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Moléculas orgánicas en el espacio: una clave para comprender los orígenes cósmicos de la vida

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como Investigadores A medida que profundizamos en el universo, las moléculas orgánicas (los componentes básicos de la vida) emergen como un tema recurrente que apunta a respuestas a algunas de las preguntas más profundas de la ciencia. Estudios recientes, que incluyen datos de misiones como Agencia Espacial Europea Rosetta W. NASA Osiris-Rex continúa revelando la presencia de estos vehículos en todo el universo. Según los informes, estos descubrimientos arrojan luz sobre cómo sucede esto. Planetas Al igual que la Tierra, es posible que haya adquirido las materias primas para la vida mucho antes de que se formara el Sol.

Los orígenes universales de las moléculas orgánicas.

como mencioné En un artículo en la revista Quanta, los investigadores rastrearon estas moléculas hasta nubes interestelares, cometas y asteroides. Estos orbes actúan como depósitos de compuestos que forman los sistemas biológicos. La misión Rosetta al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko descubrió 44 moléculas orgánicas distintas, incluida la glicina (un precursor de las proteínas) y el sulfuro de dimetilo, un compuesto asociado con la actividad biológica en la Tierra. tierra. Estos resultados confirman que los precursores de la vida existieron en espacio Mucho antes de que se formaran los planetas.

Asteroides: riqueza orgánica

Asteroides También contiene una gran cantidad de materiales orgánicos. Estudios de muestras devueltas por el barco japonés Hayabusa2 y NASA Las misiones Osiris-Rex han descubierto decenas de miles de compuestos orgánicos en los asteroides Ryugu y Bennu. De acuerdo a Esto demuestra que “todo lo posible de lo que podría surgir la vida” existe en el espacio, afirmó Philipp Schmidt-Koplin, de la Universidad Técnica de Múnich, en declaraciones a la revista Quanta. Por ejemplo, Ryugu produjo 15 aminoácidos, que son esenciales para la construcción de la vida.

Evolución molecular en el espacio

Las moléculas orgánicas se forman a través de dos vías básicas: reacciones similares a las de combustión en estrellas moribundas y en granos de polvo helado en nubes moleculares. En este último proceso, la radiación y los rayos cósmicos provocan la formación de moléculas como el metanol sobre estos granos de hielo. Las investigaciones han demostrado que la glicina, el aminoácido más simple, puede formarse en tales condiciones, lo que confirma la complejidad molecular que existía incluso antes de la aparición de los sistemas estelares.

Moléculas orgánicas en lugares de nacimiento planetarios.

Los discos protoplanetarios, las regiones donde se forman las estrellas y los planetas, son ricos en compuestos orgánicos. Observaciones desde el Atacama Large Millimeter Array (Alma) identificaron metanol y otras moléculas en estas tabletas. Los modelos computacionales sugieren que estos compuestos sobreviven a los procesos caóticos de formación planetaria y continúan evolucionando químicamente, aumentando la posibilidad de vida.

Guías de astrobiología

El descubrimiento de materiales orgánicos complejos tiene profundas implicaciones para la astrobiología. Estas moléculas pueden servir como biofirmas, indicando posible vida más allá de la Tierra. Próximas misiones como la Dragonfly de la NASA a Titán, la luna de Saturno, tienen como objetivo explorar compuestos orgánicos en entornos adecuados para la vida, como lagos de hidrocarburos y atmósferas espesas.

En última instancia, la universalidad de la química orgánica refuerza la idea de que los componentes básicos de la vida no son exclusivos de la Tierra, lo que ofrece la esperanza de que la vida pueda existir en otras partes del universo.

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El rover Perseverance de la NASA encuentra moléculas orgánicas en Marte

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NASA's Perseverancia del roverLos investigadores que actualmente exploran el cráter Jezero en Marte han descubierto partículas de carbono que pueden indicar la presencia de vida antigua en el Planeta Rojo. Estos resultados, presentados el verano pasado, se obtuvieron utilizando SHERLOC (Escaneo de entornos habitables con Raman y luminiscencia en busca de sustancias orgánicas y químicas), un instrumento avanzado capaz de identificar compuestos orgánicos potenciales. Si bien este descubrimiento ha generado esperanzas dentro de la comunidad científica, persisten dudas sobre su precisión, mientras los investigadores estudian explicaciones alternativas para los datos.

Detección de moléculas orgánicas y sus desafíos.

El instrumento SHERLOC utiliza dos técnicas: centelleo ultravioleta y espectroscopia Raman. El Dr. Ken Farley, científico del proyecto de la misión Perseverance, explicó que SHERLOC puede detectar materiales orgánicos potencialmente presentes en el ambiente marciano. Aunque la luminiscencia es muy sensible, carece de especificidad, ya que los materiales inorgánicos también pueden producir señales similares. La espectroscopia Raman proporciona huellas químicas más precisas, pero tiene una sensibilidad limitada. Esta combinación permite a los investigadores formular hipótesis sobre la existencia de moléculas orgánicas, pero la incertidumbre en los datos complica las conclusiones finales.

Posibles explicaciones alternativas

A el estudia Los investigadores, publicados en la revista Science Advances, plantearon la hipótesis de que las señales detectadas podrían surgir de materiales inorgánicos, como defectos en minerales como fosfatos y silicatos o la presencia de iones de cesio. Dra. Eva Schiller, científica planetaria de con El coautor del estudio destacó que múltiples combinaciones químicas pueden producir patrones espectrales similares. Estas interferencias, conocidas como deterioro en espectroscopia, dificultan la interpretación fiable de los datos. Los investigadores originales también reconocieron estas explicaciones alternativas, subrayando las dificultades inherentes a los análisis remotos de Marte.

Implicaciones e investigaciones futuras.

Si bien la presencia de moléculas orgánicas puede no confirmar la existencia de vida, la historia del cráter Jezero como fondo de un antiguo lago aumenta la importancia de este descubrimiento. Tanto Farley como Schiller coinciden en que una misión de retorno de muestras a Marte podría proporcionar la claridad necesaria para determinar si estos compuestos se originaron a partir de procesos biológicos o abióticos. Hasta entonces, se espera que continúen las discusiones en torno a los hallazgos, lo que demuestra la naturaleza cambiante de la investigación científica.

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Moléculas 'imposibles' rompen una regla química de 100 años

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La dorada parece volar persiguiendo a un águila calva después de que el águila la atrapa y la derriba.

Crédito: Przemyslaw Jakubczyk/Nikon Comedy Wildlife

El depredador (aparentemente) se convierte en presa en esta imagen del fotógrafo Przemyslaw Jakubczyk. Jakubczyk capturó el momento en que un pez saltó del lago Szczecin en Polonia mientras un águila sobrevolaba, dándole la apariencia de una persecución a alta velocidad. Serendipitous Shot fue el finalista de este año Premios de fotografía de vida silvestre de comediaun concurso que muestra algunas de las escenas más divertidas de la naturaleza.

Ver más de Las instantáneas científicas más impactantes de este mesSeleccionado por el equipo de fotografía de Nature.

Naturaleza | Desplazarse lentamente

Los químicos han sintetizado una clase de moléculas que antes se pensaba que eran demasiado inestables para existir. se llaman moleculas Las olefinas antibreedita (ABO) contienen un doble enlace entre átomos de carbono donde se unen dos anillos de carbono.Se llama posición del puente. La regla de Breedt, de hace 100 años, establece que este doble enlace era imposible porque retorcía la molécula en una forma tridimensional tensa, haciéndola altamente reactiva e inestable. El avance en la síntesis de ABO proporciona un nuevo camino para crear candidatos a fármacos que antes eran difíciles de fabricar. “Podemos pensar un poco más fuera de lo común”, dice el químico y coautor del estudio Neil Garg.

Naturaleza | 4 minutos de lectura

referencia: ciencias papel

Un nuevo estudio sugiere que la actividad defectuosa de la insulina puede no ser la causa de la diabetes en personas obesas. En cambio, llevar una dieta rica en grasas hace que esto suceda. Un aumento de neurotransmisores en todo el cuerpo, lo que provoca la rápida degradación del tejido graso en el hígado.. La liberación de altos niveles de ácidos grasos está relacionada con una variedad de condiciones de salud, desde diabetes hasta insuficiencia hepática. Los ratones diseñados para producir menos neurotransmisores y alimentados con una dieta rica en grasas ganaron el mismo peso que los ratones no editados y mantuvieron una actividad de señalización de insulina similar, pero no desarrollaron resistencia a la insulina. “Se trata realmente de un cambio de paradigma”, afirma la bioquímica Martina Schweiger.

Naturaleza | 4 minutos de lectura

referencia: Metabolismo celular papel

Características y opinión

Los candidatos presidenciales estadounidenses Kamala Harris y Donald Trump tienen aproximadamente las mismas posibilidades de ganar la próxima semana, estimó el estadístico Andrew Gelman. Pero “el principal valor de los pronósticos no está en los pronósticos en sí mismos, sino en cómo representan la incertidumbre y la estabilidad de la carrera a lo largo del tiempo”, escribe Gelman. La previsión basada en datos ayuda a los científicos a comprender la política estadounidenseAunque los pronósticos no pueden ser completamente exactos, pueden mitigar la propaganda que los partidos políticos colocan en las encuestas de opinión. En una elección general, los votantes pueden no estar ansiosos por conocer las posiciones de cada candidato, pero sí están interesados ​​en saber quién ganará.

Naturaleza | 6 minutos de lectura

El popular set de compra y venta da lugar a un bebé original último cuento naturalezaContratos de futuros serie.

Naturaleza | 6 minutos de lectura

La elección de Andrew Robinson Los cinco mejores libros de ciencia que puedes leer esta semana Incluye una exploración de “cómo las metodologías artísticas se cruzan con la ciencia experimental para producir resultados únicos” y un viaje a través de la historia del vector, “un símbolo único que tiene tamaño y dirección”.

Naturaleza | 4 minutos de lectura

Mientras la gente intenta volver a la normalidad después de las devastadoras inundaciones en el sur de Brasil, los científicos han estado investigando Las mejores formas de ayudar a las personas a afrontar el impacto de los desastres climáticos. El Nature Podcast de esta semana escucha a algunas de las personas afectadas e investigadores del área. “Lo realmente importante en esta fase inicial después de un desastre es fortalecer la comunidad para que las personas puedan confiar unas en otras”, dice Mariana Linharrow, reportera del Centro de Investigación de Desastres. naturaleza que visitó la zona. “Esto es algo que se ha demostrado que previene problemas de salud mental a largo plazo”.

Pódcast de naturaleza | 35 minutos escuchando

Esta historia fue apoyada por el Centro Pulitzer.

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cita del dia

El matemático Stephen Woodcock y su equipo han disipado el “teorema del mono infinito”, un experimento mental que postula que si a un mono se le diera una cantidad de tiempo infinita, un mono que tecleara aleatoriamente en un teclado eventualmente escribiría las obras completas de Shakespeare. Sus cálculos mostraron que incluso si cada chimpancé se sentara en la Tierra escribiendo hasta el fin del universo, no escribirían las obras de un poeta. (El guardián | 3 minutos de lectura)

Hoy, después de visitar el galardonado Skipinnish Oak, Leif Penguinson disfruta del paisaje. Castillo de donantes En la costa oeste de Escocia. ¿Puedes encontrar al pingüino?

La respuesta estará en el correo electrónico del lunes, todo gracias al editor informativo y patrocinador de los pingüinos, Tom Houghton.

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Jacob Smith, editor asociado, Nature Briving

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Los químicos crean moléculas 'imposibles' que rompen la regla de unión de 100 años

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Micrografía electrónica de barrido en color de partículas de hollín (carbono) del interior de una chimenea de leña.

Las moléculas orgánicas, que contienen carbono (en la foto), adoptan ciertas formas debido a cómo están conectados sus átomos.Crédito: Microscopía Dennis Kunkel/Biblioteca de imágenes científicas

por primera vez, Farmacia Crearon una clase de moléculas que antes se pensaba que eran demasiado inestables para existir y las usaron para generar compuestos extraños.1. Estas notorias moléculas, conocidas como olefinas anti-Bridet (ABO), ofrecen una nueva ruta para fabricar candidatos a fármacos difíciles, dicen los científicos.

Este trabajo es una “contribución histórica”, afirma Craig Williams, químico de la Universidad de Queensland en Brisbane, Australia. Los resultados se publican en ciencias.

Que contienen moléculas orgánicas. CarbónPor lo general, adoptan formas específicas debido a la forma en que sus átomos están unidos. Por ejemplo, las olefinas, también llamadas alquenos, son hidrocarburos que se utilizan a menudo en reacciones. Desarrollo de fármacos – Contiene uno o más dobles enlaces entre los dos átomos de carbono, lo que hace que los átomos queden dispuestos en un solo plano.

La regla de Breedt, que data de hace 100 años y fue propuesta en 1924 por químico orgánico Julius Breedt dice que en moléculas pequeñas formadas por dos anillos que comparten átomos, como algunos tipos de alquenos, no pueden ocurrir dobles enlaces entre dos átomos de carbono donde los anillos están unidos, lo que se llama posición de cabeza de puente. Esto se debe a que los enlaces forzarán a la molécula a adoptar una forma tridimensional atormentada y tensa, haciéndola altamente reactiva e inestable, dice el coautor del estudio Neil Garg, químico de la Universidad de California en Los Ángeles. “Sin embargo, después de 100 años, la gente dirá que este tipo de estructuras están prohibidas o son muy inestables”, afirma.

Aunque esta regla ha llegado a los libros de texto de química, no ha impedido que los investigadores intenten romperla. Investigaciones anteriores han indicado que es posible crear ABO que tengan un doble enlace carbono-carbono en la posición de cabeza de puente.2. Pero los intentos de fabricarlo en su forma completa fracasaron porque las condiciones de reacción eran demasiado duras, afirma Garg.

Agentes de captura

En el último intento, Garg y sus colegas trataron un compuesto inicial con una fuente de fluoruro para iniciar una reacción de “eliminación” más suave, que elimina grupos de átomos de las moléculas. Esto resultó en una molécula que contenía el doble enlace de carbono ABO. Cuando los investigadores agregaron diferentes agentes atrapadores (sustancias químicas que capturan moléculas inestables cuando interactúan) al 3D ABO, pudieron producir muchos compuestos complejos que podrían aislarse. Esto sugiere que las interacciones ABO con diferentes agentes atrapadores pueden aprovecharse para sintetizar moléculas 3D, lo que resulta útil en el diseño de nuevos fármacos, afirma Garg.

A diferencia de los alquenos típicos, las moléculas ABO son compuestos quirales, moléculas que no coinciden exactamente con su imagen especular. Garg y sus colegas crearon y capturaron ABO que había sido enriquecido con radiación, lo que significa que produjeron un par más idéntico que el otro. Este resultado indica que los ABO se pueden utilizar como componentes básicos no convencionales para compuestos enriquecidos, que se utilizan ampliamente en productos farmacéuticos.

El enfoque podría usarse para explorar vías de fabricación innovadoras para otras moléculas desafiantes, como el medicamento de quimioterapia paclitixal (vendido como Taxol), una molécula compleja y multicíclica que es difícil de crear en el laboratorio, dice Chuang Shuang Li, químico de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur en Shenzhen, China. “Es un método valioso y fiable”, afirma Lee.

Garg y su equipo están explorando otras reacciones que involucran a los cuerpos parentales y estudiando cómo se pueden sintetizar otras moléculas con estructuras aparentemente imposibles. “Podemos pensar un poco más fuera de lo común”, afirma.

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Una reacción de 15 minutos convierte ropa vieja en moléculas útiles

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Un trabajador se encuentra debajo de una enorme pila de ropa usada sin clasificar.

Montones de ropa desechada esperan ser clasificadas en una planta de reciclaje textil en Taiwán.Crédito de la imagen: Annabelle Cheh/Getty

Tecnología de tratamiento químico Descompone los tejidos de poliéster en partículas reutilizables en sólo 15 minutosEsta tecnología también puede procesar materiales mixtos como el polialgodón, descomponiendo el poliéster y dejando que el algodón se recupere. Los investigadores estiman que una versión mejorada de este proceso podría reciclar el 88% de la ropa en todo el mundo. “Tenemos un proceso simple que podemos ampliar para procesar grandes cantidades de ropa”, dice el ingeniero químico y coautor del estudio Dionysios Vlachos. “Somos muy optimistas de que esto realmente pueda transferirse al mundo real”.

Naturaleza | 4 minutos para leer

referencia: Progreso cientifico papel

Los científicos en Francia que hablaron con naturaleza Muchos académicos expresaron su alivio por la derrota del partido de derecha Agrupación Nacional en las elecciones parlamentarias de ayer. Pero la ausencia de un ganador claro representa incertidumbre para los científicos. Muchos no creen que el nuevo gobierno marcará una diferencia positiva en la investigación y la educación superior.“La ciencia y la educación han estado ausentes de las campañas electorales parlamentarias europeas y francesas, y las limitaciones financieras significan que la investigación no será una prioridad”, dice Alain Fisher, inmunólogo pediátrico y presidente de la Academia Francesa de Ciencias.

Naturaleza | 5 minutos para leer

El nuevo gobierno británico El Ministro de Ciencia fue nombrado Primer Ministro investigador Patricio VallanceVallance, que ganó fama por sus sobrias apariciones en televisión como principal asesor científico del gobierno durante la pandemia de Covid-19, no es diputado y no tiene experiencia ministerial. Pero su nombramiento es “una señal tranquilizadora para la comunidad investigadora en general de que realmente tienen a alguien que entiende lo que están haciendo”, dice Jill Rutter, ex funcionaria pública e investigadora del Institute for Government, un grupo de expertos de Londres.

Naturaleza | 5 minutos para leer

Termita cosechadora del sur (Microhodotermos Viator) han vivido sus mejores vidas en las colinas a lo largo del río Baffles en Sudáfrica desde que el mamut lanudo vagaba por la tierra. Utilizando la datación por radiocarbono, los investigadores estiman la edad de las colinas en unos 34.000 años, lo que la convierte en Los montículos habitados más antiguos que se conocen datan de unos treinta mil años.“Sabíamos que eran viejos, pero no tanto”, dice el científico del suelo Michel Francis.

Prensa asociada | Leer durante dos minutos

referencia: Ecología holística papel

Manchas de flores de color púrpura salpican las laderas dispersas.

Las flores de color púrpura indican la presencia de termiteros, que son más ricos en nutrientes que el suelo circundante. El análisis de las colinas ha revelado su edad y que sirven como reservorios de carbono a largo plazo. (Jannick Nieuwoudt; Alistair Potts)

Características y opinión

Los biólogos que se especializan en especies en peligro de extinción enfrentan desafíos difíciles, desde el peso psicológico de estudiar una especie en peligro hasta el obstáculo burocrático de incluir a un animal como en peligro de extinción en primer lugar. El humor, la cooperación y la comunicación con las comunidades locales les ayudan a afrontar la situación.Y a veces ocurre un pequeño milagro, como cuando el ecologista Luis Coloma vio evidencia de la famosa rana gambato ecuatoriana (Attilbus ignisense) que se creía extinto. “No podía creerlo”, dice. “Perdí la fe en volver a ver estas ranas. Era un sueño”.

Naturaleza | 11 minutos para leer

Como investigador junior, el científico climático Peter Stott asistió a la cumbre climática donde se acordó el histórico Protocolo de Kioto. Una nueva obra basada en el evento. “La cumbre actual no parece ser menos importante que la celebrada en 1997”, escribió. “Fue un final dramático en 1997”. Kioto “La obra tal como era en Kioto”.

Naturaleza | 6 minutos para leer

En lo último Funciones de la naturaleza En una columna de consejos, un posdoctorado en biología que quiere incursionar en la industria recibe un rechazo impersonal desde el principio, incluso para trabajos para los que encajaba bien. Científico industrial, líder de desarrollo profesional y profesional de ventas. Consejos sobre cómo evitar que tu aplicación desaparezca en un agujero negro.

Naturaleza | 7 minutos para leer

¿Tienes un problema en el trabajo y quieres ayuda con él? Correo electrónico Editor de carreras en [email protected]

El 29 de mayo, Stuart Cantrell (editor jefe de las revistas de física y química de Nature) Estuvo presente cuando se entregó el informe final de la investigación de sangre contaminada en el Reino Unido.Los hallazgos del informe son condenatorios: una larga lista de fallas en el Servicio Nacional de Salud del país, más de 30.000 personas infectadas con VIH y hepatitis C a través de sangre y productos sanguíneos, y gobiernos sucesivos que no respondieron adecuadamente al escándalo en desarrollo. “Por supuesto, muchos murieron mucho antes de que comenzara la investigación, incluido mi padre”, escribe Cantrell. “La devastación para mi familia no se puede deshacer, pero si realmente se aprendieran las lecciones y se implementara un cambio real en la cultura de seguridad del paciente, al menos esto sería así. “Trae algo de alivio”.

Reseñas de la naturaleza sobre gastroenterología y enfermedades hepáticas | Leer durante 5 minutos

referencia: Informe de investigación de sangre contaminada.

Donde yo trabajo

Un científico con equipo de protección extrae del nitrógeno líquido un recipiente rectangular que contiene patas de marsupial.

Andrew Pask dirige el Laboratorio de Investigación Integrada de Recuperación del Genoma del Tigre de Tasmania (TIGRR) en la Universidad de Melbourne, Australia.Copyright: Dave Taccone naturaleza

En esta foto, el genetista Andrew Pask examina las reservas de células madre del mono de cola gorda de su equipo (Sminthopsis crassicadata), un marsupial parecido a un ratón que es el pariente vivo más cercano del tigre de Tasmania (Thylacinus cynocephalus“Nuestro principal proyecto es revivir al tigre tilacino”, afirma Pask. Para lograr este objetivo, el equipo está intentando. Producción de genomas completos de las especies y desarrollo de la clonación y en el laboratorio Enriquecimiento “La gente dice que jugamos a ser Dios con nuestro trabajo, pero jugamos a ser Dios cuando aniquilamos al tigre tilacino. Mi investigación busca formas de curar la biodiversidad perdida”. (Naturaleza | 3 minutos para leer)

Cita del día

El astrobiólogo y escritor de ciencia ficción Sven Rasmussen escribe sobre la creciente frecuencia de los desastres climáticos en una historia enmarcada por un tornado que destruye la casa de su padre. (Naturaleza | 6 minutos para leer)

La semana pasada, Leif Benjönsson fue detenido en algún lugar de las colinas. Montañas Sangre de Cristo En colorado. ¿Encontraste al pingüino?? Cuando estes listo, Aquí está la respuesta.

Gracias por leer,

Flora Graham, editora de Nature Briefing

Con contribuciones de Katrina Kramer y Smriti Mallapati

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Resumen de la naturaleza: investigación traslacional – Cubre biotecnología, descubrimiento de fármacos y farmacología.

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Una reacción de 15 minutos convierte ropa vieja en moléculas útiles

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Un trabajador se encuentra debajo de una enorme pila de ropa usada sin clasificar.

Montones de ropa desechada esperan ser clasificadas en una planta de reciclaje textil en Taiwán.Crédito de la imagen: Annabelle Cheh/Getty

Los investigadores han desarrollado una técnica de procesamiento químico que puede descomponer los tejidos en partículas reutilizables, incluso cuando contienen una mezcla de materiales.

El proceso, descrito en Progreso cientifico Periódico del 3 de julio.1Un estudio muestra que el reciclaje químico puede dar una nueva vida a los textiles viejos. Si esto se amplía, podría ayudar a abordar el problema de los residuos plásticos. Una creciente montaña de residuos generados por la industria de la modaUno de los autores del estudio, Dionysios Vlachos, ingeniero de la Universidad de Delaware en Newark, dice:

Se estima que menos del 1% de los textiles se reciclan y casi tres cuartas partes de la ropa usada termina incinerada o desechada en vertederos. “Un tercio o más de los microplásticos que terminan en el océano provienen de la ropa”, dice Vlachos. “Nuestra capacidad para desarrollar la tecnología para lidiar con todos estos desechos y eliminarlos del medio ambiente, los vertederos y los océanos es muy importante”.

Myriam Ripoll, que investiga materiales sostenibles en el UKRI Textiles Circularity Centre, dice que aunque el reciclaje debería considerarse un último recurso después de reparar y reutilizar ropa vieja, la industria agradecería “la inversión en estos nuevos procesos y tecnologías para poder ampliarlos”. ”.

Textiles resistentes

Muchos procesos de reciclaje implican la separación física de los residuos en materias primas, pero este enfoque tiene desventajas cuando se trata de manipular textiles. Muchos tejidos están hechos de una mezcla de materiales, por ejemplo algodón mezclado con fibras sintéticas como el poliéster. Las técnicas de reciclaje mecánico tienen dificultades para separar los textiles de múltiples fibras en productos que puedan usarse nuevamente. “La calidad de lo que se obtiene se reduce”, afirma Vlachos.

En cambio, los investigadores recurrieron al reciclaje químico para descomponer algunos de los componentes sintéticos de la tela en bloques de construcción reutilizables. Utilizaron una reacción química llamada glucólisis asistida por microondas, que puede descomponer grandes cadenas de moléculas (polímeros) en unidades más pequeñas, con la ayuda de calor y un catalizador. Lo utilizaron para procesar tejidos de diferentes composiciones, incluido 100% poliéster y 50/50 polialgodón, que se compone de poliéster y algodón.

Para los tejidos de poliéster puro, la reacción convierte el 90% del poliéster en una molécula llamada BHET, que puede reciclarse directamente para crear más textiles de poliéster. Los investigadores encontraron que la reacción no afectó al algodón, por lo que en tejidos de poliéster y algodón fue posible degradar el poliéster y recuperar el algodón. Fundamentalmente, el equipo pudo optimizar las condiciones de reacción para que el proceso dure solo 15 minutos, lo que lo hace extremadamente rentable. “Estas cosas normalmente tardan días en descomponerse. Así que pasar de días a unos pocos minutos, creo que es una gran renovación”, dice Vlachos. En última instancia, dice, “creo que podemos limitarnos a los segundos”.

más

El estudio también investigó cómo responden otras combinaciones de materiales al proceso de reacción. Los resultados fueron buenos incluso cuando los textiles contenían porcentajes desconocidos de fibras como algodón, poliéster, nailon o spandex.. El spandex se descompone en una molécula beneficiosa llamada MDA y el nailon, al igual que el algodón, se puede extraer intacto. Sin embargo, algunos materiales de poliéster producen niveles bajos de BHET, incluidas las telas teñidas y las tratadas para que sean resistentes a los rayos UV o al fuego. El equipo sugiere que se necesita más investigación para mejorar las condiciones de dichos materiales.

En un análisis como parte de su estudio, Vlachos y sus colegas estimaron que con un mayor desarrollo, el 88% de la ropa en todo el mundo se puede reciclar.

“Tenemos un proceso simple que podemos ampliar para procesar grandes cantidades de ropa”, dice Vlachos. “Somos muy optimistas de que este proceso pueda implementarse en el mundo real”.

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Los físicos transforman moléculas en un estado cuántico exótico, poniendo fin a una búsqueda de décadas

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Datos de distribución de velocidad del gas de átomos de rubidio, que muestran condensados ​​de Bose-Einstein.

Datos de distribución de velocidades de un gas de átomos de rubidio antes, durante y después de la aparición de los condensados ​​de Bose-Einstein. El pico se forma cuando todos los átomos ocupan el estado de energía cuántica más bajo posible.Crédito: Instituto Nacional de Estándares y Tecnología/Biblioteca de Imágenes Científicas

El extraño estado de la materia se volvió más extraño y más útil. Los físicos han logrado enfriar moléculas hasta el punto de que cientos de ellas encajan entre sí, formando un estado cuántico gigante. Estos sistemas podrían usarse para explorar físicas exóticas, como la creatividad. Sólidos que pueden fluir sin resistencia.O podría constituir la base de un nuevo tipo de computadora cuántica.

Los físicos han estado creando estados similares, conocidos como condensados ​​de Bose-Einstein, con átomos desde 1995, y Lo utilizan para comprender una amplia gama de fenómenos cuánticos.. Pero también ansiaban fabricar esos condensadores a partir de moléculas estables. Las moléculas interactúan de maneras más complejas que los átomos, lo que brinda mayores oportunidades para la investigación y las tecnologías cuánticas. Pero también es difícil enfriarlos hasta las milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto necesarias para formar condensados.

“Los físicos llevan más de una década intentando crear condensados ​​de partículas de Bose-Einstein”, dice Giacomo Valtolina, físico del Instituto Fritz Haber de Berlín. Investigación publicada en naturaleza el 3 de junio1“Él es el primero en lograr este objetivo”, afirma. “Este artículo es muy interesante”.

grotesco

Los físicos cuánticos predijeron en la década de 1920 que cuando la materia se enfriara hasta cerca del cero absoluto, comenzaría a comportarse de maneras extrañas. El principio de incertidumbre de Heisenberg Cuanto más precisamente conozcamos el momento de una partícula, dice, mayor será la incertidumbre en su ubicación. Si el material se enfría tanto que se vuelve casi estacionario, la incertidumbre en su posición aumenta. Una vez que la incertidumbre se vuelve mayor que la distancia entre las partículas, se vuelven indistinguibles y se superponen para ocupar un único estado cuántico de menor energía, el condensado de Bose-Einstein.

Este sistema exhibe un comportamiento cuántico colectivo bien controlado a escala microscópica, lo que permite a los investigadores utilizarlo como campo de juego para simular fenómenos como Tipos extraños de magnetismo Y el Radiación de Hawking emitida por un agujero negro típico. Los condensados ​​se han utilizado como sensores cuánticos y relojes atómicos. Hasta que fue al espacio.

Las moléculas son más complejas que los átomos, afirma Sebastian Weyl, físico de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York, quien dirigió el trabajo reciente. Pueden girar y vibrar de maneras que son imposibles para los átomos, y las moléculas polares (que tienen extremos cargados tanto positiva como negativamente) pueden interactuar a grandes escalas a través de fuerzas electromagnéticas. Dado que estas interacciones de largo alcance “determinan las propiedades de la materia que nos rodea”, los condensados ​​moleculares permitirán a los físicos simular y comprender una gama mucho más amplia de fenómenos, afirma.

Pero hay un problema. “En comparación con los átomos, las moléculas son más difíciles de controlar y enfriar”, dice Zoe Yan, física de la Universidad de Chicago en Illinois.

Las estructuras sueltas conocidas como partículas de Fishbach ya se han convertido en condensados ​​anteriormente. Pero en las moléculas estables, la etapa final del enfriamiento, que es la conversión de las nubes en condensado, se ve frustrada por reacciones químicas entre las moléculas en colisión. Estas interacciones calientan las moléculas y hacen que escapen de la nube, dejando muy pocas moléculas con las que trabajar.

Weil y su equipo encontraron una manera de evitar estas colisiones en una nube de moléculas polares, cada una formada por un átomo de sodio y un átomo de cesio. El equipo aplicó dos tipos diferentes de campos de microondas a la nube, uno para hacer girar las partículas y el otro para hacerlas oscilar. Juntos, estos campos orientan las moléculas de modo que siempre se repelen entre sí. “Esto resultó ser fundamental”, dice Will.

Esta repulsión evitó colisiones, lo que permitió al equipo enfriar aún más las moléculas expulsando las más calientes, sin perder demasiadas. El resultado fue un condensado de más de 1.000 moléculas, enfriado a 6 milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto. La característica distintiva de los condensados ​​de Bose-Einstein “se manifiesta claramente”, afirma Valtolina.

Los resultados son “sorprendentes”, dice Yan. “Realmente inspirarán y motivarán al resto de la comunidad molecular fría”.

Etapas extrañas

Los condensados ​​moleculares de Bose-Einstein se pueden utilizar de innumerables formas. Una posibilidad, dice Valtolina, es crear fases exóticas de supersolidez, donde el sólido fluya sin resistencia. Hasta ahora esto sólo se había logrado en gases atómicos con interacciones magnéticas, y ahora puede lograrse en moléculas polares, cuyas interacciones son “mucho más fuertes”, afirma.

Los físicos también podrán probar predicciones sobre cómo se comportará esta materia exótica. Al ajustar los campos de microondas para permitir cierta interacción entre las moléculas, el equipo espera ver el sistema separarse en gotas cuánticas, una nueva fase de la materia, dice Weil. Al confinar los condensados ​​en dos dimensiones con un láser, el equipo también espera observar las moléculas mientras se organizan, bajo un microscopio, para formar una especie de cristal. “Esto es algo que nunca fue posible”, dice Will.

Weil añade que las moléculas de condensado también podrían constituir la base de un nuevo tipo de ordenador cuántico. Debido a que cada partícula se encuentra en un estado conocido e idéntico, se puede separar para formar bits cuánticos, o qubits, las unidades de información en una computadora cuántica. Los estados de espín cuántico de las partículas, que pueden usarse para almacenar información, pueden permanecer fuertes durante minutos, lo que permite cálculos largos y complejos.

La reacción ante el artículo “fue algo que nunca antes había experimentado”, dice Weil. “A la gente realmente le gusta el potencial de esto”.

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