Transporte de agua en nanotubos de carbono

El transporte extremadamente rápido del agua en los nanotubos de carbono se ha atribuido por regla general al hecho de que sus paredes son muy lisas y sus superficies son hidrófobas.
Narayana R. Aluru, profesor de ciencia e ingeniería mecánica de la Universidad de Illinois y sus colaboradores, han logrado demostrar ahora que el transporte rápido puede reforzarse mediante la estrategia de orientar las moléculas del agua en el nanotubo. La orientación puede dar lugar a un acoplamiento entre los movimientos rotatorios y de traslación de las moléculas de agua, resultando en un movimiento helicoidal, del tipo que sigue un tornillo, a través del nanotubo.
Utilizando simulaciones de la dinámica molecular, Aluru y Sony Joseph estudiaron el mecanismo físico que explica el transporte rápido promovido por la orientación.

Para los nanotubos muy pequeños, las moléculas de agua llenan los nanotubos adoptando una configuración de fila única, y se orientan en una dirección como resultado de los efectos del confinamiento. Esta orientación produce el transporte del agua en una dirección. Sin embargo, las moléculas del agua pueden cambiar colectivamente y a intervalos sus orientaciones, invirtiendo el flujo, lo cual impide que haya un transporte neto significativo.
En los nanotubos más grandes, las moléculas de agua no están orientadas en ninguna dirección en particular, y de nuevo no se produce el transporte.

El agua es una molécula con polos que consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Aunque su carga neta es cero, la molécula tiene un extremo positivo (el hidrógeno) y un extremo negativo (el oxígeno). Esta polaridad hace que la molécula se oriente en una dirección particular en presencia de un campo eléctrico.
Los investigadores han comprobado que el transporte rápido se produce al crear y mantener esa orientación, ya sea aplicando directamente un campo eléctrico o por los grupos funcionales químicos acoplados en los extremos de los nanotubos.

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Nuevo proceso para la extracción más eficaz de hidrógeno puro del petróleo sin refinar

Un equipo de investigadores de Argonne y de la KPM ha inventado un reactor de cobre fundido, una innovadora tecnología de procesamiento que utiliza más eficientemente la energía que los métodos existentes, y que permite limpiar de ciertas impurezas y mejorar el petróleo crudo y los productos derivados del petróleo, ayudando en varios de los procesos de refinado.

En el reactor, el sulfuro de hidrógeno gaseoso es primero separado del petróleo crudo usando la tecnología ya instalada. Entonces este gas se pasa a través del cobre fundido, lo que libera el hidrógeno puro. El hidrógeno se captura entonces para su uso como un producto valioso. A medida que el azufre reacciona con el cobre, éste se convierte gradualmente en sulfuro de cobre.

Además de generar hidrógeno puro, el proceso crea otro valioso producto, el ácido sulfúrico concentrado, que se usa ampliamente en la industria química.

El ácido sulfúrico concentrado se produce cuando al sulfuro de cobre se le hace reaccionar con el aire para recuperar el cobre puro, liberando un flujo concentrado de dióxido de azufre al que se hace reaccionar con el agua. Entonces el cobre es reutilizado en el proceso, con pérdidas insignificantes.

Las reacciones entre el sulfuro de hidrógeno, el cobre, el sulfuro de cobre y el aire liberan energía que ayuda a calentar el sistema, lo que aumenta su eficiencia desde el punto de vista energético, abaratando los costos. El sistema opera a una temperatura de aproximadamente 1.200 grados Celsius.

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Silicio Negro, un nuevo material

El mundo no será igual próximamente cuando empiecen a surgir los primeros productos basados en un material exótico recientemente descubierto por puro accidente por científicos de Harvard.

Se trata de "Silicio Negro", el mismo silicio con el cual se fabrican el 99.999% de todos los chips del mundo, pero esta vez con unas propiedades verdaderamente asombrosas, y que afectará a todo tipo de industrias.

El material se fabrica bombardeando con un rayo láser una superficie de silicio que es cubierta por un gas especial. La potencial del láser es tan alta que durante el brevísimo instante que es disparado la energía y el calor que libera es igual a toda la energía captada por la Tierra del Sol.

Esto tiene como resultado una superficie que aparenta negra a la vista (ya que está absorbiendo mucha luz), pero bajo el microscopio uno se da cuenta que en realidad está compuesto de millones y millones de pequeñas nano-espinas que son las que hacen la magia.

Harvard ya anunció que ha dado una licencia de uso de patente a la empresa SiOnyx, empresa que prontamente recibió un primer round de financiamiento de 11 millones de dólares para darle uso a esta tecnología.

Lo que hace el Silicio Negro asombroso, es que entre otras cosa tiene un grado de sensibilidad a la luz de entre 100 y 500 veces mas sensible que cualquier detector de luz (o "fotosensor") disponible en el mercado.

Eso por sí solo va a revolucionar al 100% los mercados de la fotografía digital (tanto la de bajo costo como la profesional), así como el mercado de la cinematografía digital.

Para que tengan una idea, esto significa que podremos tener cámaras digitales que no necesiten flash en lo mas mínimo, ni siquiera bajo las condiciones mas oscuras que se puedan imaginar, lo que significa por ejemplo que los cineastas ya no necesitarán luces para filmar de noche (al menos que quieran hacerlo por razones creativas), y que hasta las cámaras mas baratas del mundo podrán tomar fotos o grabar videos aun en casi total oscuridad.

A los que son fotógrafos y saben del concepto de sensibilidad "ISO", esta tecnología permite una sensibilidad tal que el número ISO sería puramente ridículo el tan solo ponerlo, ya que sería un número exorbitante (hablamos de ISO de varios triillones o mas de sensibilidad). En otras palabras, si lo que dicen estos científicos es cierto, el concepto de ISO habría que replantearse (sino eliminarse).

Otro uso que esto tendrá es en la fabricación de paneles solares, pues como se imaginarán mientras mas sensible es un material a la luz, mejor la capta, que es precisamente el principio bajo el cual funcionan los paneles solares, por lo que con la posible eficiencia que esta tecnología permitiría, hablamos de paneles solares de ultra alta eficiencia que quizás por fin sea la tecnología que permita que esa industria se masifique a todos los rincones de la sociedad, inclusive entre los países mas pobres.

Este tema de los paneles solares de por sí, tiene la potencialidad de terminar de una vez y por todas con gran parte de nuestra dependencia del petroleo.

Noticia en Eliax. Original de The New York Times.