viernes, 30 de noviembre de 2012

Resumen del IX Carnaval de Tecnología

Ya llega el último día de noviembre, así que les traigo el resumen de la IX Edición del Carnaval de Tecnología. Dice el refrán que las grandes fiestas se conocen por sus vísperas, en esta edición tuvimos nada más que tres entradas antes de la inauguración. En total, han sido 10 entradas de 8 blogs distintos. 

La primera nos introduce de lleno en la biotecnología y los alimentos transgénicos: ¡manzanas que no se pardean! Investiga el reto colosal de relacionar ocho carnavales en El elemento químico que relacionó los ocho carnavales científicos de la blogosfera por José Manuel López Nicolás en SCIENTIA.

La influencia de José Manuel López Nicolás no se acaba aquí... Tiene muchos lectores dispuestos a arrebatarle el recién conseguido reto multicarnaval, como Fernando Frías que nos habla de la tecnología que se necesita (o más bien, no se necesita) para fabricar cacharros que transmiten "patrones dinamizadores" en la homeopatía. Si no os lo creéis..., no os perdáis Nueve Carnavales (homenaje a José Manuel López Nicolás) en El fondo del asunto.

Y nos queda la última entrada anticipada y multicarnaval:  De Juana la Loca hasta las baterías de litio viajando por algunos carnavales de ciencias por Francis Villatoro en Francis (th)E mule Science's News, que empieza por la tecnología en la síntesis de carbonato de litio (medicamento utilizado para tratar el trnastorno bipolar) y llega a las baterías recargables de litio.

La cuarta participación llega del muy didáctico blog de Bitácora de un profesor de ciencias, no te pierdas la ingeniosa explicación sobre Así expliqué las tormentas solares, ¿me equivoqué? por JC García-Bayonas que para la Tecnología interesa por los satélites: modo de resolver errores informáticosy hasta qué punto nuestra civilización tal como la conocemos depende de ellos.

No hay que olvidarse de que el tema de este Carnaval es "2012. Año Internacional de Energía Sostenible para todos", así que desde este blog introducimos las nuevas tecnologías que quieren obtener un combustible más sostenible y respetuoso con el medio ambiente: los Catalizadores ácidos sólidos.

Siguiendo con la temática medioambiental, el joven e imparable blogero de Ismael Díaz en Roskiciencia, participa con Todo el día con los ojos en tu teléfono móvil pero... ¿sabes lo que contaminan estos aparatos? que nos invita a fijarnos en todos los componentes del móvil comparando las nuevas tecnologías para ver si son más o menos contaminantes.

Ya se ve que la temática del Carnaval se orientó hacia las Baterías de litio para almacenar energía, si aún no dominas el tema, no será porque no haya entradas suficientes...

La octava entrada nos llega desde Meditaciones Dactilares, haciendo un repaso a todos los métodos de almacenamiento ópticos que nos han llevado De Atapuerca a Tattoine por Fco. J.M. Guardiola.

Tenemos a muchos blogeros concienciados en mejorar el mundo, esta vez Carlos Casanueva nos ofrece un completísimo informe de los medios de transporte: eficiencia, comparación matemática, investigación en Como empezar a arreglar el mundo (un poquito) de su blog Haciéndome el sueco

Terminamos esta IX Edición con cómo usar la tecnología para el Diseño de productos químicos.

Recordad que podéis votar vuestra entrada favorita en los comentarios de este post. Podéis hacerlo hasta finales de diciembre. Para que el voto sea válido, poned vuestro usuario de twitter, de blogger o algo que os identifique. Y el Carnaval no termina..., preparaos para la X Edición en enero en Caja de Ciencia

miércoles, 28 de noviembre de 2012

What does make us human?


Para entender esta ida de olla, quizá compense leer las anteriores entradas sobre el tema, empezando por la discusión en el blog de ¡Jindetrés sal!



Hemos tenido aportaciones interesantes desde la bioética, la filosofía, la biología y la ciencia en general. Para tratar de contestar a la afirmación de Oskar HR: ¿Por qué tenemos que seguir una ética para los humano o protohumano y no para el resto?, esta vez utilizamos un enfoque distinto.


La pregunta del título la encontré gracias a este blog que me remitía directamente al artículo de antropología evolutiva con ese título, si os interesa conocer más datos acerca de cómo se ha llevado a cabo el estudio, os aconsejo leer la introducción hecha por… Aquí nos centraremos en resumir las conclusiones de los expertos, es decir, que solo se tratará la pregunta desde las respuestas proporcionadas en el artículo (que también recomiendo leer entero).
(Vía)

La conclusión final de Calcagno y Fuentes, al recoger a modo de resumen las coincidencias entre los expertos consultados, es la imposibilidad de demarcar claramente a los humanos de los no humanos en un sentido evolutivo, incluso aunque existan diferencias claras entre humanos y nuestros parientes cercanos hoy en día. Tras señalar esto, destacan dos características que les parecen comunes a la opinión de todos:

En primer lugar, los humanos se caracterizan por una completa y desarrollada teoría mental, con capacidad de para un lenguaje flexible; y la realidad simbólica y global de la cultura.

En segundo lugar, y como un resultado directo de nuestro primer punto, somos animales bioculturales. La evolución humana no es simplemente un proceso biológico ya que nuestra biología no puede entenderse fuera de la realidad cognitiva y cultural, viceversa: la cultura no puede ser completamente entendida sin la biología.

Pollard señala que a nivel genético no hay una diferencia clave, ni los seres humanos han tenido una evolución rápida. Podría apuntarse a qué pequeños cambios tienen un alto impacto en la morfología de nuestro cerebro y de la bipedación, o bien postular la hipótesis de que la diferencia está más bien en los cambios epigenéticos (segundo nivel de información de nuestro genoma, que regula la dotación de bases de nuestro ADN).

(Vía)
Para Cartmill y Brown, la pregunta se refiere a “cuál de nuestras peculiaridades da a la humanidad su importancia única y significado”, y opinan que no es una cuestión empírica, ya que son los hombres los que deciden el significado de esta palabra. Weiss formula otra pregunta ¿se trata de una cuestión humanista antes que científica?” Si consideramos que nuestra comprensión de la evolución depende del pensamiento popular, entonces la respuesta a “qué nos hace humanos” es necesariamente colectiva. Weiss señala las peculiaridades de la pregunta en estos términos: “El ‘qué’ implica componentes numerables, ‘hace’ implica causación determinativa, y “nosotros” implica identidad colectiva. Finalmente, ‘humano’ implica vagamente que nosotros sabemos la respuesta antes de tiempo, a lo que otras palabras relacionan. Lo que hace que sea, en conjunto, una definición circular. Por lo tanto, después de todo no es una cuestión científica.” Para terminar con el tema, Weiss remarca que el tema es de por sí elusivo, ya que cada uno podría contestarlo de manera contraria y sin contradicción, porque  “eso, después de todo, ¡es lo qué nos hace humanos!”

Calcagno y Fuentes, a diferencia de Weiss, (no hay que olvidar que son ellos los que realizan la pregunta), consideran que se trata tanto de una cuestión humanista como científica.


Campbell señala, más bien, que “los humanos pertenecen a grupos con praxis y creencias compartidas”, en lo que “se puede profundizar solo señalando la manera en qué nuestro cerebro las genera como consecuencia de nuestro pasado evolutivo.”


(Fuente)
Las características “peculiares” de ser humano, serían:

1.       El comportamiento simbólico, que es la capacidad de crear mundos alternativos, de considerar el pasado y el futuro, de imaginar cosas que no existen (Seyfarth y Cheneye).

2.       El lenguaje: el único lugar del proceso comunicativo que permite a los humanos comunicarse no solo sobre  situaciones próximas, sino también sobre el pasado, el futuro, y las cosas distantes e imaginadas, permitiendo compartir y pasar nuestros símbolos a futuras generaciones (Seyfarth y Cheneye). El lenguaje, por tanto, constituye la base de nuestra pro-sociabilidad. Sería una consecuencia de nuestra propensión a la imitación, y el cimiento de la homogeneidad cultural. Al final de lo único que puede presumir el ser humano es que es capaz de tomar las decisiones que pueden preservarle a él y a su ambiente, o bien, destrozarlo (Cartmill y Brown).

(Vía)
3.       La cultura o la capacidad encontrada solo en humanos para crear sus propios mundos simbólicos y transmitirlos (Seyfarth y Cheneye). Para Stiner y Kuhn, la propiedad más importante de esta ‘cultura compleja’ es que se comparte a través de generaciones independientemente de la herencia genética. Sin embargo, matizan que aunque los humanos sean los únicos seres vivos ‘culturizados’ podrían no ser las únicas criaturas con capacidad de cultura. Hay estudios que muestran que otros mamíferos y aves desarrollan un conocimiento local de tradiciones que se transmite entre individuos a lo largo de generaciones. “Parece que la principal barrera en llamar a estos ejemplos cultura rudimental es que los comportamientos se transmiten en términos distintos a los del lenguaje humano.”“Prácticamente todos los escolares  estarían de acuerdo que la cultura redefine el carácter del proceso evolutivo en humanos, permitiéndonos saltar a través de umbrales adaptativos con rapidez y eficiencia.”

4.       A nivel anatómico, Campbell analiza las diferencias de nuestro cerebro, remarcando el hecho de “que ha evolucionado bajo la presión social de hacernos individuos conscientes de sí mismos”. El gran tamaño del cerebro humano se debe principalmente a la función del área cortical que se ve incrementada.

La mayor parte del córtex sirve como área de asociación, integración de los estímulos sensoriales que pueden ser usados por el córtex pre-frontal para tomar decisiones. Muchas características de otros individuos y del ambiente se pueden usar para discriminar situaciones sociales y ayudarnos a elegir una respuesta.

La amígdala humana, asociada con lo emocional es mayor que en otros homínidos. La ínsula, una pequeña región cortical entre los lóbulos temporal y frontal, es de particular interés por su papel en integrar la emoción y la sensación somática. Sin embargo, otros descubrimientos indican que además de la integración de sensaciones del cuerpo, la ínsula también integraría señales sociales externas incluyendo el sonido y el tacto. En contraste, en el macaco Rhesus, las neuronas dentro de la ínsula responden a llamadas específicas de la especie, pero no a otros sonidos.

Los estudios de neuroimagen recientes han mostrado que la ínsula se activa en el caso de exclusión social, así como de desigualdad social. Parece que nuestro cerebro anticipa el pertenecer a un grupo basándose en la igualdad como condición defecto y cuando esta expectativa se viola la ínsula siente amenaza. Esto es perfectamente compatible con nuestra historia evolutiva de cazadores-recolectores dependientes de cada uno de los otros para la supervivencia. La opinión de Campbell coincide con la Hrdy: “Si es así, mucho antes de la evolución del comportamiento de humanos capaces de pensamiento abstracto y lenguaje, e incluso antes de los modernos y grandes cerebros, los homínidos emocionales, que ya eran psicológicamente distintos de otros simios, pueden haber sido ‘probados’ en la participación intersubjetiva.”
(Vía)


5.       Para Hawkes, el hecho determinante son que las abuelas se ocupaban de las crías, ya que la pro-sociabilidad está presente también en otros simios. La reducción de la mortalidad adulta habría disminuido entonces el riesgo de morir antes de reproducir, favoreciendo la madurez ‘tardía’. Nuestra característica longevidad post-menopáusica ha sido reconocida como la principal clave de la evolución. En realidad, la diferencia no radica propiamente en la menopausia, sino en el envejecimiento somático más lento.

6.       Rosenberg se centra en dos aspectos de cooperación que son consecuencias: la asistencia durante el trabajo (y, más generalmente, el apoyo de las madres durante el embarazo, parto y lactancia) y que los recién nacidos están indefensos.

El parto humano es ‘complicado’ ya que los bebés, como resultado de las adaptaciones pélvicas a las restricciones de la bipedación y encefalización.

Abrimos así el debate, y ya seguiremos pedaleando si os apetece ;) 

Este post participa en la II Edición del Carnaval de Humanidades alojado por @scariosHR en el Blog LEET MI Explain



Por cierto, mi héroe no podría ser otro que este: que aprendió la cultura en sesiones intensivas según Disney (vía)


ResearchBlogging.orgReferencias
Calcagno, J., & Fuentes, A. (2012). What makes us human? Answers from evolutionary anthropology Evolutionary Anthropology: Issues, News, and Reviews, 21 (5), 182-194 DOI: 10.1002/evan.21328

martes, 27 de noviembre de 2012

Correo certificado Urgente para Oriente 2012


Pamplona, 27-11-12


Queridos Reyes Magos,


[Carta abierta publicada en el blog, o una serie de reflexiones absurdas en torno al hecho de escribir al Lejano Oriente]

(Vía)


Nunca pensé que llegaría el año en que me daría el ataque de consumismo que revela mi lista de regalos. No voy a excusarme, reconozco que es la primera vez que os escribo sin ningún tipo de fe en poderes sobrenaturales. Hace tiempo que dejé los buenos hábitos de poner agua a los camellos, roncar para que comprobarais que dormí toda la noche del 5 de enero, y demás costumbres raras de la dulce infancia. No me refiero a eso, sino al hecho de que ¡me vais a volver loca! Todavía recuerdo cuando, ¡oh ingenua de mí!, os pedí un trabajo para mi madre, y no se os ocurrió mejor cosa que “mudarnos” a toda la familia a las frías tierras del Reyno de Navarra. Ahora me temo que la afirmación de Pepelu se ha cumplido y con él podemos decir: “nosotros, los navarros…”, porque en febrero hará 10 años del éxodo.

Si venís por España, os encontraréis con que el paro ha crecido a cifras que hacen daño, que se han aplicado reducciones de sueldo, que hay familias desahuciadas de la vivienda, que “no hay” dinero para invertir en educación, sanidad, investigación y empleo. Las becas FPI llevan un retraso de varios meses, y los estudiantes pre-doctorales están trabajando sin saber si tendrán sueldo (o beca), algunos se han desplazado de lugar de residencia. Las FPU tampoco van por un camino mejor: de septiembre a noviembre se han recortado 150 becas (de las 950 que ya era un número recortado) y con posibilidad de que sigan disminuyendo. Los post-doc tampoco están mejor. Perdonad que me centre en estos temas, son los que domino y los que nos afectan a mis amigos y a mí.

(Fuente)
Si me pillarais en mejor momento (con la fe de los 13 años para 14) quizá os pediría que arreglarais el país. No veo solución, y la poca que pueda ver, me temo que nos la hemos cargado con medidas absurdas que solo empobrecen y restan dignidad a los españoles. Podría pedírosla beca para ir a Ciudad Real, o que me cogieran en Barcelona…, a estas alturas ya no sé qué es lo que prefiero. Me está quedando una carta un poco triste, pero me parece que no está la situación para otra cosa (y eso que yo no me puedo quejar).

Así que no os voy a pedir nada de lo que verdaderamente me importa, sino aquellas regalos materiales que me hacen ilusión o necesito. No sé si he sido buena o no, ya me evaluaréis como se supone está haciendo el Ministerio con mi solicitud de doctorado [ejem, ejem], y decidís si me merezco o no todo lo que os pido (por si acaso, os lo pongo por orden), ¡y ojalá me sorprendáis (me encantaría, esta vez sin ironía)! 

Actualización: desde que los Reyes están en Tarsis, se nota que tardan menos en llegar a Navarra: ¡ya tengo trabajo en Barcelona!

domingo, 25 de noviembre de 2012

Diseño de productos químicos

Es interesante analizar la tecnología desde un punto de vista estadístico por medio de los datos. Así se puede llegar a la conclusión de que se  tecnología se llega a un punto de equilibrio evolutivo (curva asintótica), y la química también porque es una ley del diseño (en cualquier concreción: diseño de productos químicos). Pero se ha descubierto que los puntos de equilibrio químicos son subóptimos y, por tanto, no es un equilibrio estable, aunque puede ser difícil salir de ahí. Hay técnicos que teorizan que solo se puede salir de un pozo tecnológico con un invento disruptivo o bien, con pequeños cambios tecnológicos. 

Pongamos un ejemplo: para sustituir a los CFCs, los químicos utilizaron el principio de similitud estructural buscando conservar las propiedades fisicoquímicas y sobre todo las propiedades funcionales. Y así salieron al mercado los HCFCs, en los que cambiaba el átomo de cloro (que era el que causaba el problema con el ozono) por uno de hidrógeno. El inconveniente es que manteniendo la similitud de estructura también se conservaban los efectos adversos, es decir, aunque reducido aún conservaban rl potencial de destrucción del ozono. Esto nos muestra que es difícil superar los pozos tecnológicos, porque un producto para que sea viable en el mercado, ha de cumplir una serie de requisitos, en el ejemplo de los CFC: necesitamos que la constante cinética de segundo orden supere un cierto valor umbral que garantice un bajo potencial de destrucción de ozono (ODP), un grado de compresibilidad (acordarse de que su aplicación es como refrigerante) y que sea seguro (es decir, no inflamable, no tóxico, etc.). 

Así, un producto químico que se comercializa ha de cumplir requisitos de toxicología y ecotoxicología, variables relacionadas con la seguridad, variables económicas y variables técnicas o tecnológicas.

En el caso de la economía, las curvas de venta de un producto son logísticas, y se usan las mismas ecuaciones que en los modelos depredador-presa. Para conseguir que la penetración de un producto nuevo en el mercado tiene que haber receptividad del consumidor (es decir, concienciación y una cierta tendencia) y si ya hay productos técnicos similares (hay competitividad) ha de tener un contenido tecnológico mayor.

Cuando se habla de sustituir un producto universalmente utilizado hay que considerar de manera global todas sus funciones y nos sirven los conocimientos de física teórica de redes complejas como Internet y las redes sociales: por medi ode algoritmos y nodos se busca entender las conexiones de los productos químicos con sus funciones.

Erdös y Rényl, matemáticos, desarrollaron una red de conexiones aleatorias, en la que se estudia cada nodo con cuántos se relaciona en promedio (es lo que se conoce como grado de conexión o k). Y se concluye que la función de probabilidad está descrita por una función exponencial decreciente. En el caso de Internet es lo contrario, se describe por una función potencial, y el cambio relativo no depende de la escala. El caso de los productos químicos con sus funciones: siguen leyes potenciales o Power Law o Truncated Power Law. Se deduce que las sustancias más conectadas son las más estables y las más difíciles de sustituir.

El reto de la teorización o predicción del diseño de nuevos productos está en transformar el espacio químico multidimensional en algo visible mediante el análisis de proyección. nos interesa el espacio químico multifuncional, es decir, qué rangos o umbrales definen los dominios funcionales. Así obtenemos un espacio de Boolean: un punto que determina el estado funcional, Ω=2N, y como ya hemos visto nuestras variables se clasifican en 4 grupos: tenemos un 24 o hipercubo de Boolean. Por tanto, la investigación química se sitúa en hipercubos de Boolean, donde las moléculas van poblando los diferentes estados funcionales o configuraciones.

Se observa que el modelo que sigue la aparición de nuevos productos químicos es del tipo Shark Peak Fitness Landscape porque no hay correlación entre el estado configuracional actual y el óptimo. Hay que tener en cuenta, además, que las variables están conectadas y habría que investigar en su grado de conectividad, para modelizar  las interacciones con funciones de interacción (AND y OR), así que la expresión matemática nos quedaría tal que así: Nf=(22)k, donde k es el valor de dependencia o número de interacciones.


Mediante simulación numérica, sabemos que la configuración Shark Peak es una propiedad emergente de un sistema complejo, por lo tanto, existe una configuración óptima. Lo que ocurre es que la optimización química tiene un límite y hay que cambiar algo "externo" a la química: la tecnología
¿Conseguiremos una metodología capaz de "guiarnos" en el diseño de productos químicos?
Referencias

Apuntes de las clases de Carles Estévez del IUCT de Aplicaciones industriales del máster interuniversitario de Química Sostenible (las imágenes están sacadas de sus presentaciones de clase).

Este post participa en la IX Edición de Carnaval de Tecnología acogido en Pero eso es otra historia...

también participa en la edición 3.14159265 del Carnaval de Matemáticas, este mes en pimedios-la aventura de las matemáticas

y last but not least,  en la XIX edición del Carnaval de Química  organizado por @scariosHR en el blog de LEET ME Explain

¿Desenterrar el espíritu navideño?

(Vía)
Supongo que el turrón lleva tiempo expuesto en los supermercados (con esto de la globalización se acabó el comerlo solo en Navidades), el otro día salió en el telediario la industria de mazapanes que está dando algún puesto de trabajo temporal en nuestro maltrecho país, y la tele ya nos está bombardeando con películas de Santa Claus y "espíritu navideño". Hoy la Iglesia celebra el final del año litúrgico con la fiesta de Cristo Rey, y el domingo que viene empezará la preparación de la Navidad con  la época de Adviento. Yo lo viví de una manera peculiar ayer en el monte: terminamos regresando a Roncesvalles para la misa de acogida de peregrinos, y "me engañaron" para acabar llevando en las ofrendas un ramo seco que simbolizaba el año que se acaba (y más cosas).

El caso es que hace un par de días que me puse a pensar lo poco que me gustan las Navidades desde que terminé la tierna infancia en la que tres Reyes Magos venían de Oriente... Se me juntan muchas peculiaridades: el que mi familia sea así y asá, y se celebren las fiestas de una determinada manera que hace que cuando no las celebras exactamente como estaba previsto lo eches de menos, que es mi cumpleaños (otra fiesta que no me gusta nada, todo hay que decirlo), y haber cambiado radicalmente de vida. Me siento un poco como el Grinch, o más bien como Ebenezer Scrooge... Siempre me lo puedo tomar con espíritu solidario (que no navideño), ¡eso es una gran idea!

jueves, 22 de noviembre de 2012

El jardín de los Finzi-Contini

(Vía)
Otra recomendación de EG-M que agradezco mucho. Si os gustan las novelas de amor y lujo, o por el contrario, las aborrecéis por insulsas y fáciles, esta gran novela os puede gustar porque encaja a la perfección en cualquier categoría. Quizá al principio resulta un poco pesada: muchas descripciones de lugares, mucho "contexto" para lo que aún no sabemos, muchos nombres italianos que pueden no decirnos nada... Si tenéis paciencia, se puede disfrutar de la musicalidad del idioma italiano y disfrutar de los paisajes de Ferrara. Os aseguro que los personajes no os defraudarán, por muy alejados que os parezcan de nuestra vida, vamos a compartir con ellos el miedo, la inseguridad, la frivolidad, la política, el amor, la sospecha, los celos, el despecho. 

Parece que hay una película, pero debe quedarse a la altura del zapato del libro, y cuando estaba buscando este enlace he encontrado la reseña hecha, y me ha gustado mucho más...

Una novela ambientada en Italia, antes de la Segunda Guerra Mundial, cuando empiezan a verse las intenciones de Hitler y del Duce. Al final, todo queda en casa, y es la historia de un par de familias que tienen una vida normal dentro de las peculiaridades, y como ya deja bien claro en Ambos Mundos Enrique García-Máiquez: una historia de encuentros y desencuentros. Para mí, un 5/5. [¡Ah!, también tiene poesía...]

martes, 20 de noviembre de 2012

Baterías de litio para almacenar energía

Una de las claves para convertir nuestra actual economía basada en combustibles fósiles en una de hidrógeno (más respetuosa con el medio ambiente, y por tanto, más "recomendable" para la humanidad de ahora y de un futuro), es almacenar la energía. Por ejemplo, si obtenemos energía eléctrica a partir de la radiación solar y de la velocidad del viento, tendremos electricidad de forma intermitente que fluctuará independientemente de la demanda y dependiendo de las condiciones climáticas. Por tanto, uno de los retos es poder almacenar dicha energía y obtener electricidad de forma continua.

A lo largo de esta edición del IX Carnaval, ya se nos ha hablado de las baterías de litio por @emulenews y @Roskiciencia, os recomiendo sus dos entradas para más información, yo voy a centrarme en que con estas baterías se ha conseguido eliminar el efecto memoria, y en qué consiste este efecto.

Actualmente las baterías de litio son tal que así: 

Las baterías de litio evitan el efecto memoria observado en baterías de níquel-cadmio, que puede ser descrito como una reducción aparente en la capacidad de celda para predeterminar el cierre de voltaje. Esto ocurre cuando se dan patrones de uso altamente repetitivos. Es decir: después de usar muchas veces la batería, por ejemplo del móvil, esta va perdiendo la capacidad de "cargarse" y cada vez observamos que nos dura menos la batería.

Se sabe que el efecto memoria ocurre porque β-NiOOH pasa a γ-NiOOH por sobrecarga (cuando se deja la batería enchufada a la corriente demasiado tiempo). Se conoce que la formación de γ-NiOOH afecta a la batería, y de hecho se han usado algunos aditivos como cobalto, cadmio, Ca(OH)2 and Zn(OH)2 para prevenir su formación.

A partir de todos estos resultados y discusión se han llegado a las siguientes conclusiones:

  1. La causa principal del efecto memoria observado en las baterías recargables de tipo alcalino usando electrodos de níquel es principalmente debido a la formación de γ-NiOOH.
  2. Este γ-NiOOH desaparece dentro de un par de ciclos de carga-descarga normal.
  3. La cantidad formada de γ-NiOOH es pequeña, los rayos X no alcanzan la fase γ-NiOOH y solo β-NiOOH puede detectarse. Se piensa que es la razón de por qué γ-NiOOH no puede ser detectado en un electrodo de níquel incluso cuando el efecto memoria es observado.

Alrededor de los últimos 10 años, ha habido un creciente interés en los materiales de inserción de litio, porque potencialmente tienen un amplio intervalo de aplicaciones para electrodos positivos y/o negativos en baterías de ión-litio. Varios investigadores están trabajando en nuevos materiales para baterías de ión-litio avanzadas, así como para obtener un conocimiento más profundo del esquema de inserción. La elección de materiales de electrodo es un paso crítico en hacer las baterías de densidad de alta energía. Es importante la preparación y caracterización de materiales de inserción de litio como LiCoO2, LiNiO2, Li[CoyNi1_y]O2, Li[Al0.25Ni0.75]O2, Li[LiyMn2_y]O4, Li[Li0.33Ti1.67]O4, y materiales de carbono.

La estructura de sistema de espinela se observa en los óxidos metálicos. En esta estructura, hay dos sitios catiónicos diferentes: los huecos tetraédricos y octaédricos. Los iones Mn3+ (3d4) o Mn4-(3d3) ocupan solo los sitios octaédricos, como en Mn2+ en [Mn3+]2O4, Zn2+[Mn3+]2O4,… Las estructuras de sistema de espinela con iones litio, manganeso y oxígeno (3d3 y 3d4) en los sitios 16(d) en el grupo espacial Fd3̅m puede ser fácilmente remplazados por iones de litio y otros metales de transición, y las matrices sólidas resultantes cumplen las condiciones necesarias para un esquema de inserción de litio. Una de estas condiciones es que los iones de litio se puedan mover de un sitio a otro en una matriz entera sólida durante la oxidación y/o la reducción (al final, los procesos de carga-descarga de baterías se basan en reacciones redox que nos dan electrones-electricidad). En una estructura de sistema de espinela, los iones de transición metálica en los sitios tetraédricos normalmente impiden el transporte de ión litio. 

Interesa mucho seguir investigando nuevos materiales hacia la consecución de unas baterías "verdes" o sostenibles.

Referencias

Diapositivas de Félix Sánchez Alonso, en máster interuniversitario de Química Sostenible, Valencia 2012, asignatura de Energías Sostenibles

ResearchBlogging.orgSato, Y., Takeuchi, S., & Kobayakawa, K. (2001). Cause of the memory effect observed in alkaline secondary batteries using nickel electrode Journal of Power Sources, 93 (1-2), 20-24 DOI: 10.1016/S0378-7753(00)00506-1


ResearchBlogging.org
Ohzuku, T., Ariyoshi, K., Takeda, S., & Sakai, Y. (2001). Synthesis and characterization of 5 V insertion material of Li[FeyMn2−y]O4 for lithium-ion batteries Electrochimica Acta, 46 (15), 2327-2336 DOI: 10.1016/S0013-4686(00)00725-8



Este post participa en la IX Edición de lCarnaval de Tecnología acogido en Pero eso es otra historia...

lunes, 19 de noviembre de 2012

Quimiometría

La Quimiometría es aquella disciplina de la Química que emplea métodos matemáticos, estadísticos y lógico-formales con el objetivo de seleccionar diseños analíticos óptimos de medida y obtener la máxima información relevante de los análisis químicos. Es decir, las matemáticas aplicadas a la química nos ayudan a mejorar el rendimiento del proceso analítico total y en cada etapa, y nos aseguran, además, la calidad del resultado.

Mediante el proceso analítico queremos conocer y cuantificar un problema (que puede ser desde determinar cuánto fluorhídrico hay en el dentífrico, qué metales traza se encuentran en la carne que consumimos, la calidad del agua potable, la composición del cemento, etc.). Entonces, el proceso analítico es el conjunto de operaciones que separan nuestra muestra problema del resultado que queremos obtener, y podemos distinguir dentro de él tres etapas:

  1. Operaciones previas: toma de muestra (coger agua del río, por ejemplo), disolución de la muestra (digerir una matriz alimentaria).
  2. Medición y transducción de la señal analítica: utilizar una propiedad de lo que queremos medir para detectarlo e interpretarlo, valiéndonos de la recta de calibrado.
  3. Toma y tratamiento de datos: con los resultados se hace un análisis estadístico para establecer la exactitud y precisión de los mismos, y por tanto, la validez de todo el proceso analítico.
Hay que ser cuidadoso en todas las etapas para conseguir la calidad de los resultados. Podemos decir que las características del proceso analítico son cuatro: exactitud, rapidez, costo y la seguridad/comodidad del personal. Lo que se pretende es lograr un equilibrio de estas cuatro propiedades sopesadas mediante la quimiometría.

Los resultados de un determinado proceso analítico están directamente relacionados con la metodología empleada, lo que nos permite conocer la incertidumbre, o error asociado, intrínseca de una metodología.

Para comprobar si un determinado postulado científico es verdadero, se requiere el análisis estadístico de los resultados obtenidos. Hay que tener en cuenta que el tratamiento estadístico de una serie de repeticiones analíticas está sometido a error, porque representa datos experimentales que son solo una fracción del global.

Referencias

Apuntes de Química Analítica Avanzada, asignatura impartida en la Licenciatura de Química de la Universidad de Navarra, por Íñigo Navarro

Este post participa en la edición 3.14159265 del Carnaval de Matemáticas, este mes en pimedios-la aventura de las matemáticas

sábado, 17 de noviembre de 2012

Introspección


Me equivoqué al odiarte:
no era a ti, mi gorda
adicta al chocolate
que me mira en el espejo,
contra quien tenía cargos.

Pensándolo despacio,
no me hubiera dolido
que falles otra vez
en aquello y lo de más lejos.

No necesito perdonarte
la timidez y el miedo,
y no me pareces fea
cuando te salen granos.

Ahora sé que odio
a una persona diferente:
alguien que no existe
pero que actúa como si
viviera.

Me refiero a la perfecta-
mente imagen que
me he forjado de mí misma.

Sí: la sonriente, sobria,
templada y divertida.
La que controla todo
tipo de situaciones límite.

En una palabra: la que no soy,
y- Dios mediante-
espero no ser nunca.

viernes, 16 de noviembre de 2012

Benzodiacepinas

Uno de los ejemplos preferidos de mi profesor de Química farmacéutica (además de la Viagra, y el Taxol) eran las benzodiacepinas, ya que según él, su historia ilustraba perfectamente el proceso de descubrimiento de moléculas con actividad funcional. El grupo de Leo Sternbach se fijó en cierto compuesto de un artículo polaco, y decidió investigar moléculas derivadas para el tratamiento de trastornos psiquiátricos. Tras varios años de síntesis orgánica, todos sus esfuerzos llevaron a que ninguna síntesis tenía efecto, así que empezaron a limpiar el laboratorio (tal cual lo contaba el tío en un discurso), y encontraron un tubo en el que había unos cristales precipitados, y antes de lavarlo lo mandaron a analizar: resultó que esa molécula era activa, y se pusieron otra vez las pilas porque antes de comercializarla había que modificar para evitar efectos secundarios, y ver en qué formulación debería administrarse al paciente para que fuera efectiva. Esta molécula se comercializó con el nombre de Librium (clordiazepóxido). Unos años más tarde, sintetizarían el Valium (una versión simplificada del anterior). A mi profesor le encantaba la palabra serendipity porque según él, no se trataba meramente de suerte, sino de trabajar duro y sí un poquito de suerte (o un mucho, depende de cómo se mire...).
El nombre de benzodiazepina significa que tiene anillos de benceno, y diazepina viene de dos nitrógenos (aza-) en un anillo de siete átomos (epi-) en la nomenclatura heterocíclica.

Desde la comercialización de la primera benzodiacepina en los años 40, su uso se ha extendido debido a su eficacia, seguridad y tolerabilidad. Sin embargo, su mecanismo de acción permaneció sin conocerse hasta 1977, cuando se descubrió que interaccionaba con receptores del sistema nervioso central (SNC). En 1987, dicho receptor, denominado GABAA-benzodiacepina, se clonó. Actualmente la sofisticación de la neuroimagen y de la biología molecular, permiten estudiar no solo cómo y dónde actúan los medicamentos ansiolíticos/hipnóticos, sino también la patofisiología de la ansiedad y de otros desórdenes que incluyen la dependencia de benzodiacepina y la adicción.

En 1974 se encontró que había una alta y específica potenciación del ácido gamma-aminobutírico (GABA) por las benzodiacepinas, y en 1977 se localizó el sitio de unión que formaba parte del complejo del receptor GABAA-benzodiacepina. Este receptor tiene 5 subunidades proteicas.

Se conoce que el ácido gamma-aminobutírico es cuantitativamente el más importante neurotransmisor inhibidor en SNC. Las neuronas GABAnérgicas se encuentran solo en el cerebro y la médula espinal. Si en nuestro SNC predomina el GABA, presentaremos síntomas de sedación, amnesia y ataxia, mientras que la más suave atenuación de este nos produciría insomnio ansiedad y una reactividad exagerada. Esto muestra hasta qué punto es importante que en nuestro cerebro haya un equilibrio entre los distintos neurotransmisores, que deben encontrarse en su cantidad justa.

GABA
Cuando el GABA se une al receptor  GABAA-benzodiacepina, este actúa como un agonista: induciendo cambios conformacionales que incrementan la permeabilidad de la bomba de iones. El flujo resultante hiperpolariza la neurona, reduciendo su excitabilidad y produciendo un efecto general inhibitorio de la actividad neuronal. Las benzodiacepinas (como medicamento) actúan disminuyendo la cantidad de GABA necesario para que se active el canal del receptor. La benzodiacepina cambia el receptor de manera alostérica aumentando la eficiencia del GABA, lo que las distingue de otros fármacos que actúan directamente sobre el canal de cloruros. Así, estos otros fármacos provocan más fácilmente sobredosis, ya que la benzodiacepina nunca actúa por encima de los niveles GABAnérgicos naturales del cerebro.

Las benzodiacepinas trabajan en sitios específicos de los receptores GABA, y los subtipos distintos que la conforman están relacionados con la diferente actividad de las benzodiacepinas. Los subtipos anormales se cree que puedan tener relación con desórdenes de ansiedad (que pueden venir de cierta predisposición genética de los genes que codifican las subunidades de proteínas). Si sintetizamos fármacos específicos según que subunidades presente cada individuo, podríamos curar sin provocar efectos secundarios indeseables. Para llegar a esto, se requieren más estudios de neuroimagen, además, no se ha encontrado en humanos la evidencia de que los genes estén relacionados con las distintas subunidades, y los resultados obtenidos con ratones puede que no se correlacionen en humanos. 

Este medicamento tiene que estar recetado por el médico, porque su consumo genera tolerancia por la vía de gratificación dopaminérgica que nos explicaba @scariosHR en su blog. Para más información aquí.


Esta entrada participa en la XIX edición del Carnaval de Química  organizado por @scariosHR en el blog de LEET ME Explain

Referencias

Nutt, D. y Malizia, A., New insights into the role of the GABA-benzodiacepine receptor in psychiatric disorder, British Journal of Psychiatry (2001), 179, 390-396