Física
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Un nuevo enfoque es un primer paso prometedor hacia el desarrollo de pequeños dispositivos que capten energía eléctrica de las tareas cotidianas. Imagínate cargar el teléfono mientras caminas, gracias a un generador de papel delgado incrustado en la suela del zapato. Este escenario futurista es ahora un poco más real. Científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de EE.UU. han desarrollado un método para generar energía utilizando virus inofensivos que convierten la energía mecánica en electricidad.
Los científicos probaron su enfoque mediante la creación de un generador que produce la corriente necesaria para operar una pequeña pantalla de cristal líquido. Funciona pulsando con un dedo en un electrodo del tamaño de un sello de correos revestido con virus especialmente diseñados. Los virus convierten la fuerza en una carga eléctrica.
El generador es el primero en producir electricidad mediante el aprovechamiento de las propiedades piezoeléctricas de un material biológico. Piezoelectricidad es la acumulación de una carga en un sólido en respuesta a una tensión mecánica.
El hito podría dar lugar a pequeños dispositivos que recolectan energía eléctrica a partir de las vibraciones de las tareas cotidianas, como el cierre de una puerta o subir escaleras.
También apunta a una forma más sencilla de hacer los dispositivos microelectrónicos. Eso es porque los virus se organizan en una película ordenada que permite que el generador funcione. El autoensamblaje es una gran meta perseguida en el meticuloso mundo de la nanotecnología.
Los científicos describen su trabajo en una publicación adelantada en internet el 13 de mayo, de la revista Nature Nanotechnology.
«Se necesita más investigación, pero nuestro trabajo es un primer paso prometedor hacia el desarrollo de generadores de energía personales, actuadores para su uso en nanodispositivos, y otros dispositivos basados en electrónica de virus», dice Seung-Wuk Lee, un científico de la División de Física del Laboratorio de Biociencias de la Universidad de Berkeley y profesor asociado de bioingeniería.
Él condujo la investigación con un equipo que incluye Ramamoorthy Ramesh, un científico de materiales del laboratorio de Berkeley División de Ciencias y profesor de ciencias de los materiales, la ingeniería y la física en UC Berkeley, y Yang Lee Byung de la División de Física del Laboratorio Berkeley Biociencias.
El efecto piezoeléctrico fue descubierto en 1880 y desde entonces ha sido encontrado en los cristales, cerámica, huesos, proteínas y ADN. También se ha puesto en uso en encendedores de cigarrillos eléctricos y los microscopios de sonda no podría funcionar sin él, para nombrar unas pocas aplicaciones.
Sin embargo, los materiales utilizados para fabricar dispositivos piezoeléctricos son tóxicos y muy difícil de trabajar, lo que limita el uso generalizado de esta tecnología.
Lee y sus colegas se preguntaban si un virus estudiado en los laboratorios de todo el mundo ofrece una mejor forma. El bacteriófago M13 sólo ataca a las bacterias y es benigno para las personas. Al ser un virus, se reproduce por millones en cuestión de horas, así que siempre hay un suministro constante. Es fácil de manipular genéticamente. Y un gran número de los virus en forma de varilla, naturalmente, se orientan bien ordenados en películas, tanto como la forma en que los palillos se alinean en una caja.
Estos son los rasgos que los científicos buscan en un nanobloque de construcción. Sin embargo, los investigadores de Berkeley Lab primero tenía que determinar si el virus M13 es piezoeléctrico. Lee acudió a Ramesh, un experto en el estudio de las propiedades eléctricas de películas delgadas a nanoescala. Aplicó un campo eléctrico a una película de virus M13 y vio lo que pasó en un microscopio especial. Proteínas helicoidales que envuelven los virus se retorcían y giraban en respuesta, una señal segura del efecto piezoeléctrico en el trabajo.
Los científicos precisan una mayor fuerza piezoeléctricos del virus. Se utiliza ingeniería genética para añadir cuatro residuos de aminoácidos cargados negativamente a un extremo de las proteínas helicoidales que recubren el virus.Estos residuos aumentan la diferencia de carga entre los extremos de las proteínas positivas y negativas, lo que aumenta la tensión del virus.
Los científicos han mejorado aún más el sistema por el apilamiento de películas compuestas de capas individuales del virus una encima del otro. Se encontró que una pila de aproximadamente 20 capas de espesor mostraba el efecto piezoeléctrico más fuerte.
Lo único que quedaba por hacer era una prueba de demostración, así que los científicos fabricaron un generador de virus basada en energía piezoeléctrica. Ellos crearon las condiciones para los virus modificados genéticamente para organizar de forma espontánea en una película de capas múltiples que mide aproximadamente un centímetro cuadrado. Esta película se intercaló entonces entre dos electrodos revestidos de oro, que estaban conectados por cables a una pantalla de cristal líquido.
Cuando se aplica presión en el generador, que produce un máximo de seis nanoamperios de corriente y 400 milivoltios de potencial. Eso es suficiente corriente para parpadear el número «1» en la pantalla, y aproximadamente una cuarta parte de la tensión de una batería triple A .
«Ahora estamos trabajando en maneras de mejorar en esta demostración de la prueba de principio», dice Lee. «Debido a que las herramientas de la biotecnología permitirán a gran escala la producción de virus modificados genéticamente, los materiales piezoeléctricos sobre la base de los virus podrían ofrecer una ruta sencilla a una nueva microelectrónica en el futuro.»
Fuente: EurekAlert!
Con la edad de la bombilla incandescente desvaneciéndose rápidamente, el santo grial de la industria de la iluminación es el desarrollo de una forma muy eficiente de iluminación de estado sólido que produzca luz blanca de alta calidad.
Una de las pocas tecnologías alternativas que producen luz blanca pura son los puntos cuánticos. Estos son ultrapequeñas perlas fluorescentes de seleniuro de cadmio que pueden convertir la luz azul producida por un LED en una luz blanca cálida con un espectro similar al de la luz incandescente. (Por el contrario, los tubos fluorescentes compactos y la mayoría de los LEDs de luz blanca emiten una combinación de colores monocromáticos que simulan la luz blanca).
Hace siete años, cuando de luz blanca de los puntos cuánticos fueron descubiertos accidentalmente en un laboratorio de química de Vanderbilt, su eficiencia era demasiado baja para aplicaciones comerciales y varios expertos predijeron que sería imposible elevarla a niveles prácticos. Hoy, sin embargo, investigadores de Vanderbilt han demostrado que esas predicciones equivocadas al informar que se ha logrado incrementar la eficiencia de fluorescencia de estos nanocristales a partir de un nivel inicial de tres por ciento hasta un máximo de 45 por ciento.
Posibles aplicaciones comerciales
«Cuarenta y cinco por ciento es tan alta como la eficiencia de algunos fósforos comerciales lo que sugiere que los puntos cuánticos de luz blanca se pueden utilizar ahora en algunas aplicaciones de iluminación especiales», dijo Sandra Rosenthal, Jack y Pamela Egan, quien dirigió la investigación que se describe en línea en el Journal of the American Chemical Society. «El hecho de que hemos impulsado con éxito su eficacia en más de 10 veces también significa que debe ser posible mejorar su eficiencia aún más.»
La medida general para la eficiencia global de los dispositivos de iluminación se llama eficiencia luminosa y mide la cantidad de luz visible (lúmenes) que un dispositivo produce por vatio. Una bombilla incandescente produce alrededor de 15 lúmenes por vatio, mientras que unos tubos fluorescentes dan alrededor de 100 lúmenes por vatio. Los LED de luz anca blen la actualidad en el mercado van de 28 a 93 lúmenes por vatio.
«Calculamos que si se combinan los puntos cuánticos con la mejora de la radiación ultravioleta más eficiente de LED, el dispositivo híbrido tendría una eficiencia luminosa de alrededor de 40 lúmenes por vatio,» afirmó James McBride, profesor asistente de investigación de química que ha estado involucrado en la investigación desde su creación. «Hay mucho espacio para mejorar la eficiencia de los LEDs UV y las mejoras se traducen directamente en una mayor eficiencia en el híbrido.»
Un descubrimiento accidental
Los puntos cuánticos fueron descubiertos en 1980. Son gotas de material semiconductor – el material del que están hechos los transistores – que son tan pequeños que tienen propiedades electrónicas, intermedias entre las de semiconductores y las moléculas individuales. Una de sus propiedades útiles es la fluorescencia que produce colores distintos determinados por el tamaño de las partículas. Cuando el tamaño de los nanocristales se contrae, la luz que emiten cambia de rojo a azul. El descubrimiento de Vanderbilt fue ultrapequeños puntos cuánticos, que contiene sólo 60 a 70 átomos, que emiten blanco en lugar de la luz monocromática.
«Estos puntos cuánticos son tan pequeñas que casi todos los átomos están en la superficie, por lo que la emisión de luz blanca es intrínsecamente un fenómeno de superficie», dijo Rosenthal.
Uno de los primeros métodos utilizados en el intento de iluminar los nanocristales es «bombardeo» – cultivo de una cáscara alrededor de ellos hecha de un material diferente, como sulfuro de cinc. Por desgracia, el encapsulado extingue el efecto de la luz blanca y los puntos cuánticos producen sólo color claro.
Químicos siguiendo el olfato
A raíz de una iniciativa de algunas investigaciones llevadas a cabo en la Universidad de Carolina del Norte, los investigadores decidieron ver si el tratamiento de los puntos cuánticos con sales de metales tienen un efecto de iluminación. Se dieron cuenta de que algunas de las sales parecían producir una pequeña – mejora, pero perceptible – 10 a 20 por ciento.
«Eran las sales de acetato y que olían un poco como el ácido acético», dijo McBride. «Sabíamos que el ácido acético se une a los puntos cuánticos, así que decidimos darle una oportunidad.»
La decisión de seguir a su nariz resultó ser afortunada. El tratamiento con ácido acético llevaba la eficiencia de los puntos cuánticos fluorescentes de ocho por ciento al 20 por ciento!
El ácido acético es un miembro de la familia del ácido carbocíclico. Así, los investigadores trataron a los demás miembros de la familia. Ellos encontraron que el miembro más simple y más ácido – ácido fórmico, el producto químico que las hormigas utilizan para marcar sus caminos – trabajó mejor, empujando a la eficiencia hasta un 45 por ciento.
La mejora del brillo ha un efecto secundario inesperado. Cambió el pico del espectro de color de los puntos cuánticos poco en el azul. Esto es irónico, porque la principal queja de los LEDs de luz blanca es que la luz que producen tiene un tinte azul desagradable. Sin embargo, los investigadores sostienen que ellos saben cómo corregir el balance de color de la luz generada.
El siguiente paso de los investigadores es probar diferentes métodos para encapsular los puntos cuánticos mejorados .
Fuente: EurekAlert!
Se trata de un sitio en el cual podemos utilizar su buscador si conocemos el modelo exacto, o bien navegar entre las diferentes familias y microarquitecturas en las cuales todos ellos están clasificados. Y que nos ofrece información relevante acerca de cada modelo, como su cache, velocidad de reloj, cantidad de núcleos, de transistores, voltaje de funcionamiento y varios parámetros más, todo lo cual puede sernos de utilidad si entre otras cosas estamos por hacer oveclocking de nuestro CPU.
Una innovadora técnica de rayos X ha dado a investigadores de la Universidad North Carolina State y sus colaboradores una nueva visión de cómo los polímeros orgánicos se pueden utilizar en electrónica impresa tales como transistores y celdas solares. Sus descubrimientos podrían conducir dispositivos electrónicos más baratos y eficientes.
La electrónica impresa se crea por pulverización sobre una superficie de tintas de impresión que contienen moléculas orgánicas conductoras. El proceso es rápido y mucho menos costoso que las técnicas actuales de producción de artículos tales como células solares y pantallas de ordenador o de televisión. Además, tiene un potencial de sorprendentes nuevas aplicaciones: una pantalla portátil de imagen interactiva que no necesita pilas. En la industria solar, la capacidad de imprimir células solares en rollo – como imprimir un periódico – podría hacer la tecnología mucho más asequible y comercial.
Físicos de la NC State Dr. Harald Ade y el Dr. Brian Collins, en colaboración con el Dr. Michael Chabinyc en la Universidad de California en Santa Bárbara, querían saber por qué algunos pasos del proceso dieron lugar a dispositivos mejores y más eficientes que otros. «Los fabricantes saben que algunos de los materiales funcionan mejor que otros en estos dispositivos, pero es en esencia sigue siendo un proceso de ensayo y error», dice Ade. «Queríamos darles una forma de caracterizar estos materiales para que puedan ver lo que tenían y por qué estaba trabajando.»
Para ello, Collins y Ade fueron a Advanced Light Source del Lawrence Berkeley National Laboratory (ELA). Ellos desarrollaron una nueva técnica que utiliza los poderosos rayos X del sistema para ver cómo las moléculas individuales dentro de la organización de estos materiales. Encontraron los mejores dispositivos se caracterizan por determinadas alineaciones moleculares dentro de los materiales.
«En los transistores, se encontró que a medida que la alineación entre las moléculas aumenta, también aumenta el rendimiento», dice Collins. «En el caso de las células solares, se descubrió que la alineación de las moléculas en las interfaces en el dispositivo, puede ser la clave para la captación más eficiente de luz. Por tanto, esta fue la primera vez que alguien había sido capaz de ver realmente a lo que sucede a nivel molecular. »
Los resultados de los investigadores aparecen en la revista Nature Materials. Dirigido por Carolina del Norte Estado y de la UCSB, una colaboración internacional de investigadores del Lawrence Berkeley National Laboratory, la Universidad de Monash en Australia, y la Universidad de Erlangen-Nuremberg en Alemania contribuyeron rn la investigación.
«Esperamos que esta técnica permitirá a los investigadores y fabricantes una mayor comprensión de los fundamentos de estos materiales», dice Collins. «La comprensión de cómo funcionan estos materiales sólo puede conducir a un mejor desempeño y una mejor viabilidad comercial.»
Fuente: EurekAler¡
Un físico de la Universidad de Harvard, Wolfgang Rueckner, midió el consumo de su ordenador en diferentes estados. Era un iMac G5 del año 2005.
Al encenderse y apagarse, el ordenador consumía unos 130 vatios (una medida de la cantidad de energía que se utiliza en cada instante). Consumía 92 vatios mientras estaba encendido sin hacer nada. Y 4 vatios cuando estaba en estado de hibernación. Totalmente apagado consumía 2,8 vatios, porque todavía estaba enchufado a la electricidad.
Es decir, que si añadimos el consumo máximo cuando lo apagamos y lo encendemos, la electricidad que consume el ordenador si se apaga durante una hora es ligeramente menor que si lo dejamos hibernando. Si 20 personas en una oficina apagaran el ordenador durante la comida, pues, se ahorraría colectivamente unos 24 vatios. Más o menos lo necesario para encender un fluorescente convencional.
Un ahorro exiguo que, además, comporta un desgaste mayor del disco duro, pues debe funcionar más para llevar a cabo todos los procesos necesarios para apagarse y encenderse. Así pues, lo de apagar ya no se lleva. Los ordenadores cada vez son más eficientes con una mejor gestión de la energía, lo que acorta la diferencia entre estar apagado y estar hibernado.
Fuente: XATAKA ciencia
bajo licencia Creative Commons
El material más transparente, ligero y flexible para la conducción de electricidad ha sido inventado por un equipo de la Universidad de Exeter (Reino Unido) . Llamado GraphExeter, el material podría revolucionar la creación de dispositivos electrónicos portátiles, como ordenadores, teléfonos, ropa y reproductores MP3.
GraphExeter también podría ser utilizado para la creación de espejos ‘inteligentes’ o ventanas informatizadas con características interactivas. Dado que este material es también transparente sobre un amplio espectro de la luz, se podría mejorar en más de un 30% la eficiencia de paneles solares.
Adaptado de grafeno, GraphExeter es mucho más flexible que el óxido de estaño e indio (ITO), el material conductor principal actualmente en uso en la electrónica. ITO es cada vez más caro y es un recurso finito, que se espera desaparezca en el año 2017.
Estos resultados de la investigación se publican en la revista Advanced Materials, una revista líder en ciencia de materiales.
Con tan sólo un átomo de grosor, el grafeno esla sustancia más delgada capaz de conducir electricidad. Es muy flexible y es uno de los materiales más resistentes conocidos. La carrera en que se n en los científicos e ingenieros para adaptar el grafeno a la electrónica flexible. Este ha sido un desafío debido a relasistencia de las láminas, lo que limita su conductividad. Hasta ahora, nadie había sido capaz de producir una alternativa viable a la ITO.
Para crear GraphExeter, el equipo de Exeter intercaló moléculas de cloruro férrico entre dos capas de grafeno. El cloruro férrico mejora la conductividad eléctrica del grafeno, sin afectar a la transparencia del material.
El material fue elaborado por un equipo de la Universidad de Exetern en el Centro para la Ciencia del grafeno. El equipo de investigación está desarrollando una versión de GraphExeteren aerosol , que podría ser aplicado directamente sobre las telas, espejos y ventanas.
La investigadora de la Universidad de Exeter, la Dra. Mónica Craciun, dijo: «GraphExeter podría revolucionar la industria de la electrónica, supera a cualquier otra basada en el carbono, este conductor transparente utilizado en la electrónica y podría ser utilizado para una amplia gama de aplicaciones, desde paneles solares a rameras ‘inteligentes’. Estamos muy entusiasmados con el potencial de este material y esperamos ver donde puede llegar la industria de la electrónica en el futuro. »
Intel ha presentado su nueva gama de chips de cuatro núcleos Ivy Bridge para equipos de sobremesa y portátiles. La arquitectura específica del chip asociado con una tecnología de 22 nanómetros da aumento de autonomía y rendimiento del 20%. Los procesadores de doble núcleo y las versiones de baja potencia para ultrabooks saldrán antes del verano.
El programa incluye trece modelos de procesadores de de Intel familias Quad Core Core i7 y Core i5 . Dirigidas a las computadoras de escritorio (Mac y PC) y portátiles.
Hace casi un año, ya se había discutido los detalles de la tecnología incorporada en el puente de la hiedra, incluyendo su arquitectura Tri-Gate. Ello permitirá un aumento en el número de transistores en los chips tallados en relieve. Así, en este rango, el Extreme Edition i7-3920XM aumentó a 3,5 MHz, contiene 1.4 millones de transistores en una superficie de 160 mm ², contra 1.16 millones de transistores de 214 mm ² de Sandy Bridge, su predecesor . A pesar de este gran salto, la toma que acomoda el procesador en la placa base sigue siendo la misma.
En el futuro, siempre contando con la arquitectura Tri-Gate, Intel todavía tiene que ir más allá en la reducción del tamaño de los circuitos impresios. El objetivo es pasar de una finura de 22 a 14 nanómetros, con una generación de procesadores con nombre Haswell. Con esta combinación, Intel ya ha anunciado una autonomía sorprendente de 24 horas de funcionamiento continuo, que puede extenderse hasta diez días con el modo de reposo cuando el equipo todavía es capaz de recibir e-mails.
Ivy Bridge: 20% de aumento en la autonomía y el rendimiento
Sin embargo, Intel tuvo que modificar la mejora del rendimiento, que anunció hace un año. En lugar de «32% de mejor», se ha pasado al 20%. Una cifra que aún está pendiente. Y el 20%, es también el aumento de la autonomía, en comparación con la generación anterior de 32 nm.
Para ahorrar energía, el chip se adapta su velocidad según sea necesario, incluso si el trabaja sólo en uno de los núcleos cuando otros no son necesarios, por ejemplo, en trabajos de oficina, incluso cuando se reproduce un vídeo.
Esta gama Ivy Bridge también ofrece una gran variedad de opciones adicionales. Esto es especialmente cierto con la seguridad con la integración de la tecnología en encriptación de 64 bits sobre la marcha, llamada Secure Key.
¿El principio del fin de las tarjetas gráficas?
Es principalmente en los gráficos donde los esfuerzos de los ingenieros hacen las pruebas. El procesador incorpora un procesador de Swift 3D, las HD 4000 Gaphics, incluyendo un chip que sabe administrar DirectX 11. También es capaz de soportar la visualización simultánea de tres pantallas. Del mismo modo, las videoconferencias pueden ser manejados ahora en el hardware.
Sobre los juegos en 3D, Intel dijo como «el chip gráfico integrado muestra el doble de rendimiento en comparación con la generación anterior.» De hecho, nos preguntamos si con un procesador, una tarjeta gráfica sigue siendo necesaria. Intel nos dijo que «la solución gráfica propuesta permite a los jugadores casuales para tener la mejor experiencia de juego posible, sin necesidad de tarjeta gráfica.» Sin embargo, «para» hardcore gamer «, Intel recomienda siempre usar una tarjeta gráfica dedicada asociado con una gama de procesadores Core i7.»
A raíz del anuncio de la disponibilidad del chip de Intel, los fabricantes están empezando a reconstruir sus rangos. De este modo, Asus presentó una portátil de 15,6 pulgadas (55VD-DS71), con un Core i7 quad 2,3 GHz corazón. Unos días más tarde, Samsung, por su parte, dio a conocer un portátil más grande (17.3 pulgadas), su serie 7 que tendría una duración de batería de 8 horas. También se espera que Apple anuncia el nuevo MacBook Pro e iMac.
Por último, Intel nos dijo que además de este rango de cuatro Ivy Bridge, los procesadores de doble núcleo y las versiones de baja potencia para ultrabook deben salir antes del verano.
Fuente: Futura-Sciences
Científicos de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) han demostrado matemáticamente que la Física es difícil. En el artículo ‘Es oficial: la Física es difícil, publicado por ‘Science’, los expertos han clasificado los problemas de acuerdo a su complejidad a través de la teoría matemática de la complejidad computacional permite.
Los científicos han señalado que en el colegio enseñan que la física intenta dar ecuaciones matemáticas que expliquen la evolución de un sistema en el tiempo a partir de observaciones del mismo. Posteriormente, con el auge actual de los supercomputadores uno podría esperar que este proceso se pudiera automatizar, sustituyendo la creatividad de los científicos por el poder de cálculo de los ordenadores. Sin embargo, los científicos de la UCM han demostrado matemáticamente que ésto no es posible.
Según destacan en el trabajo, hay problemas fáciles de resolver, como sumar o multiplicar dos números, y que por tanto se pueden automatizar y dejar que un ordenador los resuelva. Pero hay otros, como los problemas de optimización de la logística en el transporte de mercancías, que son muy difíciles. Tanto, que si hubiera una forma de automatizar su solución, se podría automatizar la solución de todos los problemas, algo que se cree imposible y que se conoce como la conjetura ‘P distinto de NP’.
Es precisamente a esta última clase de problemas muy difíciles a la que pertenece el problema de obtener las ecuaciones que rigen la evolución de los sistemas físicos.
En este sentido, los autores del estudio han señalado que su trabajo va a permitir «dormir tranquilo a todo el mundo». «A los físicos porque los supercomputadores no van a quitarles el trabajo y a los que no son físicos porque, aunque ya sospechaban que la física es difícil y por eso les costaba entenderla, ahora ya no hay duda: es una certeza matemática».
Según el Dr. Linkemann, un vaso de cerveza contienen 50 000 gotas, y la capacidad de un sensor es aproximadamente de 50 000 electrones por pixel, y por ello es fácilmente extrapolable para comprender su funcionamiento. Así, Linkemann explica en las 41 páginas del tutorial, y de una forma amena y comprensible, conceptos como rango dinámico, relación señal-ruido, entre otros interesantes conceptos para comprender el sensor.
En un trabajo realizado por Denis Hennessy se pueden ver todos los detalles sobre duración y precio de diversas pilas tipo AA. Básicamente fue a una tienda, compró todas las que habían y luego midió, las dejó agotarse midiendo ingeniosamente su capacidad. De hecho, hasta se puede acceder a los datos en bruto en GitHub: dhennessy / BatteryCapacityTester.
En cierto modo «the winner is…» Duracell Plus, en diversas versiones y modelos, seguida de las pilas Energizer. Pero esto se refiere solo a la duración de las pilas. Es fácil suponer que quizá sea mejor comprar más pilas aunque duren algo menos en vez de pilas que duran un solo poquito más pero son mucho más caras.
Si se tiene en cuenta el coste real, «the big winner is…» RS Power Ultra, que resultan ser –atención– nueve veces más baratas que las más caras en vatios-hora, las Panasonic Evolta.
Fuente: Microsiervos