Blanes a “Investigación y Ciéncia”

Aquest cap de setmana, a l’arribar a casa, m’he trobat que el número de juny de 2009 de la revista Investigación y Ciéncia ja m’hi esperava.

Primer de tot he intentat fer el que faig cada mes, obrir la revista i fullejar-la de dalt a baix abans d’aturar-me a cap pàgina en concret, per tal de tenir una idea general dels articles que la composen. Però avui això m’ha estat impossible. A l’arrribar a la pàgina 40 m’he endut una enorme i grata sorpresa. El convent, la Punta de Santa Anna i l’inici del moll de Blanes!

Aquest mes la secció “De Cerca” està dedicada a un treball fet per Oscar Santegoeds, Laia Angel-Ripoll i Dolors Vaqué titulat “Bacterias marinas y cambio climático”. Pel que he pogut investigar navegant per la xarxa (ja que la revista no fa cap referència als autors de l’article) es tracta d’un alumne i les seves professores de l’escola Hamelin Internacional Laie d’Alella.

A l’article es mostren els resultat de l’estudi fet, en mostres d’aigua preses a Blanes, sobre l’augment de les colònies d’uns bacteris heteròtrofs marins, responsables de la degradació del carboni orgànic dissolt a mar, amb l’increment de la temperatura de l’aigua de mar. Tot plegat porta a un augment en l’emissió de CO₂, producte del metabolisme d’aquests bacteris.

Remenant pel meu arxiu fotogràfic he trobat aquesta foto, molt semblant a la publicada a la revista científica (en aquest cas no agafo de Punta de Santa Anna ni les muntanyes de Lloret al fons però podem veure més tros de moll), que vaig fer des de la barqueta un matí de pesca del febrer de l’any passat. Si ens hi fixem bé a la part inferior dreta de la imatge podem veure l’extrem d’un dels rems.

Nanoràdios de carboni

Ahir al vespre, abans d’anar a dormir i esperant que un dia d’aquests arribi l’exemplar de juny de 2009 de la revista Investigación y Ciéncia, vaig tornar a obrir l’exemplar de maig per tornar-lo a fullejar i em vaig tornar aturar a l’article titulat “Nanoradios”. De seguida vaig tornar a recordar l’entrada del bloc Edunomia on en Miquel feia referència al seu article publicat al diari de Girona on parlava d’aquestes minúscules ràdios i vaig tornar a endinsar a l’article d’Investigación y Ciéncia.

A la sèrie d’imatges podem apreciar com la relació entre la mida de les ràdios i el temps és inversament proporcional. A la última imatge es pot veure un nanotub de carboni acicular vibrant fotografiat mitjançant un microscopi de molt alta resolució.

La nanoràdio de nanotub, inventada el 2007 per l’equip liderat pel físic Alex Zettl de la Universitat de California a Berkeley, aconsegueix resultats sorprenents: un únic nanotub de carboni es sintonitza a una senyal de ràdio, l’amplifica, la converteix en senyal d’audiofreqüència i l’envia a un altaveu extern en una forma fàcilment reconeixible per l’oïda humana. Segons els seus fabricants, la radio de nanotub podria ser la base d’una sèrie d’aplicacions revolucionàries com ara audífons o telèfons mòvils acoblables al pavelló auricular.

– La Teoria:

Els nanotubs de carboni van ésser introduïts en el camp científic el 1991 quan el físic japonès Sumio Iijima va anuniar el descobriment d’uns “tubs aciculars” de carboni a l’extremitat d’un elèctrode de grafit que emetien una descàrrega en arc lluminosa. Aquests nanotubs, amb una gran varietat de mides i formes (amb una, dos o múltiples capes, rectes curvilinis,..) mostraven unes propietats sorprenents com són la seva gran resistència a la tracció (deguda a la gran fortalesa de l’enllaç covalent entre àtoms de carboni) o la seva excel•lent conducció de l’electricitat (molt millors que el coure). Per totes aquestes propietats que presenten els nanotubs de carboni, Zettl va començar a treballar en la idea d’una nanoràdio formada per aquestes estructures tubulars.

Zettl va descobrir que si es fixava un nanotub per un extrem a una superfície vibraria quan una molècula es diposités sobre l’altre extrem (com si d’un trampolí de piscina olímpica es tractés) i que la freqüència de vibració del tub variaria amb la massa de la partícula. El punt clau per a la proposta de la construcció de la nanoràdio va ser quan Zettl va veure que algunes d’aquelles freqüències, amb què es podia fer vibrar un nanotub de carboni, incloïen les de la banda de radiodifusió comercial.

Amb un nanotub n’hi ha prou per realitzar totes les funcions ejecutades per nombrosos components en una ràdio convencional (macroscòpica). Les seves minúscules dimensions li permeten vibrar amb rapidesa en presència d’una senyal radiolèctrica. Aquesta nanoantena, connectada a un circuit elèctric, sintonitza, amplifica i separa la component d’àudio de la resta de la ona radiolèctrica. La petita i allargada molècula de carboni actua d’antena, amplificador, desmodulador i sintonitzador. Una convergència gairebé màgica. Finalment el contaelèctrode detecta les variacions en el corrent d’emissió per camp i transmet la informació d’audiofreqüència a un altaveu, que la converteix en ones sonores.

– L’experiment:

El gener de 2007 Zettl i el seu equip van posar la construcció de la nanoràdio en pràctica. Van muntar un nanotub de carboni multicapa sobre un elèctrode de silici, van situar un contraelèctrode a un micròmetre del seu extrem i van connectar ambdós elèctrodes mitjançant fil conductor. També van afegir una bateria de corrent contínua per crear un petit corrent d’emissió per camp elèctric entre l’extrem del nanotub i el contraelèctrode. Per tal de veure que succeïa durant una emissió de ràdio, efectuada desde una antena pròxima, van col•locar el dispositiu sencer dins d’un microscopi electrònic de transmissió d’alta resolució i van començar a emetre. La primera melodia que va rebre la nanoràdio de Zettl va ser Layla d’Eric Clapton. Amb el microscopi de transmissió Zettl i el seu grup van poder veure vibrar el nanotub de carboni al mateix temps que el sentien sonar. I ara nosaltres també podem viure aquesta experiència ja que, des del web del grup d’investigació de Zettl,  podem veure i escoltar la gravació, en format QuickTime, on els investigadors van documentar el procés sencer en àudio i vídeo. És el primer cop que veig un nanotub de carboni! i que n’escolto la música!

Ara se m’ha acudit buscar-la al youtube i l’he trobada! Ben mirat a aquest portal de vídeos hi pots trobar de tot…

Per acabar l’equip d’investigadors de Zettl també ha desenvolupat la tècnica per sintonitzar diferents freqüències en temps real, és a dir, “canviar d’emissora” mentre la ràdio funciona. Hi ha dues maneres possibles per sintonitzar una ràdio de nanotub. La primera és variant la seva longitud (la freqüència de vibració d’un nanotub varia en escurçar-lo tal i com com una corda de guitarra pinçada en diferents trasts, variant la seva longitud de lliure vibració, dóna diferents tons), fet que es pot aconseguir vaporitzant àtoms de carboni de l’extrem del nanotub. No obstant aquest canvi és irreversible. Una altra manera de sintonitzar la nanoràdio és mitjançant la variació de la intensitat del camp elèctric que s’aplica al nanotub (al modificar la intensitat del camp la nanoràdio respondrà a diferents freqüències de la banda radioelèctrica tal i com varia el to d’una corda de guitarra en funció de la tensió que se li doni).

Mirant cap al futur una de les aplicacions de la nanoràdio seria l’esperançadora administració de fàrmacs controlada per ràdio que acabaria amb el problema del tractament actual del càncer mitjançant la quimioteràpia intravenosa, on els agents químics que destrueixen les cèl•lules canceroses viatgen per la sang estenent-se per tot el cos i matant així també moltes cèl•lules sanes. Aquest és el problema de la no selectivitat del tractament per quimioteràpia el qual es podria solucionar, ara per ara és ciència ficció, injectant paquets que continguessin l’agent destructor de cèl•lules i una nanoràdio i dirigint-los molecularment cap a les cèl•lules canceroses. Un cop arribats a la diana tumoral s’enviarien uns senyals controlats per ràdio per provocar la descàrrega del fàrmac i destruir la cèl•lula malalta.

Aquest descobriment, la ràdio de nanotub, el trobo perfecte com a exemple per mostrar la bidimensionalitat de sentiments que provoca la ciència i els seus descobriments. Per una banda la seva màgia desperta la nostra curiositat (com la fabricació d’una ràdio més petita que una formiga!), aquesta visió de la ciència, si la sabem apreciar, és apassionant i per l’altra banda la millora en la nostra qualitat de vida (com per exemple aquesta possible administració selectiva de fàrmacs), i aquesta altra lectura de la ciència és emocionant.

Final de curs químic

Ahir els alumnes de 1r curs de química van poder gaudir de la seva última classe de l’assignatura de Química Inorgànica fora de l’aula. Aquesta “out classroom activity”, va consistir en la realització de reaccions químiques basades en els elements del bloc p, que són els que han estudiat en la darreria del curs.

Grup d’alumnes que han cursat l’assignatura de Química Inorgànica davant del dipòsit de N₂ líquid a la Facultat de Ciències de la UdG, ahir.

Així vam dur a terme una deflagració mesclant els sòlids Sofre i KBrO₃ i la posterior addició d’àcid sulfúric que és el que inicia la reacció:

Aquesta és la gravació de l’assiag de l’experiment al laboratori, prèviament a fer-lo a l’exterior davant del alumnes.

També vam tornar a fer el conegut experiment de la deshidratació del sucre de taula (sacarosa) a Carboni mitjançant àcid sulfúric.

Aquí tenim l’assig d’aquest l’experiment que vam fer per primera vegada en motiu de la “jornada de portes obertes 09” a la facultata de Ciències de la UdG.

Per acabar vam fer una altra deflagració, ara mesclant un sobret de sucre de taula (sacarosa) i KClO₃ i addicianant-hi una gota d’àcid sulfúric. En aquest cas el clorat que és un fort oxidant oxida el sucre fins a convertir-lo en CO₂, entre d’altres compostos que s’alliberen. Aquest experiment és la primera vegada que el duem a terme d’aquesta manera però no és més que una variació de l’experiment de l’oxidació del caramel. En l’oxidació del caramel el que fem és fondre clorat de potassi en un tub d’assaig i addicionar-hi la xuxeria o caramel (o terròs de sucre). Aquí en podeu veure una gravació que vam fer l’octubre passat:

En canvi en la modificació que vam fer ahir d’aquest experiment és fer reaccionar el clorat potàssic en fase sòlida amb sucre també sòlid, i en comptes d’aplicar calor per fondre els sòlids (tal com fem en la primera versió de l’experiment) addicionem àcid sulfúric que és el responsable d’iniciar la reacció.

Assaig de laboratori fet ahir previ a fer l’experiment a l’exterior amb els alumnes. A la part final de la gravació hi hem afegit unes imatges de l’experiment fet ahir a l’exterior amb els alumnes de 1r.

L’hèlix de la vida

Avui a la contra de La Vanguárdia podem llegir una entrevista a James Watson, qui juntament amb Francis Crick i  basant-se en anàlisis cristal·logràfics de raigs X van proposar l’estructura helicoïdal per a la molècula d’ADN (DNA en anglès). Aquesta proposta fou publicada el 25 d’abril de 1953 a la revista Nature. Cliqueu aquí per llegir l’article original.

Gràcies a la proposata de l’estructura helicoïdal per a la molècula d’acid desoxiribonucleic Watson i Crick van ésser gaurdonats amb el Premi Nobel de Medicina el 1962.

Precisament l’estiu passat vaig poder veure en persona aquest model molecular, d’un fragment de DNA fet amb peces metàl·liques per Watson i Crick, al Science Museum de Londres. Quan tingui més estona lliure m’endinsaré a l’arxiu de fotos de Londres per recuperar les imatges d’aquest model molecular.

Exposicó de flors científica

Fins el proper diumenge 17 de maig es podrà gaudir de la 54a Exposició de Flors de Girona, que es va inaugurar el passat dissabte dia 9.

Bonica vista de Sant Fèlix, la Catedral i les cases de l’Onyar des de la terrassa col·legi d’advocats de Girona.

Tot donant una ràpida volta per l’exposició vaig poder percebre molts motius que em van fer pensar en conceptes científics, concretamet químics. Primer de tot el més explícit, les escales de la catedral de alberguen una macro representació, floral i de materials sintètics, dels 4 elements que formaven la natura segons els clàssics grecs i més endevant els nostres predecessors els alquimistes de l’Edat Mitjana.

Decoració alquímica a les escales de la Catedral.

Seguint l’itinerari proposat em vaig trobar amb la decoració de les escales de Sant Martí on hi interpreto una clara evocació a la teoria atòmica tal i com va fer Dalí plasmant la Galatea de les esferes.

Decoració atòmica a les escales de Sant Martí.

I per acabar quan passava pels Jardins d’Alemanys-Pati de la Gironella no me’n vaig poder estar de pensar en un  model molecular de ful·lerè al veure la gran poma buida metàl·lica. Tot i que, ara que hi penso, potser em va venir al cap aquesta molècula pel gran bombardeig de cert esport (el qual consisteix en fer rodar un model de ful·lerè per la gespa) que estem patint aquesta època.

Jardins d’Alemanys-Pati de la Gironella.

La Ciència és a tot arreu, siguem prou vius per no deixar-nos perdre l’espectacle de les seves manifestacions i busquem símils i models per a les seves teories i prinipis per tal de fer-les més properes i entenedores.

Empremtes dactilars

Les empremtes dactilars són una característica completament aleatòria, que per tant ens representen a cadascun de nosaltres. És a dir, l’empremta dactilar del teu dit índex és única al món. Per això sempre s’han tingut en compte com a mètode de verificació i d’identificació personal. El mètode biomètric basat en el reconeixement d’empremtes dactilars és d’una fiabilitat alta, per això properament potser arribin a substituir codis personals com els que introduim al caixer com a usuaris d’un compte bancari per tal de verificar la nostra identitat.

Doncs avui he descobert aquesta divertida empremta digital o dactilar en la qual podem descobrir una imatge canina quan ens allunyem prou de la pantalla del PC.

De Blanes a la Girona Química

Aquest matí els estudiants de 1r de batxillerat científic i tecnològic de l’IES Serrallarga de Blanes han vingut fins a Girona per gaudir de l‘Itinerari Químic per la ciutat de Girona. I han tingut la sort de fer-lo de la mà del Dr. Pep Duran.

Pep Duran demostrant la composició de carbonat càlcic de les roques calcàries addicionant unes gotes d’àcid clorhídric i observant el desprendiment de CO₂. La reacció que té lloc és: CaCO₃ + 2 HCl –> Ca²⁺ + 2 Cl^– + H₂O + CO₂

Els alumnes blanencs han vingut acompanyats pels seus professors de química i tecnologia industrial, la Gemma i l’Antoni. El Dr. Pep Duran, professor del Departament de Química de la UdG i divulgador científic compromès, ens ha guiat per aquest apassionant passeig per l’invisible. La teoria atòmica de Bohr, la composició de les roques calcàries, els aliatges, els metalls nobles i les pedres precioses, els fàrmacs i el sabó, la llum, les plaques fotovoltaiques, el magnetisme… tot això i molts més conceptes són els que hem trobat pel camí adonant-nos de la quotidionitat de la ciència.

La Pujada de Sant Martí, davant de Cronmats Ensesa, on en Pep Duran ens ha presentat diferents tipus d’aliatges i el procés de l’electròlisi. A més a més avui els estudiants blanencs han tingut la sort de trobar la ciutat de Girona més bonica que mai, recoberta de flors per l’exposició Girona, temps de flors. (Això va pels alumnes del Serrallarga, un resum de la resta de fotos de la diada es podrà veure aviat al web de l’Itinerari químic.)

Fins i tot el senyor Ensesa ens ha rebut al mangífic i històric Cromats Ensesa, on hem experimentat la sensació de viatjar a un laboratori alquimista de l’Edat Mitja, explicant-nos els processos d’electròlisi que porten a terme per tal de recobrir peces metàl·liques amb diferents metalls i aliatges.

El senyor Encesa entre les seves cel·les d’electròlisi explicant els processos als alumnes.

La ciència, i concretament la química, formen part del nostre dia a dia, només cal aixecar el cap i obrir els ulls mentre passegem i ens adonarem de la ciència que ens rodeja.

Pare de la Química Moderna

Acabem de deixar el dia 8 de maig i recordem el químic francès Antoine Laurent Lavoisier, conegut com el Pare de la Química Moderna, que fa exactament 215 anys que va ser guillotinat.

Foto que vaig fer l’estiu passat al Science Museum de London del Retrat de Jacques Louis David on s’hi representen Antoine Laurent Lavoisier i la seva dona i col·laboradora Marie Anne P. Paulze (Portrait of Antoine-Laurent Lavoisier and his wife, 1788). Aquest retrat formava part d’una exposició temporal, en una de les plantes del museu, titulada Science in the 18^th century.

Triptic de l’exposició temporal Science in the 18^th century, Science Museum of London, estiu 2008 i portada de Tractat elemental de química (Lavoisier,1789).

Lavoisier és considerat el pare de la química moderna pels seus estudis. Va descriure que l’aire estava compost de 2 gasos que va anomenar oxigen i nitrogen, va desmentir la naturalesa elemental de l’aigua i va formular la llei de la conservació de la massa (1785). Estudiant el rol de l’oxigen en els processos d’oxidació va desmentir la, fins aleshores acceptada i heredada dels alquimistes, teoria del flogist.

Aquí tenim la fantàstica llei de la conservació de la massa formulada per Lavoisier per primera vegada a Memòria sobre la dissolució del metalls pels àcids (1785):

Res es crea en les operacions de l’art ni en les de la Natura, i pot establir-se com a principi que en tota operació hi ha una quantitat igual de matèria abans i després de l’operació… Sobre aquest principi es fonamenta tot l’art de fer experiments en química.

Lavoisier també es va involucrar en política, la seva tasca va ser la de recaudador d’impostos. Això és el que més endavant li portaria problemes.
Amb la seva riquesa va construir un gran laboratori a l’Arsenal de la Bastilla de París, on s’instal·là el 1775 perquè fou nomenat director de pólvores i salnitres. El 1789 publicà la seva obra més important Tractat elemental de química i fou l’any que esclatà la revolució francesa.

La Bastilla de París al s.XVIII,on hi havia l’Arsenal, i a on Lavoisier tenia el seu laboratori.

Fins l’any 1792, els antimonàrquics radicals van prendre el control proclamant la República a França i perseguint els “grangers d’hisenda”. Lavoisier fou retirat del seu laboratori i arrestat. Quan adduí que era un científic i no un recaptador d’imposts (cosa no del tot certa), l’oficial que el va arrestar contestà amb la frase: la República no necessita científics. Antoine Laurent Lavoisier fou guillotinat a l’actual plaça de la Concorde, el 8 de maig de 1794, als 51 anys. El seu cos fou enterrat a una fossa comuna.