Posibles riesgos de nano-aditivos alimentarios

Según un artículo publicado este mes en nanotechweb.org, expertos en políticas relacionadas con la nanotecnología piden insistentemente nuevas pruebas de seguridad que aseguren que el uso de aditivos alimentarios que contienen materiales a nanoescala no supone ningún riesgo para la salud.

El llamamiento se ha hecho paralelamente a que la nanotecnología haya salido a la palestra como uno de los principales retos en materia de regulación a los que deberá hacer frente la administración de Obama. También se ha realizado paralelamente al debate sobre cómo reestructurar la Food and Drug Administration (FDA) y posiblemente crear una agencia de seguridad alimentaria independiente del gobierno.

Los expertos del “Project on Emerging Nanotechnologies” (PEN), un proyecto financiado por la organización sin ánimo de lucro Pew Charitable Trusts, piden insistentemente a la FDA que publique una guía sobre cómo los listados existentes de aditivos alimentarios, generalmente reconocidos como sustancias seguras (GRAS), se pueden aplicar a los materiales a nanoescala. Si la FDA tomase esta medida, ayudaría a aumentar la confianza de los consumidores e inversores del sector privado en las nuevas tecnologías. Según las compañías que utilizan materiales a nanoescala en sus alimentos, la tecnología se puede utilizar para mejorar el sabor, la calidad y la seguridad de los alimentos.

"El hecho de que la FDA no haya publicado ninguna guía de nanoaditivos alimentarios deja la puerta abierta a los fabricante para hacer sus propias valoraciones e introducir elementos en el mercado sin la autorización de la FDA, a pesar de tratarse de materiales con propiedades novedosas", señala David Rejeski, director de PEN.

El congreso creó el concepto GRAS para dar cierta flexibilidad al sistema de supervisión, eximiendo a los aditivos realmente considerados seguros del requisito de aprobación antes de su salida al mercado. La FDA y el sector han utilizado este concepto a lo largo de los años para evitar el proceso de aprobación de los aditivos en el caso de sustancias bien probadas y cuya seguridad está reconocida por expertos.

"Algún día, el grueso de pruebas científicas que demuestren la seguridad de un aditivo alimentario a nanoescala será suficiente para cumplir el estándar GRAS. Pero, actualmente, la ciencia no está cerca de alcanzar ese nivel de confianza", señala Andrew Maynard, asesor científico jefe de PEN.

Fuente: Nanotech Now

Detección de nuevo movimiento molecular

Novedosa técnica de rayos X permite una observación del movimiento molecular nunca vista hasta ahora

Un equipo de investigadores del EPFL y el Paul Scherrer Institute (PSI) en Suiza ha desarrollado una novedosa técnica de rayos X que permite la observación del movimiento molecular en una escala de tiempo a la que nunca se había llegado anteriormente. Los resultados de la investigación, dirigida por el profesor Majed Chergui, han sido publicados en línea en la revista Science.

Este descubrimiento abre nuevas perspectivas, altamente prometedoras, para el estudio de sistemas biológicos y químicos. Además, permite una mejor comprensión de la evolución estructural de las moléculas durante una reacción química. Los investigadores lo han aplicado al estudio de los complejos moleculares basados en metales, de gran interés en química. Esto podría conducir a aplicaciones en campos como la energía solar o el almacenamiento magnético de datos.

Evolución estructural

Es posible seguir a un gato mientras aterriza sobre sus patas “en tiempo real” utilizando una cámara con tiempos de obturación del orden de decenas de milisegundos. Hacer lo mismo con las moléculas (100.000 millones de veces más pequeñas que los gatos), requiere unos tiempos de obturación 100.000 millones de veces más rápidos, es decir, de unas cuantas decenas de femtosegundos (1 femtosegundo es a un segundo lo que 1 segundo es a 32 millones de años).

Aunque hay láseres que permiten estas velocidades de obturación, ningún método óptico existente puede capturar la estructura molecular. Para superar esta limitación, el equipo de Chergui combinó láseres que emitían pulsos de femtosegundos de luz ultravioleta visible con una fuente de pulsos de rayos-x de femtosegundos, en una técnica conocida ahora como espectroscopía de absorción de rayos X ultrarrápida. “Con unas longitudes de onda extremadamente cortas como estas, es posible observar los cambios de estructura molecular y, así, obtener información precisa sobre la ruptura, formación y transformación de los enlaces químicos entre los átomos; y todo ello en tiempo real”, explica Chergui.

Fuente: Azonano

Materiales que se reparan sus propios defectos

Según un artículo publicado este mes en Technology Review, unos nuevos recubrimientos protectores desarrollados en la Universidad de Illinois reparan sus propios rasguños sin ninguna intervención externa, protegiendo el metal al que cubren. Los elementos autoreparadores, envueltos en microcápsulas que se abren cuando el recubrimiento resulta dañado, son compatibles con una amplia gama de pinturas y recubrimientos protectores. Estos recubrimientos, comercializados por Autonomic Materials de Champaign, Illinois, podrían estar en el mercado en apenas cuatro meses.

Los materiales, descritos en línea esta semana en la revista Advanced Materials, hna sido desarrollados por Paul Braun y Scott White, ambos profesores del Instituto Beckman de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign. El sistema de autoreparación consta de dos clases de microcápsulas: una rellena con unidades estructurales de polímeros y otra con un catalizador. Puesto que las cápsulas, hechas de poliuretano, mantienen aisladas en su interior a las sustancias químicas reactivas, se pueden mezclar en una amplia gama de recubrimientos. Cuando los recubrimientos resultan dañados, las microcápsulas se rompen y su contenido fluye hacia los rasguños, formando siloxano, un polímero que Braun compara con la masilla para baños. A diferencia de otros sistemas de autoreparación, estos recubrimientos no requieren elevadas temperaturas y humedad para arreglarse.

Los investigadores rayaron unas placas de acero, algunas recubiertas con el material y otras con un recubrimiento convencional; y, a continuación, las sumergieron en agua salada durante cinco días. El metal recubierto con el nuevo material estuvo protegido de la oxidación, mientras que los rasguños del recubrimiento convencional permitieron una oxidación importante.

Christopher Bielawski, profesor ayudante de ingeniería y ciencias de los materiales de la Universidad de Texas, Austin, resalta los aspectos prácticos de estos nuevos recubrimientos, hechos de sustancias químicas más baratas y ampliamente disponibles. Y Braun afirma que los nuevos aditivos se podrían utilizar en una amplia gama de aplicaciones en recubrimientos que se reparan a temperaturas de incluso 150ºC. El grupo demostró el funcionamiento del sistema de autoreparación en varios recubrimientos, incluido en la pintura comercializada de un buque militar.

Fuente: Technology Review

Array de nanocables superconductores a temperatura elevada

Según un artículo publicado este mes en physorg.com, científicos del Instituto Tecnológico de California (California Institute of Technology) han creado, por primera vez, un array de nanocables superconductores a temperaturas relativamente elevadas. El trabajo, publicado recientemente en Nano Letters, podría conducir a la incorporación de nanocables superconductores en las nanotecnologías emergentes.

Investigadores de todo el mundo han estado trabajando en la creación de nanocables superconductores, pero muy pocos estudios han investigado la viabilidad de los nanocables fabricados con materiales superconductores a temperaturas críticas elevadas (Tc alta) y, hasta ahora, nadie había producido unos nanocables de este tipo.

"No sabíamos si la superconductividad Tc alta se podía mantener en nanocables delgados y muy largos ni si su comportamiento seguiría los modelos de los superconductores tradicionales", señaló el químico de CalTech, James Heath, autor del trabajo. "Los materiales de Tc alta en forma de nanoestructuras también son extremadamente difíciles de fabricar porque es necesario mantener su estructura cristalina y otras propiedades y esto no es sencillo".

A menudo, los materiales de Tc alta son más deseables que los superconductores tradicionales porque funcionan a temperaturas más altas que el punto de ebullición del nitrógeno líquido (77ºK). Aunque aún demasiado frías para los estándares de diario, estas temperaturas son más fáciles de lograr en el laboratorio, porque el nitrógeno líquido, disponible en el mercado y de manejo relativamente sencillo, se puede utilizar para enfriarlas. Esto hace que los materiales de Tc alta sean más adecuados para muchas aplicaciones.

A pesar de los obstáculos, Heath y su colega Ke Xu, crearon nanocables de Tc alta utilizando un material de Tc alta muy conocido: un compuesto de óxido de cobre denominado YBCO. Los nanocables se fabricaron a partir de tiras de YBCO constituyendo arrays de hasta 400 nanocables cada uno, alineados en paralelo. Los contactos metálicos cruzaban los cables perpendicularmente de forma que se pudieran medir sus propiedades eléctricas.

Los cables apenas tienen 10 nanómetros de ancho y 200 micrómetros de largo. Su temperatura crítica, es decir, la temperatura por debajo de la cual un material se comporta como superconductor, varía en función de las dimensiones de los cables. Por ejemplo, mientras todos los cables exhiben una transición de superconducción por encima de la temperatura del nitrógeno líquido, el ancho de las temperaturas de transición se amplía a medida que disminuye el ancho de los nanocables. Por ejemplo, los cables de 10 y 15 nanómetros de ancho, se vuelven superconductores a 20ºK y 10ºK, respectivamente.

Debido a este aumento en el ancho de transición, los nanocables de Tc alta de Heath y Xu exhiben un comportamiento de resistencia normal y superconducción en un rango de temperaturas más amplio, superior a 50ºK. Esto podría ser útil en dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUID) basados en nanocables, en los que las oscilaciones de resistencia causadas por la interferencia cuántica entre dos cables se utilizan para medir campos magnéticos extremadamente pequeños.

Fuente: Physorg

La luz como impulsor de nanomáquinas

Ingenieros de la Universidad de Yale, Estados Unidos, han mostrado que es posible aprovechar la fuerza de la luz para impulsar nanomáquinas. El resultado de su investigación podría dar lugar a dispositivos mecánicos completamente ópticos hechos de circuitos fotónicos de tamaño nanométrico.

El trabajo, publicado en la revista Nature, combina con éxito dos importantes campos emergentes de investigación: la nanofotónica y la nanomecánica; y podría hacer posible la fabricación de diminutas piezas mecánicas y óptica en el mismo chip de silicio.

Aunque la fuerza ejercida por los fotones es demasiado débil como para sentirla en la vida diaria, se puede potenciar considerablemente concentrando la luz en circuitos fotónicos de tamaño nanométrico.

Hasta ahora, la fuerza de la luz solo se ha utilizado para mover pequeños objetos mediante una técnica denominada "pinzas ópticas". Estas pinzas funcionan atrapando objetos de tamaño micrométrico cerca del foco de un rayo láser. La técnica permite asir objetos y moverlos a otro lugar utilizando únicamente la luz. Ahora, Hong Tang y sus colegas han llevado este concepto un paso más allá, mostrando que las fuerzas ópticas se pueden aprovechar para mover un dispositivo semiconductor entero.

Los investigadores mostraron que, al pasar una luz concentrada a través de un resonador fotónico nanomecánico independiente, que también actúa como guía de ondas de la luz, el resonador se pliega. La fuerza óptica que causa este desplazamiento se puede medir como el cambio en el acoplamiento entre el resonador y el sustrato subyacente. La fuerza (que puede ser de incluso 8 pN por micrómetro por milivatio) sería lo suficientemente grande para mover maquinaria a nanoescala en un chip, señalan Tang y sus colegas.

La fuerza óptica producida mediante el nuevo método actúa realmente en perpendicular a la dirección del rayo de luz; algo diferente a lo que sucedía en sistemas previos, en los que la fuerza óptica era paralela a la dirección de la propagación de la luz. Esto significa que ya no es necesaria la configuración de los espejos o cavidades, difíciles de implementar en sistemas a escala de circuitos integrados. Y eso no es todo: la fuerza de la luz es intrínsecamente rápida y puede, por tanto, dirigir dispositivos nanomecánicos a frecuencias muy altas, posiblemente superando el hito de corriente de unos cuantos gigahertzios, señala Tang.

Según él, la magnitud de la fuerza es aproximadamente del mismo tamaño que otras fuerzas utilizadas comúnmente para accionar nanodispositivos, como las fuerzas magnéticas o electrostáticas, pero sin la necesidad de campos externos. "Todo esto implica que, en un futuro próximo, será posible desarrollar un sistema nanoelectromecánico completamente fotónico, con activación y detección óptica integrada". Por otra parte, todos los dispositivos ópticos requerirían también mucha menos energía que los que utilizan electrones.

Fuente: Nanotech Web

Nanomáquina alimentada por luz

Un nanoláser de silicio utiliza la fuerza óptica para realizar el trabajo mecánico en un circuito eléctrico.

Desde la década de los 80, los investigadores han utilizado láseres para detener las vibraciones moleculares, con el fin de poder observar a las moléculas en su entorno natural. Ahora, los investigadores de la Universidad de Yale han utilizado la misma clase de fuerza óptica a nanoescala para controlar un circuito integrado. Su dispositivo podría sentar las bases para el desarrollo de rápidos chips ópticos de bajo consumo, del mismo modo que los transistores son la unidad de construcción de los actuales circuitos electrónicos. El nuevo dispositivo, un nanoresonador impulsado por luz, se podría utilizar también como detector químico extremadamente sensible. El trabajo supone un gran hito en la combinación de fuerzas mecánicas y ópticas a nanoescala.

Los chips que utilizan luz en lugar de electrones para transportar los datos deberían ser más rápidos y consumir menos energía que los circuitos integrados tradicionales, pero hasta ahora, incluso los chips ópticos más rápidos incorporan unos elementos eléctricos denominados moduladores. Estos moduladores codifican la luz con los datos convirtiendo la señal de la luz en electrones y luego otra vez en luz. Este paso extra hace que los chips ópticos resulten complejos y gasta energía. El circuito desarrollado por los investigadores de Yale, dirigidos por el profesor de ingeniería eléctrica Hong Tang, incorpora un modulador que funciona con luz, no con electrones.

El grupo de Yale inició su trabajo creando un chip óptico de silicio. Para fabricar el modulador, grabaron una pequeña parte de la guía de ondas, la delgada vía de silicio por la que viajan los fotones, en una barra de 500 nanometros de grosor.

Este láser de silicio, suspendido desde la superficie del chip de modo que se pueda doblar, tiene dos funciones: transporta la señal óptica y la modula. Tang y sus colegas enviaron una señal de luz a través del circuito integrado y, a continuación, iluminaron con luz láser el modulador nanoóptico, haciendo que oscilase arriba y abajo. Estas oscilaciones modulan la velocidad de la luz que viaja por el láser.

El equipo de Yale ha sido el primero en demostrar la existencia de esta fuerza óptica en un circuito integrado y el primero también en aprovecharla para fabricar un dispositivo que funciona. "Se puede dar un uso real a la fuerza de la luz", señala Tang. Su grupo ha demostrado también que se pueden hacer filas de cientos de resonadores en funcionamiento en un solo chip.

Fuente: Technology Review