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Una nueva forma de controlar el fuego: los científicos desarrollan un nuevo material a nanoescala

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Una nueva forma de controlar el fuego: los científicos desarrollan un nuevo material a nanoescala

Los investigadores han desarrollado un método, llamado degradación térmica inversa (ITD), para controlar cómo interactúan las llamas con los materiales utilizando una capa protectora a nanoescala. Esto permite un ajuste fino de las propiedades del material procesado, demostrado por la creación de microtubos de carbono a partir de fibras de celulosa.

Las llamas de alta temperatura son esenciales para producir muchos materiales. Sin embargo, controlar un incendio y su interacción con el material previsto puede ser difícil. Los científicos ahora han desarrollado un método que utiliza una fina capa protectora de moléculas para controlar cómo el calor de la llama interactúa con el material, domando el fuego y permitiendo a los usuarios ajustar las características del material tratado.

«El fuego es una valiosa herramienta de ingeniería; después de todo, un alto horno es solo un fuego intenso», dice Martin Thuo, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. “Sin embargo, una vez que ha iniciado un incendio, a menudo tiene poco control sobre su comportamiento.

«Nuestra técnica, que llamamos degradación térmica inversa (ITD), utiliza un en la nanoescala película delgada sobre un material específico. La película delgada cambia en respuesta al calor del fuego y regula la cantidad de oxígeno que puede acceder al material. Esto significa que podemos controlar la velocidad a la que se calienta el material, lo que a su vez influye en las reacciones químicas que tienen lugar dentro del material. Básicamente, podemos refinar cómo y dónde el fuego cambia el material. »

Así es como funciona ITD. Empiezas con tu material objetivo, como una fibra de celulosa. Luego, esta fibra se cubre con una capa nanométrica de moléculas. Las fibras recubiertas se exponen luego a una llama intensa. La superficie exterior de las moléculas se quema fácilmente, elevando la temperatura en las inmediaciones. Pero la superficie interna del revestimiento molecular cambia químicamente, creando una capa de vidrio aún más delgada alrededor de las fibras de celulosa. Este vidrio limita la cantidad de oxígeno que puede acceder a las fibras, evitando que la celulosa se encienda. En cambio, las fibras arden sin llama, ardiendo lentamente, de adentro hacia afuera.

“Sin la capa protectora de ITD, aplicar una llama a las fibras de celulosa solo produciría cenizas”, dice Thuo. “Con la capa protectora del ITD, terminas con tubos de carbono.

«Podemos diseñar la capa protectora para ajustar la cantidad de oxígeno que llega al material objetivo. Y podemos diseñar el material objetivo para producir características deseables».

Los investigadores realizaron demostraciones de prueba de concepto con fibras de celulosa para producir tubos de carbono a microescala.

Los investigadores pudieron controlar el grosor de la pared de los tubos de carbono al controlar el tamaño de las fibras de celulosa con las que comenzaron; introduciendo varias sales en las fibras (lo que controla aún más la velocidad de combustión); y variando la cantidad de oxígeno que pasa a través de la capa protectora.

“Ya tenemos varias aplicaciones en mente, que abordaremos en futuros estudios”, dice Thuo. «Nous sommes également ouverts à travailler avec le secteur privé pour explorer diverses utilisations pratiques, telles que le développement de tubes de carbone techniques pour la séparation huile-eau – qui seraient utiles à la fois pour les applications industrielles et l’assainissement de l’ medio ambiente.»

Referencia: «Pirólisis dirigida espacialmente a través de aductos de superficie de transformación térmica» por Chuanshen Du, Paul Gregory, Dhanush U. Jamadgni, Alana M. Pauls, Julia J. Chang, Rick W. Dorn, Andrew Martin, E. Johan Foster, Aaron J. Rossini y Martin Thuo, 19 de julio de 2023, Angewandte Chemie.
DOI: 10.1002/anie.202308822

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La misteriosa luna de Júpiter, Amaltea, ha sido vista pasando por la Gran Mancha Roja (foto)

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La misteriosa luna de Júpiter, Amaltea, ha sido vista pasando por la Gran Mancha Roja (foto)

La nave espacial Juno de la NASA ha detectado la elusiva quinta luna de Júpiter transitando por la Gran Mancha Roja del planeta gigante, brindando a los astrónomos una vista poco común de este pequeño pero intrigante satélite natural.

JúpiterLas lunas más famosas de la astronáutica son sus cuatro satélites galileanos: yo, Europa, Ganímedes Y Calisto, cada uno de los cuales tiene varios miles de kilómetros de ancho. La quinta luna de Júpiter descubierta, y la quinta más grande de las 95 lunas conocidas del planeta, es Amaltea. Fue descubierto en 1892 por Edward Emerson Barnard, un astrónomo estadounidense que fue un destacado observador visual. También descubrió la estrella de Barnard, así como una gran cantidad de objetos oscuros. nebulosas.

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Mapa cerebral en 3D de 1.400 terabytes de gran detalle

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Mapa cerebral en 3D de 1.400 terabytes de gran detalle

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Seis capas de neuronas excitadoras codificadas por colores según su profundidad. Crédito: Google Research y Lichtman Lab

Un esfuerzo de colaboración entre Harvard y Google ha dado lugar a un gran avance en la ciencia del cerebro, al producir un mapa 3D completo de un pequeño segmento del cerebro humano, revelando interacciones neuronales complejas y sentando las bases para mapear un cerebro de ratón completo.

Un milímetro cúbico de tejido cerebral puede no parecer mucho. Pero considerando que este pequeño cuadrado contiene 57.000 células, 230 milímetros de vasos sanguíneos y 150 millones de sinapsis, lo que representa 1.400 terabytes de datos, los investigadores de Harvard y Google acaban de lograr algo enorme.

Un equipo de Harvard dirigido por Jeff Lichtman, profesor Jeremy R. Knowles de biología molecular y celular y recién nombrado decano de ciencia, co-creó con investigadores de Google la reconstrucción 3D con resolución sináptica más grande de un fragmento de cerebro humano hasta el día de hoy. mostrando con gran detalle cada célula y su red de conexiones neuronales en una porción de la corteza temporal humana de aproximadamente la mitad del tamaño de un grano de arroz.

Avances tecnológicos en neurociencia

La impresionante hazaña, publicada en la revista Ciencia, es el último de una colaboración de casi 10 años con científicos de Google Research, que combinan imágenes de microscopía electrónica de Lichtman con algoritmos de inteligencia artificial para codificar por colores y reconstruir el cableado extremadamente complejo del cerebro de los mamíferos. Los tres primeros coautores del artículo son Alexander Shapson-Coe, ex investigador postdoctoral en Harvard; Michał Januszewski de Google Research y Daniel Berger, investigador postdoctoral en Harvard.

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El objetivo final de la colaboración, apoyada por la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de SaludImplica crear un mapa de alta resolución del cableado neuronal completo del cerebro de un ratón, lo que implicaría aproximadamente 1.000 veces la cantidad de datos que acaban de producir a partir del fragmento de 1 milímetro cúbico de la corteza humana.

Información del último mapa cerebral

«La palabra 'fragmento' es irónica», dijo Lichtman. “Un terabyte es, para la mayoría de la gente, gigantesco, pero un trozo de cerebro humano –sólo un pequeño trozo de cerebro humano– sigue siendo miles de terabytes”.

El último mapa publicado en Science contiene detalles nunca antes vistos sobre la estructura del cerebro, incluido un raro pero poderoso conjunto de axones conectados por hasta 50 sinapsis. El equipo también notó rarezas en el tejido, como una pequeña cantidad de axones que forman grandes verticilos. Dado que su muestra fue tomada de un paciente epiléptico, no saben si estas formaciones inusuales son patológicas o simplemente raras.

El campo de la conectividad

El campo de Lichtman es la «conectómica», que, de forma análoga a la genómica, busca crear catálogos completos de la estructura del cerebro, hasta las células individuales y el cableado. Estos mapas completos abrirían el camino a nuevos conocimientos sobre las funciones y enfermedades del cerebro, sobre las que los científicos todavía saben muy poco.

Los algoritmos de inteligencia artificial de última generación de Google permiten la reconstrucción y el mapeo del tejido cerebral en tres dimensiones. El equipo también desarrolló un conjunto de herramientas disponibles públicamente que los investigadores pueden utilizar para examinar y anotar el conectoma.

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Direcciones futuras

«Dada la enorme inversión que se hizo en este proyecto, era importante presentar los resultados de una manera que ahora todos puedan beneficiarse de ellos», dijo Viren Jain, colaborador de Google Research.

Luego, el equipo abordará la formación del hipocampo del ratón, importante para la neurociencia debido a su papel en la memoria y las enfermedades neurológicas.

Referencia: “Un fragmento de petavoxel de la corteza cerebral humana reconstruido en la nanoescala resolución » por Alexander Shapson-Coe, Michał Januszewski, Daniel R. Berger, Art Pope, Yuelong Wu, Tim Blakely, Richard L. Schalek, Peter H. Li, Shuohong Wang, Jeremy Maitin-Shepard, Neha Karlupia, Sven Dorkenwald, Evelina Sjostedt, Laramie Leavitt, Dongil Lee, Jakob Troidl, Forrest Collman, Luke Bailey, Angerica Fitzmaurice, Rohin Kar, Benjamin Field, Hank Wu, Julian Wagner-Carena, David Aley, Joanna Lau, Zudi Lin, Donglai Wei, Hanspeter Pfister, Adi Peleg, Viren Jain y Jeff W. Lichtman, 10 de mayo de 2024, Ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.adk4858

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El próximo lanzamiento de la nave espacial SpaceX 'probablemente en 3 a 5 semanas', dice Elon Musk

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El próximo lanzamiento de la nave espacial SpaceX 'probablemente en 3 a 5 semanas', dice Elon Musk

Probablemente todavía estemos a un mes del próximo lanzamiento del megacohete Starship de SpaceX.

Esta fue la línea de tiempo propuesta por Elon Musk en un publicar en este fin de semana, diciendo que el próximo vuelo de prueba de Starship está «probablemente dentro de 3 a 5 semanas». “El objetivo es que el barco supere el nivel máximo de calefacción, o al menos más que la última vez”, añadió el empresario multimillonario.

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