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El avance de los nanocristales transforma la conversión de luz infrarroja

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El avance de los nanocristales transforma la conversión de luz infrarroja

(Izquierda) Un único nanocristal de ácido tungstico dopado con cobre; (derecha) Imagen de resolución atómica del nanocristal. Crédito: Melbert Jeem

El dopaje sistemático con cobre impulsa el uso de tungstico en todo el sistema solar ácido nanocristales.

La luz del sol es una fuente inagotable de energía y su uso para generar electricidad es una de las piedras angulares de las energías renovables. Más del 40% de la luz solar que incide sobre la Tierra se encuentra en los espectros infrarrojo, visible y ultravioleta; sin embargo, la tecnología solar actual utiliza principalmente rayos visibles y ultravioleta. La tecnología para utilizar todo el espectro de la radiación solar (llamada utilización totalmente solar) está todavía en sus inicios.

Resultados de la investigación de la Universidad de Hokkaido

Un equipo de investigadores de Universidad de Hokkaido, dirigido por el profesor asistente Melbert Jeem y el profesor Seiichi Watanabe de la Facultad de Ingeniería, sintetizó materiales de ácido tungstico dopados con cobre que exhibían un uso totalmente solar. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Materiales avanzados.

“Actualmente, los espectros de radiación solar del infrarrojo cercano y medio, que van desde 800 nm a 2.500 nm, no se utilizan para la generación de energía”, afirma Jeem. «El ácido tungstico es un candidato para el desarrollo de nanomateriales que puedan utilizar este espectro porque tiene una estructura cristalina con defectos que absorben estas longitudes de onda».

Absorción relativa de luz de nanocristales de ácido tungstico.

Una absorción relativa resumida de la luz de los cristales de ácido tungstico que va desde la luz ultravioleta a la infrarroja. 1, 5 y 10 son las concentraciones de cobre que dan como resultado la optocriticidad de los nanocristales. Crédito: Melbert Jeem, et al. Materiales avanzados. 29 de julio de 2023

Metodología y resultados

Los científicos utilizaron una técnica de fotofabricación que habían desarrollado previamente, la fotosíntesis de cristalitos sumergidos, para sintetizar nanocristales de ácido tungstico dopados con concentraciones variables de cobre. Se analizaron las estructuras y propiedades de absorción de luz de estos nanocristales; Se midieron sus características fototérmicas, de evaporación de agua fotoasistida y fotoelectroquímicas.

Los nanocristales de óxido de tungsteno dopados con cobre absorben luz en todo el espectro, desde la luz ultravioleta hasta la luz visible y la infrarroja; la cantidad de luz infrarroja absorbida fue mayor con un dopaje de cobre al 1%. Los nanocristales dopados con cobre al 1% y al 5% exhibieron el mayor aumento de temperatura (característica fototérmica); Los cristales dopados con cobre al 1% también tuvieron la mayor eficiencia de evaporación de agua, aproximadamente 1,0 kg por m2 por hora. El análisis estructural de nanocristales dopados con cobre al 1% indicó que los iones de cobre podrían distorsionar la estructura cristalina del óxido de tungsteno, lo que lleva a las características observadas cuando se absorbe la luz.

Observaciones finales

«Nuestros hallazgos marcan un avance significativo en el diseño de nanocristalitos capaces de sintetizar y aprovechar completamente la energía solar», concluye Watanabe. “Demostramos que el dopaje con cobre imparte nanocristales de ácido tungstico con diversas características mediante el uso totalmente solar. Esto proporciona un marco para futuras investigaciones en el área, así como para el desarrollo de aplicaciones.

Referencia: “Fases optocríticas impulsadas por defectos ajustadas para la utilización totalmente solar” por Melbert Jeem, Ayaka Hayano, Hiroto Miyashita, Mahiro Nishimura, Kohei Fukuroi, Hsueh-I Lin, Lihua Zhang y Seiichi Watanabe, 29 de julio de 2023, Materiales avanzados.
DOI: 10.1002/adma.202305494

Este trabajo fue apoyado por la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS) KAKENHI (20H00295, 21K04823). Este trabajo se llevó a cabo en parte utilizando un sistema de supercomputadora en el Centro de Iniciativas de Información de la Universidad de Hokkaido. Este trabajo se llevó a cabo en la Universidad de Hokkaido, con el apoyo de la Infraestructura de Investigación de Nanotecnología y Materiales Avanzados de Japón (ARIM) del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología (MEXT).

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¿Cuándo despegarán los astronautas?

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¿Cuándo despegarán los astronautas?
  • La tripulación de Polaris Dawn intentará alcanzar alturas mayores que las alcanzadas por los humanos desde el programa Apolo de la NASA en la década de 1970 y también realizará la primera caminata espacial comercial.
  • El cohete Falcon 9 que transporta al Dragón está programado para despegar entre las 3:38 a.m. y las 7:09 a.m. ET del miércoles desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida.
  • «Falcon y Dragon permanecen sanos y la tripulación continúa lista para su misión de varios días a la órbita terrestre baja», dijo SpacX en las redes sociales.

Una cápsula de SpaceX que transporta a cuatro astronautas comerciales que esperan realizar una caminata espacial pionera no se lanzará hasta al menos el miércoles por la mañana.

La misión Polaris Dawn, un ambicioso viaje de cinco días a las regiones superiores de la órbita de la Tierra, estaba programada para despegar el martes antes de que una fuga de helio detectada obligara a posponerla, dijo SpaceX. dijo el lunes por la tarde en el sitio de redes sociales X.

Cuando la tripulación se lance a bordo de un SpaceX Dragon, será el segundo viaje al espacio para empresario multimillonario Jared Isaacman, quien financió la misión con la empresa de Elon Musk. Isaacman se aventuró previamente en órbita en 2021 a bordo de Inspiration4, la misión que se convirtió en el primer vuelo espacial orbital privado de la historia.

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Un cocodrilo y un tiburón se comieron una vaca marina prehistórica, revela un fósil

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Un cocodrilo y un tiburón se comieron una vaca marina prehistórica, revela un fósil

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Un raro fósil ha proporcionado información sobre lo que fue un día excepcionalmente desafortunado para una vaca marina prehistórica.

La especie ahora extinta de dugongo, un mamífero marino parecido al manatí, nadaba en el mar hace unos 15 millones de años cuando fue atacada por dos animales: un cocodrilo y un tiburón tigre. Este último dejó uno de sus dientes empalado en el cuerpo de la vaca marina.

Al analizar el fósil descubierto en Venezuela, los investigadores pudieron comprender cómo murió la vaca marina, que pertenecía a un grupo de animales extintos conocido como Culebrtherium.

Su estudiarpublicado el jueves en el Journal of Vertebrate Paleontology, captura un momento en el tiempo que ofrece una visión única del funcionamiento de la cadena alimentaria durante la época del Mioceno temprano y medio, hace entre 11,6 y 23 millones de años.

«Es extremadamente raro encontrar rastros de dos depredadores en un solo espécimen», dijo Aldo Benites-Palomino, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el departamento de paleontología de la Universidad de Zurich, Suiza. “Esto muestra por qué deberíamos explorar fósiles en regiones tropicales como Venezuela. »

Los restos fosilizados (un cráneo parcial y 13 vértebras o columna vertebral) revelaron tres tipos de marcas de mordeduras. Su forma, profundidad y orientación sugerían que fueron creados por dos depredadores: un cocodrilo de tamaño pequeño a mediano y un tiburón tigre.

Según el estudio, la criatura parecida a un cocodrilo atacó primero, con los dientes enterrados profundamente en el hocico de la vaca marina, lo que sugiere que intentó agarrar esa parte de la cara del dugongo para asfixiarlo. Otras dos grandes incisiones curvas indican que el cocodrilo arrastró a la vaca marina, desgarrando su carne.

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Las rayas y cortes en el fósil sugieren que el cocodrilo realizó una «vuelta mortal», un comportamiento giratorio para someter a su presa que también se observa en las especies de cocodrilos existentes.

«Este tipo de marca sólo se produce al morder, en el que se realizan acciones posteriores de rasgar, rodar o agarrar», señalaron los autores del estudio.

Luego, el rinoceronte fue destrozado por un tiburón tigre, que tiene dientes estrechos y no dentados. Puede ser difícil diferenciar entre depredación activa y marcas de carroñero, pero según el estudio, las marcas de mordeduras en todo el cuerpo del rinoceronte y su distribución irregular, así como la variación en profundidad, sugirieron a los investigadores que este era el comportamiento de un carroñero. como un tiburón tigre.

Los científicos confirmaron la identidad del tiburón mediante el descubrimiento de un único diente alojado en el cuello de la vaca marina que pertenecía a una especie extinta de tiburón tigre, Galeocerdo aduncus.

“Tuve que trabajar como científico forense”, recuerda Benites-Palomino.

Sin embargo, el estudio señaló que, dada la naturaleza fragmentaria del esqueleto, no era posible descartar otros escenarios para la desaparición de la vaca marina.

Dean Lomax, paleontólogo de la Universidad de Bristol y de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, que no participó en la investigación, dijo que estaba de acuerdo con los hallazgos del estudio, pero que era difícil distinguir entre el comportamiento carroñero y el comportamiento depredador activo. .

“Por ejemplo, puede que no sea descabellado pensar que el dugongo ya estaba muerto, que pudo haberse alejado flotando y estar hinchado, y luego fue devorado (recogido) por el cocodrilo y el tiburón en diferentes momentos”. dijo Lomax, el autor de “Bloqueados en el tiempo: el comportamiento animal revelado en 50 fósiles asombrosos”, por correo electrónico.

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“A menos que tengamos evidencia directa del dugongo dentro del cocodrilo (como última comida), o de que el cocodrilo y el dugongo mueran en medio del ataque, todavía es intrínsecamente raro decir al 100% si esto fue definitivamente el resultado de un ataque activo o no. que hurgar en la basura”, añadió Lomax.

En aquella época, las vacas marinas podían crecer hasta cinco metros de largo, dijo Benites-Palomino, y su tejido graso habría sido una buena fuente de alimento.

Hoy en día, los cocodrilos, las orcas y los tiburones se alimentan de dugongos y manatíes, principalmente de los jóvenes, porque los adultos son difíciles de matar debido a su tamaño. No está claro qué tipo de cocodrilo pudo haber atacado a la vaca marina. Podría haber sido una especie extinta de caimán o gavial, conocido por sus mocos largos y delgados, pero debió ser de gran tamaño, de 4 a 6 metros de largo.

“Hay varios candidatos. Sudamérica era entonces un paraíso para los cocodrilos”, añade Benites-Palomino.

Un granjero al sur de la ciudad de Coro, Venezuela, notó por primera vez los restos de la vaca marina en un lugar donde antes no se habían descubierto fósiles.

“Al principio no conocíamos la geología del sitio y los primeros fósiles que descubrimos fueron trozos de cráneos. Nos tomó algún tiempo determinar qué eran: cráneos de manatí, que tienen una apariencia bastante inusual”, dijo en un comunicado Marcelo Sánchez-Villagra, coautor del estudio, profesor de paleobiología y director del Instituto y Museo Paleontológico de. la Universidad de Zúrich.

Benites-Palomino dijo que el raro hallazgo demuestra la importancia de la búsqueda de fósiles en América del Sur «no clásica».

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“Hemos estado visitando los mismos sitios de fósiles en América del Norte y China durante mucho tiempo, pero cada vez que trabajamos en estas nuevas áreas, encontramos constantemente nuevos fósiles. »

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Huellas de dinosaurios idénticas descubiertas en dos continentes

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Huellas de dinosaurios idénticas descubiertas en dos continentes

A ambos lados del océano Atlántico, a más de 6.000 kilómetros de distancia, investigadores han descubierto huellas dejadas por dinosaurios que pudieron haber vagado desde África hasta América del Sur cuando los continentes estaban unidos en un supercontinente.

Las más de 260 huellas, ubicadas en Brasil y Camerún, serían parte del Período Cretácico Inferiorsegún un estudio publicado el lunes por el Museo de Historia Natural y Ciencia de Nuevo México.

Las huellas se crearon originalmente a unas 621 millas de distancia sobre una fina capa de limo y arenisca de barro en el antiguo supercontinente Gondwanan, que luego se rompió y formó el Océano Atlántico Sur.

El estudio compartió fotografías de huellas de formas idénticas que parecían provenir de edades y entornos geológicos similares, según descubrió el paleontólogo de la Universidad Metodista del Sur y autor principal del estudio, Louis L. Jacobs.

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