EL GRAFENO PODRIA OBTENER HIDROGENO COMO COMBUSTIBLE DEL AIRE

Publicado el 25 septiembre, 2015 por Despertares | 236 comentarios

El grafeno es una estructura de nido de abeja hecha de átomos de carbono

Venimos repitiendo desde los principios en DESPERTARES que no necesitamos para nada las fuentes de energía actuales súper contaminantes y dañinas para el medio ambiente. Tenemos múltiples alternativas para producir energías limpias y no contaminantes a nuestra disposición que pueden ser utilizadas para producir energía de forma ilimitada y gratuita. Una de ellas es el hidrógeno como combustible, el cual es el elemento más abundante del Universo para más ironía ante la actual escasez de petróleo. El hidrógeno puede ser extraído del agua o incluso del aire fácilmente como se puede ver a continuación. Por mucho que la mafiosa industria del petróleo intente seguir frenando de todas las maneras posibles las nuevas fuentes de energía limpias e inagotables, les será imposible luchar contra la avalancha que se les viene encima.

¿TE ATREVES A DESPERTAR?

Membranas de grafeno podrían ser utilizadas para disociar los átomos de hidrógeno del aire de la atmósfera para después generarelectricidad, según investigadores ganadores del Premio Nobel.

Podríamos estar ante la llegada de un invento revolucionario que cambiaría el futuro de la humanidad y ello gracias al famoso grafeno y sus múltiples utilidades. 

Investigadores de la Universidad de Manchester están llevando a cabo un estudio con el fin de hacer del aire un combustible que alimente los vehículos. Permitiría incluso la recolección de hidrógeno a partir del aire.

El ganador del Premio Nobel de física Andre Geim y su equipo han revelado una nueva aplicación del grafeno que podría abrir nuevas puertas en la generación de energía limpia.

El grafeno, que fue aislado por primera vez en 2004, es el material más delgado de la Tierra y es equiparable a un sólo átomo de grosor. Las características de este material le hacen ser 200 veces más fuerte que el acero. Es impermeable a todos los gases y líquidos, por lo que es muy útil, y su descubrimiento allanó el camino en el recubrimiento resistente a la corrosión de los preservativos súper delgados.

En sus últimas investigaciones, Geim y su equipo también han demostrado que este material podría ser potencialmente utilizado en el hidrógeno “tamizado” de la atmósfera, con el propósito de generar electricidad. El hallazgo podría hacer de las células de combustible de hidrógeno más viable que nunca, e incluso poder generar combustible directamente del aire.

“Estamos muy entusiasmados con este resultado, ya que abre un nuevo campo de aplicaciones prometedoras para el grafeno en la recolección de energía limpia y tecnologías basadas en el hidrógeno”, declara Marcelo Lozada-Hidalgo, co-investigador y compañero de Geim en este proyecto.

El propio equipo de investigadores de la Universidad de Manchester se mostraba sorprendido en un tweet que publicaron.

Aunque el grafeno muestra impermeabilidad respecto, incluso, del más pequeño de los átomos, Geim y su equipo encontraron que los protones o átomos de hidrógeno despojados de sus electrones fueron, sin embargo, capaces de pasar a través del material. Ésto ocurrió cuando el grafeno se calentó.

Esto significa que el grafeno podría ser utilizado en las membranas de conductores de protones, que son componentes esenciales de la tecnología de células de combustible.

Este último avance significa que membranas de grafeno podrían utilizarse para extraer hidrógeno de la atmósfera. Si se combinara con células de combustible, esta tecnología podría hacer posible que los coches eléctricos se alimentaran de pequeñas cantidades de hidrógeno en el aire.

“Nuestro estudio proporciona una prueba de que este tipo de dispositivo es posible”, concluye Geim.

Cirujanos del futuro. Los logros de la nanotecnología

Introducir en el cuerpo humano máquinas o vehículos miniaturizados que vayan a lugares específicos, que descubran los daños, los arreglen y que no lesionen tejidos alrededor y que además eliminen la necesidad de cirugías, se mantenía como una enorme expectativa cercana a la ciencia ficción. Ahora, con la ayuda de los desarrollos en la nanotecnología, un grupo de investigadores de la Universidad de California ha construido y ha probado el primero de estos vehículos en un cuerpo vivo.

Los investigadores han enviado proyectiles microscópicos, como posibles tratamientos, al estómago de ratones, para explorar enfermedades como úlceras, gastritis y otras dolencias de ese órgano.

Minimizar el daño a los tejidos sanos y eliminar las incisiones, garantiza una recuperación más rápida y segura cuando se hace necesaria una intervención quirúrgica. Por esta razón se han aumentado los ensayos utilizando lo que se conoce como un conjugado droga-anticuerpo, para combatir, por ejemplo, algunos tipos de cáncer. De esta manera, un tratamiento quimioterapético o radioterapéutico, a escala molecular, se entrega directamente en el tumor. Así sólo las células cancerosas mueren, dejando vivas a las sanas.

Pero esta tecnología no podría ser de igual utilidad cuando el tejido está sano y no exhibe los cambios característicos de las células tumorales. De ahí que estos nuevos proyectiles podrían ser diseñados para atacar un blanco o enfermedad específico y sólo impactar ese blanco. Pueden unirse al tejido sano del estómago y comenzar su trabajo de médicos en miniatura.

Richard Feynman, el famoso y carismático físico ganador del Nobel, en una charla dictada en un congreso en Caltech en diciembre de 1959, adelantando el aliento innovador de esas futuras tecnologías médicas dijo:

“Un amigo mío (Albert Hibbs) sugiere una muy interesante posibilidad para fabricar máquinas relativamente pequeñas. Él dice que, aunque es una idea bastante alocada, sería maravilloso para la cirugía si se pudiera encoger a los cirujanos. Se ponen los cirujanos mecánicos dentro del flujo sanguíneo y éste va al corazón y “mira” alrededor. Se descubre cuál válvula está dañada, y con un pequeño cuchillo se la corta y elimina. Otras máquinas diminutas podrían incorporarse en el organismo para reparar daños en los órganos cuando sean detectados”.

El proyectil que nos ocupa es un importante primer paso in vivo para implementar esta tecnología. Un primer paso necesario que una vez seguido y probado su funcionamiento y eficacia, podrá ser ensayado en humanos. Sin embargo, como el propio Feynman señaló, a medida que estas tecnologías se vuelven más y más avanzadas existen varios problemas que podrían aparecer: los aparatos y las máquinas no pueden reducirse a escalas pequeñísimas de manera arbitraria, no se pueden volver tan pequeñas como queramos. Las fuerzas de fricción, las fuerzas electrostáticas, la fluidez de las superficies y la fuerza de los materiales son difíciles de manejar.

Anotó Feynman: “Los metales que usamos tienen una estructura granulosa y esto puede ser muy molesto a pequeña escala pues el material no es homogéneo. El plástico y el vidrio son más homogéneos, así que tendríamos que hacer nuestras máquinas usando esos materiales…”

Pero veamos cómo se hace y funciona el proyectil que nos ocupa. Es un polímero cónico, cubierto de zinc y de 20 micras* de longitud. Cuando se expone a los ácidos del estómago, el zinc reacciona y hace unas burbujas de hidrógeno, burbujas que se meten al conito, y al llegar a la parte más pequeña de éste, lo disparan al ácido del estómago. Los investigadores indican que el proyectil puede viajar a 60 micrómetros por segundo y aseguran que esa velocidad es suficiente para que sea embebido por la mucosa del estómago.

Por el momento el movimiento de los proyectiles es esencialmente al azar pues ellos se mueven de un lado a otro desde diferentes puntos de inicio y cambian posiciones y orientaciones y además son afectados por los fluidos y contenidos del estómago.

El cómo se corrijan y resuelvan los problemas está en las manos de los investigadores.

Todavía queda muchísimo trabajo por hacer antes de que la máquina esté lista para probarse en humanos. Además antes deberá demostrarse su eficacia para curar inflamaciones en ratones como hablamos al inicio.

De igual manera habrá que esperar a los logros terapéuticos. Pero la tecnología está andando y ya ha dado un enorme paso hacia adelante.

Feynman tendrá un motivo más para reírse, que ganas nunca le faltarán.

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El Nanodragster II

El Nanodragster

Nanodragster[edit]

El Nanodragster, dobló al bólido automovilístico más pequeño, y es un nano automóvil .El diseño mejora un nanoauto previo y es un paso adelante para crear máquinas moleculares. El nombre proviene de la semejanza con un dragster puesto que tiene un eje más corto con ruedas más pequeñas adelante y un eje más grande con ruedas mayores atrás.

El auto nano fue desarrollado en la Universidad de Rice, el Instituto Richard E. Smalley de Ciencia y Tecnología de Escala Nano por el equipo de James Tour, Kevin Kelly y otros colegas involucrados en su investigación. El nanoauto previo desarrollado tenía de 3 a 4 nanómetros, lo que era algo más que una hebra de ADN y aproximadamente 20.000 veces más delgado que un cabello humano. Estos nanoautos fueron construidos con esferas de carbono para sus cuatro ruedas, lo que hizo necesaria 200 grados centígrados para moverlos. Por otra parte un nanoauto que utilizara ruedas de p-carborano se movería como sobre hielo. Tales observacionescondujeron a la producción de nanoautos que tenían ambos diseños de ruedas.

El Nanodragster es 50.000 veces más delgado que un cabello humano y tiene una velocidad máxima de 0.014 meters por hora. Las ruedas traseras son moléculas esféricas fullerenes o buckyballs, compuestas de 60 átomos de carbono cada una que son atraídas a un eje que está hecho de una capa muy delgada  de oro. Este diseño también hizo posible al equipo de Tour operar la unidad a temperaturas más bajas.

El nanodragster y otras nano-máquinas están diseñadas para ser usadas para el transporte de objetos. Esta tecnología puede ser usada para fabricar circuitos de computación y componentes electrónicos o en conjunto con productos farmacéuticos dentro del cuerpo humano. Tour también especulaba con que el conocimiento ganado mediante la investigación del nanoauto contribuiría a construir sistemas catalíticos eficientes en el futuro.

La traducción continuará

Electrically driven directional motion of a four-wheel molecule on a metal surface[edit]

Kudernac et al. described a specially designed molecule that has four motorized "wheels". By depositing the molecule on a copper surface and providing them with sufficient energy from electrons of a scanning tunnelling microscope they were able to drive some of the molecules in a specific direction, much like a car, being the first single molecule capable to continue moving in the same direction across a surface. Inelastic electron tunnelling induces conformational changes in the rotors and propels the molecule across a copper surface. By changing the direction of the rotary motion of individual motor units, the self-propelling molecular 'four-wheeler' structure can follow random or preferentially linear trajectories. This design provides a starting point for the exploration of more sophisticated molecular mechanical systems, perhaps with complete control over their direction of motion.^[12]

Motor Nanocar[edit]

A future nanocar with a synthetic molecular motor has been developed by Jean-Francois Morin et al.^[13] It is fitted with carborane wheels and a light powered helicene synthetic molecular motor. Although the motor moiety displayed unidirectional rotation in solution, light-driven motion on a surface has yet to be observed. Motility in water and other liquids can be also realized by a molecular propeller in the future.

Nanodragster[edit]

The Nanodragster, dubbed the world's smallest hot rod, is a molecular nanocar.^[1][4] The design improves on previous nanocar designs and is a step towards creating molecular machines. The name comes from the nanocar's resemblance to a dragster, as it has a shorter axle with smaller wheels in the front and a larger axle with larger wheels in the back.

The nanocar was developed at Rice University’s Richard E. Smalley Institute Nanoscale Science and Technology by the team of James Tour, Kevin Kelly and other colleagues involved in its research.^[5][6] The previous nanocar developed was 3 to 4 nanometers which was a little over^{[the width of?]} a strand of DNA and was around 20,000 times thinner than a human hair.^[7] These nanocars were built with carbon buckyballs for their four wheels, which made it need 400 °F (200 °C) to get it moving. On the other hand, a nanocar which utilized p-carborane wheels moves as if on ice.^[8] Such observations led to the production of nanocars which had both wheel designs.

The Nanodragster is 50,000 times thinner than a human hair and has a top speed of 0.014 millimeters per hour (0.0006 in/h).^[4][9][10] The rear wheels are spherical fullerene molecules, or buckyballs, composed of sixty carbon atoms each, which are attracted to a dragstrip that is made up of a very fine layer of gold. This design also enabled Tour’s team to operate the device at lower temperatures.

The nanodragster and other nano-machines are designed for use in transporting items. The technology can be used in manufacturing computer circuits and electronic components, or in conjunction with pharmaceuticals inside the human body.^[11] Tour also speculated that the knowledge gained from the nanocar research would help build efficient catalytic systems in the future.

Electrically driven directional motion of a four-wheel molecule on a metal surface[edit]

Kudernac et al. described a specially designed molecule that has four motorized "wheels". By depositing the molecule on a copper surface and providing them with sufficient energy from electrons of a scanning tunnelling microscope they were able to drive some of the molecules in a specific direction, much like a car, being the first single molecule capable to continue moving in the same direction across a surface. Inelastic electron tunnelling induces conformational changes in the rotors and propels the molecule across a copper surface. By changing the direction of the rotary motion of individual motor units, the self-propelling molecular 'four-wheeler' structure can follow random or preferentially linear trajectories. This design provides a starting point for the exploration of more sophisticated molecular mechanical systems, perhaps with complete control over their direction of motion.^[12]

Motor Nanocar[edit]

A future nanocar with a synthetic molecular motor has been developed by Jean-Francois Morin et al.^[13] It is fitted with carborane wheels and a light powered helicene synthetic molecular motor. Although the motor moiety displayed unidirectional rotation in solution, light-driven motion on a surface has yet to be observed. Motility in water and other liquids can be also realized by a molecular propeller in the future.