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Carga Toxica RTVE

Se confirma el elemento 117

La confirmación del elemento 117 aumenta las posibilidades de que exista una isla de estabilidad de elementos hiperpesados.
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Número de neutrones (horizontal) frente a al número atómico (número de protones) para elementos superpesados. El color indicaría la vida media de los elementos. Foto: Yuri Organessian.

Un grupo de físicos ha creado el elemento químico con 117 protones en su núcleo. La existencia de este elemento eleva las posibilidades de que exista una isla de estabilidad de isótopos hiperpesados.
La fuerza que mantiene los nucleones (neutrones y protones) es de corto alcance y no es más que fuerza nuclear fuerte residual de manera análoga a como la fuerza electromagnética residual forma los enlaces en las moléculas. “De corto alcance” significa que más allá de una distancia ya no opera. En Mecánica Cuántica esta fuerza nuclear se suele postular con un potencial de tipo pozo cuadrado, es decir, la fuerza se mantiene constante (potencial negativo no nulo) dentro de una distancia y justo por encima de ella es nula (potencial nulo). Naturalmente las cosas no son tan sencillas en la realidad y todo depende de las propiedades cuánticas de los nucleones. El número de protones y neutrones es importante y hay números que son “mágicos”, según la terminología del campo.
Los protones tienen carga positiva y se repelen siempre entre sí con el inverso del cuadrado de la distancia, es decir, siempre se repelen, aunque sea en pequeña cuantía. No se pueden poner juntos solamente protones para formar un núcleo atómico. Son los neutrones los que hacen de “pegamento” y entonces la fuerza fuerte residual opera y el núcleo es estable. El número de protones es el número atómico y es el que determina las propiedades químicas al haber un número de electrones igual en el átomo. Distinto número de neutrones genera distintos isótopos del mismo elemento. Demasiados neutrones o demasiados pocos y el núcleo no es estable, entonces se divide en partes iguales o desiguales (emitiendo, por ejemplo, partículas alfa) hasta que se trasforma en un isótopo estable de otro elemento.
Los elementos más ligeros se generaron en el Big Bang, los más pesados hasta el hierro se generan en el interior de las estrellas. Los elementos más pesados que el hierro se generan en una mayor parte en las colisiones entre estrellas de neutrones, según se cree ahora.
En la Naturaleza hay elementos hasta el uranio, que tiene número atómico 92. Los demás elementos se supone que se generan en procesos naturales como los mencionados, pero se desintegran al poco tiempo de formarse y por eso no los podemos encontrar fuera del laboratorio. Todos los elementos hasta el 118 se sintetizan en el laboratorio.
La técnica que ahora se está usando para sintetizar elementos pesados consiste en usar aceleradores de iones. Iones específicos son acelerados hasta una determinada velocidad y entonces se los hace chocar contra un blanco. A veces el reto no está en sintetizar el elemento en cuestión, sino en poder registrar su existencia. El elemento 117 tiene una vida media de 50 milésimas de segundo.
Según se iban sintetizando elementos más allá del uranio se fue viendo que sus vidas medias se reducían cada vez más. Pero, según la teoría, es posible que mucho más allá haya isótopos con vidas medias muy superiores. Elementos a los que podríamos llamar estables. Estos elementos de l”a isla de estabilidad” incluso podrían encontrarse en la Naturaleza, pero en cantidades tan pequeñas que serían indetectables.
El elemento 117 se supone que fue encontrado por un equipo ruso en 2010, pero se ha considerado no oficial hasta el momento por falta de corroboración. Ahora un equipo del Centro Helmholtz de Investigación Sobre Iones Pesados en Darmstadt dice haberlo sintetizado, así que posiblemente la IUPAC lo incluya pronto en la tabla periódica de los elementos.
Para poder sintetizar este elementos lo investigadores bombardearon con iones de calcio (número atómico 20) a un 10% de la velocidad de luz un blanco de berquelio-249 (97 protones). El problema es que el berquelio es inestable por sí mismo, pues tiene una vida media de 330 días, y hay que producirlo en reactores nucleares. En dos años lograron producir 13 miligramos de este elemento. De vez en cuando, una de estas colisiones generaba el elemento 117 o “ununseptium”, como provisionalmente se denomina.
Los átomos del elemento 117 generados se separaron gracias al separador TASCA y, para poder detectarlos, los investigadores estudiaron los productos de su desintegración. Primero decaía en el elemento 115 y después en laurencio 266 (que tiene 103 protones), isótopo de este elemento que nunca antes se había encontrado. Este isótopo tiene 184 neutrones y lo que se sabe de los elementos 116, 117 y 118 es que sus vidas medias aumentan cuando tienen 184 neutrones. Este número sería un número “mágico”.
El hallazgo refuerza la idea de la existencia de la isla de estabilidad. Un territorio que aún no ha sido explorado, si es que existe, y que se encontraría alrededor de números atómicos 120, 124, 126 y con 184 neutrones. Los investigadores del campo esperan que pronto se pueda encontrar esta isla de estabilidad, si es que existe.

 Fuente  http://neofronteras.com/?p=4427

Fuentes y referencias:
Artículo original.

Desarrollan células de silicio capaces de captar la radiación infrarroja del Sol

Un equipo de investigadores liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha creado una célula fotovoltaica de silicio capaz de transformar en electricidad la radiación infrarroja. El trabajo aparece publicado esta semana en la revista Nature Communications.

Células de silicio.

Células de silicio.

El Sol es una fuente inagotable de energía que podría solucionar muchos de los problemas energéticos actuales. El dispositivo capaz de realizar la conversión de luz solar en electricidad es la célula fotovoltaica, comúnmente conocida como célula solar. Sin embargo, existen diversos obstáculos que impiden una mayor generalización de su uso, entre ellos un coste relativamente alto (del orden de 20 céntimos de euro por vatio producido) y una eficiencia baja, por debajo del 17%. Es decir, de cada vatio que recibimos del sol, sólo aprovechamos una pequeña parte: los 0,17 vatios que corresponden al espectro visible.

El motivo de la baja eficiencia de las células fotovoltaicas convencionales reside en que los materiales básicos para su fabricación, como el silicio, sólo pueden absorber y aprovechar una pequeña parte del espectro solar. El resto de la radiación solar, que corresponde a la zona infrarroja, no es aprovechada y se pierde.

“Después de tres años de trabajo, nuestro equipo de investigación ha desarrollado un nuevo concepto de célula solar de silicio capaz también de captar y transformar en electricidad la radiación infrarroja del Sol” explica el investigador del CSIC Francisco Meseguer, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid”.

El investigador del CSIC y de la Universitat Politècnica de Catalunya, Moisés Garín, añade: “lo que hemos hecho ha sido crear células fotovoltaicas sobre microcavidades esféricas de silicio donde la luz infrarroja queda atrapada y da vueltas en su interior hasta que es transformada en electricidad”.

Este trabajo, en el que también han participado otros grupos del CSIC, la Universitat Politècnica de València, la Universitat Politècnica de Catalunya y la Universidad Rovira i Virgili de Tarragona, supone un nuevo enfoque científico para poder desarrollar en el futuro células fotovoltaicas de alto rendimiento.


 

  • M. Garín, R. Fenollosa, R. Alcubilla, L. Shi, L.F. Marsal y F. Meseguer.All-silicon spherical-Mie-resonator photodiode with spectral response in the infrared region. Nature CommunicationsDOI:10.1038/ncomms4440

Nota de prensa (pdf 136K)

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Registrada la masa atómica más precisa del electrón

Investigadores alemanes han determinado que la masa atómica del electrón es 0,000548579909067 (unos 9,109 x 10-28 gramos), un dato 13 veces más preciso que el registrado hasta ahora. El nuevo valor permitirá profundizar en el modelo estándar de la física y estudiar lo que pueda haber más allá.

Los investigadores han utilizado una triple trampa de Penning para estudiar la masa atómica del electrón. / S.Sturm et al.

Los investigadores han utilizado una triple trampa de Penning para estudiar la masa atómica del electrón. / S.Sturm et al.

El último dato sobre la masa atómica del electrón facilitado por el grupo de trabajo del Comité de Información para Ciencia y Tecnología (CODATA) que se dedica a las constantes fundamentales era 0,00054857990943(23) –medido en unidades de masa atómica unificada (u)–.

Ahora, un equipo alemán liderado desde el Instituto Max-Planck de Física Nuclear ha calculado que ese valor es 0,000548579909067(14)(9)(2), donde los números entre paréntesis corresponden respectivamente a la incertidumbre estadística, sistemática y teórica. En gramos, la masa atómica del electrón ronda los 9,109 x 10-28.

Este valor es un dato clave en física, ya que es responsable de la estructura de los átomos y sus propiedades

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La química de sistemas, clave para explicar el origen de la vida

Un estudio en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha propuesto una nueva aproximación para explicar el origen de la vida en la Tierra basada en la química de sistemas. Según este planteamiento, los primeros seres vivos, que aparecieron hace más de 3.500 millones de años, surgieron en medios heterogéneos, que posibilitaron una química suficientemente compleja.

El trabajo destaca que el origen de las primeras células requirió la combinación de tres sistemas tradicionalmente estudiados por separado: un compartimento que permitiera distinguir al individuo de su entorno, una población de moléculas con información genética capaz de autorreplicarse dentro de dicho compartimento y un metabolismo que permitiera al ser vivo intercambiar materia y energía con el medio exterior.

“Con ello intentamos superar la tradicional controversia entre los partidarios de que lo primero fue la replicación y quienes, por el contrario, consideran que las redes metabólicas fueron anteriores a la aparición de las primeras moléculas genéticas”, explica el investigador del CSIC Carlos Briones, del Centro de Astrobiología (centro mixto del CSIC y el Instituto de Tecnología Aeroespacial).

El trabajo propone un escenario heterogéneo y complejo, en el que soluciones acuosas de diferentes monómeros y biopolímeros convivirían con moléculas anfifílicas capaces de formar vesículas y otros compartimentos. En tales sistemas habría sido fundamental el papel de diferentes tipos de catalizadores, entre ellos superficies minerales, interfases reactivas y organocatalizadores. “Sólo en medios complejos como éstos pudieron llegar a establecerse las complejas redes de interacción química que originaron los seres vivos”, añade Briones.

La existencia de un protometabolismo encapsulado en su propia membrana, apunta el estudio, permitió a los sistemas que estaban formándose mantenerse fuera del equilibrio termodinámico, mediante diversos mecanismos de control cinético y espacial sobre los procesos de autoorganización y transformación molecular implicados. Esto condujo a la transición entre los sistemas químicos y los biológicos.

En este estudio, publicado en la revista Chemical Reviews, también han participado investigadores de la Universidad del País Vasco y de la Universidad Autónoma de Madrid.

 

 http://www.csic.es

  • Kepa Ruiz-Mirazo, Carlos Briones, and Andre?s de la Escosura. Prebiotic Systems Chemistry: New Perspectives for the Origins of Life.Chemical Reviews 2014, 114: 285-366. DOI: 10.1021/cr2004844

Nota de prensa (pdf 107K)

Ideado un nuevo método para separar moléculas especulares sobre grafito

Un equipo con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha logrado separar moléculas especulares o enantiómeros, que se caracterizan por no ser superponibles con su imagen especular, sobre una superficie de grafito. El trabajo, que aparece publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition, abre la vía para el desarrollo de nuevos métodos de purificación de moléculas con aplicaciones en industrias como la farmacéutica.

La quiralidad es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Esta característica está presente, a escala macroscópica y microscópica, en el cuerpo humano, por ejemplo, en las manos, ya que la izquierda no es superponible con su imagen especular (la mano derecha). La separación de dos enantiómeros es importante para el desarrollo de fármacos, ya que, en muchas ocasiones, sólo uno de ellos tiene la actividad biológica deseada y solamente uno resulta útil, a pesar de que ambos tienen idénticas la mayoría de sus propiedades.

El nuevo método consiste en separar los enantiómeros mediante la adsorción, de forma selectiva, de uno de ellos sobre la superficie del grafito, que previamente ha sido cubierta de una capa de un compuesto químico de una molécula de grosor. “Esta molécula está diseñada para atraer y absorber uno de los enantiómeros, pero no el otro. Así dispuesta, es capaz de reconocer enantiómeros diferentes”, explica el investigador del CSIC David Amabilino, que trabaja en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona.

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¿El elemento 113?

Artículo publicado por Richard Van Noorden el 27 de septiembre de 2012 en Nature News

Investigadores japoneses afirman haber tenido éxito tras nueve años de búsqueda.

Tras nueve años de laboriosa experimentación, unos investigadores de Japón informaron1 de la creación, por tercera vez, de un átomo del elemento 113. Tal éxito, de acuerdo con los expertos en el campo, podría valer para que el elemento se añadiese oficialmente a la tabla periódica. Sería el primer elemento artificial descubierto en el extremo oriente, dando potencialmente al equipo japonés el derecho de ponerle nombre.

Pero dicho privilegio no está asegurado. Investigadores rusos y estadounidenses también han estado trabajando duro en el elemento 113, y dicen que han creado 56 átomos del mismo desde 2003.

Ninguna de estas pruebas se ha confirmado mediante un comité de expertos independiente designados para emitir un juicio sobre el tema. Eso demuestra lo difícil que es demostrar la creación de nuevos elementos superpesados, aunque también destaca la naturaleza burocrática del proceso establecido para aprobar tales hallazgos.

Trillones de átomos

Desde 2003, el equipo japonés, liderado por Kosuke Morita, ha estado bombardeando una diana de bismuto con un haz de átomos de zinc en el Nishina Center for Accelerator-based Science de RIKEN en Saitama, cerca de Tokio. Su objetivo era fusionar los núcleos atómicos de estos elementos para producir un átomo con 113 protones y 165 neutrones en su núcleo.

Esta fusión es extremadamente improbable. A lo largo de nueve años, el haz ha estado conectado durante un total de 553 días, un tiempo en el que se han disparado 130 trillones (1.3 × 1020) de átomos de zinc contra la diana de bismuto. Es más, dice Morita, el equipo sabía que el éxito era improbable desde un inicio: calcularon que verían apenas 3–6 éxitos en cada 100 trillones de intentos.

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