NUEVA APROXIMACIÓN AL CERO ABSOLUTO CON MOLÉCULAS MAGNÉTICAS

Un-metodo-disenado-por-fisicos-espanoles-corrige-los-errores-del-ordenador-cuantico_image_380

Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA) y otros centros internacionales han desarrollado un método para enfriar por debajo de -272,15 grados Celsius usando una molécula-imán: Gd7. Esta podría sustituir al escaso y caro helio-3, empleado hasta ahora para alcanzar esas bajísimas temperaturas en diversas técnicas de enfriamiento.

trap_cooling temperaturas-zero-absoluto_thmwde

Más información sobre:
cero absoluto
helio-3
Gd7
magnetismo
1 / 1

Estructura de Gd7(OH)6 y su posición en una red. / E.Palacios-M.Evangelisti et al.

Un equipo internacional de investigadores, con científicos del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA, CSIC-Universidad de Zaragoza), ha logrado por primera vez enfriar por debajo de -272,15 grados Celsius (justo por encima del cero absoluto que es -273,15 ºC) utilizando moléculas magnéticas. El estudio se ha publicado en la revista Nature Communications.

Según los autores, el hallazgo puede revolucionar las técnicas de enfriamiento empleadas en aparatos de resonancia magnética, satélites o licuadores de hidrógeno y gas natural (imprescindible para su transporte) entre otras muchas utilidades, reduciendo además notablemente su coste.

Es la primera vez que se logra enfriar a menos de un grado Celsius del cero absoluto utilizando moléculas magnéticas

Para este trabajo, el equipo ha desarrollado una innovadora y eficaz técnica de ‘enfriamiento sub-kelvin’, basada en el uso de la molécula-imán Gd7, compuesta por gadolinio (Gd) y otros elementos. Esta tiene un magnetismo que triplica al del hierro, con una estructura parecida a la de un copo de nieve y unas peculiaridades en su comportamiento que hacen doblar la eficiencia de los métodos utilizados hasta ahora basados en el isótopo helio-3.

Sin embargo, el gas refrigerante helio-3 no existe en la naturaleza, se produce artificialmente en reactores nucleares y en 2012 rondaba los 5.000 € por gramo. Se calcula que en todo el mundo solo hay unos 30 kilos y quien tiene helio-3 no lo vende, por lo que se podría decir que no hay mercado.  Además, al ser un gas termina por fugarse a la atmósfera siendo imposible recuperarlo.

Un gramo de Gd7 producido en laboratorio no cuesta más de 100 euros, se puede sintetizar en grandes cantidades e incluso el precio bajaría mucho si se generase de forma industrial.  Es un sólido que no se pierde ni se estropea y su eficiencia es el doble que la del gas: para conseguir la misma refrigeración se gasta la mitad de energía.  Incluso duplica la eficiencia de los sistemas y prototipos actuales de enfriamiento magnético a bajas temperaturas que utilizan otros materiales conocidos hace ya 20 años.

Colaboración europea

El profesor Elias Palacios y el doctor Marco Evangelisti han desarrollado en los laboratorios de bajas temperaturas del ICMA, un sistema original de medida que permite observar de modo directo, y verificar experimentalmente, las propiedades refrigerantes del Gd7.  Una técnica novedosa que consigue mayor precisión que las medidas magneto-térmicas convencionales, que se limitan a estimaciones indirectas.

Por su parte, el profesor Eric J. L. McInnes y su grupo de investigación de la Universidad de Manchester (Reino Unido) fueron quienes lograron sintetizar la compleja molécula Gd7. Y las simulaciones por ordenador del grupo del profesor Jürgen Schnack, de la Universidad alemana de Bielefeld, muestran que la disminución gradual del campo magnético aplicado hace que esta molécula primero se enfríe, a continuación se caliente y finalmente vuelva a enfriarse hasta alcanzar una temperatura mínima, muy cercana al cero absoluto en la escala Kelvin. Este comportamiento complejo difiere y mejora el rendimiento del helio-3 y ha sido verificado experimentalmente en el ICMA.

000000

Referencia bibliográfica:

Joseph W. Sharples, David Collison, Eric J.L. McInnes, Jürgen Schnack, Elias Palacios, Marco Evangelisti.“Quantum signatures of a molecular nanomagnet in direct magnetocaloric measurements”.Nature Communications, 2014.

Zona geográfica: España
Fuente: SINC
Fuente original:

MATEMÁTICAS PARA “LEER” EL ARTE

OpenMind-manuel-de-leon-Matematicas-para-un-mundo-sostenible NikeSavvas1

Si hubiera que elegir una sola palabra para caracterizar el trabajo de Ingrid Daubechies, bien podría ser “interdisciplinariedad”. Esta catedrática de laUniversidad de Duke (Estados Unidos), hoy presidenta de la Unión Matemática Internacional (IMU), comenzó su carrera como física teórica e inicio una transición hacia las matemáticas motivada por la gran necesidad de nuevas herramientas de este tipo de la que adolecía su disciplina de origen. En el año 2012 recibió el Premio FBBVA Fronteras del Conocimiento por sus trabajos en ondículas, que ha sido aplicado, por ejemplo, al estándar de compresión de imágenes JPEG 2000.

“El análisis de imagen puede usarse para distinguir el trazo de un artista”

Cuando-Dali-conocio-a-Freud_image800_

Daubechies se deja llevar por el interés que le suscitan problemas de otras áreas, como el arte: “Alguien llamó mi atención sobre el hecho de que el análisis de imagen puede usarse para distinguir el trazo de un artista” y comprobar, por ejemplo, la autenticidad de una obra.

El ultimo trabajo que ha llevado a cabo, y sobre el que hablará en su conferencia en AIMS 2014, trata precisamente sobre ello. Daubechies y, junto a otros sus colaboradores de laUniversidad de Bruselas (Bélgica) y elMuseo de Arte de Carolina del Norte (Estados Unidos),han desarrollado un algoritmo que permite visualizar los trazos originales de los artistas a través de rayos X, lo que permite conocer mejor la técnica utilizada, las condiciones de elaboración de la pintura y el estado de conservación.

Entre los siglos XII y XVII, los artistas europeos pintaban en tableros de madera. Posteriormente, en los siglos XIX y XX, los conservadores adelgazaron estos tableros y colocaron un bastidor, ya inseparable de la obra, para prevenir posibles daños. Estos bastidores, sin embargo, dificultan el estudio de la obra original a través de rayos X, una técnica muy utilizada actualmente para estudiar las condiciones de la pintura.

Hasta ahora era posible eliminar la imagen del bastidor de la obtenida con rayos X de manera manual, si bien se trataba de una tarea complicada que se podía llevar a cabo tan solo en un número limitado de obras pictóricas. Los investigadores pensaron que una forma mas automatizada seria de gran ayuda para los conservadores de los museos. Los resultados obtenidos han resultado ser satisfactorios, y semejantes a las técnicas empleadas hasta la fecha. Y es que las matemáticas y el arte caminan de la mano en más ocasiones de las que pensamos.

Este texto es un extracto de un reportaje original de Lorena Cabeza para el ICMAT. Puedes encontrar el texto completo aquí.

aproximarsetextofilosofico_openmind

Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT)

Centro mixto de investigación matemática formado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y tres universidades de Madrid: la Autónoma (UAM); Carlos III (UC3M); y Complutense (UCM).

Fuente:

http://www.bbvaopenmind.com