in Grenoble, France.
Support was provided by the Kavli Nanoscience Institute, the National Institutes of Health, the National Science Foundation, the Fondation pour la Recherche et l’Enseignement Superieur from the Institut Merieux, the Partnership University Fund of the French Embassy to the USA, an NIH Director’s Pioneer Award, the Agence Nationale pour la Recherche through the Carnot funding scheme, a Chaire d’Excellence from Fondation Nanosciences, and European Union CEA Eurotalent Fellowships.
Source: Caltech

Energía solar más eficiente.


From icy water to steam via nanoparticles

New technology that uses nanoparticles to convert solar energy directly into steam is about "a lot more than electricity," says Naomi Halas of the Laboratory for Nanophotonics at Rice University. "With this technology, we are beginning to think about solar thermal power in a completely different way." (Credit:
The solar steam method has an overall energy efficiency of 24 percent. Photovoltaic solar panels, by comparison, typically have an overall energy efficiency around 15 percent. Inventors of solar steam expect the first uses of the new technology won’t be for electricity generation but rather for sanitation and water purification in developing countries.
“This is about a lot more than electricity,” says Naomi Halas of the Laboratory for Nanophotonics at Rice University. “With this technology, we are beginning to think about solar thermal power in a completely different way.”

Straight from the Source

DOI: 10.1021/nn304948h
As reported in ACS Nano, the efficiency of solar steam is due to the light-capturing nanoparticles that convert sunlight into heat. When submerged in water and exposed to sunlight, the particles heat up so quickly they instantly vaporize water and create steam. Halas says the solar steam’s overall energy efficiency can probably be increased as the technology is refined.
“We’re going from heating water on the macro scale to heating it at the nanoscale,” Halas says. “Our particles are very small—even smaller than a wavelength of light—which means they have an extremely small surface area to dissipate heat. This intense heating allows us to generate steam locally, right at the surface of the particle, and the idea of generating steam locally is really counterintuitive.”
To show just how counterintuitive, Rice graduate student Oara Neumann videotaped a solar steam demonstration in which a test tube of water containing light-activated nanoparticles was submerged into a bath of ice water. Using a lens to concentrate sunlight onto the near-freezing mixture in the tube, Neumann showed she could create steam from nearly frozen water.
Steam is one of the world’s most-used industrial fluids. About 90 percent of electricity is produced from steam, and steam is also used to sterilize medical waste and surgical instruments, to prepare food, and to purify water.
Most industrial steam is produced in large boilers—solar steam’s efficiency could allow it to become economical on a much smaller scale.
People in developing countries will be among the first to see the benefits of solar steam. Rice engineering undergraduates have already created a solar steam-powered autoclave that’s capable of sterilizing medical and dental instruments at clinics that lack electricity. Halas also won a Grand Challenges grant from the Bill and Melinda Gates Foundation to create an ultra-small-scale system for treating human waste in areas without sewer systems or electricity.
“Solar steam is remarkable because of its efficiency,” says Neumann, the lead co-author on the paper. “It does not require acres of mirrors or solar panels. In fact, the footprint can be very small. For example, the light window in our demonstration autoclave was just a few square centimeters.”
Another potential use could be in powering hybrid air-conditioning and heating systems that run off of sunlight during the day and electricity at night. Halas, Neumann, and colleagues have also conducted distillation experiments and found that solar steam is about two-and-a-half times more efficient than existing distillation columns.
Halas, a professor in electrical and computer engineering and of physics, chemistry, and biomedical engineering, specializes in creating and studying light-activated particles. One of her creations, gold nanoshells, is the subject of several clinical trials for cancer treatment.
For the cancer treatment technology and many other applications, Halas’ team chooses particles that interact with just a few wavelengths of light. For the solar steam project, Halas and Neumann set out to design a particle that would interact with the widest possible spectrum of sunlight energy. Their new nanoparticles are activated by both visible sunlight and shorter wavelengths that humans cannot see.
“We’re not changing any of the laws of thermodynamics,” Halas says. “We’re just boiling water in a radically different way.”
The research was supported by the Welch Foundation and the Bill and Melinda Gates Foundation.
Source: Rice University

Utilizar la energía de los cambios de temperatura.


Scientists use nanotechnology to harvest electricity from temperature fluctuations



So far your footstepsbreath and nervous energy have all been tapped to charge up batteries, and now researchers from the Georgia Institute of Technology scientists have pulled it off using thermal changes. They did it with so-called pyroelectric nanogenerators, which use polarization changes to harvest heat energy from temperature fluctuations. Normally output current is too low for commercial electronics, but by making one with lead zirconate titanate (PZT), the team was able to create a device that could charge a Li-ion coin battery to power a green LED for a few seconds. The researchers predict that by doubling the surface area, they could drive wireless sensors or LCDs using only environmental temperature changes from an engine or water pipe, for instance. The result could be green power, but without all that pesky moving around.