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Transmisión molecular de información

Actualidad Informática. Transmisión molecular de información con isopropanol. Rafael Barzanallana. UMU

Investigadores de la Universidad de York, en Toronto (Canadá), liderados por Nariman Farsad, han creado un sistema para la transmisión de textos mediante señales moleculares, en vez de las convencionales eléctricas, lumínicas o radioeléctricas. Un concepto que copia a la naturaleza la cual, por lo general, utiliza moléculas químicas para hacer comunicar las células o las neuronas. En concreto, el primer mensaje que han conseguido transmitir es el título del himno nacional de Canadá, «O, Canada».

Como todo sistema de comunicación, el nuevo concepto dispone de un transmisor y un receptor. El primero es un vaporizador controlado eléctricamente que lanza isopropanol, un alcohol. El receptor, por su parte, es un sensor de alcohol que puede detectar pequeñas concentraciones del mismo en el aire. El código utilizado es binario codificándose cada letra con una secuencia de dígitos 1 o 0. Un 1 se representa por el lanzamiento durante 100 ms de alcohol mientras que un 0 es simplemente la ausencia de alcohol. Parte del secreto está, por supuesto, en la sincronización del transmisor y el receptor puesto que este debe «leer» el aire justo en ciertos momentos determinados. El equipo de York ha logrado la transmisión de texto enviando un bit cada tres segundos. Así, el sensor se activa durante tres segundos. Si detecta cantidades de isopropanol, graba un 1. Si no detecta nada, un 0. Al final, es capaz de reproducir totalmente el texto enviado. De momento, la distancia a la que se ha logrado transmitir es de cuatro metros. La necesidad de un ciclo tan largo (toda la comunicación molecular es lenta en comparación con la eléctrica, también cuando sucede en nuestros cuerpos) se debe a que la nubecilla de alcohol puede retrasarse o adelantarse dependiendo de la turbulencia del aire de modo que es preciso dar un tiempo amplio para evitar ambigüedades.

Fuente: Biblumliteraria

Premio Nobel Química 2013: Karplus, Levitt y Warshel por la bioquímica computacional

Actualidad Informática. Premio Nobel Química 2013: Karplus, Levitt y Warshel por la bioquímica computacional. Rafael Barzanallana. UMU

El austríaco Martin Karplus (Univ. Harvard, Cambridge, Massachusetts, EEUU), el sudafricano Michael Levitt (Facultad de Medicina de la Univ. Stanford, California, EEUU) y el israelí Arieh Warshel (Univ. del Sur de California, EEUU) son los ganadores del Premio Nobel de Química 2013 por “el desarrollo de modelos multiescala para sistemas químicos complejos.” La simulación por ordenador de la química cuántica de las macromoléculas (como las proteínas) y sus interacciones con los metabolitos (moléculas pequeñas) es imposible; el número de grados de libertad crece de forma exponencial con el tamaño. Por fortuna, basta simular la física cuántica de la reacción en el sitio activo (o centro de reacción), pudiendo usarse la mecánica clásica de Newton para simular las vibraciones del resto de la molécula, la llamada dinámica molecular. Este tipo de simulación multiescala fue introducida por Karplus, Warshel y Levitt entre 1972 y 1976. Desde entonces se considera la técnica numérica estándar para simular procesos bioquímicos en macromoléculas.

Anuncio del premio Nobel, información divulgativa [PDF], información técnica [PDF] y un artículo periodístico de Antonio Martínez Ron, “Nobel de Química 2013 para los científicos que facilitaron las simulaciones químicas por ordenador,” lainformacion.com, 9 Oct 2013.

Ampliar en:  Francis (th)E mule Science’s News

 

Manuel Lozano Leyva habla sobr el centenario del Modelo Atómico de Niels Bohr

Hacia la computación con gotas de agua, lógica de gotas superhidrófobas

Actualidad Informática. Hacia la computación con gotas de agua, lógica de gotas superhidrófobas. Rafael Barzanallana. UMUInvestigadores de Aalto University han desarrollado un nuevo concepto de computación, utilizando las gotas de agua en forma de bit de información digital. Esto fue posible por el descubrimiento de que la colisión de gotas sobre una superficie  altamente repelente al agua, dos gotas de agua rebotan como las bolas de billar.

En el trabajo, publicado en la revista Advanced Materials, los investigadores determinaron experimentalmente las condiciones para recuperarse de las gotas de agua en movimiento sobre superficies superhidrófobas. En el estudio  se utilizó  una superficie de cobre recubierta de plata y químicamente modificada con un compuesto fluorado. Este método permite que la superficie al ser tan repelente al agua, las gotas de agua salen de la superficie cuando se inclina ligeramente. Pistas superhidrófobas, desarrollados durante un estudio previo, se utilizaron para guiar las gotas a lo largo de las rutas diseñadas.

Con el uso de las pistas, los investigadores demostraron que las gotas de agua podrían convertirse en tecnología, la «lógica de gotas superhidrófobas». Por ejemplo, un dispositivo de memoria fue construido donde las gotas de agua actúan como bits de información digital. Por otra parte, se demostró que los dispositivos sirven para operaciones elementales de lógica de Boole. Estos dispositivos son simples bloques de construcción para la computación. Video: http://youtu.be/GTnVwyWaVQw (lógica de gotas superhidrófobas: flip-flop de memoria)

Además, cuando las gotitas de agua se cargan con carga química reactiva, el inicio de una reacción química puede ser controlada por colisiones de gotitas. La combinación de las reacciones químicas controladas por colisión con las operaciones lógicas de gotitas, potencialmente permite reacciones químicas programables donde las gotas individuales sirven al mismo tiempo como reactores en miniatura y  bits de computación. Video: http://youtu.be/ygMdQ9NUbok (reacción química controlada por colisiones de gotas)

– Es fascinante observar un fenómeno físico nuevo para tales objetos cotidianos – gotas de agua, dice Robin Ras, un investigador de la Academia en el grupo de investigación de Materiales Moleculares.

– Me sorprendió que tales colisiones de rebote entre dos gotitas nunca se estudiaran antes, ya que en realidad es un fenómeno fácilmente accesible: llevé a cabo algunos de los experimentos iniciales en las hojas de plantas repelentes al agua del jardín de mi madre, explica un miembro del grupo de investigación , Henrikki Mertaniemi, que descubrió las colisiones de las gotas rebotan hace dos años durante un proyecto estudiantil de verano en el grupo de investigación de Ras y el profesor de la Academia Olli Ikkala.

Los investigadores prevén que con  los resultados actuales  la tecnología basada en la lógica de gotas superhidrófobas. Las aplicaciones posibles incluyen dispositivos lógicos simples  autónomos  que no requieren electricidad y dispositivos programables de análisis bioquímicos.

Otros vídeos relacionados, en YouTube

Mertaniemi H., Forchheimer R., Ikkala O., and Ras R.H.A., Rebounding droplet-droplet collisions on superhydrophobic surfaces: from the phenomenon to droplet logic, Advanced Materials (2012). http://dx.doi.org/10.1002/adma.201202980

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