Tinta para imprimir circuitos electrónicos.

Investigadores del Instituto Leibniz para Nuevos Materiales (INM, Alemania) con la colaboración de la científica española Lola González García, han presentado en la feria internacional de Hannover una pluma que ‘pinta’ circuitos electrónicos reales, capaces de conducir la electricidad y encender un LED.

<p>Los investigadores han cargado el cartucho de una pluma estilográfica con la nueva tinta. Con ella han dibujado un circuito electrónico que permite iluminar un LED. / INM</p>

El secreto es una tinta híbrida formada por nanopartículas de oro y un polímero orgánico conductor. Las nanoestructuras resultantes son muy estables diluidas en alcoholes y agua, los ingredientes habituales de las tintas convencionales. De hecho, la idea es aplicar el método en impresoras de inyección de tinta.

De la misma forma que hoy se imprimen textos e imágenes sobre un papel, en el futuro se podrán usar impresoras para fabricar todo tipo de circuitos electrónicos. Esa tecnología requerirá de nuevas tintas.
“Con esta tinta se puede cargar el cartucho de una pluma estilográfica y dibujar un circuito electrónico para iluminar un LED“, destaca la científica española que ha participado en su desarrollo. Los detalles se publican en la revista Chemical Science.

Referencias bibliográficas:

B. Reiser, L. Gonzalez‐Garcia, I. Kanelidis, J. H. M. Maurer, T. Kraus. “Gold nanorods with conjugated polymer ligands: sintering‐free conductive inks for printed electronics”. Chemical Science, 15 March 2016 (online). DOI: 10.1039/C6SC00142D.

Johannes H. M. Maurer, Lola González-García, Beate Reiser, Ioannis Kanelidis, Tobias Kraus. “Templated Self-Assembly of Ultrathin Gold Nanowires by Nanoimprinting for Transparent Flexible Electronics”. Nano Letters, 22 March 2016. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04319.

La materia oscura: experimentos de detección directa.

El trabajo olvidado de los ‘mineros’ de materia oscura.

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Las observaciones del universo revelan que alrededor de un 85% de su materia está constituida por una desconocida materia oscura, pero los científicos tadavía no han dado las partículas que la conforman. Entre los candidatos que encabezan la lista están las WIMP (Weakly Interacting Massive Particles, partículas masivas que interaccionan débilmente), que los científicos intentan encontrar mediante experimentos como SuperCDMS y LUX, en minas subterráneas de Minnesota y Dacota del Sur (EE UU) respectivamente.
Estos experimentos de detección directa tratan de ‘cazar’ esas partículas que se supone atraviesan la Tierra para confirmar su existencia. Para ello, se colocan cientos de kilos de materiales como el xenón o el germanio en las minas y se espera, en un silencio absoluto, a que una de estas elusivas partículas choque contra un núcleo atómico en el detector. Si eso ocurriera, el movimiento de retroceso del núcleo, debido al impacto de la materia oscura, sería registrado y se podría anunciar su descubrimiento.

Desafortunadamente, y a pesar de los esfuerzos que se están realizando, actualmente no se tiene constancia de que esto haya ocurrido. Aun así, el hecho de no haberla visto en los entornos experimentales creados por los investigadores ya permite extraer información muy valiosa acerca de cómo interacciona la materia oscura con la ordinaria, además de confirmar diversos límites en los datos.

En este contexto, un estudio llevado a cabo por los científicos Cristina Marcos, Miguel Peiró y Sandra Robles de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC) han demostrado que estos experimentos de detección directa son más importantes de lo que se creía, ya que aportan restricciones importantes para los modelos teóricos y en la busqueda de materia oscura. Para realizar su trabajo, el equipo ha utilizado simulaciones computacionales de los dos grandes experimentos SuperCDMS y LUX, ha tenido en cuenta diversas posibilidades de interacción de esta enigmática materia con los protones y neutrones, y han usado los últimos datos sobre las propiedades del halo de materia oscura de nuestra galaxia.

Los resultados, que publica el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, revelan informaciones concretas. Por ejemplo, si la materia oscura es ligera (por debajo de 50 veces la masa del protón), los detalles del halo de la Vía Láctea son determinantes a la hora de extraer conclusiones sobre la naturaleza de esta desconocida materia.

“Habitualmente, a la hora de analizar estos experimentos, los expertos suelen usar la llamada aproximación de la vaca esférica, es decir, utilizan una simplificación en el modelo de halo y, por tanto, no es correcto”, explican los investigadores.

Prueban por primera vez una ley matemática con textos del proyecto Gutenberg.

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Hace 80 años el lingüista estadounidense George Kingsley Zipf planteó una relación matemática que determina la frecuencia de las palabras en los textos, y que se suele cumplir cuando se excluyen los términos más raros. Ahora investigadores del Centre de Recerca Matemàtica, adscritos a la Universidad Autónoma de Barcelona, han analizado por primera vez la validez de esta ley con la enorme biblioteca electrónica del proyecto Gutenberg.

La ley de Zipf en su versión más sencilla, formulada en los años 30 por el lingüista estadounidense George Kingsley Zipf, determina que, de manera sorprendente, la palabra más frecuente de un texto aparece el doble de veces que la siguiente más frecuente, tres veces más que la tercera más frecuente, cuatro veces más que la cuarta más frecuente, y así sucesivamente.
La ley se puede aplicar en muchos otros campos, no sólo en la literatura, y se ha comprobado con más o menos rigor en grandes cantidades de datos, pero hasta ahora ha carecido de una comprobación con todo el rigor matemático y en una base de datos suficientemente grande como para dar validez estadística.

Para ello, han analizado toda la colección de textos en lengua inglesa del proyecto Gutenberg, una base de datos pública y gratuita con más de 30.000 obras en esta lengua. Se trata de una tarea sin precedentes: en el ámbito de la lingüística la ley nunca había sido comprobada en conjuntos de más de una docena de textos.
Según el análisis, si se ignoran las palabras más raras, aquellas que solo salen una o dos veces en todo un libro, el 55% de los textos se ajustan perfectamente a la ley de Zipf (en su formulación más general). Si se tienen en cuenta todas las palabras, también las más raras, este porcentaje es del 40%.

“Es muy sorprendente que la frecuencia de aparición de las palabras esté determinada por una fórmula con un solo parámetro libre. La famosa campana de Gauss, por ejemplo, ya necesita dos, posición y anchura, para ajustarse a los datos reales” explica Álvaro Corral, investigador del CRM adscrito al Departamento de Matemáticas de la UAB y coordinador de la investigación. “Si descartásemos palabras que aparecen 3, 4 o 5 veces en toda una obra, la proporción de libros que siguen la ley de Zipf podría llegar a porcentajes aún más altos”.
En términos matemáticos, la ley afirma que si se ordenan todas las palabras por frecuencia de uso, la segunda más frecuente aparece ½ veces el número de veces que aparece la más frecuente; la tercera, 1/3 veces y, en general, la que ocupa la posición n aparece 1/n veces la más frecuente.

En realidad, la formulación más general de la ley incluye un exponente “a”, de modo que la relación es 1/na. Aunque complica un poco la fórmula, la frecuencia se ajusta muchísimo para valores de “a” muy cercanos a 1 (es decir, como si no se hubiera añadido ningún exponente). Y todavía hay otras formulaciones matemáticamente más complejas de la ley, pero todas con un solo parámetro libre.

Validar las tres formulaciones más usadas de la ley de Zipf
Los investigadores han estudiado la validez de las tres formulaciones más utilizadas de la ley de Zipf en todos los textos en lengua inglesa (31.075 libros) de la base de datos del proyecto Gutenberg, y han observado que una de estas formulaciones ajusta, con resultados estadísticamente significativos (p>0,05), la frecuencia de aparición de todas las palabras de más del 40% de los libros de la colección, unos textos que contienen entre 100 y más de un millón de palabras.
“La ley de Zipf ha generado mucho debate, pero siempre basándose en su validez en algunos ejemplos particulares” afirma Álvaro Corral. “Parece evidente que, en la actual era del Big Data y de las computadoras de altas prestaciones, se deberá enfocar los esfuerzos en el análisis de la ley a gran escala, y estos resultados son un primer paso en esta dirección”. “Aunque la literatura se considera una de las expresiones por antonomasia de la libertad creadora, ni los más grandes autores como Shakespeare o Dickens escapan a la tiranía de la ley de Zipf”, concluye Corral.

La investigación, publicada recientemente en PLOS ONE, ha sido realizada por los investigadores Isabel Moreno Sánchez y Francisco Font-Clos bajo la dirección de Álvaro Corral.

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