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En el ADN, los científicos encuentran una solución para construir un superconductor que podría transformar la tecnología

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Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público

Científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia y sus colaboradores han utilizado el ADN para superar un obstáculo casi insuperable para diseñar los materiales que revolucionarían la electrónica.


Un posible resultado de estos materiales de ingeniería podrían ser los superconductores, que tienen una resistencia eléctrica cero, lo que permite que los electrones fluyan sin obstáculos. Esto significa que no desperdician energía ni generan calor, a diferencia de los medios de transmisión eléctrica actuales. Desarrollo de un superconductor que podría usarse ampliamente a temperatura ambiente, en lugar de a temperaturas extremadamente altas o temperaturas bajascomo ahora es posible- podría dar lugar a ordenadores ultrarrápidos, reducir el tamaño de los dispositivos electrónicos, permitir Trenes de alta velocidad flotan sobre los imanes y reducen el consumo de energía, entre otros beneficios.

Tal superconductor fue propuesto por primera vez hace más de 50 años por el físico de Stanford William A. Little. Los científicos pasaron décadas tratando de hacer que funcionara, pero incluso después de validar la viabilidad de su idea, se encontraron con un desafío que parecía imposible de superar. Hasta aquí.

Edward H. Egelman, Ph.D., del Departamento de Bioquímica y Genética Molecular de la UVA, fue un líder en el campo de la crio-microscopio de electrones (cryo-EM), y él y Leticia Beltran, una estudiante de posgrado en su laboratorio, utilizaron imágenes crio-EM para este proyecto aparentemente imposible. «Demuestra», dijo, «que la técnica crio-EM tiene un gran potencial en la investigación de materiales».

Ingeniería a Nivel Atómico

Una forma posible de realizar la idea de Little de un superconductor es modificar conjuntos de nanotubos de carbono, cilindros huecos de carbono tan pequeños que deben medirse en nanómetros, mil millonésimas de metro. Pero había un gran desafío: controlar reacciones químicas a lo largo de los nanotubos para que la matriz se pueda ensamblar con la precisión necesaria y funcione según lo previsto.

Egelman y sus colaboradores encontraron una respuesta en los mismos componentes básicos de la vida. Tomaron el ADN, el material genético que le dice a las células vivas cómo funcionar y lo usó para guiar una reacción química que superaría la Gran Barrera Superconductora de Little. En resumen, utilizaron la química para lograr una ingeniería estructural asombrosamente precisa: construir al nivel de moléculas individuales. El resultado fue una serie de nanotubos de carbono ensamblados según las necesidades del superconductor a temperatura ambiente de Little.

«Este trabajo demuestra que se puede lograr una modificación ordenada de los nanotubos de carbono aprovechando el control de la secuencia de ADN sobre el espacio entre los sitios de reacción adyacentes», dijo Egelman.

La red que construyeron aún no ha sido probada para la superconductividad, pero ofrece una prueba de principio y tiene un gran potencial para el futuro, dicen los investigadores. «Si bien la crio-EM se ha convertido en la técnica principal en biología para determinar las estructuras atómicas de los ensamblajes de proteínas, hasta ahora ha tenido un impacto mucho menor en ciencia de los Materialesdijo Egelman, cuyo trabajo anterior lo llevó a ingresar a la Academia Nacional de Ciencias, uno de los más altos honores que puede recibir un científico.

Egelman y sus colegas dicen que su enfoque guiado por ADN para construir redes podría tener una amplia variedad de aplicaciones de investigación útiles, particularmente en física. Pero también valida la posibilidad de construir Little’s temperatura ambiente superconductor. El trabajo de los científicos, combinado con otros avances en superconductores en los últimos años, en última instancia, podría transformar la tecnología tal como la conocemos y conducir a un futuro mucho más «Star Trek».

«Si bien a menudo pensamos en la biología usando herramientas y técnicas de la física, nuestro trabajo muestra que los enfoques desarrollados en biología pueden, de hecho, aplicarse a problemas de física e ingeniería», dijo Egelman. «Eso es lo que es tan emocionante de la ciencia: no poder predecir a dónde nos llevará nuestro trabajo».

Los investigadores publicaron sus hallazgos en la revista La ciencia.


La ventana a escala atómica sobre la superconductividad allana el camino para nuevos materiales cuánticos


Más información:
Zhiwei Lin et al, remodelación de red guiada por ADN de nanotubos de carbono, La ciencia (2022). DOI: 10.1126/ciencia.abo4628

Proporcionado por
Universidad de Virginia

Cotizar: En el ADN, los científicos encuentran una solución para construir un superconductor que podría transformar la tecnología (2 de agosto de 2022) Consultado el 2 de agosto de 2022 en https://phys.org/news/2022-08-dna-scientists-solution -superconductor-technology. html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Excepto para el uso justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente a título informativo.

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El MIT encuentra un «punto óptimo» de humedad interior para reducir la propagación de COVID-19

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Un estudio del MIT muestra que mantener la humedad interior en una ubicación ideal puede reducir la propagación de COVID-19.

Una nueva investigación vincula los ambientes interiores muy secos y muy húmedos con lo peor[{» attribute=»»>COVID-19 outcomes.

We know proper indoor ventilation is key to reducing the spread of COVID-19. Now, a study by MIT researchers finds that indoor relative humidity may also influence the transmission of the virus.

Relative humidity is the amount of moisture in the air compared to the total moisture the air can hold at a given temperature before saturating and forming condensation.

In a study published in the Journal of the Royal Society Interface on November 16, the MIT team reports that maintaining an indoor relative humidity between 40 and 60 percent is associated with relatively lower rates of COVID-19 infections and deaths, while indoor conditions outside this range are associated with worse COVID-19 outcomes. To put this into perspective, most people are comfortable between 30 and 50 percent relative humidity, and an airplane cabin is at around 20 percent relative humidity.

The findings are based on the team’s analysis of COVID-19 data combined with meteorological measurements from 121 countries, from January 2020 through August 2020. Their study suggests a strong connection between regional outbreaks and indoor relative humidity.

In general, the researchers found that whenever a region experienced a rise in COVID-19 cases and deaths prevaccination, the estimated indoor relative humidity in that region, on average, was either lower than 40 percent or higher than 60 percent regardless of season. Nearly all regions in the study experienced fewer COVID-19 cases and deaths during periods when estimated indoor relative humidity was within a “sweet spot” between 40 and 60 percent.

“There’s potentially a protective effect of this intermediate indoor relative humidity,” suggests lead author Connor Verheyen, a PhD student in medical engineering and medical physics in the Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology.

“Indoor ventilation is still critical,” says co-author Lydia Bourouiba, director of the MIT Fluid Dynamics of Disease Transmission Laboratory and associate professor in the departments of Civil and Environmental Engineering and Mechanical Engineering, and at the Institute for Medical Engineering and Science at MIT. “However, we find that maintaining an indoor relative humidity in that sweet spot — of 40 to 60 percent — is associated with reduced COVID-19 cases and deaths.”

Seasonal swing?

Since the start of the COVID-19 pandemic, scientists have considered the possibility that the virus’ virulence swings with the seasons. Infections and associated deaths appear to rise in winter and ebb in summer. But studies looking to link the virus’ patterns to seasonal outdoor conditions have yielded mixed results.

Verheyen and Bourouiba examined whether COVID-19 is influenced instead by indoor — rather than outdoor — conditions, and, specifically, relative humidity. After all, they note that most societies spend more than 90 percent of their time indoors, where the majority of viral transmission has been shown to occur. What’s more, indoor conditions can be quite different from outdoor conditions as a result of climate control systems, such as heaters that significantly dry out indoor air.

Could indoor relative humidity have affected the spread and severity of COVID-19 around the world? And could it help explain the differences in health outcomes from region to region?

Tracking humidity

For answers, the team focused on the early period of the pandemic when vaccines were not yet available, reasoning that vaccinated populations would obscure the influence of any other factor such as indoor humidity. They gathered global COVID-19 data, including case counts and reported deaths, from January 2020 to August 2020,  and identified countries with at least 50 deaths, indicating at least one outbreak had occurred in those countries.

In all, they focused on 121 countries where COVID-19 outbreaks occurred. For each country, they also tracked the local COVID-19 related policies, such as isolation, quarantine, and testing measures, and their statistical association with COVID-19 outcomes.

For each day that COVID-19 data was available, they used meteorological data to calculate a country’s outdoor relative humidity. They then estimated the average indoor relative humidity, based on outdoor relative humidity and guidelines on temperature ranges for human comfort. For instance, guidelines report that humans are comfortable between 66 to 77 degrees Fahrenheit indoors. They also assumed that on average, most populations have the means to heat indoor spaces to comfortable temperatures. Finally, they also collected experimental data, which they used to validate their estimation approach.

For every instance when outdoor temperatures were below the typical human comfort range, they assumed indoor spaces were heated to reach that comfort range. Based on the added heating, they calculated the associated drop in indoor relative humidity.

In warmer times, both outdoor and indoor relative humidity for each country was about the same, but they quickly diverged in colder times. While outdoor humidity remained around 50 percent throughout the year, indoor relative humidity for countries in the Northern and Southern Hemispheres dropped below 40 percent in their respective colder periods, when COVID-19 cases and deaths also spiked in these regions.

For countries in the tropics, relative humidity was about the same indoors and outdoors throughout the year, with a gradual rise indoors during the region’s summer season, when high outdoor humidity likely raised the indoor relative humidity over 60 percent. They found this rise mirrored the gradual increase in COVID-19 deaths in the tropics.

“We saw more reported COVID-19 deaths on the low and high end of indoor relative humidity, and less in this sweet spot of 40 to 60 percent,” Verheyen says. “This intermediate relative humidity window is associated with a better outcome, meaning fewer deaths and a deceleration of the pandemic.”

“We were very skeptical initially, especially as the COVID-19 data can be noisy and inconsistent,” Bourouiba says. “We thus were very thorough trying to poke holes in our own analysis, using a range of approaches to test the limits and robustness of the findings, including taking into account factors such as government intervention. Despite all our best efforts, we found that even when considering countries with very strong versus very weak COVID-19 mitigation policies, or wildly different outdoor conditions, indoor — rather than outdoor — relative humidity maintains an underlying strong and robust link with COVID-19 outcomes.”

It’s still unclear how indoor relative humidity affects COVID-19 outcomes. The team’s follow-up studies suggest that pathogens may survive longer in respiratory droplets in both very dry and very humid conditions.

“Our ongoing work shows that there are emerging hints of mechanistic links between these factors,” Bourouiba says. “For now, however, we can say that indoor relative humidity emerges in a robust manner as another mitigation lever that organizations and individuals can monitor, adjust, and maintain in the optimal 40 to 60 percent range, in addition to proper ventilation.”

Reference: “Associations between indoor relative humidity and global COVID-19 outcomes” by C. A. Verheyen and L. Bourouiba, 16 November 2022, Journal of The Royal Society Interface.
DOI: 10.1098/rsif.2021.0865

This research was made possible, in part, by an MIT Alumni Class fund, the Richard and Susan Smith Family Foundation, the National Institutes of Health, and the National Science Foundation.

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Se completó la transferencia del canal de alimentación de la estación, sin impacto en las operaciones – Estación espacial

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La Estación Espacial Internacional se muestra desde SpaceX Crew Dragon Endeavour durante un sobrevuelo del laboratorio en órbita que tuvo lugar el 8 de noviembre de 2021.

El 23 de noviembre, el equipo de Mission Control Houston modificó la ruta del suministro de energía para eliminar el uso de uno de los ocho canales de energía de la Estación Espacial Internacional. Este procedimiento se realizó en respuesta a lecturas inesperadas y disparos intermitentes del canal de alimentación 1B durante la noche. Cuando el canal de energía se disparó, las baterías ya no estaban cargadas a los niveles esperados, por lo que los operadores de vuelo cambiaron el equipo alimentado por 1B de 1B a 1A. Los sistemas de la estación espacial están en una configuración estable y el equipo está evaluando el evento y discutiendo planes futuros. Las próximas operaciones de la estación espacial, incluido el lanzamiento del sábado de la NASA y la misión de reabastecimiento comercial número 26 de SpaceX, así como las caminatas espaciales, no se verán afectadas.


Conozca más sobre las actividades del resort siguiendo las Blog de la estación espacial, @estación Espacial y @ISS_Investigación en Twitter, así como el Facebook de la EEI y Instagram de la EEI cuentas

Obtenga videos destacados semanales en: http://jscfeatures.jsc.nasa.gov/videoupdate/

Recibe las últimas noticias de la NASA cada semana. Suscríbete aquí: www.nasa.gov/subscribe



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Horoscopo

El Telescopio Webb hace un descubrimiento sin precedentes de exoplanetas en el espacio profundo

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los poderoso telescopio webb no necesita tomar fotografías bonitas para revolucionar nuestra comprensión del cosmos.

Los astrónomos enfocaron el observatorio espacial, que logró llega a su puesto de avanzada a un millón de millas de la Tierra este año, en el exoplaneta similar a Saturno (significado planeta más allá de nuestro sistema solar) WASP-39 b. Es un gigante de gas caliente que orbita cerca de una estrella a 700 años luz de distancia. Previamente, los científicos utilizaron instrumentos especializados a bordo del Webb para detectar dióxido de carbono en este mundo extremo.

Ahora, por primera vez, han descubierto «un menú completo» de átomos y moléculas en las nubes de un exoplaneta, y algunos de ellos están interactuando. Esta última detección prueba que los astrónomos pueden observar las atmósferas de extraños exoplanetas y descifrar lo que sucede o se hace químicamente, y si estos mundos pudieran contener condiciones que podrían potencialmente albergar vida. (En nuestro planeta, la química atmosférica, responsable de crear atmósferas aislantes y capa protectora de ozonoes vital para la vida.)

La luz de una estrella a menudo puede impulsar reacciones químicas en un planeta, un proceso llamado «fotoquímica». Esto es lo que sucede en WASP-39 b.

«Los planetas están esculpidos y orbitados en el baño de radiación de la estrella anfitriona», dijo Natalie Batalha, astrónoma de la Universidad de California, Santa Cruz, que contribuyó a la nueva investigación. dijo en un comunicado de prensa. «En la Tierra, estas transformaciones permiten que la vida prospere». (Los cinco artículos de investigación que muestran el descubrimiento son listado en este comunicado de prensa de UC Santa Cruz.)

En concreto, el Telescopio Webb descubrió la presencia de vapor de agua, dióxido de azufre, monóxido de carbono, sodio y potasio, entre otros elementos. Para detectar tales moléculas en planetas distantes, los astrónomos dirigen el observatorio a exoplanetas conocidos en nuestro Via Láctea. Entonces como Mashable explicado anteriormenteestán haciendo algo muy profundamente inteligente:

Esperarán a que los planetas viajen más allá de sus estrellas brillantes. Esta luz estelar pasa a través de la atmósfera del exoplaneta, luego a través del espacio y finalmente hacia instrumentos llamados espectrógrafos a bordo de Webb (una estrategia llamada «espectroscopia de tránsito»). Son esencialmente prismas de alta tecnología, que separan la luz en un arcoíris de colores. Esto es lo más importante: ciertas moléculas, como el agua, en la atmósfera absorben tipos o colores específicos de luz. “Cada molécula tiene una dieta específica”, explicó Néstor Espinoza, investigador de exoplanetas en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, quien lidera el Telescopio espacial James Webb.

Entonces, si este color no aparece en el espectro de colores observado por un espectrógrafo Webb, significa que ha sido absorbido (o «consumido» por) la atmósfera del exoplaneta. En otras palabras, este elemento está presente en el cielo de este planeta. El espectrógrafo produce líneas (que designan diferentes tipos de luz), no imágenes bonitas; pero es una riqueza de información invaluable.

La detección particularmente atractiva en WASP-39b es el dióxido de azufre, que se produce cuando la luz de una estrella golpea la atmósfera de un planeta. Usando computadoras, los investigadores simularon las condiciones en esta atmósfera distante y determinaron que la fotoquímica formó esta molécula en las nubes espesas y esponjosas de WASP-39b.

Un gráfico que muestra las reacciones químicas en la atmósfera de WASP-39b.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt; Centro de Astrofísica-Harvard & Smithsonian / Melissa Weiss

«En la Tierra, estas transformaciones permiten que la vida prospere».

Ahora los astrónomos saben que pueden usar Webb para buscar atmósferas dinámicas en otros mundos distantes en espacio.

«Podremos obtener una imagen general de las atmósferas de los exoplanetas», dijo en un comunicado Laura Flagg, investigadora de exoplanetas en la Universidad de Cornell que trabajó en la investigación. «Es increíblemente emocionante saber que todo se va a reescribir. Es una de las mejores partes de ser científico».

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moléculas en la atmósfera de un exoplaneta

Ilustración artística de moléculas que reaccionan a la luz solar en las nubes de un exoplaneta.
Crédito: Melissa Weiss / Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian

Manténganse al tanto. El Telescopio Webb escaneará las atmósferas de planetas trapenses extremadamente intrigantes, siete mundos rocosos que existen en la zona de un sistema solar que no es ni demasiado caliente ni demasiado frío. En algunos de estos orbes, el agua puede salpicar la superficie.

Luce familiar?


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