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Blog en Monografias.com

 

Física y Química

Chamarra inteligente

El Laboratorio de Innovación y Desarrollo Móvil de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM presentó Podium, la primera chamarra inteligente mexicana.

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La prenda, diseñada para corredores, cuenta con sensores paramedir el ritmo cardiaco, temperatura corporal, calorías quemadas y recorridos en tiempo real. Se conecta a teléfonos inteligentes y resguarda la información del usuario en la nube.

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La Universidad puede aportar a la industria móvil del país conocimiento especializado para crear productos distintos. Con el apoyo de la Coordinación de Innovación y Desarrollo (CID) de esta casa de estudios solicitamos la patente del producto, primera de nuestra iniciativa. Las primeras 999 prendas podrán solicitarse en la página mipodium.mx y serán entregadas a partir de enero de 2015, informó Alejandro García Romero, director General de UNAM Mobile.

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Está equipada con sensores que detectan el movimiento y con celdas solares que aprovechan la luz ambiental para recargar sus baterías. A futuro puede programarse con otros propósitos, como videojuegos o motociclismo, adelantó en el marco de las actividades del Congreso Universitario Móvil 2014.

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En la presentación, realizada en el auditorio Javier Barros Sierra de la FI, García Romero destacó que la chamarra es una muestra de tecnología wearable, es decir, aparatos y dispositivos incorporados a la vestimenta que interactúan con el usuario.

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Podium es parte de la nueva generación de equipos y fue desarrollada en la UNAM. Ofrece conectividad con teléfonos inteligentes, mide el ritmo cardiaco y temperatura corporal, registra información de trayectos y calorías consumidas y puede programarse con otros fines. La licencia de la tecnología fue otorgada a dos empresas, detalló.

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Lámpara inteligente

En este marco, García Romero también ofreció detalles del proyecto de una lámpara inteligente desarrollada por el Laboratorio de Innovación, galardonado este año con el primer lugar del Space Apps Challenge, certamen organizado por la NASA.

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Es una máquina capaz de “aprender” los hábitos del usuario para encenderse o apagarse según sus necesidades, tras utilizarla entre 30 y 40 días, explicó.

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Podrá vincularse a teléfonos inteligentes con los sistemas operativosiOS, Android o Windows Phone para programar notificaciones personalizadas y encenderse de colores distintos al recibir un mensaje directo en Twitter o publicarse un mensaje específico en Facebook.

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Asimismo, presentó los resultados de una investigación para conocer el uso de tecnología móvil por parte de los universitarios: 350 mil cuentan con celular (260 mil son smarthphones), 340mil con acceso a Internet y 27 de cada 100 con un plan de datos para conectarse a la red de redes.

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Aplicaciones móviles

De igual manera, informó del rediseño y renovación de las aplicaciones para dispositivos móviles Living paints, Murales CU, Kanjis, Smarty S y Mis AviSOS. En los próximos días, UNAM 360 tendrá código libre, adelantó.

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Los proyectos de innovación son producto de meses de trabajo y esfuerzo en el laboratorio. Con estas aportaciones, la Universidad hace una diferencia.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-508

Ciudad Universitaria.

2 de septiembre de 2014

Educación y cultura, Física y Química

BASE DE DATOS SOBRE NEBULOSAS

Las nebulosas son regiones gaseosas del medio interestelar; las nebulosas planetarias son resultado de estrellas, como el Sol, que han llegado al fin de su propia existencia, cuando las capas externas de la estrella son expulsadas en el medio interestelar.

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Éstas también incluyen sitios donde se forman nuevas estrellas por fenómenos de condensación y agregación de materia, constituida principalmente por hidrógeno y helio, con un poco de otros elementos como oxígeno, nitrógeno y carbono.

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“El estudio de estas nebulosas es útil para conocer la composición química de la galaxia y la interacción entre las nebulosas y las estrellas en el Universo, además de permitir predecir lo que acontecerá con el Sol y nuestro planeta dentro de cinco mil millones de años”, indicó Christophe Morisset, del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM.

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El universitario, quien creó el banco de datos Mexican Million Models Database (3MdB), que hasta el momento comprende más de medio millón de modelos de gas ionizado del tipo nebulosas planetarias y 10 mil modelos de regiones de formación estelar, indicó que esa información facilitará a los especialistas entender los parámetros que permiten describir esas formaciones de materia cósmica.

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La idea surgió porque al estudiar esas regiones en el medio interestelar, muchas veces se busca determinar parámetros físicos como temperatura, densidad y composición química, información contenida en esta base de datos, señaló.

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Se pretende que sea perenne y de acceso libre a la comunidad internacional. De esa manera, si algún grupo de investigación se interesa en resultados de cálculos que no puede o no quiere realizar, podrá hacer la búsqueda y trabajar sobre la información que existe en 3MdB.

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Con esos datos “podemos determinar condiciones físicas como temperatura, densidad y composición química; no es algo trivial, pues no existe una función sencilla para determinarlas a partir de las observaciones”.

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El propósito es generar un número mayor de modelos al correr un programa dedicado a este tipo de trabajo y observar los resultados de forma estadística para saber cómo va cierta información en función de otra. Por ejemplo, para determinar la ganancia de oxígeno, helio, azufre o carbono del gas, o la temperatura y luminosidad de la estrella enana blanca que está en el centro de las nebulosas, así como la densidad del gas y distancia entre la nebulosa y dicha estrella, o la presencia de polvo.

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El especialista en regiones fotoionizadas refirió que esta herramienta estará disponible para los estudiosos en el tema, estudiantes y cualquier persona interesada, aunque se requiere un mínimo de conocimientos porque se trata de un conjunto de datos grande.

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Nebulosas planetarias

Las nebulosas planetarias “son ese gas que expulsan al final de su vida las estrellas de masa baja como el Sol; es como una explosión, pero lenta, y en el centro se queda una estrella enana blanca, de masa baja, pero muy caliente”, explicó.

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El gas que expulsan es como semillas que permiten el nacimiento de nuevas generaciones de estrellas, que se mezclan en el medio interestelar para dar pie a la evolución química del Universo. “Estudiar este proceso nos permite comprender de dónde venimos, por eso se dice que somos polvo de estrellas”.

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En esta primera etapa de la 3MdB, que ya se encuentra en uso, se describen entre 15 y 20 parámetros, como composición química de nebulosas; la estrella central (temperatura, luminosidad); densidad del gas; distancia entre la estrella y el gas, y si hay polvo o no, entre otros. “No es un banco de datos muy grande en términos de espacio de memoria en la computadora, apenas alcanza entre 20 y 30 gigaoctets, pero corresponde a meses de cálculos intensivos con computadoras de alto rendimiento”, aclaró.

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“Ahora tiene medio millón de modelos de nebulosas planetarias, producto de dos proyectos de investigación; la intención es que crezca. En el futuro incluiremos nuevos modelos y poco a poco la información se incrementará bajo nuestro trabajo y la demanda de los colegas. Además de que puede utilizarse para la enseñanza”, concluyó.

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En el proyecto también participa Gloria Delgado Inglada, investigadora posdoctoral del IA, quien busca generar nuevas aplicaciones para la base de datos, misma que ya es utilizada por Grazyna Stasinska, del Observatorio de París.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-510

Ciudad Universitaria.

3 de septiembre de 2014.

Educación y cultura, Física y Química

ENSEÑANZA, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MEMS

FACULTAD DE INGENIERÍA LA ENSEÑANZA, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE DISPOSITIVOS MEMS

En dos nuevos laboratorios y otros dos puestos en operación en 2005 y 2006, académicos y alumnos de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM podrán diseñar, modelar, caracterizar y fabricar micro sistemas electromecánicos (MEMS, por las siglas en inglés de micro electro mechanical systems), dispositivos diminutos con crecientes aplicaciones en las industrias de telecomunicaciones, biomédica, electrónica y automotriz, entre otras.

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Sus dimensiones físicas varían desde los cientos de micras hasta menos de una, y combinan partes mecánicas, eléctricas y electrónicas integradas en un mismo sustrato, que generalmente es de silicio. Estas estructuras incluyen micro-sensores y micro-actuadores capaces de convertir la energía de una forma a otra.

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Además de su alto rendimiento, tienen la ventaja de que su producción se realiza por lotes, como ocurre en la industria de los circuitos integrados (chips), lo que implica una reducción del costo al fabricarlos a gran escala.

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Proyecto UNAMems

“El Proyecto UNAMems tiene que ver con infraestructura, investigación y docencia. Con la puesta en operación de estos dos laboratorios cerramos el primer objetivo, que consistió en establecer la infraestructura básica para realizar diseño y modelado (Laboratorio de Diseño y Modelado, 2005), caracterización (Laboratorio de Caracterización y Pruebas, 2006) y fabricación (Laboratorios de Micro-Fabricación y de BioMEMS, 2014) de estos dispositivos MEMS en México”, indicó Roberto Tovar Medina, coordinador del proyecto y jefe del Departamento de Electrónica de la FI.

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“Otro objetivo importante del proyecto es la integración y formación de profesionales de alto nivel. Contamos con un grupo de investigación sólido, reconocido en el país, con alta producción de artículos”, abundó.

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En su oportunidad, Gonzalo Guerrero Zepeda, director de esa facultad, destacó que “esta instalación redondea un proyecto de más de 10 años, apoyado logísticamente por Guillermo Fernández de la Garza, director Ejecutivo de la Fundación México-Estados Unidos para la Ciencia, y por Tovar Medina, quien se ha encargado de consolidarlo”.

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El impulso al desarrollo de MEMS, acotó, se engrana con otros proyectos de la entidad, como los desarrollados en los Centros de Ingeniería Avanzada y de Alta Tecnología, donde se generan tecnologías propias relacionadas a las necesidades de la industria nacional en áreas como el reciclaje y la aeronáutica.

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Esta novedosa infraestructura servirá para docencia e investigación y ayudará a la puesta en marcha de los nuevos planes de estudios, destacó Francisco García Ugalde, jefe de la División de Ingeniería Eléctrica, a donde están adscritos los dos nuevos laboratorios.

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Los cuatro proyectos principales del Centro UNAMems están enmarcados en el tercer objetivo de UNAMems, que se refiere a la asimilación y uso de esa tecnología en áreas como las telecomunicaciones, salud e industria automotriz. Los principales responsables son Pablo Pérez Alcázar, Oleksandr Martynyuk, Laura Oropeza Ramos, Ismael Martínez y Jorge Rodríguez Cuevas.

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Actualmente, el grupo del Proyecto UNAMems está formado por ocho doctores, dos maestros en ingeniería y cinco ingenieros, quienes imparten clases en el módulo de Microsistemas en el posgrado de Ingeniería. Por otra parte, se incluyeron una materia obligatoria y dos optativas de esta tecnología en la nueva propuesta de la carrera de ingeniería eléctrica y electrónica, que se encuentra en proceso de aprobación.

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Aplicaciones

Entre las aplicaciones de los MEMS destacan los micro-sensores para detección de temperatura, presión, fuerzas de inercia, campos magnéticos y radiación, entre otras.

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En tanto, los micro-actuadores incluyen el desarrollo de micro-válvulas para el control de flujo de gas y líquidos; interruptores ópticos y espejos para redirigir o modular haces de luz; micro-bombas para desarrollar presiones positivas en fluidos y hasta diminutos alerones para modular corrientes de aire sobre superficies.

Fuente Boletín UNAM-DGCS-267

Ciudad Universitaria.  8 de mayo de 2014.

Educación y cultura, Física y Química, Posgrados

BARRO CON CHAPOPOTE Y ACEITE DE CHÍA, MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

Mediante la química orgánica, investigadores universitarios han podido identificar las sustancias que hace más de mil años permitieron a los arquitectos construir con barro edificios que permanecen hasta nuestros días, a pesar de lluvias y huracanes.

En el sitio arqueológico La Joya de San Martín Garabato, en el municipio de Medellín de Bravo, a 15 kilómetros al sur del puerto de Veracruz, hay arquitectura monumental construida entre los periodos Protoclásico y Clásico (entre los años 400 y 1000 después de Cristo).

Dado el deplorable estado en que se encontraba la estructura, debido a la extracción de tierra para fabricar ladrillo, en 2004 se iniciaron las excavaciones, y a partir de 2009 un grupo interdisciplinario realizó los estudios sobre materiales estructurales originales, la preservación y mantenimiento de la pirámide.

Para los investigadores es importante identificar las sustancias que han mantenido a la pirámide en mejores condiciones de lo que se esperaría, dado el tipo de material empleado. Ello no sólo para conocer el avance tecnológico que permitió que se desarrollara una tradición arquitectónica que usó el barro como material de construcción en el trópico húmedo, sino también para emplearlo en la conservación de restos arqueológicos y en nuevas edificaciones.

Annick Daneels, del Instituto de Investigaciones Antropológicas (IIA) de la UNAM, responsable del proyecto, quiso saber cuáles elementos permitieron que por siglos el barro resistiera a la lluvia y al viento.

En el proyecto DGAPA-PAPIIT/UNAMIN300812 (2012-2014) “Patrimonio arquitectónico en tierra: estudio y gestión”, también participaron Yuko Kita, del Programa de Becas Posdoctorales en la UNAM, IIA, y Alfonso Romo de Vivar, responsable del Laboratorio de Productos Naturales, del Instituto de Química (IQ).

Para su análisis, se tomaron muestras de la estructura, como rellenos, adobes, pisos y aplanados, de las que se extrajeron y separaron las sustancias que los técnicos académicos de los laboratorios del IQ sometieron a varios experimentos, por ejemplo, espectroscopia infrarroja, resonancia magnética nuclear y espectrometría de masas.

Los análisis de las sustancias en las muestras estructurales se compararon con los de capas de chapopote sobre piezas de cerámica prehispánica del mismo periodo y sitio arqueológico. “En los resultados de ambos, encontramos hidrocarburos, ésteres aromáticos, y algunos que pensamos provienen de la descomposición del triglicérido de aceite secante”, dijo Romo de Vivar.

El académico agregó que los hidrocarburos y algunos ésteres podrían provenir de derivados del petróleo, como el bitumen, conocido en México por la palabra, de probable origen nahua, chapopote. El aceite secante actuaría como disolvente de aquél.

Yuko Kita, doctora en conservación de patrimonio cultural, indicó que el chapopote se disuelve bien en los aceites secantes. “De éstos, el más conocido es el de linaza, que se usa para las pinturas al óleo mezclado con pigmentos, y también para barnizar muebles de madera. Esa semilla de linaza no es endémica de México, pero la chía sí, de la que también se obtiene un aceite secante que habría sido utilizado como disolvente del chapopote.

“Disuelto este último, se habría utilizado como estabilizante del barro. Quizá de esta manera se empleó en la construcción prehispánica”, señaló la investigadora.

Material poco adecuado para la construcción

“En 2009 un equipo de arqueólogos, arquitectos, químicos e ingenieros, empezó a trabajar en la parte inorgánica de los materiales de la construcción prehispánica para saber qué tipo de arcilla contenía y encontraron una muy expansiva (esméctica) que no es un material muy favorable para usarlo en construcción”, relató Yuko Kita.

Annick Daneels consideró que alguna sustancia debió ser utilizada para estabilizar esta arcilla expansiva y conservar en buen estado las edificaciones, y buscó la colaboración de los químicos de la UNAM para determinarla.

“El uso del mucílago o ‘baba’ de nopal para fabricar adobe es muy conocido, pero aunque en la región crece nopal no es tan abundante como en el altiplano central”, externó Yuko Kita. “En otras regiones del trópico húmedo, como Guatemala y El Salvador, también hay estructuras prehispánicas de tierra cruda, y allá usan el extracto de malva (Sida rhombifolia) para la preservación e intervención de estas estructuras. Actualmente, se emplea el extracto de un árbol, la guácima (Guazuma ulmifolia) para fabricar adobe”.

Como las dos especies crecen en la región de La Joya, Annick Daneels estimó que utilizaron el extracto de una de ellas como aglutinante para la estructura de barro.

Se machacan los tallos y hojas de la malva y se remojan en agua, y al siguiente día se obtiene un líquido fluido con burbujas. El extracto de guácima se extrae de la corteza, al remojarla en agua por un día. El resultado es un líquido viscoso, un poco parecido a la baba del nopal, explicó Yuko Kita.

Sin embargo, al analizar los materiales originales de construcción hallaron una cantidad considerable de hidrocarburos.

“Como teníamos la idea de los mucílagos vegetales, al principio pensamos que hubo alguna impureza en los disolventes o contaminación moderna. Pero al trabajar con los disolventes del grado analítico, aún salía gran cantidad de hidrocarburos en las muestras, por eso confirmamos que éstos provienen de los materiales originales”, apuntó Yuko Kita.

Al confirmar su presencia, se preguntaron de dónde provenían. “Se sabe que en la antigua Mesopotamia se empleaba bitumen para pegar los adobes o impermeabilizar la estructura de tierra, y hoy en Estados Unidos se usa para estabilizar la estructura de tierra cruda disuelta en disolventes industriales o en forma de emulsión en agua. Los olmecas también utilizaban bitumen caliente para impermeabilizar sus construcciones. El caso de La Joya es distinto porque suponemos que disolvieron el bitumen en aceite secante, como el de chía, para poder mezclarlo con la tierra”, expuso.

Aceite de chía, como disolvente

Romo de Vivar está convencido de que la chía, planta de origen mexicano, es la fuente del aceite secante usado como solvente del chapopote. “El triglicérido puede provenir de ese aceite. Las señales en los espectros de resonancia magnética nuclear del triglicérido identificado en los materiales estructurales corresponden a los de aceites secantes”.

Por su parte, Yuko Kita añadió que “el único aceite secante prehispánico que se conoce es el de chía, y se tienen evidencias en México de su uso intenso, en lugar del de linaza en la pintura al óleo hasta el siglo XVIII. Pero estamos en proceso de identificar su origen y aún no podemos confirmar que fue el de chía, aunque es probable que sí”.

El chapopote disuelto en este último se mezclaba con el lodo para realizar una arquitectura monumental. “Esto hacía a la arcilla menos expansiva al evitar que entrara agua”, abundó.

Pruebas en el sitio

Desde diciembre de 2012, los investigadores empezaron a construir cinco muros de prueba en el sitio. En uno utilizaron agua sin estabilizante; en otro, el extracto de malva; en el tercero, mezclaron la tierra con extracto de guácima, y en el cuarto, usaron chapopote disuelto en aceite secante de linaza; en el último, probaron un producto comercial de emulsión de asfalto base agua.

“El aplanado sin estabilizante en seguida se agrietó. Los aplanados que contienen chapopote y la emulsión asfáltica no presentaron grietas profundas al fraguar. Tampoco en los casos de malva y guácima, aunque quizá no aguanten la época de lluvias. Vamos a monitorearlos para evaluar su resistencia a la intemperie”, detalló.

Como el empleo del chapopote disuelto en aceite secante en la construcción con barro no se había reportado en la literatura latinoamericana, los investigadores consideran que este hallazgo abriría nuevas rutas en los estudios sobre la arquitectura prehispánica de tierra cruda, y también sobre el origen de la materia prima, su producción y comercio en las antiguas culturas mesoamericanas.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-441   Ciudad Universitaria  22 de julio de 2013.

Educación y cultura, Física y Química, Posgrados

POLIESTER PARA FABRICAR AGUJAS HIPODÉRMICAS

Integrantes del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM), encabezados por Octavio Manero Brito, desarrollaron un material polimérico con excelentes propiedades mecánicas a la flexión.

Se trata de una resina poliéster con nanoarcillas, que por sus características, podría ser aprovechada para fabricar agujas hipodérmicas, que sustituirían a las de acero inoxidable, y catéteres; también, podría ser utilizada en la industria aeroespacial y de la construcción, entre otras, explicó Antonio Sánchez Solís, del equipo de investigación.

Los universitarios ya cuentan con el número de registro de patente (proceso en trámite) para las agujas hipodérmicas; “el desarrollo está listo para hacer un convenio o venderlo a la industria”.

Resina poliéster con nanoarcillas

La arcilla presenta múltiples ventajas; por ejemplo, en lugar de métodos químicos, se usa agua para separar sus “capas”, lo que permite mayor interacción con ese “plástico”. De ese modo, se logra el aumento de sus propiedades mecánicas, indicó.

Con este proyecto, sobre nuevos procedimientos de fabricación de materiales compuestos de resina poliéster con nanopartículas en sustrato de agua, se pueden generar otros con propiedades mecánicas, ópticas, térmicas, o bien retardantes a la flama, entre otras.

“Hemos logrado un material de resina poliéster con nanoarcillas, capaz de ser transformado por método de pultrusión, para producir este tipo de agujas, cuyo comportamiento es similar a las de acero inoxidable pero más baratas de producir”, explicó Sánchez Solís.

En el caso de estas últimas, prosiguió, al entrar y salir de la piel no pierden su filo, lo que representa cierto peligro; por el contrario, las de poliéster con nanoarcillas sí lo pierden, y no son susceptibles de reuso.

Según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS), en países pobres es habitual que se reutilicen las jeringas sin esterilizar, a lo que se deben sumar los pinchazos accidentales entre personal médico y de limpieza; en consecuencia, más de un millón de individuos en naciones en desarrollo fallecen cada año por algún padecimiento derivado.

Sánchez Solís destacó que una parte importante de este proyecto es el uso del método de pultrusión, técnica “que nos permite crear microperfiles, lo que hace que este material pueda aplicarse en otras industrias”.

Por su parte, Manero Brito indicó que esta investigación forma parte de la tesis doctoral de Alejandro Rivera, quien recibió en 2010 un premio al patentamiento en la UNAM (del Programa para el Fomento al Patentamiento y la Innovación, de la Coordinación de Innovación y Desarrollo).

Otras aplicaciones

En el caso del sector de la construcción, estos microperfiles podrían aprovecharse en la edificación de un cine, donde los claros son muy grandes y, en consecuencia, deben cimentarse fuertes estructuras para sostener los techos, áreas que resultan más costosas en inmuebles de este tipo.

“Si pudieran usarse nuestros perfiles, cuyas propiedades mecánicas son excelentes, el techo pesaría sólo una tercera parte de lo normal, y el costo en materias primas se reduciría drásticamente”.

En la industria aeroespacial, indicó, con esta formulación hecha con el método de pultrusión, podrían obtenerse módulos grandes de plástico de gran resistencia, que sustituirían extensas partes metálicas de las naves.

“Si hiciéramos varillas para la construcción con estos microperfiles las edificaciones serían más ligeras, o bien, podrían levantarse los muelles en los puertos, con la ventaja de que este material no se corroe ni oxida con el agua salada”.

Además, gracias a los materiales nanoestructurados este grupo ha fabricado envases de plástico para cerveza de baja permeabilidad a los gases, con la ventaja de que pesan 20 gramos, contra los 200 gramos del vidrio.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-735

Física y Química, Posgrados

EL BOSÓN DE HIGGS

El bosón de Higgs es crucial para darle masa a todas las partículas; además, “prueba que el modelo estándar es consistente”, afirmó Myriam Mondragón Ceballos, investigadora del Instituto de Física (IF) de la UNAM.

Esa partícula subatómica, descrita teóricamente en 1964 por el científico inglés Peter Higgs, y que espera confirmar su existencia el próximo diciembre, tras un experimento realizado el 4 de julio en el Gran Colisionador de Hadrones (o LHC, por las siglas en inglés de Large Hadron Collider) de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés), es considerada fundamental para comprender por qué la materia tiene masa.

Durante la mesa redonda El LHC y el probable descubrimiento del Higgs, realizada en el auditorio Alejandra Jaidar del IF, Mondragón Ceballos detalló que el modelo estándar explica las interacciones de 12 partículas elementales –descritas como los bloques constitutivos de la materia–, con las cuatro fuerzas fundamentales que son la electromagnética, la fuerte, la débil y la gravedad. “El modelo no incluye la gravedad, aunque sabemos que ésta actúa en todas las partículas”, aclaró.

El director del IF, Manuel Torres Labansat, destacó que la confirmación de la nueva partícula significaría la culminación de dos proezas del intelecto humano. “Una es el modelo estándar de partículas elementales, que es una de las teorías más exitosas para describir a la naturaleza, y otra, el desarrollo de la instrumentación necesaria para poder hacer experimentos de esta precisión en equipos como el LHC”.

Por su parte, Saúl Ramos Sánchez, también investigador del IF, describió al campo de Higgs como una jalea “invisible” que permea todo el espacio, que hace que las otras partículas subatómicas adquieran su masa al interactuar con dicho lugar.

“La interacción del Higgs con los leptones y los quarks es lo que permite que ellos tengan masa. De una manera pictórica, me imagino que el campo ocupa todos los puntos del espacio-tiempo, es como una jalea que cubre todos los puntos”, describió.

La materia y sus componentes

Myriam Mondragón explicó que el modelo estándar es una teoría muy bien probada, pues se han hecho medidas con una alta precisión y todas coinciden, pero aclaró que es un modelo que aún deja muchas preguntas sin respuesta. “Se necesita un bosón, el de Higgs, para darle masa a todas las partículas, por eso es esencial en el modelo estándar; suponemos que tampoco está compuesto por otras partículas y, por lo tanto, es fundamental”, acotó.

Más allá de ese modelo, hay temas fundamentales de la física de partículas por resolver, como la masa de los neutrinos y la materia oscura que, sabemos, no puede estar compuesta en su totalidad por alguna de las subatómicas ya conocidas. Mondragón resaltó las importantes contribuciones teóricas de investigadores del IF. En particular, describió los modelos desarrollados que permitieron obtener exitosas predicciones de la masa del Higgs.

En su oportunidad, Lorenzo Díaz Cruz, de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), no coincidió con Mondragón y consideró que el bosón no le da masa a las partículas, sino que se acopla a la masa de las partículas.

El experimento del CERN

El Gran Colisionador de Hadrones es un acelerador y colisionador de partículas ubicado dentro de la Organización Europea para la Investigación Nuclear en Ginebra, cerca de la frontera entre Suiza y Francia.

Dentro de este singular equipo de 27 kilómetros de diámetro, ubicado 100 metros bajo la superficie terrestre, se realizaron colisiones de protones con una gran cantidad de energía, que al chocar emiten, aunque sea fugazmente, las partículas elementales caracterizadas por el modelo estándar.

Finalmente, Andrés Sandoval, del IF, y Arturo Fernández, de la BUAP, resaltaron la importante participación de instituciones nacionales y, en particular, de la UNAM, en los experimentos que se desarrollan en el Gran Colisionador de Hadrones.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-525

Educación y cultura, Física y Química

La nebulosa de Orión, zona de formación de grandes estrellas

La nebulosa de Orión es la zona de formación de estrellas grandes más cercana a nosotros. Ahí nacen y crecen objetos celestes hasta 100 veces mayores que el Sol; por ello, es un sitio de interés para Luis Felipe Rodríguez Jorge, investigador emérito y fundador del Centro de Radioastronomía y Astrofísica (CRyA) de la UNAM, con sede en Morelia, Michoacán.

En esa nebulosa existen regiones de gas ionizado muy caliente, que tienen en su interior estrellas de gran tamaño. “Están en ese estado porque en su centro se formó una gran estrella. Nos interesa saber cómo se forman las grandes. En los últimos 30 años se avanzó mucho en el conocimiento de la formación de las pequeñas y medianas, como el Sol, pero en el Universo las hay hasta 100 veces más grandes que este último, y tratamos de entender cómo se constituyen.

“Es difícil comprenderlo porque es mucho el material que necesitan; además, son tan luminosas que si llegan a cierto tamaño, se supone que ya no aceptarían más y lo empujarían hacia afuera. Sin embargo, de algún modo se forman”, indicó Rodríguez Jorge, doctor honoris causa por esta casa de estudios.

En el mundo hay varios modelos para tratar de entender el entorno de esos objetos celestes y cómo se desarrollan. “Avanzamos lentamente, creemos que en unos cinco ó 10 años vamos a aclarar cuál es el mecanismo que forma estas grandes estrellas”, acotó el científico, integrante de El Colegio Nacional.

Datos de ALMA, el arreglo más poderoso

Para su estudio, el astrofísico utiliza el radiotelescopio ALMA (siglas en inglés de Atacama Large Millimeter Array), el más poderoso del mundo en su tipo. Se ubica en el desierto de Atacama, en Chile, a cinco mil metros de altura, y su potencial se debe a que sumará un conjunto de 64 antenas para captar ondas de radio en un solo instrumento.

Aún en desarrollo, este equipo sin precedente —que cuenta con tecnología e inversión de Japón, Taiwán, la Comunidad Europea, Estados Unidos y Canadá— estará completo en uno o dos años, al terminar de instalar las 64 antenas.

Hasta ahora, tiene 32, suficientes para que 100 astrofísicos de todo el mundo puedan utilizarlo, si sus trabajos son seleccionados entre mil 300 que compiten por tener acceso.

“Primero se buscó que el arreglo tuviera 64 antenas iguales, pero no se pusieron de acuerdo europeos, japoneses y estadounidenses, y finalmente se realizaron tres tipos de antenas, todas compatibles entre sí, que funcionan de manera modular. Actualmente hay 32, y nosotros trabajamos con ese equipo desde que tenía 16. Ya hay un artículo publicado y laboramos en otro”, precisó Rodríguez Jorge.

En ese artículo, el iniciador de la radioastronomía en México describe los resultados de una investigación sobre una zona de la nebulosa de Orión con una estrella que expulsa material. “Se ve muy bien en moléculas, que es para lo que está especializado ALMA, así que observamos su movimiento, temperatura y abundancia, entre otras características”, resumió.

En el que trabaja actualmente, el radioastrónomo nacido en Yucatán aborda una zona de gas ionizado de Orión. “Es tan caliente, que emite otro tipo de líneas, ya no moleculares, sino que vienen de ese gas”, dijo.

Entre imaginación y realidad

Como ALMA es un instrumento muy poderoso, el tiempo de observación típico es de una a tres horas, a diferencia de la astronomía óptica clásica, fase en que un solo grupo usaba el telescopio toda la noche.

“Estos instrumentos son tan rápidos y costosos, que no va uno al sitio. Por ejemplo, nos dan una hora dentro de dos meses, y mientras tanto, en la computadora simulamos lo que queremos hacer y lo guardamos en un disco. Llegado el momento, la computadora lo recorre, ejecuta los comandos y hace la observación. Nos avisan que ya están las observaciones, las ponen en un disco y se reciben mediante Internet 2, un servicio de alta velocidad exclusivo para investigación”, detalló.

Entonces, se coteja lo imaginado con la realidad. “A veces esta última no tiene nada que ver con lo simulado; en ocasiones coincide y es muy bonito, pero generalmente la naturaleza resulta más compleja y siempre nos sorprende. Entonces, hay que rehacer el modelo o modificarlo para tomar en cuenta lo observado”, compartió.

Simulación numérica

Para realizar el modelo previo se utiliza simulación numérica, y datos de otras observaciones. “Es como si uno viera un manchón en el cielo, y se imagina que va a tener cierta forma; este nuevo instrumento tiene mejor visión y revela esa forma. Entonces, se tienen que volver a pensar las cosas, y así avanza la ciencia, y entendemos mejor cómo es lo que miramos en el cielo”, relató.

En su trabajo cotidiano, Rodríguez Jorge hace camino al andar, pues mientras estudia el objeto de su investigación (en este caso la formación de estrellas grandes), prueba si su método es correcto o se acerca a la realidad. “Es muy interactivo, uno tiene una idea en base a lo conocido, y plantea una nueva observación para ir más allá, y se hacen predicciones que a veces salen, y otras no”.

Cómputo de alto rendimiento

La nueva generación de instrumentos astronómicos como ALMA, genera alrededor de mil veces más datos por unidad de tiempo que los anteriores.

“Esto pasa porque son mucho más completos, incluyen más líneas, pero el precio que pagamos es que las computadoras anteriores se hacen obsoletas y se tiene que pensar en máquinas que puedan manejar ese volumen”, precisó el astrofísico.

Por ello, con apoyo de la UNAM y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), se termina el Laboratorio de Cómputo de Alto Rendimiento del CRyA, donde Rodríguez Jorge contará con un clúster de cómputo para manejar los datos que recibe de ALMA. “Necesitamos cuatro módulos muy poderosos, con varios discos para escribir y leer mucho más rápido, de manera inmediata, los datos que recibimos de ALMA; así avanza también la ciencia”.

Aunque en el nuevo laboratorio del CRyA se instalará un equipo más avanzado, actualmente el universitario recibe datos desde Chile. “Ese volumen inmenso lo trabajamos varios días hasta reducirlos a un mapa, un espectro, una gráfica o la información fundamental, algo muy pequeño que podamos entender. Pero sólo podemos llegar a eso si se realiza el proceso del análisis a partir de ese gran volumen”, aclaró.

El experto utiliza procesos matemáticos para recibir y analizar información del radiotelescopio. “En la interferometría usamos mucho la Transformada de Fourier, que es una idea de hace siglos. El instrumento mide una cosa que no entendemos, así que la transformamos mediante esos programas matemáticos en algo que sí, como una imagen o un espectro que podemos analizar”.

FUENTE: http://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2012_569.html

Educación y cultura, Física y Química, Posgrados

ESTACIÓN PARA REGISTRO DE RESONANCIAS SCHUMANN

La Universidad Nacional, en colaboración con el Instituto de Geofísica y Astronomía (IGA) del Ministerio de Ciencia y Tecnología de Cuba, cuenta con una de las dos únicas estaciones para el registro de resonancias Schumann en América Latina, informó Blanca Mendoza Ortega, integrante del Instituto de Geofísica (IGf) de la UNAM y responsable del proyecto en México.

Está ubicada en el Observatorio de Centelleo Interplanetario de Coeneo (MEXART), en la unidad Michoacán del IGf, y sus antenas miden frecuencias de entre 0 y 60 Hz, cuyas perturbaciones indican el estado de actividad del Sol y el clima en el planeta. Además, existen publicaciones que analizan su posible relación con la incidencia de algunas enfermedades, como infartos al miocardio y cuadros relacionados con la presión arterial. Su medición constituye una herramienta útil para estudiar estos aspectos, explicó.

El equipamiento es el único en su tipo en la región México, Centroamérica y el Caribe. Al comprobarse la calidad de los datos obtenidos, el proyecto se integraría a la red mundial de estaciones dedicadas a medir este parámetro, adelantó la también coordinadora de la Red Universitaria del Espacio (RUE).

La investigadora adscrita al Departamento de Ciencias Espaciales de la citada instancia, refirió que en el mundo existen pocas instalaciones de esta naturaleza. Las más importantes están en Rusia, India y Estados Unidos, lo que demuestra la necesidad de instalar más equipos. En este contexto, las de México y Cuba representan una contribución relevante, estableció.

Su instalación es de bajo costo; representa un nicho de oportunidad para la generación de conocimiento sobre clima, actividad solar y salud humana. Además, implica desarrollo tecnológico propio, al impulsar líneas de investigación en creación de software y dispositivos electrónicos, subrayó.

De hecho, está por publicarse un artículo con los primeros resultados de las mediciones obtenidas en la estación ubicada en el complejo del MEXART. Los datos serán refinados y comparados con los registros de la contraparte cubana. El siguiente paso es inscribirse a la red mundial de estaciones Schumann, integrada por aquellas que cumplen estándares de calidad altos, adelantó.

Sonido silente

En 1952, Winfried Otto Schumann predijo matemáticamente la existencia de frecuencias de entre 0 y 60 Hz. La experta explicó que debido a su baja amplitud, éstas pueden perderse en el ruido del ambiente e incluso en el producido por la actividad atmosférica. Es necesario refinar los datos obtenidos por la antena para detectar las señales que la teoría predice.

En la estación mexicana tenemos registros nítidos que serán comparados con los de la estación gemela en Cuba para asegurarnos de que, efectivamente, observamos un fenómeno de escala planetaria, influido por el clima de cada región y la actividad humana, puntualizó.

La actividad solar tiene diversas manifestaciones: a través de luz, emisión de masa, partículas muy energéticas y de campos, que afectan a nuestro planeta. El impacto en telecomunicaciones y en las capas superiores de la atmósfera es evidente, ejemplificó.

Su influencia en el clima es un tema muy estudiado, cada vez se publican más artículos en revistas indizadas y adquiere mayor solidez científica, expuso la experta, única mexicana en el volumen de ciencia básica del reporte que prepara el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés)

También, existen trabajos que muestran respuestas de algunas patologías a la actividad solar, en su mayoría relacionadas con casos de infarto al miocardio y presión arterial. Los datos recabados en las estaciones referidas serán útiles para estudiar la interacción entre las manifestaciones solares y la salud humana, además de comprender el mecanismo involucrado, precisó.

Hace una década, las publicaciones que analizaban un posible impacto de las manifestaciones solares en el clima terrestre eran controvertidas. Actualmente, esta relación se ha establecido con fundamento científico. En algunos años, la influencia de la actividad del Sol en la salud humana podría dejar de ser un tema sujeto a opiniones encontradas.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-546

Educación y cultura, Física y Química, Posgrados

Genómica estructural

En los últimos años, el tema de la genómica estructural ha abierto la posibilidad de determinar la estructura y el mecanismo molecular de diversas proteínas, relacionadas con las causas y posible tratamiento de enfermedades como cáncer, diabetes, Parkinson y Alzheimer; estas dos últimas asociadas al plegamiento de proteínas.

El Premio Nobel de Química 2002, Kurt Wüthrich, visitó la Universidad Nacional Autónoma de México, para hablar sobre ése y otros temas, en la conferencia Structural Genomics: Exploring the Genomic Protein Sequence Universe, que ofreció ante estudiantes y académicos.

En el Auditorio “A” de la Facultad de Química (FQ), el científico presentó un panorama amplio sobre sus investigaciones en el campo de la genómica y la proteómica estructurales, con repercusión en la enzimología, toxicología, inmunología, señalización intracelular y regulación de la expresión genética, entre otras.

Würthrich explicó el uso de la técnica de resonancia magnética nuclear (RMN), dentro del marco de esas áreas, para el estudio de moléculas de origen biológico, lo que ha permitido el avance en la investigación de diversos padecimientos, en el diseño de fármacos, y en la bioquímica y la biotecnología.

La aplicación de la RMN al estudio de las proteínas llevó a Wüthrich a realizar, en 1985, la primera determinación completa de una estructura proteínica en solución acuosa, que le valió, en 2002, el Premio Nobel de Química.

Además, ha observado que esas sustancias son moléculas dinámicas, y la RMN permite no sólo conocer, por ejemplo, el lugar donde se unen los fármacos, sino la dinámica de esta unión. Con ello, el procedimiento generado por el científico suizo permite comprender mejor que con otras técnicas (cristalografía, por ejemplo), la movilidad de una molécula y la flexibilidad de la estructura, asociada con sus funciones.

Visita académica

La visita del Nobel de Química a esta entidad universitaria fue posible por la colaboración que lleva a cabo, desde hace un año, con el responsable del Laboratorio 117 del Departamento de Biología de la FQ, José J. García Trejo.

En su estancia en la FQ, el científico aprovechó para conocer los avances de la investigación encabezada por García Trejo, que junto con su equipo de trabajo descubrió, en 2010, una nueva proteína reguladora de la ATP sintasa, relacionada con el metabolismo energético. Esta enzima es el nanomotor que brinda energía a todos los seres vivos al sintetizar la ATP.

El hallazgo del equipo universitario se hizo en la familia de las proteobacterias, y denominaron a la nueva proteína subunidad (zeta), para distinguirla de las otras dos subunidades regulatorias ya descritas: las subunidades (épsilon) bacteriana y la IF1 mitocondrial.

Dado que la subunidad representa una estructura proteica totalmente nueva que regula al nanomotor de la ATP sintasa, se abre una línea de investigación novedosa en el campo de los nanomotores moleculares, y es de tamaño relativamente pequeño, es decir, accesible para resolver su estructura en 3D por técnicas de RMN.

“Es importante y novedosa, y a Würthrich le pareció un hallazgo interesante. Como su grupo trabajaba con una parecida, aceptó colaborar con nosotros”, afirmó García Trejo.

El universitario detalló que la técnica desarrollada por el Nobel, especializado en resolver estructuras de proteínas en tres dimensiones por RMN, se aplica a todas las proteínas relativamente pequeñas (como inhibidores y enzimas), y puede emplearse en cualquier rama de la ciencia biológica.

Trayectoria

Wüthrich, actual profesor del Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California, Estados Unidos, y del ETH, Zurich, Suiza (Swiss Federal Institute of Technology), recibió el Nobel por el desarrollo de espectroscopía de resonancia magnética nuclear para determinar la estructura tridimensional de macromoléculas biológicas en solución.

Estudió química, física y matemáticas en la Universidad de Berna, Suiza, de 1957 a 1962, y obtuvo el grado de doctor en química inorgánica, bajo la tutela de Silvio Fallab, en la Universidad de Basilea, en 1964. Realizó estancias posdoctorales en Basilea y en la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, con R. E. Connick.

Ha escrito tres libros sobre RMN en moléculas biológicas, y publicado más de 700 artículos originales y revisiones. Es miembro del comité editorial de decenas de revistas científicas; fue editor de Quarterly Reviews of Biophysics (1984-1991), y Macromolecular Structures (1990-2000) y, desde 1991, es editor del Journal of Biomolecular NMR.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-555

Educación y cultura, Física y Química, Posgrados, Salud, Social, Política y economía

POLÍMEROS PARA MÚSCULOS ARTIFICIALES. Facultad de Química, UNAM

La Sociedad Mexicana de Electroquímica (SMEQ) reconoció la trayectoria de Martha Aguilar Martínez, académica adscrita al Departamento de Fisicoquímica de la Facultad de Química (FQ) de la UNAM, por sus contribuciones en nuestro país a esta área del conocimiento, al estudio de las relaciones de la estructura de ciertos compuestos orgánicos, y por sus análisis de polímeros orgánicos conductores.

Polímeros orgánicos conductores

Uno de los proyectos de la universitaria aborda el análisis de polímeros orgánicos conductores, un campo que adquiere cada vez mayor importancia. Los polímeros son conocidos normalmente como compuestos aislantes. “Sin embargo, los que estudiamos pertenecen a una nueva clase; pueden tener propiedades semejantes a las de los semiconductores, o a las de los metales, en cuanto a que presentan una significativa conductividad electrónica”.

Además de sus múltiples aplicaciones como inhibidores de la corrosión, sensores electroanalíticos, materiales electrocrómicos o electroluminiscentes, y como recubrimientos en aviones de reconocimiento, son de gran importancia e impacto, porque se crean y diseñan nuevos materiales que permiten el desarrollo de músculos artificiales.

En este sentido, expuso que en el caso de personas que han perdido una mano, se puede transmitir información del cerebro a un miembro fabricado a base de estos materiales, para que tenga movimiento y fuerza.

Electroquímica

En cuanto a la electroquímica, Aguilar Martínez explicó que ésta formula preguntas y desarrolla las bases para la interpretación de diversos fenómenos de la naturaleza, es decir, interpreta y racionaliza sobre una base cuantitativa un gran número de hechos experimentales que se extienden más allá de los dominios estrictamente de este campo.

Por ello, tiene múltiples aplicaciones y gran impacto en áreas como la medicina, biología, ciencia de materiales, geología e ingeniería, entre otras.

Precursora en el estudio de la electroquímica orgánica en México, la definió como una rama que analiza las reacciones que involucran interacciones específicas de los compuestos orgánicos con el material del electrodo; considera a este último como una molécula de gran tamaño, cuya habilidad para transferir electrones puede ser ajustada con gran precisión en el control del potencial.

Algunas de las aportaciones de la investigadora, que inició su labor docente en la FQ en el campo de la química orgánica en 1981, ha sido el estudio de las relaciones de la estructura de ciertos compuestos orgánicos.

“Lo que hacemos es relacionar la estructura química y las propiedades electroquímicas de ciertos compuestos nitro, orto-difenólicos, quinonas y amidas, entre otros, con su actividad biológica. Esto es importante en el diseño de fármacos más eficientes y con menores efectos secundarios”, indicó.

Respecto al futuro de la electroquímica, consideró que es prometedor porque tiene muchas aplicaciones en diversas áreas, como el desarrollo de procesos para la conversión de energía, en cuestiones de remediación ambiental (agua, aire y suelo), y en nuevas tecnologías, pues son procesos menos contaminantes y más eficientes con respecto al uso de energía y materias primas.

En cuanto al reconocimiento, que le fue entregado en el Centro de Investigación en Química Sustentable de la Universidad Autónoma del Estado de México, en el marco del XXVII Congreso de la SMEQ y del Fifth Meeting of the Mexican Section of the International Society of Electrochemistry, se dijo satisfecha, pues representa un gran estímulo a su labor y reconoce el trabajo y las aportaciones realizadas por más de 30 años.

Fuente: Boletín UNAM-DGCS-475

Física y Química, Salud

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