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Predicen con simulación computacional, propiedades de nanoalambres de carburo de silicio

 
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Son capaces de generar luz y reducir el consumo de energía; con ellos será posible, en un futuro, desarrollar dispositivos que impliquen trabajar en condiciones extremas de temperatura, voltaje y frecuencia
Son capaces de generar luz y reducir el consumo de energía; con ellos será posible, en un futuro, desarrollar dispositivos que impliquen trabajar en condiciones extremas de temperatura, voltaje y frecuencia

27 de diciembre de 2012

• Son capaces de generar luz y reducir el consumo de energía; con ellos será posible, en un futuro, desarrollar dispositivos que impliquen trabajar en condiciones extremas de temperatura, voltaje y frecuencia, dijo Angélica Estrella Ramos Peña, del IIM de la UNAM

Apoyada con equipo de cómputo de hasta 48 procesadores, que mediante algoritmos matemáticos realiza cálculo en paralelo, mientras ella imagina y modela la estructura física y química de nuevos materiales desarrollados en el universo nano, Angélica Estrella Ramos Peña, del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, predice con simulación computacional las propiedades fisicoquímicas de los nanoalambres de carburo de silicio, útiles para hacer dispositivos microelectrónicos.

Son capaces, por ejemplo, de generar luz y reducir el consumo de energía; con ellos será posible, en un futuro, desarrollar dispositivos que impliquen trabajar en condiciones extremas de temperatura, voltaje y frecuencia. También, pueden soportar un gradiente de voltaje o de campo eléctrico hasta ocho veces mayor que el silicio o el arseniuro de galio, sin que sobrevenga la ruptura.

Este elevado valor de campo eléctrico de ruptura lo hace de utilidad en la fabricación de componentes que operan a elevado voltaje y alta energía, como diodos, transistores, supresores, incluso dispositivos para microondas de alta energía, explicó la investigadora.

Antes de desarrollar y probar los nanoalambres a nivel experimental, se hace modelado molecular para analizar opciones en su diseño y construcción. Así puede modificar el acomodo de los átomos en la computadora y verlos de frente, de lado, por arriba y por abajo, con el conocimiento previo de las variantes de la estructura atómica, que pueden producir cambios en el resultado final.

“Si probamos en la computadora, a veces no sabemos hacia dónde va el resultado; estamos en un camino azaroso, como el del viajero Fernando de Magallanes, que buscaba atravesar el continente porque estaba convencido de que los mares estaban comunicados, pero lo que logró fue darle la vuelta al mundo. Al realizar un proyecto de investigación, en un principio los resultados que se encuentran pueden ser sorprendentes, no llevarte a ningún lado o abrir un sinfín de posibilidades.

“Si se parte únicamente de la distribución de las partículas subatómicas, como son los protones y los electrones, y mediante algoritmos matemáticos que definen las interacciones entre las partículas, es sorprendente que puedan ser predichas las propiedades físicoquímicas de un material. Lo que hacemos es ciencia básica”, precisó Ramos Peña, química, maestra en físico-química, y doctora en ciencia e ingeniería de materiales por la UNAM.

Silicio en el mundo nano

El silicio es abundante en la naturaleza, es el constituyente de la arena del mar y es semiconductor, así que con poca energía se logra que los electrones se muevan y transporten la corriente eléctrica. Todas las aplicaciones electrónicas actuales están basadas en ese elemento y en el germanio, los dos semiconductores por excelencia.

“La desventaja es la dificultad para hacer compuestos a partir de él, porque su enlace con el oxígeno es muy fuerte, lo que encarece la producción de nuevos materiales. Por ello, se buscan alternativas con ventajas para diseñar materiales con aplicación tecnológica, y una opción está en el mundo de lo nano”, explicó la investigadora.

El de las nanoestructuras es un campo de vanguardia en el estudio de los materiales. “El átomo más pequeño, el de hidrógeno, tiene un diámetro de aproximadamente 1×10-10 m, es decir, 0,0000000001 m. Para tener una idea de lo que representa nano, hay que comparar el diámetro de una pelota de ping pong, que es de 40 milímetros, con el de la Tierra, de 12 mil 742 kilómetros. Así de grande es la relación de tamaños”, ejemplificó.

Lo más apasionante del universo nano es que materiales simples y conocidos pueden mostrar nuevas y sorprendentes propiedades si se presentan en un nanotamaño. “Esto sucede con la resistencia mecánica, la adherencia y la absorción de los nanomateriales, que son muy superiores a las encontradas en materiales convencionales”.

Además de mejores propiedades electrónicas, también tienen ventajas ópticas, magnéticas y mecánicas.

Con los nanoalambres de carburo de silicio, Angélica Estrella Ramos también prueba, con simulación computacional, otro tipo de posibles aplicaciones, como detectores de moléculas y sensores de luz o temperatura.

Créditos: UNAM-DGCS-794/2012

El fenómeno de El Niño traerá sequías a partir de enero

 
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El Niño y La Niña son dos fenómenos climáticos globales que obedecen, respectivamente, al aumento de la temperatura del pacifico tropical o a su disminución. En enero el fenómeno de El Niño se sentirá más fuerte.
El tiempo ya no alcanza para hacer embalses ni diseños adecuados.

14 de Agosto de 2012

El recurso hídrico será el más afectado por el drástico fenómeno climático, pues, según docentes de la UN, ya es tarde para hacer embalses y diseños adecuados que permitan ahorrar agua.

El Niño y La Niña son dos fenómenos climáticos globales que obedecen, respectivamente, al aumento de la temperatura del pacifico tropical o a a su disminución. Colombia está relativamente cerca de esta zona, por lo que esas fluctuaciones la afectan con fuerza.

Así, el país ha vivido durante los últimos años fuertes temporadas de invierno que han ocasionado el desbordamiento de ríos y la inundación de sectores habitados, por lo cual innumerables familias han perdido sus propiedades y han tenido que desplazarse a tierras más altas.

Esa variación entre una temporada fría y una caliente ocurre de manera lenta, pues se demora años para cambiar de un estado a otro.

Óscar José Mesa Sánchez, profesor titular del Departamento de Geociencias y Medioambiente de la Facultad de Minas de la UN en Medellín, explica: “estamos entrando en el fenómeno de El Niño, y eso representa para Colombia, en términos generales, disminución de las lluvias y predominio del tiempo seco, reducción de los caudales de los ríos y las quebradas y aumento de los incendios forestales”.

Según el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (Ideam), para el periodo comprendido entre agosto y septiembre del presente año, se esperan precipitaciones con valores por debajo de los promedios mensuales en los departamentos del centro y norte de la región caribe.

Además, el Ideam hizo un llamado a las empresas operadores de acueductos y a la comunidad en general a hacer vigilancia de las reservas de agua y un uso racionado del líquido.

La temperatura subirá unos cuantos grados, pero, según asegura el docente: “tenemos un clima muy estable, y varía mucho más durante el día. Sin embargo, vamos a sentir días con un particular aumento de tres o cuatro grados. Lo que más nos afectará será la disminución de las lluvias. Las fuentes de agua y los abastecimientos empezarán a disminuir y, si no se tienen reservas, se pueden presentar racionamientos de agua”.

Para el docente, un acueducto bien diseñado debería aguantar esa disminución de los caudales, pero hay sitios en el país que no fueron bien diseñados ni han hecho las inversiones teniendo en cuenta que las poblaciones aumentan. En el Valle del Cauca ya empiezan a verse disminuciones importantes en los caudales del río Cauca, y algunos de los municipios que se abastecen de este afluente ya sufren dificultades.

Y agrega: “El tiempo ya no alcanza para hacer embalses ni diseños adecuados. Un ingeniero tiene que ser capaz de conocer el futuro para que una cosa tan importante como el abastecimiento de agua sea seguro y soporte este tipo de veranos que son naturales. Pero si ya no se hizo, no hay tiempo para empezar”.

La escasez de lluvias ocasiona aumento de la evaporación, entonces la cantidad de agua de los suelos disminuye y el aumento de las temperaturas también favorecerá la presencia de  incendios forestales.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co

Simulador matemático permite medir la contaminación

 
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 A partir de una simulación computarizada se pueden medir los niveles de contaminación de cualquier parte del mundo.
A partir de una simulación computarizada se pueden medir los niveles de contaminación de cualquier parte del mundo.

09 de Agosto de 2012

Un investigador de la UN usa un modelo para determinar las zonas más afectadas por la contaminación en Bogotá. La simulación es hecha a partir de los cambios del viento y la temperatura.

A través de un modelo meteorológico por computador, Miguel Rincón, físico y magíster en Meteorología de la UN, simuló los patrones de viento y temperatura para Bogotá. Y, de acuerdo con un modelo de dispersión, logró establecer los niveles de material particulado TM10 (partículas del aire altamente contaminantes) en la ciudad.

De esta manera, identificó a Puente Aranda, Kennedy y Fontibón como las zonas con mayor concentración del contaminante que se emite en la zona industrial de Bogotá (precisamente en Puente Aranda).

“Este programa matemático resuelve ecuaciones diferenciales parciales a través de métodos numéricos. Las ecuaciones permiten calcular las variables de la dinámica atmosférica, tanto la velocidad como la temperatura. Y, al introducir los datos con ciertos valores, se encarga de simular cuáles zonas presentan mayor concentración de TM10”, afirma Rincón.

De esta manera, el físico examinó para dónde se mueve el material particulado que transporta el viento y en qué zonas se concentra más, a través del programa de simulación meteorológica WRF y el modelo de dispersión CALPUFF.

La investigación, dirigida por el profesor de la UN Néstor Rojas, tardó cerca de un año y medio, y sirvió para acoplar un modelo meteorológico con uno de dispersión, un método nunca antes utilizado en Colombia para esta tipo de mediciones.

La contribución al mundo científico consiste en poner a disposición de cualquier persona la posibilidad de medir niveles de contaminación de cualquier lugar del mundo: “Nosotros ya desarrollamos la metodología inicial para que cualquiera pueda en el futuro hacer una predicción de TM10. Los resultados que logramos son muy satisfactorios”, concluye Rincón.

Finalmente, la proyección de esta investigación no solo se limitaría a mediciones independientes. Para el físico, organismos como la Secretaría del Medioambiente y Desarrollo Rural podrían aplicar esta metodología para hacer predicciones operacionales de material particulado (TM10).

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co

Aumento de temperatura incrementa enfermedades silvestres

 
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El estudio preliminar, divulgado en el II Congreso Internacional de Medicina y Aprovechamiento de la Fauna Silvestre, desarrollado en la UN, indica que Colombia no está preparada para esta tarea.
El estudio preliminar, divulgado en el II Congreso Internacional de Medicina y Aprovechamiento de la Fauna Silvestre, desarrollado en la UN, indica que Colombia no está preparada para esta tarea.

18 de marzo de 2012
El estudio preliminar, divulgado en el II Congreso Internacional de Medicina y Aprovechamiento de la Fauna Silvestre, desarrollado en la UN, indica que Colombia no está preparada para esta tarea.

Así lo indicó la bióloga Victoria Pereira, que dijo a Agencia de Noticias UN que los resultados de su “Estudio sobre la salud de la fauna en el escenario del cambio climático para Colombia” son parciales, porque sigue recibiendo información que arrojará mejores indicadores. La investigadora se centró en los escollos que los investigadores y científicos del país enfrentan a la hora de adelantar sus trabajos.

Reconoció que el cambio climático y el aumento de temperaturas por encima de la media de zonas templadas (15 °C) ha incrementado la reproducción de vectores transmisores de las enfermedades que afectan a la fauna silvestre.

“Dentro del trabajo preliminar determinamos tres áreas o campos que nos permiten decir que Colombia no tiene la preparación suficiente para predecir y diagnosticar las enfermedades de la fauna silvestre: los permisos para acceder a recursos genéticos; la escasa divulgación y publicación especializada en el tema; y la capacidad o recursos para los laboratorios colombianos que apoyan y trabajan con la ciencia. Hay una cantidad de limitaciones que hacen que nosotros no podamos gestionar la investigación de vida silvestre”, afirmó.

En cuanto al primer escollo, la doctora Pereira dijo que hizo un estudio y análisis de los 47 proyectos que la ciencia colombiana ha logrado obtener durante los últimos quince años. Este demuestra lo complicado que es para un científico lograr los contratos o permisos para acceder al material biológico necesario para sus investigaciones.

También coincidió con el reclamo que le hace la UN al Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (por medio del profesor del ICN y vinculado a la Vicerrectoría de Investigación, Gonzalo Andrade) para que modifique y anule la exigencia de los permisos para las universidades colombianas, epicentro de la ciencia y de la investigación. El promedio para obtener el contrato es de tres años, reconoció la doctora.

Incluso recordó que ella perdió la financiación internacional que había obtenido para adelantar un proyecto sobre patógenos en la fauna silvestre colombiana. “Era un proyecto para predecir enfermedades que puedan tener un potencial pandémico o de salud pública, cuyo origen fueran los animales silvestres, con patógenos nuevos que pueden emerger. Perdimos la financiación porque el tiempo pasó y la entidad que iba a apoyar el trabajo investigativo no se mantuvo más en esa incertidumbre, mientras lográbamos el contrato de acceso”.

El segundo escollo es la escasa información que existe en el país sobre la difusión y publicación especializada de las investigaciones. “Dividimos el trabajo en dos. Primero, en la capacidad misma de los científicos para publicar: de los 73 grupos registrados en Colciencias que trabajan el tema de enfermedades de fauna silvestre, tan solo encontramos siete artículos relacionados. En segundo lugar, buscamos en grupos de investigación y en bases de datos regionales, nacionales e internacionales, para examinar qué se está investigando en salud de fauna silvestre en el país: la información es limitada”, dijo.

El tercer lío radica en los laboratorios. “También es información preliminar. Esperamos más datos precisos y agudos con los que podamos determinar, a ciencia cierta, si estos tienen o no los recursos económicos o físicos, en equipos, para hacer pruebas moleculares requeridas. En el trabajo preliminar encontré que hay  mucha voluntad, pero que se carece de equipos o suministros, como los reactivos. Uno mismo, como científico, debe buscarlos y suministrárselos”, afirmó.

De acuerdo con su experiencia, recordó también que, en varias ocasiones, el recurso humano de los laboratorios no está disponible, porque la investigación es limitada y se centra en el diagnóstico: “Hablamos con el ICA y nos dijeron que no les interesa montar nuevas pruebas para otro tipo de patógenos, sino únicamente los relevantes para la producción en el país”.

El congreso se clausura este viernes. Se lleva a cabo, simultáneamente, en dos escenarios: el Auditorio Virginia Gutiérrez de Pineda (del edificio de Posgrados de Ciencias Humanas) y el Auditorio de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co

Las altas concentraciones de CO2 incrementan temperatura del planeta

 
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Ligia Pérez Cruz, del Instituto de Geofísica de la UNAM.
Ligia Pérez Cruz, del Instituto de Geofísica de la UNAM.

6 de febrero de 2011

• Los niveles registrados en la Tierra se han dado en otros periodos geológicos, expuso Ligia Pérez Cruz, especialista del Instituto de Geofísica de la UNAM
• A través de la observación de las concentraciones se ha determinado cuáles periodos han tenido un clima más cálido o han sido más fríos

Al aumentar las concentraciones de dióxido de carbono (CO2), sea por actividad volcánica o quema de combustibles fósiles, la temperatura del planeta se incrementa. Por ello, se conoce que la temperatura registrada actualmente en la Tierra era semejante a la del Cretácico y quizá a la de otros periodos, expuso Ligia Pérez Cruz, del Instituto de Geofísica (IGf) de la UNAM.

La especialista aclaró que la medición de esas concentraciones ha podido determinar cuáles periodos geológicos han tenido un clima más cálido o más frío. Además, expuso que el CO2 es secuestrado por el océano, lo que provoca un efecto termorregulador.

Al impartir la ponencia Las mil y una láminas: archivo de la historia del clima, detalló “que enfrentamos una situación en la que hay tanto dióxido de carbono que provoca el incremento en la producción de ácido carbónico, lo que impacta en el desajuste del pH de las aguas y, en consecuencia, afecta a los organismos marinos, principalmente los corales.

“En la actualidad, si queremos un registro del clima, se utilizan diversas herramientas tecnológicas, como las estaciones meteorológicas o instrumentos electrónicos”.

Las estaciones tienen integradas una serie de aparatos que miden la intensidad de la lluvia, dirección del viento, intensidad, temperatura del aire, humedad relativa y radiación solar absoluta y neta, parámetros que determinan el tiempo y el clima en todo el mundo, explicó.

“Se tiene conocimiento y registros de los cambios de temperatura desde1850, año en que se contó con los instrumentos para estas mediciones, pero se sabe del clima del pasado debido a la paleoclimatología”.

Los especialista dijo que ella y sus colegas estudian registros que permiten entender cómo ha evolucionado y cambiado el clima. La paleoclimatología reconstruye cómo era el ambiente “y en esto trabajamos oceanógrafos, paleoceanógrafos y paleoclimatólogos”.

Los registros naturales depositados en la Tierra se dividen por su resolución temporal y por la información proporcionan. Están los episódicos, que se ubican en glaciares o el suelo, y los continuos, que se localizan desde en las cuencas marinas y hielos, hasta en los árboles, comentó en el auditorio Tlayolotl del IGf.

Estos registros se estudian con métodos geoquímicos y biológicos para obtener información de la atmósfera y la concentración de gases efecto invernadero en determinado periodo.

Los más estudiados en esta área son los núcleos de hielo, muestras que se toman mediante perforaciones o tubos cilíndricos de agua congelada para ser analizados a detalle. Si presentan una lámina clara y otra oscura, corresponde al tiempo de formación de un año. “La resolución que obtendremos tras analizarlas será anual”.

Al respecto, informó que un grupo de especialista del IGf trabaja en el Golfo de California y analiza registros de sedimentos laminados que posibiliten los estudios paleoclimáticos.

“Vemos los registros o archivos naturales de alta resolución, es decir, sedimentos laminados que nos ayuden a entender el tiempo y clima”, concluyó.
Créditos: UNAM-DGCS-0076-2011/unam.mx