Científicos descobren o secreto da forza e flexibilidade do titanio:

Cando se fala de materiais extraordinarios, poucos poden competir co titanio. Este metal, recoñecido pola súa resistencia e lixeireza, está presente en avións, próteses médicas e mesmo en dispositivos electrónicos. Pero, que é o que realmente lle outorga estas calidades excepcionais? Un equipo de científicos da Universidade Nacional de Yokohama deu un paso crucial para responder esta pregunta. A súa recente investigación, publicada en Communications Physics, revela que as claves están no comportamento dos electróns e como estes interactúan dentro do titanio. O máis curioso é que hai moi pouco mostrabamos o achado dos electróns preguiceiros, uns electróns que se "comportan" de forma pouco usual.

A metodoloxía utilizada neste estudo é tan innovadora como os seus achados. Mediante pulsos láser e análise de alta xeración harmónica (HHG), os investigadores lograron observar como os electróns se moven e forman ligazóns no titanio, un nivel de detalle que ata o de agora era difícil de alcanzar. Este descubrimento abre novas posibilidades para deseñar aliaxes aínda máis avanzadas.

O titanio fascinou a científicos e enxeñeiros desde hai décadas debido ás súas propiedades excepcionais. Este metal é notablemente resistente á corrosión, o que o fai ideal para contornas extremas, como o fondo do océano ou o espazo exterior. Por outra banda, a súa relación resistencia-peso é inigualable, sendo tan forte como o aceiro, pero moito máis livián.

Outra característica clave do titanio é o seu biocompatibilidade. Isto significa que é perfectamente compatible co corpo humano, o que o converte no material preferido para implantes médicos, como próteses de cadeira ou implantes dentais. Non é só a súa resistencia o que importa aquí, senón tamén a súa capacidade para integrarse sen causar rexeitamento ou corrosión no tecido humano. Estas calidades, combinadas coa súa durabilidade, posicionárono como un material indispensable en sectores como a medicina e a enxeñería aeroespacial.

Con todo, o que realmente diferencia ao titanio non son só as súas aplicacións prácticas, senón as propiedades mecánicas e electrónicas que o fan tan versátil. Que hai detrás destas calidades? Para entendelo, debemos mergullarnos no mundo subatómico do titanio.

Esquema do experimento que mostra como se aplican pulsos de luz infravermella ao titanio, como se mide a resposta do material e como a estrutura cristalina inflúe nas propiedades observadas / Communications Physics

O recente estudo centrouse nun concepto chamado alta xeración harmónica. Este método, que implica disparar pulsos de luz infravermella intensa sobre un material, permite observar como os electróns emiten sinais de luz en frecuencias máis altas. Estes sinais revelan detalles sobre o comportamento electrónico e as ligazóns atómicas dentro do titanio.

A técnica é particularmente complexa cando se traballa con metais como o titanio. Segundo o profesor Ikufumi Katayama, autor principal do estudo, "os electróns libres que fan do titanio un excelente condutor eléctrico tamén dificultan a xeración destes sinais, xa que interactúan fortemente co campo láser". Con todo, ao axustar coidadosamente os parámetros do láser, o equipo logrou superar este desafío e observar a estrutura electrónica do titanio cunha claridade sen precedentes.

Unha das principais conclusións do estudo é que os electróns no titanio non se comportan de maneira uniforme. Móvense en zonas chamadas bandas de enerxía, e a forma en que interactúan e enlázanse depende da orientación dos átomos no material. Este comportamento anisotrópico, que significa que as propiedades cambian segundo a dirección, é clave para entender por que o titanio é tan resistente e flexible á vez.
 

Representación dos sinais harmónicos xerados en titanio: a terceira (en verde) e a quinta (en vermello), mostrando as diferenzas na distribución anisotrópica segundo as direccións cristalográficas / Communications Physics

A anisotropía tridimensional é unha característica única do titanio, e este estudo demostrou como afecta as súas propiedades. En termos simples, isto significa que o titanio responde de maneira diferente dependendo da dirección na que se lle aplique unha forza. Isto significa pode ser máis flexible nunha dirección e máis ríxido noutra.

O equipo de investigadores mapeó como os electróns forman ligazóns en diferentes direccións dentro do titanio. Isto permitiulles identificar as rexións onde as ligazóns son máis fortes ou máis débiles. Segundo o Dr. Tetsuya Matsunaga, coautor do estudo, "entender como cambian estas ligazóns coa dirección axúdanos a explicar as propiedades mecánicas únicas do titanio". Este coñecemento non só ten valor teórico, senón que tamén é fundamental para o desenvolvemento de novas aliaxes con propiedades axustadas a necesidades específicas.

En aplicacións aeroespaciais, onde cada gramo conta, poderíanse deseñar aliaxes de titanio que manteñan a súa resistencia mentres se reducen aínda máis o peso. En medicina, poderían desenvolverse implantes máis duradeiros e personalizados, optimizados para resistir o desgaste en zonas específicas do corpo.

Este descubrimento non só amplía o noso coñecemento do titanio, senón que tamén senta as bases para futuras investigacións noutros metais. A técnica de alta xeración harmónica podería aplicarse para estudar materiais con composicións máis complexas, como as aliaxes de alta entropía, que combinan varios elementos para obter propiedades superiores.

Por outra banda, o enfoque podería ser útil en campos como a supercondutividade ou a investigación de metais magnéticos, onde as propiedades electrónicas xogan un papel crucial. Os investigadores tamén destacan que a capacidade de observar a anisotropía electrónica podería revolucionar a forma en que deseñamos materiais para aplicacións industriais, médicas e tecnolóxicas.

FONTE: Eugenio M. Fernández Aguilar/muyinteresante.com

#DígochoEu: Se me apaxas, eu coféote a ti

Cofear o gato! De que estamos a falar?

#DígochoEu

A outra especie humana capaz de adaptarse e sobrevivir ao deserto hai 1,2 millóns de anos

Recreación do neno de Turkana, un dos Homo erectus máis famosos / Museo FIELD

 

Non cabe dúbida de que unha das principais razóns do éxito da nosa especie radica na capacidade de Homo sapiens para adaptarse practicamente a calquera ambiente ou clima. Algo que non comparte connosco a maioría das especies vivas, que adoitan depender dunhas condicións ambientais concretas que, de alterarse, condénanas a desaparecer. Pero non a nós. Desde as máis xélidas estepas ás tórridas selvas tropicais e desertos, os humanos arranxámosnolas para sobrevivir e seguir prosperando en todos os ambientes posibles. Pero cando xurdiu exactamente esa asombrosa capacidade de adaptación? É algo exclusivo de Homo sapiens ou xa a tiñan tamén as primeiras especies do xénero Homo?

Agora, un novo estudo recentemente publicado en Nature Communications atopou unha resposta. Homo erectus, un dos primeiros devanceiros humanos de Homo sapiens, xa era capaz de adaptarse e sobrevivir ás máis duras condicións do deserto hai polo menos 1,2 millóns de anos.

O achado suxire que as adaptacións de comportamento que lle permitiron tal fazaña incluían regresar repetidamente, durante miles de anos, a ríos e estanques específicos en busca de auga doce, así como desenvolver ferramentas especializadas. Os autores cren que esta capacidade de adaptación pode levar á expansión da área de distribución xeográfica desa antiga especie humana, a primeira con proporcións corporais similares ás nosas e o primeiro humano primitivo que foi capaz de emigrar fóra de África.

Varios descubrimentos de norte a sur da península suxiren que, lonxe de ser uns seres brutos e simiescos como se cría, estes homínidos extintos tiñan habilidades cognitivas comparables ás nosas

Ata o de agora, houbo un importante debate sobre cando os homínidos empezaron a ser o suficientemente adaptables como para sobrevivir en ambientes extremos, como desertos ou selvas tropicais. E investigacións anteriores a miúdo concluíron que só Homo sapiens, nós, tivemos no pasado esa capacidade de adaptación. O novo estudo, con todo, indica que non foi, en absoluto, así.

Os investigadores, en efecto, recompilaron datos arqueolóxicos, xeolóxicos e paleoclimáticos en Engaji Nanyori, no desfiladeiro de Olduvai en Tanzania, un sitio arqueolóxico clave para o estudo dos primeiros homínidos. E a evidencia revelou que Homo erectus xa era capaz de prosperar en ambientes extremadamente áridos hai máis dun millón de anos, moito antes de que xurdise Homo sapiens, a nosa especie.

"Actualmente extinto -explica Michael Petraglia, da universidade australiana de Griffith e coautor do estudo- Homo erectus existiu hai máis de 1,5 millóns de anos, o que o converte nun exitoso exemplo de supervivencia na historia da evolución humana". En comparación, a nosa propia especie, Homo sapiens, orixinouse ’só’ hai uns 300.000 anos.

"Ese éxito - di pola súa banda Julio Mercador, da Universidade de Calgary e autor principal da investigación- debeuse á súa capacidade de sobrevivir durante un longo período que estivo marcado por grandes cambios no medio ambiente e o clima".

Ferramentas de pedra de Engaji Nanyori / Julio Mercader

Utilizando análises xenéticas e bioquímicos, datación cronométrica, simulacións paleoclimáticas, modelización de biomas, reconstrucións da historia dos incendios, estudos paleobotánicos, conxuntos de fauna e evidencia arqueolóxica, Mercador e o seu equipo conseguiron reconstruír fielmente o ambiente da rexión nos tempos de Home erectus: unha contorna desértico, extremadamente árido e dominado por matogueiras.

Pero a pesar das duras condicións, Homo erectus resistiu, e ocupou repetidamente, durante moitos miles de anos, aquelas áridas paisaxes aproveitando as escasas fontes de auga. O cal suxire que estes humanos arcaicos xa posuían unha flexibilidade ecolóxica previamente atribuída só a especies humanas moi posteriores.

"O debate -asegura o coautor Abel Shikoni da Universidade de Dodoma, en Tanzania- centrouse durante moito tempo en cando o xénero Homo adquiriu a adaptabilidade para prosperar en ambientes extremos como desertos e selvas tropicais. Tradicionalmente, pensábase que só Homo sapiens era capaz de ocupar de forma sostida tales ecosistemas, mentres que os homínidos arcaicos considerábanse restrinxidos a áreas máis estreitas".

"Con todo -engade Petraglia-, a evidencia bioxeoquímica, paleoambiental e arqueolóxica que analizamos suxire que os primeiros Homo xa tiñan a capacidade de adaptarse a ambientes diversos e inestables desde o chan do Rift de África Oriental e as áreas montañosas de África hai xa dous millóns de anos. Este perfil adaptativo, marcado pola capacidade de resistir en zonas áridas, desafía as suposicións anteriores sobre os límites de dispersión dos primeiros homínidos e posiciona a Homo erectus como un xeneralista versátil e o primeiro homínido que capaz de superar as fronteiras ambientais a escala global".

FONTE: José Manuel Nieves/abc.es/ciencia

CANTO SABES DE BELIZE? XV (FIN)

Remato coa serie adicada a Belize, a pequena nación caribeña de Belize está chea de marabillas, desde os sitios maias coñecidos máis antigos do mundo ata o segundo sistema de arrecifes máis grande do planeta.

A contestación correcta á pregunta de onte, e última da serie, é Tapir. O tapir de Baird (Tapirus bairdii) é unha especie de mamífero perisodáctilo da familia dos tapíridos, unha das catro especies americanas que existen de tapir, coñecido en Belize como “vaca de montaña” sendo o animal oficial do país. Como ave de Belize teñen Tucán Peteiroverde, tucán peteiro iris ou tucán peteiro de canoa (Ramphastos sulfuratus) é unha especie de ave piciforme da familia dos tucáns. Como flor de Belize teñen a Prosthechea cochleata conocida como Black Orchid (Orquídea Negra), una orquídea epífita e simpodial.

E así remato esta serie esperando que servise para coñecer algo mellor este país.

Ata a próxima serie!

FONTE: es.wikipedia.org    Imaxes: animalpedia.fandom.com, es.wikipedia.org e mexico.inaturalist.org

Este é o milagre de contar unha boa historia

Cal é a maxia e o misterio da literatura? Que fai que unha persoa pase horas cun libro, páxina tras páxina, sen poder parar de ler? Segundo o escritor británico, Ken Follett: “A historia ten que ser boa, os personaxes teñen que ser cribles, os temas teñen que interesar á xente... pero hai algo máis importante nunha boa novela: que o lector senta o que senten os personaxes”. Así defende a importancia da emoción nos libros. Autor de máis dunha ducia de bestsellers e de grandes éxitos como Os Piares da Terra e Un mundo sen fin, Follett foi aclamado e premiado en todo o mundo. Naceu nunha familia que amaba os libros. Cando era neno, adoraba as historias de James Bond e lía as obras de teatro de Shakespeare.

Autor de case unha vintena de novelas históricas, asegura que “o máis interesante da historia son os grandes cambios, o como e o por que sei produciron”. E engade: “Os cambios históricos que máis me interesan son os que nos concederon liberdades”.

Gran defensor do traballo creativo, Ken Follett asegura que o máxico deste é que, ás veces, os mellores resultados xorden de romper as regras establecidas: “Podemos ensinar á intelixencia artificial a escribir unha novela. Pero non podemos ensinarlle a romper as regras. Ese é o gran poder do traballo creativo”, sentenza. Follett foi descrito en máis dunha ocasión como un narrador nato. Os seus pais non permitían aos seus fillos ver a televisión, así que os libros convertéronse no seu maior pracer e a biblioteca no seu lugar favorito. Recibiu numerosos premios e as súas obras foron adaptadas ao cinema, a televisión e o teatro. É o presidente de ‘Dislexia Action’, membro do consello do ‘National Literacy Trust’, socio da ‘Royal Society of Arts’ e Doutor Honorífico en Literatura pola Universidade de Glamorgan, na súa Gales natal.

#DígochoEu: Palabras cuquis do galego!

Aquí temos unha palabra cuqui do noso idioma: churrusqueiro!

#DígochoEu

CANTO SABES DE BELIZE? XIV

Continúo coa serie adicada a Belize, a pequena nación caribeña de Belize está chea de marabillas, desde os sitios maias coñecidos máis antigos do mundo ata o segundo sistema de arrecifes máis grande do planeta.

A contestación correcta á pregunta de onte Dólar Belizenco. (BZD) emitido polo Banco Central de Belize (Central Bank of Belize), circulan moedas de 1, 5, 10, 25, 50 cents e de 1 dólar, e billetes de 2, 5, 10, 20, 50 e 100 dólares. A día de hoxe a súa equivalencia é de 1 BZD = 0,4865 EUR

E imos coa pregunta de hoxe e última da serie!

14. Cal é o animal oficial de Belize?

Mañá a solución e remate da serie!

FONTE: es.wikipedia.org    Imaxes: elmundoenbilletes.com.ar, animalpedia.fandom.com, es.wikipedia.org e mexico.inaturalist.org

Un descubrimento que reescribe os libros de texto de física cuántica: crean un

O gato está nunha superposición de estados: vivo e morto ao mesmo tempo /  Midjourney/Eugenio Fdz.

Falar do gato de Schrödinger é mencionar un dos conceptos máis icónicos e debatidos da física cuántica. Está no top 10 da física cuántica. Esta idea, introducida polo físico austriaco Erwin Schrödinger en 1935, ilustra como unha partícula pode estar nun estado de superposición, é dicir, dous estados simultáneos, ata que obsérvase. Agora, nun avance que combina esta noción coas posibilidades da tecnoloxía moderna, un equipo de investigadores logrou recrear esta superposición nun sistema físico dentro dun chip de silicio, utilizando un isótopo de antimonio incrustado nun cristal. Este logro representa un paso significativo cara á comprensión e o control da física cuántica. Por se non quedou claro, o isótopo de antimonio fai as veces de gato.

O estudo, publicado recentemente en Nature Physics, detalla como se conseguiu manipular un sistema cuántico coñecido como o espín nuclear dun átomo de antimonio-123. Esta innovación non só achega a teoría cuántica a aplicacións prácticas, senón que tamén pon de relevo a capacidade da tecnoloxía de silicio, un material esencial na industria electrónica, para ser o soporte de fenómenos tan exóticos como os estados cuánticos. Vexamos en detalle que fai tan especial este logro e cales son as súas implicacións.

A idea do “gato de Schrödinger” xurdiu como un experimento mental para explicar o que parecía ser un paradoxo dentro da mecánica cuántica. En palabras simples, imaxinemos un gato encerrado nunha caixa cun mecanismo que podería matalo ou non, dependendo da desintegración dunha partícula radioactiva. Segundo as leis cuánticas, mentres non abramos a caixa, o gato está nunha superposición de estados: vivo e morto ao mesmo tempo.

Este concepto, aínda que abstracto, é clave para entender fenómenos como a computación cuántica e a teleportación cuántica, onde as partículas poden existir en múltiples estados simultaneamente. O que fai que o traballo actual sexa tan relevante é que os científicos levaron esta idea ao mundo físico, usando un sistema que pode ser medido e controlado con precisión. O equipo logrou crear un estado de superposición controlada dentro do espín nuclear do antimonio-123, mostrando que este tipo de estados cuánticos pode ser “conxelado” e manipulado nunha contorna sólida como o silicio.

Para lograr este avance, os investigadores combinaron varias técnicas avanzadas de manipulación cuántica. O chip de silicio utilizado contén átomos de antimonio-123, un isótopo que ten propiedades únicas en termos de espín nuclear. O espín é unha propiedade cuántica que pode imaxinarse como un pequeno compás interno que apunta en diferentes direccións, representando os estados posibles do sistema.

Mediante campos magnéticos externos e sinais de microondas coidadosamente deseñadas, os científicos lograron inducir e controlar estados de superposición nestes espíns nucleares. Segundo o artigo, o sistema alcanzou un nivel de precisión sen precedentes, que permite estudar como os estados cuánticos evolucionan e mantéñense no tempo. “A estrutura nuclear do antimonio-123, cun espín de I = 7/2, permite explorar configuracións cuánticas complexas nunha contorna altamente controlada”, explican os autores no seu traballo.

Este enfoque non só aproveita as propiedades naturais do silicio como material, senón que tamén resalta a súa compatibilidade coas tecnoloxías actuais de semiconductores, abrindo a porta a futuros dispositivos cuánticos integrados.

 

Representación do qudit nuclear de 8 dimensións do isótopo Sb-123 en silicio, incluíndo a súa contorna física e os estados cuánticos manipulados no experimento / Nature Physics

Este desenvolvemento ten implicacións profundas tanto na física fundamental como na tecnoloxía. En primeiro lugar, o feito de que o sistema estea baseado en silicio suxire que podería integrarse cos procesos de fabricación actuais de chips, facilitando a transición das tecnoloxías cuánticas do laboratorio ao mercado.

Por outra banda, este avance podería ter aplicacións directas en áreas como a computación cuántica, onde os qubits (a unidade básica de información cuántica) requiren estados de superposición estables e controlables. O traballo tamén ten relevancia no desenvolvemento de sensores cuánticos, dispositivos extremadamente sensibles que poderían detectar campos magnéticos ou gravitatorios cunha precisión sen precedentes.

O paper sinala que, aínda que o sistema presenta algunhas barreiras, como a necesidade de manter temperaturas extremadamente baixas, o seu deseño é prometedor para superar estes obstáculos no futuro. “O noso experimento demostra que é posible manipular estados cuánticos en sistemas sólidos con alta fidelidade, achegándonos a aplicacións prácticas”, destacan os autores.

Un aspecto particularmente emocionante do traballo é que ofrece unha vía para controlar a demanda os estados cuánticos. Isto significa que os científicos non só poden crear estados de superposición, senón tamén decidir cando colapsalos (é dicir, facer que adopten un estado definido). Esta capacidade é esencial para moitas aplicacións cuánticas, desde algoritmos ata comunicacións.

O equipo demostrou que era posible manter o estado cuántico durante un tempo suficiente para realizar medicións precisas. Ademais, lograron implementar un enfoque novo para "ler" o estado do sistema sen destruílo, algo que tradicionalmente foi un desafío na física cuántica.

Este control tamén permite explorar novas fronteiras da teoría cuántica, como a relación entre superposición e decoherencia, o fenómeno que fai que os estados cuánticos se desmoronen ao interactuar coa súa contorna. "O noso experimento demostra a preparación de estados cuánticos non clásicos con alta fidelidade e o seu control lóxico nun obxecto a escala atómica, abrindo aplicacións no procesamento de información cuántica e a corrección de erros cuánticos dentro dunha plataforma de semiconductores escalable e fabricable", indican os autores.

Aínda que o logro é impresionante, aínda hai moitos inconvenientes por superar. Un deles é a escala: actualmente, o experimento realizouse en condicións moi controladas, e levar este sistema a un nivel práctico requirirá superar problemas de escalabilidade e robustez.

Con todo, o potencial é innegable. Con avances continuos, poderiamos ver sistemas cuánticos baseados en silicio que transformen áreas como a criptografía, a simulación de materiais e a intelixencia artificial. En última instancia, este traballo representa unha ponte entre a teoría e a aplicación, levando as ideas cuánticas máis aló dos laboratorios cara a un mundo onde poidan cambiar as nosas vidas.

FONTE: Eugenio M. fernández Aguilar/muyinteresante.com