Baterías de Fosfato de Litio-Hierro Para Automóviles Eléctricos
 

1 de Octubre de 2008.

¿Qué hace al fosfato de litio-hierro un candidato para su uso en las futuras baterías de litio, conduciendo la electricidad a pesar de ser un material aislante? Unos químicos del CNRS, trabajando en colaboración con un equipo del CEA-Liten, han aclarado esta paradoja. Su modelo experimentalmente verificado demuestra que las tensiones estructurales locales dentro del material permiten a la conducción eléctrica e iónica extenderse desde un área a la próxima, haciendo que la batería funcione.

Estos resultados abren nuevos horizontes en la búsqueda de materiales mejorados para los electrodos de las baterías, y ayuda a explicar cómo se comportarán las baterías eléctricas de los automóviles del mañana.

Las baterías de ión-litio, que almacenan de tres a cuatro veces más energía por unidad de masa que las baterías tradicionales, se utilizan ahora extensamente en los dispositivos electrónicos portátiles, como por ejemplo ordenadores pequeños, teléfonos móviles, y reproductores MP3. Los materiales del electrodo positivo en estas baterías son muy eficaces pero también caros, demasiado para ser usados en las baterías grandes que se necesitan para los vehículos enteramente eléctricos y para la segunda generación de vehículos híbridos.

En el futuro, estas aplicaciones pueden depender del fosfato de litio-hierro: Es medioambientalmente respetuoso y tiene propiedades excepcionales combinadas con su bajo costo y una buena estabilidad térmica, una característica esta última que resulta importante por razones de seguridad. Todas estas cualidades le hacen el mejor candidato para ser utilizado en las baterías de litio para los automóviles eléctricos del futuro.

Unos químicos del Instituto de Química de la Materia Condensada de Burdeos (ICMCB) del CNRS y sus colaboradores del CEA-Liten son los primeros en explicar por qué el fosfato de litio-hierro conduce la electricidad a pesar de ser un material aislante.

Ellos han demostrado que los ciclos de carga y descarga de la batería son posibles por un proceso de "cascada de dominó". Este fenómeno entra en escena cuando las tensiones estructurales están presentes en la interfaz entre el material que se descarga y el material en estado descargado. La conducción eléctrica e iónica es entonces sumamente rápida en la zona de la interfaz, propagándose de un punto al siguiente, como el efecto cascada que hace que todas las fichas de dominó colocadas en vertical a corta distancia unas de otras sean derribadas por la compañera de al lado cuando tumbamos la primera.

Estos resultados son un avance importante en la búsqueda de nuevos materiales seguros y de bajo costo para los electrodos de las futuras baterías de litio.

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Imitan Estrategia de Colmena Para Mejorar Internet
 

8 de Octubre de 2008.

De alguna forma, las abejas se las ingenian para recolectar eficientemente una gran cantidad de néctar con recursos limitados y sin una autoridad central; después de todo, la abeja reina está muy ocupada poniendo huevos para supervisar algo tan mundano como dónde se puede encontrar el mejor néctar en una mañana específica. Según una nueva investigación del Instituto Tecnológico de Georgia, la inteligencia de enjambre de estas abejas asombrosamente organizadas también puede usarse para mejorar la eficiencia de servidores de internet con retos que, aunque no lo parezca, en el fondo son muy similares.

Un sistema de comunicaciones basado en la danza que las abejas ejecutan para comunicarse entre ellas, desarrollado por el Tecnológico de Georgia, ayuda a servidores de internet que normalmente deberían estar dedicados sólo a una tarea, a moverse entre tareas según sea necesario, reduciendo las posibilidades de que un sitio web pueda verse sobrepasado con peticiones y no pueda atender a usuarios y clientes potenciales. Comparado con la forma en que operan comúnmente los servidores de bancos, el método de las abejas suele mejorar el servicio de un 4 a un 25 por ciento en tests basados en tráficos reales de internet.

Después de estudiar la eficiencia de las abejas, el profesor Craig Tovey (del Tecnológico de Georgia), a través de conversaciones con su colega Sunil Nakrani (experto en ciencias de la computación, de la Universidad de Oxford), se dio cuenta de que las abejas y los servidores tienen que vencer obstáculos sorprendentemente similares para ser eficientes.

Las abejas tienen un número limitado de obreras en cualquier momento dado para volar hacia las flores, recolectar el néctar, regresar a la colmena y repetir este proceso hasta que se agote la fuente de alimento. Algunas veces, hay abundante néctar para recolectar; otras veces escasea. El entorno de las abejas está cambiando de manera constante; algunas parcelas de flores ocasionalmente producen un néctar mucho mejor que otras, las estaciones cambian y los días lluviosos hacen difícil la recolección del néctar.

Los servidores de internet, que proporcionan la potencia de computación necesaria para mantener los sitios web en marcha y accesibles, están organizados típicamente como una cantidad determinada de servidores dedicados a determinado cliente o sitio web. Cuando los usuarios acceden a un sitio web, los servidores proporcionan potencia de cómputo hasta que se satisfagan todas las solicitudes para acceder y utilizar el sitio. En ocasiones, hay una gran cantidad de peticiones para acceder a un sitio (por ejemplo, una tienda online de una compañía de confecciones después de un efectivo anuncio publicitario televisivo durante un evento deportivo popular) y a veces hay muy pocas. Predecir la demanda para los sitios web, incluyendo si un usuario accederá a un videoclip o si iniciará una compra, es extremadamente difícil en un contexto tan variable como es internet, y con frecuencia los servidores se sobrecargan y más tarde se quedan inactivos, de maneras impredecibles.

Las abejas afrontan sus problemas utilizando un sistema de comunicación automático y simple, basado en "danzas". Las abejas exploradoras dejan la colmena en busca de néctar. Una vez que han encontrado un lugar prometedor, regresan a la colmena (la "pista de baile") y realizan una danza. Las peculiaridades del baile indican a las abejas que esperaban, hacia qué dirección volar, la distancia hasta la parcela de flores y la dulzura del néctar.

Las abejas exploradoras danzan ante las otras hasta que éstas reciben la información. Entonces, salen a recolectar el néctar siguiendo las indicaciones que a través de la danza les han proporcionado las compañeras que ya han estado allí. Mientras siga habiendo néctar disponible para ser recolectado, las abejas que regresan a la colmena seguirán ejecutando la danza, y otras abejas continuarán volando a la fuente de néctar hasta que la danza va perdiendo fuerza porque la provisión de néctar ha menguado mucho y ya no despierta tanto entusiasmo, o porque otra abeja ha estado en un sitio que ahora resulta mejor y por eso su danza es mucho más elocuente.

Aunque este modelo de las danzas puede no sonar, a priori, como un sistema de gran eficacia, resulta óptimo para el mundo impredecible de fuentes de néctar en el que se desarrolla el día a día de las abejas. Su sistema es automático y permite a la perfección que las abejas dejen de volar hacia una fuente de néctar para hacerlo hacia una que sea mejor, en cuestión de minutos, siguiendo la marcha imprevisible de los acontecimientos. Y todo esto sin una líder clara ni un centro de mando que se ocupe de procesar los datos, tomar decisiones y dar las órdenes oportunas.

Tovey y Nakrani trasladaron la estrategia de las abejas a los servidores de internet desocupados o con escasa actividad (las abejas que aguardan en la colmena). Desarrollaron una "danza" virtual para la red de servidores. Cuando un servidor recibe la petición de un usuario para acceder a un determinado sitio web, un anuncio interno es colocado en la "pista de baile" para atraer a servidores disponibles. La duración del anuncio depende de la demanda que tenga el sitio web y del nivel de beneficios comerciales que puedan generar sus usuarios. Cuanto más tiempo permanece un anuncio sobre la pista de baile, más potencia dedican los servidores disponibles a atender las peticiones de acceso al sitio web anunciado.

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GIT

Generar Grasa "Buena" Anti-Obesidad a Partir de Células Precursoras de Músculo

6 de Octubre de 2008.

Las células de grasa marrón, las cuales queman calorías, pueden ser producidas mediante una técnica experimental a partir de las células precursoras de músculo, al menos en ratones. Este sorprendente descubrimiento ha hecho surgir la esperanza de haber dado con una nueva forma de combatir la obesidad y el sobrepeso, según científicos del Instituto Oncológico Dana-Farber.

Los investigadores han demostrado que la grasa marrón, la cual es conocida como una forma "buena" de grasa (y que es llamada así porque quema calorías y libera energía, a diferencia de la modalidad "mala" de grasa, la blanca, que simplemente almacena calorías extra), puede ser generada a partir de precursores no especializados que normalmente producen músculo esquelético.

El equipo dirigido por Bruce Spiegelman, con Patrick Seale como uno de los autores principales, ha mostrado que un interruptor molecular cuya existencia ya se conocía, el PRDM16, regula la creación de células de grasa marrón a partir de las células inmaduras de músculo.

La gran sorpresa en los resultados del estudio es que las células precursoras de músculo, conocidas como "células satélite", son capaces de hacer nacer a las células de grasa marrón, bajo el control del PRDM16.

Los hallazgos confirman que el PRDM16 es el "regulador supremo" del desarrollo de las células de grasa marrón. Esta confirmación impulsará la investigación subsiguiente en el laboratorio de Spiegelman: averiguar si los fármacos que aceleran al PRDM16 en los ratones, y potencialmente en las personas, pueden convertir a las células de grasa blanca en células de grasa marrón y tratar así la obesidad. Otra estrategia podría ser transplantar células de grasa marrón a una persona con sobrepeso para reforzar el proceso de combustión de las calorías.

Existe un gran interés en el papel de las células de grasa marrón en la regulación del metabolismo. Las crías de roedor y los bebés humanos disponen de abundante cantidad de grasa marrón, la cual disipa la energía de los alimentos en forma de calor para protegerse del frío. Aunque los humanos adultos disponen de poca grasa marrón, ésta, en apariencia, tiene una función metabólica, aparte de su potencial de ser reclutada de algún modo para que combata a la obesidad.

En el 2007, Spiegelman y sus colegas lograron insertar genes de PRDM16 en precursores de grasa blanca, que implantaron bajo la piel de ratones. El interruptor PRDM16 incitó a los precursores de grasa blanca a producir células de grasa marrón en vez de células de grasa blanca. Esto sugiere que puede ser viable transplantar precursores de grasa blanca equipados con el PRDM16 en personas con elevado riesgo de volverse obesas, para cambiar ligera pero decisivamente su metabolismo hacia el modo de combustión de calorías.

La nueva investigación añade otra fuente potencial de grasa marrón: las progenitoras de células de músculo, o mioblastos, que existen en el cuerpo para reemplazar a las células musculares maduras cuando sea necesario. Las progenitoras, a las que se puede considerar "células madre adultas", son inducidas a convertirse en células musculares especializadas cuando son activadas por las señales apropiadas o, como reveló el estudio, a convertirse en células de grasa marrón cuando el PRDM16 se activa.

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