Blog original en inglés por Nicholas Niemuth Traducido por Scott Miller
En el Centro de la Nanotecnología Sostenible, a nosotros nos gusta estudiar y comprender las cosas pequeñas. Todo el mundo sabe el modismo, “no hay dos copos de nieve iguales,” pero ¿cómo se ha creado esta variación de forma al nivel molecular? Mientras experimentamos el fin de unos meses nevosos aquí en el Medio Oeste de los EEUU, parece apropiado investigar a fondo la ciencia de la nieve y cómo el copo de nieve clásico se forma.
Un bello copo de nieve. (imagen de Libbrect, (2005)1)
Blog original en inglés por Caley Allen Traducido por Jeremy Miller
Si no se ha dado cuenta, ¡hoy es el 29 de febrero – lo cual significa que estamos en un año bisiesto! Ocurriendo cada cuatro años, los años bisiestos tienen 366 días en vez de los normales 365, el día adicional apareciendo el 29 de febrero. En inglés, los años bisiesto se llaman años saltarines,* denominación que radica en que en estos años el día de semana asociada con una determinada fecha cambia por dos días, aunque normalmente solo cambiaría por uno, debido al día adicional. Aparte de mantener sincronizado nuestro calendario con el año astronómico, el cambio de estaciones y todas las correspondientes tradiciones, supersticiones e historias folclóricas, los 29 de febrero son algo mediocre. Nuestro día saltarín no tiene comidas ni colores especiales, y no se nos da un día de descanso.
Pero venga, ¿alguna vez buscó usted “leap year day” en Imágenes de Google? Hágalo, vamos – puedo esperar… (Note que es importante incluir la palabra “day” para que no reciba una serie de imágenes de la película Leap Year de 2010).
No faltarán ranas y calendarios cuando busque “Leap Year Day” en Imágenes de Google. (imagen de Pixabay)
Blog original en inglés por Becky Curtis Traducido por Jane Moye-Rowley
¿Cómo es posible mantener la seguridad en un mundo lleno de productos químicos? Hay química – la natural y la artificial – en cada dirección que miramos, en el aire que respiramos, en la tierra en que estamos de pie, y en el agua que tomamos. Cada célula en nuestros cuerpos humanos usa química para funcionar y comunicar. Estamos expuestos a una multitud de sustancias químicas en nuestras casas, coches, en nuestro ambiente, en trabajo y en la comida que comemos. Muchas de esas químicas son completamente benignas, pero unas podrían causar riesgos serios a la salud. No necesitamos tener miedo de todas los productos químicos, pero ¿cómo se sabe cuales sustancias químicas son seguras?
Una técnica de laboratorio del Centro de Salud Público de las Fuerzas Armadas de los EEUU evalúa unas muestras toxicológicas (Foto por Ben Bunger, fotógrafo de CSPUSA)
Escrito en inglés por Margy Robinson
Traducido por Scott Miller
En la entrada de martes, les dije a ustedes sobre las propiedades impresionantes de los nanotubos de carbono (NTCs) y cómo pueden aumentar la fuerza y reducir el peso en el cuadro de las bicicletas comparado con los diseños tradicionales. También les dije sobre el costo alto y el manejo difícil de los NTCs que ha parecido obstaculizar la adopción más universal del nanomaterial en las bicis.
Mientras los NTCs han estado rodando sin pedalear, un material relacionado de carbono que se llama grafeno (inglés: “graphene”), ha entrado a la escena. El grafeno es una lámina sola de átomos de carbono ordenada en un panal hexagonal–básicamente un nanotubo de carbono desplegado. Tal vez usted estuviere impactado oír esto, pero ¡todos los estudiantes de las escuelas primarias en el mundo han hecho una forma de grafeno! La razón es que el grafeno es una sola capa de grafito, el material común encontrado en los lápices.
La mina de un lápiz es hecha de grafito. ¡El grafeno es una lámina sola de grafito! (imágenes de Juliancolton (izquierda), Mattman723 (centro) y QuQu from ru (derecha))
Blog original en inglés por Margaret Robinson
Traducido por Jeremy Miller
Me gustan las bicicletas. De niña, las bicis eran parte de los días de verano con cielos descubiertos que pasaba olvidándome del mundo, yendo en círculos una y otra vez con nuestros amigos por el callejón sin salida en que vivíamos hasta que se encendían las farolas y nos llamaban nuestras madres que volviéramos a casa para cenar. Hoy en día, ando en bici para ir y venir del trabajo, para hacer ejercicio, para divertirme, para relajarme del estrés de la escuela de posgrado y como una chance de ser competitiva en un equipo de carreras. Las bicis son una parte importante de mi vida y me agrada compartir mi pasión con los demás. El verano pasado le enseñe andar en bici a Mimi Hang, otra investigadora y autora de blogs para el Centro de Nanotecnología Sostenible. Después de 5 minutos de progresión tambaleante por la ciclovía, Mimi estaba por explotar y exclamó, “¡Puedo sentir el viento en la cara!” Tal vez sea atrevido decirlo, pero quiero pensar que todos pueden conectar con la bici de cierta forma.
¡Mimi Hang aprende a andar en bici! (foto de Margaret Robinson)
Este blog trata de la nanotecnología sostenible. Entonces… ¿qué conexión tiene a las bicis? En alguna de esas intersecciones sorprendentes pero comunes entre los varios intereses de nuestras vidas, resulta que la química tiene mucho que ver con el andar, el diseñar y el fabricar de las bicis. En la última década, la industria de ciclismo ha empezado a pillar las propiedades únicas de los nanomateriales, y en los próximos dos blogs que voy a publicar, voy a explicarles algunos de esos nanomateriales actualmente usados en la industria, junto con algo de marketing pseudocientífico (¡ay no!). ¡Abróchense los cascos, que vamos ya!
La carrera de 2006 del Tour de Francia, la competición ciclista más famosa en el mundo, fue una victoria para Floyd Landis* y para los nanotubos de carbono empleados en el cuadro de su bicicleta.1 Los nanotubos de carbono (la misma sustancia mencionada en nuestros blogs recientes acerca de los compuestos ignífugos y la purificación del agua) son construcciones de átomos de carbono de empaquetamiento hexagonal envueltos en cilindros. Casi se parece al alambre gallinero enrollado en tubos, excepto que la pared del cilindro mide exactamente un átomo de carbono (por esta dimensión se llaman nanotubos). A mi entender, la bici de Floyd Landis fue la primera instancia del uso de nanomateriales en el diseño de una bici comercial.
Floyd Landis monta su bici – la BMC Pro Machine SLCO1 – en el Tour de Francia de 2006 (izquierda de colinedwards99). Diagrama de un nanotubo de carbono (derecha, imagen modificada de Guillom)
Los nanotubos de carbono (NTC) atrajeron la atención del mundo científico en los años noventa debido a su estructura única y sus propiedades asociadas. Por ejemplo, pueden conducir cinco veces más la electricidad y quince veces más el calor que el cobre. BMC, la empresa suiza que manufacturó la bici de Landis, en colaboración con Easton Sports de EEUU,2 tomaron nota de la fuerza3 y rigidez sin rival de los NTC con respecto a su peso. Los NTC son 200 veces más fuertes y cinco veces más elásticos (es decir, menos rígidos) que el acero, con casi la mitad de la densidad de aluminio.4 Estas propiedades impresionantes de los NTC pueden atribuirse al empaquetamiento específico de los átomos de carbono en la nanoescala y motivan el uso de ellos en el cuadro.
Las bicis de carrera de BMC están hechas de una fibra de carbono, un material que consiste en fibras anchas y largas de 5 a 10 micrómetros entretejidos en láminas (para comparar, un cabello mide ~100 micrómetros de espesor). Se ponen en capas estas láminas y se moldean en la forma del cuadro. Una resina pegajosa se usa en ese momento para mantener juntas las láminas. La fibra de carbono se considera un material compuesto porque combina dos o más materiales con diferentes propiedades físicas y químicas para crear un nuevo material con características distintivas. En el caso de la bici, las fibras de carbono, flexibles pero fuertes, toman su estructura según la resina rígida usada para juntarlas. Esencialmente, este proceso crea un cuadro de bici que no solamente tiene la forma correcta pero también queda resistente en todos los sitios necesarios.
Requiere mucha ingeniería intencional para usar los materiales compuestos para llegar a un producto con propiedades atractivas. En este caso, BMC logró reducir el peso y aumentar la fuerza aún más del material a través de reemplazar algo de la resina de fibra de carbono con nanotubos de carbono que son más rígidos, robustos y ligeros. El cuadro de bici que montaba Landis (sin las ruedas, el manillar, el asiento, o los engranajes) pesaba solamente 2.11 libras5 (aproximadamente igual que dos pintas de agua), pero ¡resultó bastante fuerte para sobrevivir las 2.272 millas (y las casi 90 horas) del Tour de Francia!6
A la izquierda, una lámina de fibra de carbono (foto de Brett Jordan). A la derecha, una imagen con microscopio de barrido (SEM) de nanotubos de carbono (estructuras finas) que extienden de superficies intencionalmente fracturada (imagen usada con permiso de www.pezcyclingnews.com).
Aunque el cuadro de los NTC producido por BMC estaba disponible en el mercado en 2006, BMC no produce actualmente ningún cuadro así, que yo sepa, y solo tres otras marcas de moda (Bicicletas BH7 de España y Pinarellao8 y Dolan Tuono,9 empresas radicadas en Italia) han implementado los NTC consistentemente en sus cuadros desde 2006. Excepto un solo diseño de Cannondale en 2013,10 ninguno de los fabricantes principales (tal como Trek, Specialized, o Giante) ha promocionado que trabajen con los NTC. ¡Qué pena!
Si los NTC tienen tal propiedades maravillosas, ¡¿por qué no han saltado a la fama?! Bueno, el costo es un factor importante. En 2007 demostraron en un laboratorio por primera vez una manera económica de producir gran cantidades de los NTC puros.11 Y a pesar de esa innovación, ¡esas bicis todavía valen 7.000 $ actualmente!7-10 Si bien se puede producir muchos NTC puros ahora, son difíciles de usar porque tienden a pegarse al mezclarse con otros materiales tal como resinas. Imagínense cables de acero fijados dentro del hormigón que están agrupados en bolas en vez de enderezados en filas y columnas. De modo parecido, los NTC no pueden aportar fuerza adicional si no están apropiadamente colocados.2
El hormigón reforzado con acero corrugado es fuerte a causa de la colocación de las barras de acero. ¡Es la misma idea con los nanomateriales! (Foto del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EEUU, de Michael J. Nevins)
A pesar de todo eso, los 7.000 $ puede ser un precio razonable por una bici adecuada para campeonatos. Tal vez un obstáculo más notable para los fabricantes principales de bicicletas es el límite de peso mínimo de 15 libras para la bici entera (incluso el cuadro, las ruedas, los engranajes, el asiento y el manillar), impuesto por UCI, el órgano rector internacional del ciclismo. Introdujeron el límite por primera vez en 2000 a fin de asegurar la seguridad de los ciclistas durante la adopción de equipo ligero basado en la fibra de carbono. Últimamente, algunos equipos de ciclistas han tenido que atar pesos de plomo a las bicis para llegar al mínimo, provocando una reconsideración del reglamento por parte del director técnico de UCI.12 Sabremos solo a medida que pasa el tiempo si los nanotubos de carbono ganarán el Tour de Francia otra vez.
Entonces, ¿son los nanotubos de carbono el fin de una historia decepcionante de los nanomateriales usados en bicicletas? ¡No! Les contaré más en la segunda parte de esta serie esta misma semana. Para abrirles el apetito, echen un vistazo a este video de un neumático resistente a los pinchazos:
*A Floyd Landis le fue quitado el título después de dar positivo para el uso de sustancias para mejorar su rendimiento. Pero vamos, la bici todavía viajó toda esa distancia, así que no le voy quitar el crédito suyo aquí.
Yu, M-F., Lourie, O., Dyer, M., Moloni, K., Kelly, T., Ruoff, R. Strength and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile load.Science. 2000, 287 (5453), 637-640. doi: 10.1126/science.287.5453.637
Sinnot, S., Andrews, R. Carbon Nanotubes: Synthesis, properties, and applications. Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences.2001, 26 (3), 145-249. doi: 10.1080/20014091104189
Kumar, M., Ando, Y. Carbon nanotubes from camphor: an environmentally friendly nanotechnology. Journal of Physics: Conference Series: International Conference on Nanoscience and Technology. 2007. 61: 643-646. doi:10.1088/1742-6596/61/1/129
Blog original en inglés por Eric Melby
Traducido por Jeremy Miller
Recientemente se publicó un artículo mío en la revista Environmental Science: Nano junto con siete coautores del Centro de Nanotecnología Sostenible. El título es «La formación de bicapas lipídicas soportadas que contienen dominios de fases segregadas y su interacción con las nanopartículas de oro”.1 A primera vista, ese título puede ser confuso, pero ¡les prometo que todo tendrá sentido en seguida! Vamos a descomponerlo en trozos manejables y divertidos que todos podemos disfrutar.
Figura 1. Un desglose a lo John Madden de los jugadores importantes en el sistema que estudiamos en estos experimentos. ¡Se le recomienda que se haga referencia a esta figura a medida que lee este post! Observe que los tamaños de las nanopartículas de oro y la bicapa lipídica soportada en esta figura son ambos de 4 nanómetros (nm). ¡Se muestran aquí DIEZ MILLONES DE VECES más grandes que los 4 nm en realidad! (Imagen de Eric Melby)
Blog original en inglés por Ese Ehimiaghe Traducido por Jane Moye-Rowley
Hace unas semanas, encontré un artículo sobre THINX, una compañía nueva que innova ropa interior para mujeres.
THINX aplica tecnologías que ya existen a la ropa interior–específicamente, usan un «tratamiento de plata» por sus propiedades antimicrobianas. Eso me puso emocionada porque he leído sobre estas propiedades antimicrobianas de la plata, especialmente de nanopartículas de plata, y sus aplicaciones prácticas. (Por un ejemplo, véase nuestra entrada de blog sobre la plata en calcetines.) Desafortunadamente, THINX no proveyó más información específica sobre las tecnologías que usaba para fabricar sus productos, así que no estoy segura si usan nanopartículas o la plata «gruesa». Eso me hizo curiosa– ¿por qué no daban información más específica sobre la tecnología detrás del «tratamiento de plata»?
¿¿Tratamiento de plata?? (Imagen adaptada de pixabay)
Si usted es como yo, es posible que ya le espere en el sótano un montón de equipo electrónico con el cual no ha determinado qué hacer. No lo ha echado en la basura porque sabe que es una buena idea mantenerlo fuera de los vertederos…pero ¿por qué será? Los investigadores saben desde hace tiempo que si se filtran en los vertederos y desde allí en el suelo y las aguas subterráneas, los metales pesados contenidos en este equipo pueden presentar riesgos para la salud humana o el medio ambiente.1,2 Sin embargo, el uso de nanomateriales en baterías es mucho más nuevo, por lo tanto es muy importante entender lo que ocurre cuando encuentran una posible salida de las baterías, llegan a un vertedero y finalmente entran en contacto con las membranas celulares de los organismos en el medio ambiente.
Algunos carros eléctricos utilizan las baterías compuestas de nanomateriales de óxido de litio-cobalto (imagen de Avda)
Blog original en inglés por Joe Buchman Traducido por Jane Moye-Rowley
¿Ha imaginado una calle iluminada por algas? Yo sé que ciertamente yo no había imaginado esto antes de mis investigaciones para esta entrada de blog, pero hay unos científicos que han trabajado en esta idea durante mucho tiempo. ¡Aun existe ya un prototipo de farola que usa las algas por su fuente de electricidad! Esta farola ayuda a iluminar un estacionamento en Burdeos, Francia.1
Figura 1. Las algas verdes, como las mostradas aquí, son muy abundantes y obtienen su energía a través de la fotosíntesis. (fuente de imagen)
Blog original en inglés por Marco Torelli Traducido por Jane Moye-Rowley
Esta entrada es una parte de nuestra serie de resúmenes que describe artículos de investigación publicados por miembros del Centro de Nanotecnología Sostenible. Marco Torelli, un estudiante de doctorado en la Universidad de Wisconsin – Madison, es el primer autor en este artículo y colaboraba en las investigaciones con investigadores del CNS en la Universidad de Illinois.
El artículo se publicó por primera vez en línea en diciembre de 2014, en la revista ACS (Sociedad estadounidense de química) Applied Materials & Interfaces1.
Este estudio describe un método mejor para conocer cuántas moléculas se quepan en la superficie de una nanopartícula redonda cuando varia el diámetro. (imagen reproducido con permiso de Torelli et al. 20151)
Nano Sostenible 