viernes, 29 de noviembre de 2024

Premio L’Oréal-Unesco para científica que lidera proyectos pioneros en nanociencia

  


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Premio L’Oréal-Unesco para científica que lidera proyectos pioneros en nanociencia

Se otorgó a la investigadora del CONICET Paula C. Angelomé por encabezar el desarrollo de métodos sustentables para la fabricación de catalizadores y sensores de tamaño nanométrico para múltiples aplicaciones.

Por su proyecto “Catalizadores y sensores preparados a partir de la reutilización de residuos de metales nobles”, la investigadora del CONICET Paula C. Angelomé ganó el Premio Nacional L’Oréal-UNESCO “Por las Mujeres en la Ciencia” en colaboración con el CONICET

En esta 18º edición se premiaron proyectos enmarcados en Ciencias de la Materia.

Las nanopartículas de oro, uno de los temas de investigación del laboratorio de Angelomé, se encuentran entre las más estudiadas y aplicadas en productos comerciales. 

Despiertan mucho interés en la industria ya que por sus propiedades se utilizan en muchas tecnologías, por ejemplo, son las que posibilitan que en varios test rápidos se marquen líneas de color para determinar la presencia de una infección o de un embarazo.

El mercado de productos basados ​​en nanotecnología y por lo tanto el uso de nanomateriales y la generación de nanorresiduos, aumenta día a día. 

Por consideraciones económicas y ecológicas se requiere tanto el desarrollo de métodos de recuperación para reducir la cantidad de residuos producidos, como nuevos métodos sintéticos que permitan la reutilización del oro para la producción de nuevos nanomateriales. 

En este sentido, y tal como lo reveló un artículo científico, publicado en 2019 en la revista científica ChemSusChem, el equipo de Angelomé – en colaboración con el Instituto de Nanosistemas de UNSAM – logró presentar por primera vez un método de reciclaje completo que permite desarrollar nanopartículas de oro a partir de nanorresiduos de su propio laboratorio.

“Lo que proponemos en este proyecto es usar sales de oro que provienen de reciclaje de nanopartículas de oro descartadas, en lugar de sales de oro compradas a proveedores de productos químicos. 

De esta manera, maximizamos el aprovechamiento del oro, que es un recurso no renovable y costoso. 

También apuntamos al desarrollo de catalizadores y sensores con múltiples aplicaciones basados en esos materiales reciclados”, explica Angelomé quien se desempeña como investigadora del CONICET en la Gerencia Química de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y en el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN, CONICET- CNEA). 

Y continúa: “Es realmente una emoción muy grande recibir este premio, que es muy prestigioso en nuestro ámbito y que además han recibido previamente muchas científicas que admiro. 

Significa un gran empuje para el proyecto que estamos llevando a cabo, por lo económico y por la visibilidad que le da. 

Creo que además el premio ayuda a que la sociedad sepa que hay muchas mujeres argentinas trabajando en investigaciones de primer nivel, algo que me parece fundamental visibilizar”.

Un metal noble

Angelomé explica que el oro es un metal noble por ser “muy durable y resistente químicamente”. Y agrega que cuando se prepara al oro en tamaño nanométrico (un nanómetro equivale a la mil millonésima parte de un metro) aparecen nuevas propiedades.

“Específicamente, las nanopartículas de oro tienen diferentes colores dependiendo de su tamaño y su forma. 

Además, este color cambia cuando se modifica el entorno de las partículas. 

Esta coloración (y la interacción con la luz que esta coloración implica) son la razón por la cual las nanopartículas de oro se pueden usar para detectar moléculas orgánicas o biológicas (hormonas, virus, anticuerpos), es decir como sensores”, puntualiza Angelomé quien es licenciada en Ciencias Químicas (FCEN-UBA) y en el año 2008 recibió el título de Doctora en el área Química Inorgánica, Analítica y Química Física (FCEN – UBA).

Habitualmente, para producir nanopartículas de oro, los laboratorios preparan todos los materiales usando reactivos (ingredientes) de alta pureza, adquiridos a empresas que los producen específicamente para estos fines. 

“Dado que muchos de estos reactivos se producen a partir de fuentes no renovables, desde hace algunos años empezamos a pensar en aumentar la sustentabilidad de nuestros procesos de producción”, destaca Angelomé. 

Y continúa: “El proyecto premiado es un paso en este sentido, en dos aspectos. 

En primer lugar, buscamos producir partículas de oro a partir de residuos de nuestro propio laboratorio. 

A la vez, planteamos utilizar métodos para depositar películas porosas que maximicen el aprovechamiento de la solución que se usa para prepararlas, generando así menos descartes”.

El grupo, liderado por Angelomé, se dedica a preparar nanopartículas metálicas, estudiar sus propiedades y sus potenciales aplicaciones. 

“En general combinamos a las partículas con películas delgadas de óxidos con poros nanométricos, que también preparamos y caracterizamos en el grupo. 

La combinación de las partículas con estos óxidos hace que sean más sencillas de transportar y utilizar, manteniendo sus propiedades por más tiempo”, indica. 

En esa línea, el laboratorio de Angelomé busca entender cómo se pueden modificar los métodos de preparación de nanopartículas de oro para lograr la mejor performance en distintas aplicaciones relacionadas con la catálisis o el sensado.

El proyecto premiado de la científica apunta a producir catalizadores y sensores nanométricos eficientes utilizando nanopartículas de oro obtenidas a partir del reciclaje de nanorresiduos.  

“Las nanopartículas metálicas, y en particular las de oro, han demostrado tener las propiedades ideales para la catálisis, es decir, para acelerar y hacer más eficientes muchas reacciones químicas de interés tecnológico. 

Algunas de estas tecnologías pueden servir para aumentar la eficiencia de procesos de producción industrial o ayudar a la eliminación de contaminantes en el ambiente”, puntualiza la investigadora.

Las nanopartículas de oro también son ideales para detectar de manera sencilla la presencia de contaminantes, patógenos y otras moléculas de interés.

“En general, el conocimiento que construimos se puede aplicar a la producción de todo tipo de nanomateriales, pero las principales aplicaciones que vislumbro es la producción de sensores más sensibles, rápidos y económicos y de catalizadores más eficientes y fáciles de recuperar”, afirma Angelomé. 

Y concluye: “Nuestras metodologías utilizan procedimientos simples y reactivos químicos fácilmente disponibles por lo que consideramos que una vez que se pongan a punto también podrían escalarse y encontrar aplicaciones a nivel industrial”, subraya la científica del CONICET y de la CNEA.

Por su tesis doctoral, realizada en la CNEA, Angelomé recibió el Premio Leloir (FCEN – UBA, 2009) y una mención en el Premio Schumacher (AAIFQ, 2009).

En 2019 recibió el Premio Estímulo en el área Química, otorgado por la Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. 

Actualmente también es vicepresidenta de la Fundación Argentina de Nanotecnología (FAN).

Por Bruno Geller

CONICET

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domingo, 2 de junio de 2024

“Cristales de Tiempo” Lograron fabricar con potenciales aplicaciones en tecnologia

  

Lograron fabricar “Cristales de Tiempo” con potenciales aplicaciones en tecnologia

Científicos de Argentina y Alemania fabricaron un material que sigue patrones de periodicidad temporal, y que denominan “cristales de tiempo”. 

Lograron controlar distintas fases dinámicas de este material en el que se acoplan luz, electrones y sonido al ritmo de un reloj interno. 

El avance podría influir en la tecnología de transmisión ultrarrápida de información.

Utilizaron un láser, una mesa óptica y una única “nanocavidad” que funciona como una “trampa” de espejos diminutos para acoplar luz, electrones y sonido. 

Así, físicos experimentales y teóricos de Argentina y Alemania lograron controlar distintas fases de un estado sólido de la materia novedoso a nivel mundial al que denominan “cristales de tiempo”, por la periodicidad de sus oscilaciones. 

El reporte acaba de ser publicado en la prestigiosa revista internacional Science

¿Qué utilidades o usos podría tener el control de este fenómeno? 

El equipo, en el que participan egresados y docentes del Instituto Balseiro (CNEA-UNCUYO), investigadores de CNEACONICET e INN, destacó que las frecuencias medidas en los experimentos son del rango del ultrasonido, de 20 GHz. 

Este avance podría ayudar a traducir señales ópticas y de microondas para desarrollar un procesamiento ultrarrápido de información, según afirman los autores del paper. 

Incluso, algunos aspectos que se están comprendiendo con este trabajo podrían influir en el mundo de la computación cuántica.

LENTE. El equipo de trabajo en el Laboratorio de Fotónica y Optomecánica- CAB. Crédito: Ramiro Sáenz Valenzuela (Prensa IB)

El equipo ya había reportado, en un artículo científico de 2023, la manipulación de “condensados de polaritones” en un sistema experimental de redes de nanocavidades (o “trampas”, con la forma de una “huevera” a escalas diminutas) y un láser externo. 

Allí habían medido que los condensados, que son un fluido de luz (fotones) y electrones (excitones) descubierto en 2006, se acoplaban induciendo vibraciones mecánicas (fonones) de las nanocavidades hechas de material semiconductor.  

Ahora, en el artículo de Science recién publicado, el grupo informó los resultados de los experimentos realizados en una única nanocavidad

Mediante el control de la potencia de un láser externo, cuya amplitud es constante en el tiempo, descubrieron que el condensado de polaritones genera su propia dinámica auto-inducida, la cual luego se fija con la frecuencia de vibraciones mecánicas de la misma. 

Al aumentar aún más la potencia, oscila a la mitad de la frecuencia de las vibraciones mecánicas. 

“Excitones y polaritones acoplados en un sólido cuántico forman un cristal de tiempo que oscila al ritmo de las vibraciones de los fonones”, escribieron en Science.

En otras palabras, con el láser externo y enfocándose en una única nanocavidad, los físicos lograron marcar el ritmo al “tic tac” del condensado (ver columna “Experimentos al ritmo de…”). 

En la literatura científica contemporánea, esas fases de sistemas de muchas partículas son denominadas  “cristales continuos de tiempo” por la salvedad de tener un estímulo externo independiente del tiempo: el láser manipulado por los científicos. 

EQUIPO. Parte del grupo de investigadores en el Centro Atómico Bariloche. Crédito: Ramiro Sáenz Valenzuela (Prensa IB)

Átomos y patrones

Ocurre que el concepto de “cristal de tiempo” original fue propuesto en 2012 por el Premio Nobel en Física Frank Wilczek, en una analogía con los cristales ordinarios, que se pueden organizar de forma periódica en el espacio. 

Wilczek propuso que la materia sólida podía también ser periódica en el tiempo en su estado más estable. 

Esto es, que el material podría tener oscilaciones con un dado patrón en el tiempo, sin necesidad de perturbaciones externas. 

Sin embargo diversos trabajos en el mundo demostraron que ese concepto –en su planteo original- era incorrecto. 

“Como varias veces pasa en ciencia, esta propuesta, aunque equivocada, generó preguntas y sirvió de semilla para la aparición de distintas propuestas alternativas como ‘los cristales de tiempo’ que investigamos en este trabajo, sistemas interactuantes disipativos que presentan una respuesta periódica inducida por la perturbación de un láser externo continuo”, explicó Usaj, uno de los autores del artículo de Science.

INVESTIGADOR. Gonzalo Usaj, docente del Instituto Balseiro, uno de los autores del artículo de Science (Prensa IB)

“La materia en estado sólido en la naturaleza se encuentra muchas veces con forma de cristal: el estado más estable, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, corresponde a una estructura cristalina, es decir, un arreglo periódico de átomos en el espacio”, explicó Gonzalo Usaj, que es docente del Instituto Balseiro, dependiente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO), e investigador del CONICET en el Centro Atómico Bariloche (CNEA).

“La red cristalina o cristal espacial tiene la particularidad de que una vez conocida la posición de un átomo uno puede saber la de todo el resto. 

Todas las posiciones son equivalentes a priori, pero una dada condición inicial aleatoria favorece ligeramente una y el sistema la adopta. 

A esto se le denomina una ruptura espontánea de la simetría de traslación, y se da como un fenómeno colectivo que emerge de la propia complejidad de la interacción de muchas partículas”, comentó Usaj sobre los cristales espaciales. 

La sal, el azúcar, o la mayoría de los metales que están presentes en la vida cotidiana son algunos ejemplos de cristales espaciales. 

Ahora bien, ¿cómo hallaron esta especie de cristales análogos por su periodicidad en el tiempo?

Experimentos y fases

En los experimentos realizados en Bariloche, los científicos observaron tres fases de cristales de tiempo con comportamientos periódicos y distintas frecuencias en respuesta al aumento de la potencia del láser externo. 

Primero observaron cristales “continuos” cuando el láser tiene una potencia relativamente baja y donde el condensado empieza a oscilar a una frecuencia determinada por el propio condensado. 

Luego sigue una fase  “estable” cuando se usa una potencia de láser mayor y el condensado fija su frecuencia con la de las vibraciones mecánicas de la nanocavidad, también de forma periódica como un reloj.  

Y finalmente,  “discretos”, cuando el condensado oscila a una frecuencia más baja, la mitad de la frecuencia previa correspondiente al ultrasonido (20 Gigahertz). 

Ante la consulta de cómo se dieron cuenta de lo que observaban en los experimentos, Ignacio Carraro-Haddad, primer autor del paper recién publicado y Doctorando en Física del Instituto Balseiro, dijo: 

“La observación fue inicialmente experimental. 

Ya sabíamos que los polaritones y los fonones interactúan fuertemente pero había huecos en las observaciones”. 

Y agregó: “Diría que el hallazgo más grande fue entender que los experimentos estaban demostrando que el sistema estaba oscilando por su cuenta”.

El joven físico también comentó que en el Laboratorio de Fotónica y Optomecánica del Centro Atómico Bariloche, donde realizaron los experimentos, se diferencian de otros grupos del mismo campo en el mundo por la experiencia de más de 20 años en el diseño de las nanocavidades. 

“El cristal de tiempo que logramos formar presenta puntos novedosos que no se han visto en otras plataformas, gracias a esta danza polaritón-fonón”, destacó Carraro-Haddad.

AUTORES. Ignacio Carraro-Haddad, Dimitri Chafatinos, Alexander Kuznetsov, Ignacio Papuccio-Fernández, parte del equipo de Trabajo (Prensa IB)

“Algunos de estos puntos originales son: la capacidad de fabricarlos en una plataforma semi-conductora, las altas frecuencias de las oscilaciones, la robustez en frecuencia debido al reloj mecánico interno y el acoplamiento con las vibraciones mecánicas de la cavidad”, agregó. 

Además Carraro-Haddad destacó que los cristales de tiempo que fabricaron en su plataforma “presentan estados fotónicos que oscilan de manera estable y periódica en el tiempo”. 

¿Qué implica que el sistema estudiado alcance el ultrasonido de 20GHz? 

Un hercio (Hz) representa una repetición por segundo de un fenómeno dado, mientras que un gigahercio (GHz) es igual a mil millones de hercios. 

Por ejemplo, en los celulares 5G, la transmisión de información se realiza con microondas (ondas electromagnéticas), pero el procesamiento de esa información se convierte en ultrasonido dentro del celular, alcanzando los 20 GHz. 

Este avance podría ayudar a “traducir” los distintos tipos de señales, con un impacto potencial en la velocidad y la capacidad de las telecomunicaciones.

Miradas externas

“El experimento realizado es una demostración prodigiosa del acoplamiento entre tres tipos de partículas en un material cristalino: fotones, electrones y excitaciones de densidad. 

En este experimento, los tres tipos de partículas se coordinan espontáneamente para producir emisión de luz que oscila en el tiempo con un periodo preciso”, dijo desde Francia el físico Alberto Amo, investigador en CNRS - Universidad de Lille.

 “Podemos asemejarlo a un baile rítmico perfectamente coordinado entre un gran número de bailarines (los miles de partículas que intervienen en el experimento) y todo ello sin necesidad de encender la música, que impondría el ritmo desde el exterior. 

El secreto para ello está en el acople entre los tres tipos de partículas, posible aquí gracias a un diseño minucioso del material utilizado”, agregó Amo, que no participó en la investigación y que trabaja en el Laboratorio de Dinámica de Sistemas Complejos sobre efectos topológicos en sistemas fotónicos".

Por su parte, la física Cecilia Cormick, profesora de la Universidad Nacional de Córdoba e investigadora de CONICET, y que tampoco participó en esta investigación, comentó: 

“Me parece un trabajo fascinante. 

El foco es una situación en que la simetría de traslación temporal se rompe en forma espontánea. 

Lo que esto quiere decir es que tenemos un sistema gobernado por ecuaciones que no dependen del tiempo, y sin embargo en la evolución aparece una dependencia con el tiempo que no está atada a ningún ritmo marcado ‘desde afuera’”.

“Se trata de un comportamiento muy rico como resultado de la combinación de dinámica no lineal con pérdida y bombeo de energía, mezclando ingredientes muy diversos, a saber, fotones y excitaciones electrónicas y vibracionales del material. 

Es impresionante que se pueda llevar adelante experimentos tan sofisticados como éstos en Argentina, y también es notable el modelado teórico. 

Es una línea que implica muchos años de exploración de una plataforma cuántica novedosa, y un trabajo de descifrado de sus propiedades que es además el primer paso para aprender a controlar esta plataforma”, agregó Cormick, que trabaja en física teórica de óptica cuántica, control cuántico e información cuántica.

Horacio M. Pastawski, Académico de Número de la Academia Nacional de Ciencias e investigador en la Universidad Nacional de Córdoba e Instituto de Física Enrique Gaviola, también comentó sobre este avance: 

“Es una alegría ver el trabajo del grupo de Bariloche plasmado en un artículo publicado en Science, revista estandarte de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia. 

El grupo liderado por Alex Fainstein tiene gran experiencia en estudiar el acoplamiento entre excitaciones electrón-hueco (excitones) con vibraciones de un cristal”, comentó por su parte.

CRISTAL DE TIEMPO. Oscila en el tiempo con período propio (Prensa IB)

“El grupo llevó la complejidad más allá de la frontera previamente explorada. Mediante un flujo de radiación láser intensa, logran que estas partículas tengan propiedades novedosas

En particular, se autogenera una estructura periódica en el tiempo que no coincide con la frecuencia sino que duplica su período (…) 

Se crea así un estado que oscila en el tiempo con período propio, un cristal en el tiempo”, agregó Pastawski (ver columna más abajo: “Cristales en el tiempo”).

Un detalle a destacar es que casi la totalidad del trabajo experimental fue realizado en Bariloche, por docentes e investigadores del Instituto Balseiro y del Centro Atómico Bariloche, la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN). 

El crecimiento del material semiconductor de las nanocavidades y algunas mediciones específicas fueron realizados en el Paul-Drude-Institut, de Alemania.

El grupo está integrado por Ignacio Carraro-Haddad, Dimitri Chafatinos,  Alexander Kuznetsov, Ignacio Papuccio-Fernández, Andrés Reynoso, Axel Bruchhausen, Klaus Biermann,  Paulo Santos, Gonzalo Usaj y Alejandro Fainstein. 

Con respecto a los próximos pasos de la investigación, los físicos comentaron que buscarán explorar la dinámica de los cristales de tiempo, y todo el universo de condensados de polaritones, fotones, excitones y fonones, en redes de nanocavidades “comunicadas” entre sí. 

Aún hay muchas preguntas a resolver.

Por Laura García Oviedo Instituto Balseiro

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Experimentos al ritmo de una “hamaca” con luz, electrones y sonido

Por Alex Fainstein*

El experimento es así 

Envías un haz de luz continuo (láser) sobre el dispositivo. 

Continuo quiere decir que es un flujo constante de fotones, siempre la misma cantidad, uniforme. 

Y la luz que sale emitida del material (eso medimos) en lugar de ser continua es pulsada. 

Es decir, el número de fotones emitidos oscila en el tiempo. 

¿Cómo lo sabemos? 

Primero nos dimos cuenta, porque la luz que es continua es monocromática, es decir que tiene un único color. 

En cambio, si oscila en el tiempo de manera periódica tiene en principio dos o más colores. 

Tenemos un sistema que resuelve los colores con súper-alta resolución, algo que otros grupos en el mundo no usan, y eso nos permitió tener la primera evidencia (de alguna manera, serendipia).  

Luego armamos otro experimento que usa el fenómeno de interferencia de la luz emitida, y eso nos permitió tener una evidencia directa de que el número de fotones emitidos está oscilando en el tiempo. 

¿Dónde aparecen los fonones, el sonido?: 

Es que para una cierta potencia del láser incidente, encontramos que la frecuencia de estos “pulsos” de fotones se “clava” (se fija) en unos 20GHz, que es una frecuencia que, por otros estudios realizados, sabemos que tienen las vibraciones mecánicas de ese sistema. 

El modelado teórico del fenómeno (liderado por Gonzalo Usaj) nos permitió describir lo que ocurre: a baja potencia del láser el sistema de luz y electrones oscila solo (el cristal de tiempo). 

Cuando aumentamos la potencia del láser su frecuencia de oscilación llega a ser igual a la de las vibraciones mecánicas. 

En esa instancia el modelo muestra que las auto-oscilaciones de la luz y los electrones fuerzan las vibraciones mecánicas, las inducen. 

Notablemente, una vez “despertadas” estas oscilaciones mecánicas actúan a su vez sobre la luz y los electrones fijando la frecuencia de la oscilación como si fueran un metrónomo, un reloj. 

Esto es de alguna manera (pictóricamente) como tu hijo en una hamaca (la hamaca con él sentado serían las vibraciones mecánicas del sistema): para moverla, tenés que empujarla con un ritmo preciso, que es el ritmo de la hamaca. 

Ese empuje (lo que hacés vos) es equivalente a lo que hace el sistema auto-oscilante de luz y electrones que oscila: “empujan” las oscilaciones mecánicas del sistema. 

Pero fijate que de alguna manera la hamaca te condiciona a vos: si alguien te mira de lejos, verá que, en definitiva, terminás vos moviéndote al ritmo de la hamaca y todos se mueven con el mismo ritmo, vos, la hamaca, tu hijo. 

Algo así le pasa a nuestro sistema, luz, electrones, y sonido (que son ondas mecánicas) terminan oscilando todos al mismo ritmo...

*Alejandro (Alex) Fainstein es egresado y docente del Instituto Balseiro (CNEA-UNCUYO) y es uno de los autores del paper publicado en Science. Creó el Laboratorio de Fotónica y Optomecánica del Centro Atómico Bariloche. Investigador de CNEA y CONICET e INN.

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Cristales en el Tiempo Cuando la física nos acerca a la simple complejidad de la vida

Por Horacio M. Pastawski*

Es una alegría ver el trabajo del grupo de Bariloche plasmado en un artículo publicado en Science, revista estandarte de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.

El grupo liderado por Alex Fainstein tiene gran experiencia en estudiar el acoplamiento entre excitaciones electrón-hueco (excitones) con vibraciones de un cristal.

En el límite cuántico estas constituyen una cuasi-partícula denominada polariton. 

Es un objeto microscópico que a pesar de tener un origen complejo tiene propiedades muy simples como impulso, localización y energía que lo hace parecido a una pelota de fútbol microscópica. 

Pero con propiedades cuánticas, es decir inherentemente ondulatorias. 

Esta vez, llevaron la complejidad más allá de la frontera previamente explorada. 

Mediante un flujo de radiación láser intensa, logran que estas partículas tengan propiedades novedosas. 

En particular, se autogenera una estructura periódica en el tiempo que no coincide con la frecuencia sino que duplica su período. 

Esto es posible gracias a la complejidad de las interacción y al flujo continuo de energía inyectado en el sistema.

Esto les exigió controlar detalladamente los mecanismos experimentales microscópicos gobiernan las interacciones entre la luz, las cargas electrónicas y los iones moleculares, en conjunto con la resolución autoconsistente de notable complejidad matemática. 

Así como un cristal mineral es un arreglo de átomos en el espacio organizado como las naranjas en una caja, ahora ciertos eventos aparecen en una secuencia temporal periódica que no coincide con la perturbación externa.

Se crea así un estado que oscila en el tiempo con período propio, un cristal en el tiempo. 

Aparece aquí la necesidad de describir el flujo de energía entrando y escapando del material observado. 

Esto nos coloca en otra novedosa área de estudio, la de los sistemas abiertos. 

Hasta ahora, los físicos procuraban estudiar átomos, moléculas y cristales, como entes ideales, que estén lo más aislados posible de los efectos ambientales.

Este grupo, sin embargo, procuró aprovechar al máximo el intercambio con el medio externo, en realidad, esta es la estrategia aprovechada por la Naturaleza, para hacer la vida sustentable. 

Esta investigación nos acerca un poco más a ese flujo vital que nos sustenta.

No debe usarse la mala traducción “cristales de tiempo”, sino la establecida por Investigación y Ciencia cuando publicó el artículo de divulgación escrito por el premio Nobel Frank Wilzcek (https://dialnet.unirioja.es/ejemplar/552034 / o ver también SciAm_201911- XtalTiempo.pdf )

Si bien este trabajo es realizado con colaboradores europeos, es claro que constituye el destilado de un esfuerzo continuado realizado por el grupo liderado por Fainstein, y que se encuentra bien documentado en las referencias. 

El Dr. Alex Fainstein ha sido designado este año miembro correspondiente de la Academia Nacional de Ciencias.

 *Horacio M. Pastawski, Académico de Número de la Academia Nacional de Ciencias, Universidad Nacional de Córdoba e Instituto de Física Enrique Gaviola.

Enlace al paper: Solid-state continuous time crystal in a polariton condensate with a built-in mechanical clock / Science / https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn7087

Enlace a una Web Story en cuenta de Instagram del IB, realizada por Agostina Valentino del ACIyP-IB: https://www.instagram.com/stories/institutobalseiro/3380263073581948180/?igsh=YjM1ZXF2cTh3bzNy

Por Laura García Oviedo

Crédito fotos: 

1 y 6: Ilustraciones A. Kuznetsov (PDI) / 

2 y 3: Ramiro Sáenz Valenzuela / 

4 y 5: Gentileza Instituto Balseiro, San Carlos de Bariloche, 

Instituto Balseiro

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jueves, 10 de febrero de 2022

Nanofertilizantes en cultivos hortícolas y suelos marginales

  


Nanofertilizantes Estudian su aplicación en cultivos hortícolas y suelos marginales

En Córdoba, un equipo multidisciplinario de investigadores del INTA probó distintos fertilizantes líquidos a base de nanopartículas minerales de alta pureza. 


En un informe de Pampero TV, emitido por la Televisión Pública, analizan las ventajas de su uso, como mejorar la producción y contenido de nutrientes, reducir la cantidad de insumos y generar un menor impacto ambiental.


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INTA

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miércoles, 22 de diciembre de 2021

UNSAM Nuevo Laboratorio de Proyectos Aplicados

 

 

La UNSAM abrió su nuevo Laboratorio de Proyectos Aplicados

Este espacio de investigación y desarrollo científico fue realizado a partir del financiamiento brindado por la Agencia I+D+i a través del FONTAR y un subsidio otorgado por el Ministerio de Desarrollo Productivo a través del FONDEP.

El Laboratorio de Proyectos Aplicados - Nanoatelier nació como una propuesta del Instituto de Nanosistemas (INS) a la Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) con el objetivo de crear un espacio de investigación aplicada propio para el instituto y para apoyar el desarrollo de startups en el área de bio y nanotecnología. 

Sus nuevas instalaciones le permitirán al INS continuar fortaleciéndose como una plataforma para iniciativas originales, de alta calidad y con un alto impacto tanto tecnológico como social que generarán conocimientos, aplicaciones y servicios a través de la investigación científica, el desarrollo tecnológico y la formación de recursos humanos.

Las instalaciones se realizaron gracias a dos importantes fuentes de financiamiento. 

Por un lado, el programa de crédito ARSET del Fondo Tecnológico Argentino (FONTAR), perteneciente a la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (Agencia I+D+i) y desde el Fondo Nacional de Desarrollo Productivo (FONDEP) dependiente del Ministerio de Desarrollo Productivo, se otorgó un subsidio. 

Con el ARSET, en el INS pudieron adquirir equipamiento clave para la caracterización de nanomateriales y con el subsidio del FONDEP se llevó a cabo un proceso de validación para desarrollar actividades que permitan evaluar el efecto de la incorporación de nanoestructuras antimicrobianas en polímeros.

De la inauguración participaron el rector de la UNSAM, Carlos Grecco; la subsecretaria de Economía del Conocimiento, María Apólito; la subsecretaria de Emprendedores, Mariela Balbo; la directora del Fondo Argentino Sectorial (FONARSEC) de la Agencia I+D+i, Laura Toledo, y el decano del INS, Galo Soler Illia.

Agencia I+D+i

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lunes, 5 de julio de 2021

Terapia para regenerar nervios periféricos lesionados usando células madre magnetizadas

 


 

Marcela Fernández Van Raap, Paula Soto y Patricia Setton-Avruj. Foto: gentileza investigadoras

Prueban con éxito una terapia para regenerar nervios periféricos lesionados usando células madre magnetizadas

Es un trabajo de dos equipos de investigadoras del CONICET que se realizó sobre el nervio ciático de ratas. 

Nanopartículas sintetizadas en tubos de microcentrífugas. Foto: gentileza investigadoras

Las células cargadas con nanopartículas magnéticas contribuyeron a la recuperación de su funcionalidad

Gráfico que describe el procedimiento completo

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CONICET

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jueves, 1 de abril de 2021

Plásticos con propiedades antimicrobianas

 

Diseñan plásticos con propiedades antimicrobianas

La Agencia I+D+i brinda financiamiento a una empresa especializada en la industria del plástico para el desarrollo y producción de materiales que reduzcan el tiempo de permanencia de virus, bacterias y hongos en superficies.

Nairotech Desarrollo e Investigación SA es una empresa de base tecnológica especializada en la industria de polímeros especiales

Su proyecto “NanoCu Pellets de Poliolefina Germicida” fue seleccionado en la convocatoria EBT COVID-19 realizada por la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (Agencia I+D+i). 

La iniciativa busca producir unos pellets (gránulos) plásticos de poliolefina (polipropileno y polietileno) con propiedades antimicrobianas. 

El objetivo es utilizar este material para la fabricación de productos en donde la vida media de los microorganismos en su superficie sea reducida considerablemente.

La empresa decidió trabajar sobre poliolefinas debido a que son los polímeros más utilizados en el 🌐 mundo. 

Los productos fabricados con estos pellets podrían utilizarse en espacios con alto flujo y permanencia de personas facilitando el saneamiento. 

Estos pellets con propiedades biocidas contra bacterias, virus y hongos, entre los que se incluye el virus responsable de la pandemia de SARS-CoV-2, los vuelven de suma utilidad para generar productos y espacios bioseguros. 



Los materiales desarrollados con este producto podrán reemplazar a aquellos realizados con plásticos tradicionales, reduciendo no sólo los eventuales riesgos de contagio, sino que también implican la incorporación de valor agregado a la producción local.

Este polímero germicida, denominado Nairo Care, contiene nanopartículas de cobre que liberan iones de forma controlada. 

Esto produce la ruptura de la envoltura que cubre y protege a los virus y bacterias del entorno externo y acelera la desnaturalización del ARN viral

Además de los pellets, con este polímero se ha podido desarrollar y dar certificación a aditivos en polvo para aplicaciones en PVC y pinturas. 

En paralelo también se han finalizado exitosamente los ensayos en un líquido para impregnar textiles, un suavizante de ropa y un lustramuebles que han demostrado mantener las propiedades biocidas en su aplicación.

Para la realización de ensayos e investigaciones, Nairotech Desarrollo e Investigación SA se asoció con el Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la 🏛Universidad de Buenos Aires, el Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad Nacional de Mar del Plata y la FAN y la gestión de la inteligencia tecnológica y propiedad intelectual estuvo a cargo de ITERA

Esto es un ejemplo de la articulación entre el sector productivo y el sector académico que desde la Agencia I+D+i se impulsa para alentar a la innovación nacional.

La Agencia I+D+i financia y asesora a esta iniciativa a través del Fondo Argentino Sectorial (FONARSEC). 

 Durante este proyecto, Nairotech Desarrollo e Investigación SA certificar ha cumplido con las normas necesarias para validar la calidad del producto y espera optimizar el prototipo de material y el proceso de producción hasta llegar a escala productiva para comercializarlo a fabricantes de productos plásticos intermedios y finales. 

En una primera etapa buscan integrar el material a la cadena de valor de los productos finales destinados a la prevención de contagios y transmisión de virus en ambientes de masiva circulación de personas como es el caso de envases; películas para recubrir superficies en 🏬oficinas, 🏫escuelas, transporte público,🏥 hospitales o fibras sintéticas textiles, pero estos pellets también son aptos para una gran variedad de usos.

Nairotech Desarrollo e Investigación SA demuestra con sus proyectos las posibilidades que se abren cuando se invierte en investigación y desarrollo. 

Sus múltiples proyectos se destacan por la aplicación de conocimiento para el traer soluciones innovadoras y producir valor agregado en productos comerciales. 

La empresa tiene experiencia en la producción de las tablas deportivas Nairoby para🎿 ski, snowboard y surf que mejoran sus características a partir del uso de nanotecnología. 

Hoy adapta sus conocimientos y capacidades productivas que, junto con el apoyo brindado por la Agencia I+D+i, le permiten brindar respuestas a los desafíos que presenta la pandemia.

Agencia I+D+i

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viernes, 5 de marzo de 2021

Vacuna argentina vs SARS-CoV-2

 

Omar Azzaroni y Guillermo Docena encabezan un proyecto para desarrollar una nueva vacuna contra el COVID-19.

 Se presentó un nuevo proyecto de vacuna argentina contra el SARS-CoV-2

Dos investigadores del CONICET encabezan la iniciativa.

El trabajo mancomunado que vienen llevando adelante desde hace tres años dos equipos de investigación del Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos (IIFP, CONICET-UNLP) y el Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA, CONICET-UNLP), permitió sentar las bases para el próximo y más ambicioso proyecto en el que se encuentran embarcados: el diseño y elaboración de una 💉vacuna contra el COVID-19. 

La iniciativa acaba de ser presentada en un acto que se llevó a cabo en el rectorado de la 🏛Universidad Nacional de La Plata (UNLP) y contó con la presencia de la directora del CCT CONICET La Plata, 👩‍🔬Gloria Chicote, y el presidente de la casa de altos estudios 👨‍🏫Fernando Tauber.

La estrategia propuesta por los equipos encabezados por los investigadores del CONICET 👨‍🔬Guillermo Docena y 👨‍🔬Omar Azzaroni, del IIFP y el INIFTA respectivamente, se basa en el uso de fragmentos de la proteína S, que se encuentra en la cubierta del virus SARS-CoV-2, causante de la enfermedad, y es el arma que este utiliza para invadir e infectar las células blanco, que son las del epitelio👃 nasal y, principalmente, pulmonar, donde en contacto con distintos tipos de receptores se divide y multiplica para invadir otras células.

Lo que el equipo busca es encapsular esas fracciones de la proteína en nanopartículas e inocularlas para generar los anticuerpos necesarios que permitan bloquear la entrada del virus, y provoquen la respuesta de memoria que garantice inmunidad protectora en el tiempo. 

“En principio, la idea es emplear este método para el desarrollo de una vacuna de tipo sistémica, que podría aplicarse por ejemplo de manera intramuscular como es el caso de las que se han obtenido para COVID-19, pero evaluamos también la posibilidad de hacerlo en una 💉vacuna mucosal, es decir las que se aplican en mucosas ya sea de manera👃 intranasal o 👄vía oral”, comenta 👨‍🔬Docena.

Si bien los equipos aunaron esfuerzos para contribuir en la lucha contra el COVID-19, los antecedentes de colaboración entre ambos datan desde 2018. 

Para el caso del coronavirus, sumaron capacidades referidas al desarrollo y optimización de inmunoterapias para enfermedades inflamatorias e infecciosas; sistemas biológicos, patologías y métodos para evaluar la inmunidad generada por las 💉vacunas; y sistemas basados en tecnología de nanopartículas. 

“Lo que proponemos es encapsular las proteínas virales en nanopartículas construidas mediante ensamblado molecular. 

Lo que hacemos es diseñar bloques de construcción de manera tal que al ponerlos en una solución se ensamblan espontáneamente formando una nanopartícula”, cuenta👨‍🔬 Azzaroni, y continúa: 

“Las características de este tipo de ensamblados hacen que sea posible encapsular diferentes elementos biológicos de manera relativamente controlable, lo que tiene potencial interés en el desarrollo de 💉vacunas”.

En el camino por desarrollar la 💉vacuna, se encuentran estudiando distintos protocolos de administración para implementar durante la etapa de experimentación en🐁 animales, y estudiando las respuestas inmunes inducidas. 

“Una vez que encontremos las condiciones experimentales para inducir la mejor respuesta inmune, y caractericemos estos anticuerpos, pasaremos a la fase de análisis de la eficacia de la 💉vacuna en el modelo experimental. 

De esta manera administraremos la 💉vacuna a los 🐁animales y luego la desafiaremos con el SARS-CoV-2 para evaluar el grado de protección conferido mediante la 💉vacunación. 

Esperamos poder concluir estas etapas durante el transcurso de 2021, para luego evaluar la posibilidad y condiciones de pasar a fases clínicas”, explica 👨‍🔬Docena.

La experiencia acumulada a lo largo de la pandemia indica que la única salida posible es a través de la 💉vacunación. 

Si bien existen decenas de 💉vacunas que se encuentran en ensayos clínicos, hasta el momento solo siete, obtenidas en tiempo récord, fueron aprobadas a lo largo del 🌏🌎🌍planeta para su uso de emergencia, y la demanda a nivel 🌐mundial es imperiosa y creciente. 

En este contexto, el desarrollo de 💉 vacunas nacionales cobra especial dimensión para lograr el control de la circulación del virus y el progreso de la enfermedad.

“Por cómo ha avanzado la 💉vacunación, estamos observando que los casos están disminuyendo en muchos países, lo que hace pensar que en un tiempo prudencial la pandemia podrá comenzar a ser controlada. 

Sin embargo, sabemos que esto no será fácil, que estamos en una encrucijada que tiene que ver con la producción y la logística de las 💉vacunas, y que hasta no inmunizar a un 70 u 80 por ciento de la población no alcanzaremos el denominado efecto rebaño, que permitirá controlar el avance de los contagios y de la enfermedad. 

Este proceso se extenderá durante todo 2021, y probablemente parte de 2022, por lo que es importante que se puedan utilizar numerosas 💉vacunas. 

Tampoco sabemos cuán duradera será la inmunidad conferida por estas, ni si se requerirán dosis de refuerzo anuales y/o regionales, lo que dependerá de la aparición de nuevas variantes virales. 

Estos factores determinan que este proceso probablemente se sostenga en el tiempo”, puntualiza 👨‍🔬Docena.

En esa línea, el experto destaca que “es importante considerar que en nuestro país se están llevando adelante distintos proyectos para el desarrollo de 💉 vacunas contra el COVID-19. 

Sabemos que estos procesos dependen ampliamente de las capacidades de los grupos de trabajo, pero fundamentalmente de la 💲 financiación. 

Todos los proyectos en Argentina se encuentran en la fase pre clínica, es decir en modelos🐁 animales, y con amplias posibilidades de poder comenzar en el 2021 los ensayos clínicos en individuos sanos voluntarios”.

Cabe destacar que el proyecto cuenta con la colaboración de equipos científicos del Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales (CINDEFI, CONICET-UNLP), el Centro de Investigaciones Cardiovasculares “Dr. Horacio Eugenio Cingolani” (CIC, CONICET-UNLP), y el Instituto de Química y Fisicoquímica (IQUIFIB, CONICET-UBA).

Por Marcelo Gisande.

Sobre investigación:

Guillermo Docena. Investigador principal. IIFP.

Omar Azzaroni. Investigador principal. INIFTA.

CONICET

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