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Zeolitas en Etiopía: una solución ecológica contra la fluorosis

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Te has preguntado alguna vez por qué aparecen manchas en los dientes? El tabaco o el vino tinto son algunas de las causas que te vendrán a la cabeza más rápidamente. Entre la multitud de motivos posibles que encontrarás, nos detendremos en uno que va más allá del esmalte dental: la fluorosis. Además de las manchas que produce en los dientes, esta enfermedad ósea causada por el consumo excesivo del ión fluoruro (conocido como flúor) en la dieta, sobre todo a través del agua, puede provocar osteoesclerosis, calcificación de los tendones y ligamentos, deformidades de los huesos, y otras afecciones.

Fuente de agua potabilizada

Fuente de agua potabilizada por la tecnología del CSIC en Etiopía. / César Hernández.

Según estima la Organización Mundial de la Salud (OMS), la fluorosis afecta a unos 300 millones de personas en el mundo. No en vano, la OMS considera que el flúor es una de las diez sustancias químicas que constituyen una preocupación para la salud pública, entre las que también figuran el amianto, el arsénico y el mercurio, entre otras.

A pesar de que el fluoruro tiene efectos beneficiosos para nuestra dentición como la reducción de las caries, la presencia de elevadas cantidades de este elemento en el agua puede convertirlo en un contaminante natural. Consumir agua con una concentración de fluoruro superior a 1,5 miligramos por litro (límite establecido por la OMS) puede provocar problemas de salud asociados a la fluorosis, como los antes citados, y es especialmente perjudicial para mujeres en estado de gestación y niños/as que están formando sus huesos.

La existencia de flúor en el agua tiene un origen geológico, es decir, se debe a que el agua está en contacto con rocas de acuíferos que tienen el ion fluoruro en su composición química. Estas rocas se hallan en terrenos volcánicos, por tanto, más de 25 países en todo el mundo están afectados por la contaminación de fluoruros en el agua, entre los que se encuentran España, China, India, Estados Unidos y Etiopía. En este último país, el 41% de sus fuentes de agua potable tienen una concentración de fluoruro superior a 1,5 mg/l y se calcula que aproximadamente el 15% de la población etíope está afectada por fluorosis.

Zeolitas naturales

Mineral de Estilbita, zeolita natural de Etiopia. / Defluoridation Ethiopia.

Filtros naturales para atrapar el fluoruro

Etiopía es uno de los países pertenecientes al valle del Rift, junto con Kenia, Uganda y Tanzania. En la zona del valle del Rift etíope, “donde se abra un pozo, va a haber contaminación por fluoruro y, por tanto, la enfermedad tiene elevados números”, asegura Isabel Díaz, investigadora del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP). Díaz es además una de las inventoras de una tecnología que permite extraer el fluoruro del agua de una manera barata y sostenible.

Esta tecnología está basada en zeolitas naturales, un mineral abundante en Etiopía, así como en otros lugares del mundo, ya que también es de origen volcánico. “Su principal característica es que es un material muy poroso, lleno de cavidades de tamaño molecular”, explica la científica del CSIC. Gracias a esta estructura, las zeolitas tienen la capacidad de atrapar una amplia variedad de elementos, como sodio, potasio, calcio y magnesio, y son utilizadas como catalizadores y absorbentes en un gran número de procesos químicos industriales, sobre todo en la industria petroquímica.

Estructura zeolita

Estructura atómica de la Estilbita. En azul moléculas de agua, verde cationes calcio y morado cationes sodio. / Defluoridation Ethiopia.

Con la nueva tecnología desarrollada por el grupo del ICP —además de Isabel Díaz como investigadora principal, forman parte del equipo los científicos Joaquín Pérez Pariente y Luis Gómez Hortigüela—, junto con la Universidad de Adís Abeba, se modifica la zeolita para que absorba selectivamente el ion fluoruro. “De esta forma es posible abastecer a la población de agua potable”, afirma Díaz. Esta solución resulta primordial en el valle del Rift en Etiopía, dado que el agua de los pozos en la zona tiene una concentración de fluoruro de 2-3 mg/l, prácticamente el doble del límite que establece la OMS.

Planta potabilizadora

Planta potabilizadora con zeolitas en Etiopía. / César Hernández.

Aunque este tipo de métodos basados en absorbentes generan una gran cantidad de residuos tras su uso, una de las mayores ventajas de la zeolita es que luego puede usarse como fertilizante del suelo. En la actualidad, se han instalado dos plantas potabilizadoras con zeolitas en las localidades etíopes Dida y Obe, gracias al proyecto Defluoridation Ethiopia, del CSIC y la ONG Amigos de Silva. Esta acción supone un primer paso para que empiece a mermar la cifra de 14 millones de personas en riesgo de padecer fluorosis que, según los estudios, viven en el país africano.

 

Sumérgete en el océano desde casa: una propuesta del CSIC para explorar los ecosistemas marinos

Por Mar Gulis (CSIC)

3, 2, 1… ¡Al agua! Este viaje comienza con los habitantes más pequeños del océano: protozoos, microalgas, virus, bacterias y animales microscópicos como los tardígrados o las pulgas de agua. Aunque no los vemos a simple vista, son millones de seres diminutos que cumplen un papel esencial para el funcionamiento de los ecosistemas marinos. Este fascinante micromundo te espera en ‘El océano en casa’, un proyecto del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC) que ofrece todo tipo de materiales para que el público infantil se sumerja en las aguas oceánicas sin moverse del sofá.

Solo tenéis que entrar en su web y elegir entre varios bloques temáticos que dan a conocer la biodiversidad marina y la importancia de los mares en nuestro día a día. Si os decantáis por el epígrafe ‘Un océano con muchas características’, encontraréis lecturas, dibujos para colorear o rompecabezas y enigmas sobre los distintos ambientes marinos que hay en el planeta. También podréis probar el juego ‘De tierra o de mar’ o experimentar el viaje que realiza un grano de arena desde los Pirineos hasta el cañón de Palamós.

La web del proyecto, cuyos contenidos fueron inicialmente publicados en catalán y ahora se han traducido al castellano, está llena de recursos para niñas y niños curiosos. Por ejemplo, los epígrafes ‘El océano: un mar de ríos’, ‘Las praderas del mar’ y ‘Animales del océano’ incluyen animaciones de la NASA, experimentos caseros, unidades didácticas y hasta cuentos y cómics para aprender qué son las corrientes marinas, ver prados de posidonia y conocer la diversidad animal que esconden mares y océanos.

El viaje no ha hecho más que empezar, porque el bloque titulado ‘El océano y nosotros/as’ está repleto de contenidos para seguir buceando y descubriendo organismos fascinantes. A través de varios vídeos, en el primer apartado, dedicado a las medusas, entenderéis por qué estos animales nos pican cuando nos bañamos en la playa, qué necesitamos para identificarlos y cómo actuar en caso de una picadura. Quienes quieran saber más sobre estos extraños invertebrados podrán también participar en el proyecto de ciencia ciudadana ‘Observadores del mar’.

La aventura continúa con ‘Buques oceanográficos’, donde encontraréis información sobre las grandes embarcaciones donde muchos científicos y científicas investigan a la vez el océano. Si estáis listos para embarcar, buscad el vídeo que os llevará a bordo del Sarmiento de Gamboa, uno de los buques oceanográficos del CSIC.

Hay más. Los epígrafes ‘El fitoplancton’, ‘Basura marina’ y ‘Océano y atmósfera’ contienen audiovisuales para descubrir ese universo de microbios y pequeños organismos acuáticos o calibrar el impacto que tienen los microplásticos y otros residuos en el mar. En esos apartados se puede acceder a otro montón de actividades para realizar en casa: experimentos, guías didácticas o incluso fichas para colorear y entender el ciclo del agua.

Si el mundo marino os engancha, estad atentos a la web de ‘El océano en casa’ porque habrá nuevos contenidos. ¡Y participad! El Instituto de Ciencias del Mar os anima a enviar comentarios, preguntas o sugerencias a la dirección de correo electrónico oceanliteracy@icm.csic.es. Al otro lado de la pantalla, alguien dedicado a investigar el universo marino os contestará.

 

 

¿Es posible “oler” una enfermedad?

Por Laura López Mascaraque (CSIC)*

Aunque el olfato es el más desconocido de los sentidos, es bien sabido que los olores pueden provocar reacciones emocionales, físicas y mentales. Así, algunos olores desagradables y penetrantes, denominados hedores, se han asociado históricamente tanto a la muerte como a la transmisión de enfermedades.

Antes de que se comenzaran a perfeccionar los medios de investigación médica a partir del siglo XVIII, el análisis del olor y color de la orina era el recurso más empleado en el diagnóstico. Desde la Edad Media existían ruedas de orina, divididas en 20 colores posibles, con categorías olfativas que marcaban analogías entre estos caracteres y la dolencia. Los pacientes llevaban la orina en frascos de cristal transparente y los médicos, además de observarla, basaban su diagnóstico también en su sabor. En 1764, el inglés Thomas Willis describió como muy dulce, similar a la miel, la orina de una persona diabética, por lo que a esta enfermedad se la denominó Diabetes mellitus, e incluso durante un tiempo se la llamó enfermedad de Willis.

Rueda de orina medieval que se utilizaba para la realización de uroscopias

Rueda de orina medieval que se utilizaba para la realización de uroscopias.

Hay otras anécdotas curiosas, como la “enfermedad del jarabe del arce”, una patología rara de origen metabólico así llamada por el olor dulzón de la orina de los pacientes, similar al de este alimento. En otros casos, la orina puede oler a pescado si se padece trimetilaminuria (o síndrome de olor a pescado), mientras que el olor a levadura o el olor a amoniaco se debe a la presencia de determinadas bacterias.

El cirujano francés Landré-Beauvais (1772-1840) recomendaba a los médicos memorizar los diferentes olores que exhalaban los cuerpos, tanto sanos como enfermos, a fin de crear una tabla olfativa de las enfermedades para elaborar un primer diagnóstico. En concreto, él y sus seguidores entendían que la halitosis es uno de los signos del empacho e intentaban descubrir determinadas enfermedades por las alteraciones del aliento. Pensaban que algunas patologías tenían un determinado olor, es decir, hacían emanar del cuerpo del paciente compuestos orgánicos volátiles específicos. No les faltaba razón, y aunque hoy día el uso del olfato en la práctica médica ha desaparecido, sabemos que el patrón aromático que desprende una persona enferma es distinto al de una sana:

  • Un aliento con olor afrutado se manifiesta a medida que el organismo elimina el exceso de acetona a través de la respiración, lo que puede ocurrir en caso de diabetes.
  • Un aliento que huele a pescado crudo se produce por un trastorno del hígado (insuficiencia hepática).
  • Un aliento con olor a vinagre es desprendido por algunos pacientes con esquizofrenia.
  • El olor similar al amoniaco (parecido a la orina) suele ser signo de insuficiencia renal o infección en la vejiga.

El análisis moderno del aliento empezó en la década de 1970, cuando el doble premio Nobel de Química (1954) y de la Paz (1962) Linus Pauling detectó por cromatografía de gases más de doscientos compuestos orgánicos volátiles, aunque en la actualidad sabemos que por nuestra boca podemos exhalar más de tres mil compuestos. Entre las pruebas de aliento más conocidas actualmente destacan la que se realiza para detectar la presencia de la bacteria Helicobacter pylori, responsable de úlceras e inflamación del estómago y de la gastritis; las pruebas de alcoholemia que identifican la presencia de etanol y acetaldehído; y las que detectan óxido nítrico como predictivo del asma infantil.

Del olfato canino a las narices electrónicas

Existen indicios de que perros bien entrenados pueden detectar tumores cancerígenos a partir del aliento y las heces. Distintos laboratorios intentan descubrir algún elemento común de los diferentes tumores y, dado que estos animales poseen una enorme capacidad de discriminación odorífera, incluso con olores extremadamente parecidos en su composición química, están siendo entrenados para que, oliendo la orina de los pacientes, puedan indicar o predecir la existencia de cáncer de próstata, pulmón y piel. Una vez se conozcan los tipos de compuestos segregados por las células tumorales que identifican los perros, se podrán desarrollar narices electrónicas para complementar la práctica clínica.

Las narices electrónicas utilizan sensores químicos de vapores (gases) para analizar algunos compuestos orgánicos volátiles que se exhalan en el aliento. Esperamos que, en un futuro próximo, esta identificación electrónica de los olores permita establecer biomarcadores que contribuyan al diagnóstico precoz de diferentes tipos de asma, diabetes, cáncer o enfermedades tropicales como hidatidosis, leishmaniasis y dengue.

De hecho, en la actualidad, se está estudiando la posibilidad de desarrollar narices electrónicas para ayudar en el diagnóstico de la enfermedad Covid-19 a través del aliento de una persona, a fin de detectar la presencia o no del SARS-CoV-2. El paso previo imprescindible será identificar los compuestos orgánicos volátiles propios de esta enfermedad. También, varios estudios a nivel internacional han reportado una asociación directa de la pérdida abrupta del olfato y/o gusto (anosmia/ageusia) como un síntoma temprano común de esta enfermedad. Por ello, varias asociaciones médicas, y en distintos países, han apuntado que la anosmia podría ser un buen marcador de presencia en casos asintomáticos. Además, parece que este síntoma también podría indicar que la infección por SARS-CoV-2 no será tan severa.

 

Laura López Mascaraque es investigadora del Instituto Cajal del CSIC y autora, junto con José Ramón Alonso, de la Universidad de Salamanca, del libro El olfato de la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).

Ciencia online: más de 100 conferencias de divulgación del CSIC para ver en casa

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Por qué el cambio climático es un problema urgente? ¿De qué está hecho el universo? ¿Cómo se extinguieron los Neandertales? ¿Tiene la vida un origen extraterrestre? Estos días de confinamiento suponen una excelente oportunidad para saciar tu curiosidad científica. Las más de 100 charlas para todos los públicos que el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ofrece en sus canales online te ayudarán a buscar respuestas a estas y otras muchas preguntas. Además, te permitirán conocer los últimos avances de la ciencia por boca de investigadores e investigadoras que trabajan en una gran variedad de campos, como la demografía, la biología, la geología o la física teórica.

Fernando Valladares

Fernando Valladares, investigador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), en una de sus charlas sobre cambio climático.

Del universo a las partículas elementales

Si lo que te interesa son los meteoritos, las estrellas o la vida extraterrestre, puedes asomarte al impresionante catálogo de conferencias del Ciclo Lucas Lara, organizado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC). En ellas no solo oirás hablar de astronomía, sino también de asuntos como la inteligencia artificial, el dolor o los mosaicos de La Alhambra.

En caso de que te vaya más la física ‘pura y dura’, las conferencias del Instituto de Física Teórica (IFT-CSIC/UAM) no te defraudarán. El bosón de Higgs y el misterio de la masa, el fin del espacio-tiempo o las misteriosas propiedades de los neutrinos son solo algunas de las muchísimas cuestiones tratadas en ellas. De todas formas, la física del CSIC no se agota aquí. En esta misma área del conocimiento, tampoco puedes perderte las charlas del Instituto de Física Fundamental (IFF-CSIC), que se ocupan de temas como la antimateria, los mitos de la física cuántica o la computación cuántica.

La investigadora Laura López-Mascaraque, del Instituto Cajal (IC-CSIC), habla de la ruta de los aromas de la nariz al cerebro en el ciclo ‘¿Qué sabemos de?’.

Para saber de todo

Para quienes no tengan tan definida una temática de interés, el ciclo Jam Science ofrece la oportunidad de ver a investigadores e investigadores de perfil muy diverso hablando de su trabajo en un ambiente muy distendido: nada más y nada menos que un bar. Organizada por la científica del CSIC Carmen Fernández, esta iniciativa ha abordado cuestiones como el enigma de los Neandertales, el posible origen extraterrestre de la vida en nuestro planeta, la exploración antártica o la importancia de las vacunas. Los vídeos de estas charlas están disponibles en los canales de Youtube DC SciCommAgora Mundi Ciencia.

Otro ciclo de contenido científico amplio que te permitirá aumentar tus conocimientos son las Friday Talks. ‘Música y neurociencia’, ‘Un nuevo océano en la era del plástico’ o ‘Gatos y tigres… ¿bajo el mar?’ son títulos de algunas de las intervenciones recogidas por esta propuesta del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC).

Y aún hay más. ¿Qué somos capaces de hacer editando genes? ¿Cómo sabe el cerebro lo que la nariz huele? ¿Se va a convertir la Comunidad Valenciana en un desierto? Estos interrogantes sirven de partida a tres de las conferencias del ciclo ‘¿Qué sabemos de?’ con el que la Delegación del CSIC en Valencia te propone indagar en las claves científicas del bienestar.

Los Neandertales son el eje de esta charla de Antonio Rosas, del MNCN-CSIC, en el ciclo Jam Science.

Cambio climático y geología

Volviendo a temáticas más específicas, el investigador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) Fernando Valladares te invita a reflexionar sobre el cambio climático y los desafíos que plantea en su serie de vídeos La salud de la humanidad, en la que intercala conferencias con varias piezas informativas de elaboración propia. Y en una línea similar, Daniel García-Castellanos, del Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera (ICTJA-CSIC), comparte su pasión por la geología en sus charlas sobre megainundaciones, tectónica de placas y erosión del suelo.

Y para terminar, puedes darte una vuelta por los ciclos Demografía hoy y ¿Qué sabemos del arte rupestre?, así como los seminarios de la Estación Biológica de Doñana. Estos vídeos, de contenido algo más especializado que los anteriores, te permitirán profundizar en las cuestiones que tratan.

Como ves, tienes muchas conferencias para elegir. ¿Por cuál quieres empezar?

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Ciencia en casa: 10 sencillas propuestas para hacer experimentos con agua

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Te atreves a construir tu propio acuífero? ¿Quieres coger un hielo sin tocarlo? ¿Te animas a ‘fabricar’ escarcha? Estos son solo algunos de los 10 experimentos que complementan la exposición La esfera del agua (CSIC-Aqualogy) y cuyas fichas, disponibles online de forma gratuita, te lo pondrán muy fácil para convertir tu casa en un entretenido laboratorio.

Todos ellos pueden realizarse con materiales económicos y de uso cotidiano, y se adaptan al público de diferentes edades. Si estos días de confinamiento quieres que tus hijos e hijas a partir de tres años conozcan las peculiares propiedades del agua mientras pasan un buen rato o eres una persona adulta que no ha perdido la curiosidad científica, no lo dudes y ponte manos a la obra.

Huevo en un vaso de agua

Hacerlo es tan sencillo como coger un vaso con agua, un huevo y un puñado de sal. Con estos elementos y la ficha ‘El huevo que flota’ podrás entender de manera muy sencilla y explicar a quienes te rodean conceptos complejos como la densidad, el peso o el volumen. El objetivo del experimento es precisamente que cualquiera pueda comprender estos fenómenos y tratar de dar sentido a sus definiciones abstractas –por ejemplo, la que establece que la densidad es “una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia o un objeto sólido” –.

Veamos otro caso. Coge una moneda y echa, poco a poco, gotas de agua sobre ella con un gotero, una jeringuilla o algo similar. ¿Eres capaz de adivinar cuántas gotas se quedarán sostenidas sobre la moneda? Si lo pruebas, te sorprenderás y seguramente lograrás familiarizarte con otro concepto: el de tensión superficial. ¿Y qué pasaría si añadimos un poco de detergente al agua y volvemos a contar cuántas gotas caben? Solo tienes que probar para descubrirlo.

Gotas de lluvia horneadas

Gotas de lluvia horneadas en el experimento de la ficha nº 5.

También encontrarás propuestas para recordar estos días de cuarentena, como la que te invita a guardar gotas de lluvia de un día concreto. Basta con sacar por la ventana un recipiente con harina mientras llueve y dejar que varias gotas caigan sobre él. Si las horneas un poco como si de un bizcocho se tratase, podrás guardarlas como testimonio de estos días tan especiales. ¿Te apetece luego pintarlas o realizar con ellas un cuadro?

Poner a prueba tu habilidad es otro de los desafíos que te esperan. ¿Crees que puedes coger un hielo sin tocarlo? Pues con agua, hielo, un vaso, sal y un hilo o una cuerda, lo lograrás. Esta experiencia te permitirá conocer en qué consiste el denominado descenso crioscópico, es decir, el descenso de la temperatura por debajo de los cero grados centígrados, y cómo cambia la temperatura del agua o el hielo cuando añadimos un poco de sal.

Las fichas te ayudarán a llevar a cabo todos los experimentos con éxito. Cada una recoge los materiales necesarios, el procedimiento que debes seguir dividido en sencillos y concisos pasos y una explicación adaptada a distintas edades (Educación Infantil y Primaria, por un lado; y Educación Secundaria y público adulto, por otro). También incluye un apartado final de curiosidades e imágenes que te servirán para entender mejor todo el proceso.

La exposición La esfera del agua y sus fichas de experimentos son recursos elaborados por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y Aqualogy en el marco del Año internacional de la cooperación en la esfera del Agua 2013. La muestra, cuyos paneles también pueden descargarse, introduce al público en el mundo del agua, desde sus propiedades químicas hasta su papel en la historia y la civilización humana.

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Ciencia para la cuarentena: pon a prueba tus conocimientos con Hi Score Science

Por Mar Gulis (CSIC)

¿A qué temperatura hierve el agua en lo alto del Everest? ¿Qué es la energía según la física? ¿De qué color es el grafeno? Estas son algunas de las casi 1.000 preguntas que incluye Hi Score Science, un juego para dispositivos móviles y ordenadores con el que podrás poner a prueba tus conocimientos científicos mientras pasas un buen rato.

Desarrollado por dos centros de investigación del CSIC y la Universidad de Zaragoza –el Instituto de Ciencias de Materiales de Aragón y el Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea–, Hi Score Science lanza ahora un torneo nacional online para quienes busquen planes alternativos durante la cuarentena.

Hi Score Science

Como en torneos anteriores, en esta ocasión también pueden participar personas de cualquier edad de todas las localidades de España. El ganador o ganadora obtendrá un premio especial: el juego escape room ‘Exit: el laboratorio secreto’. Las tres primeras personas clasificadas recibirán, además, un lote de libros de divulgación de la colección ‘¿Qué sabemos de?’ (CSIC-Catarata) y una chapa Hi Score Science, y las 10 primeras, un certificado.

Si te apetece participar o simplemente sientes curiosidad, lánzate sin prejuicios. La participación es anónima y gratuita, y los perfiles de quienes han ganado concursos precedentes son muy variados: hay docentes y personal investigador, pero también estudiantes de entre 11 y 17 años.

Quien quiera aligerar la cuarentena con un poco de ciencia, que tome nota de las coordenadas: el torneo permanecerá abierto desde el próximo jueves 26 de marzo a las 11 horas hasta el lunes 30 a la misma hora. Concursar es muy sencillo: simplemente hay que descargarse Hi Score Science en un móvil Android o iOS o en un ordenador PC o Mac, y jugar, con nombre de usuario y contraseña, en modo multijugador online en el torneo Curie.

Hi Score Science cuenta con apoyo económico de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), adscrita al Ministerio de Ciencia e Innovación.

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Las dos medallas del Nobel que escaparon a los nazis

Por Mar Gulis (CSIC)*

9 de abril de 1940: el químico húngaro George Hevesy, conocido por haber descubierto el hafnio, acude como cada mañana a su trabajo en el Instituto de Física Teórica de la Universidad de Copenhague, Dinamarca. No es un día como cualquier otro: Alemania está invadiendo el país. Los ataques han comenzado durante la madrugada y el gobierno danés, consciente del desequilibrio de fuerzas, no ha tardado en presentar la rendición.

A su llegada, Hevesy encuentra a Niels Bohr, premio Nobel de Física en 1922 y director del instituto. El ‘padre’ de la mecánica cuántica está preocupado. No es ser hijo de madre judía lo que le inquieta en ese momento –al fin y al cabo, al nacer fue bautizado en el catolicismo–, sino que los ocupantes encuentren lo que obra en su poder. Bohr esconde las medallas del premio Nobel de dos físicos alemanes que, de una u otra forma, se han significado como opositores al régimen nazi: Max Von Laue, galardonado en 1914 por sus trabajos en cristalografía de rayos X, y James Franck, premiado en 1925 por sus investigaciones sobre el comportamiento de los electrones. Ambos han depositado sus condecoraciones en el instituto precisamente para evitar que caigan en manos de las autoridades de su país.

Se trata de un legado demasiado comprometedor. La Alemania de Hitler castiga incluso con la pena de muerte sacar oro del país; y las medallas están hechas con 200 gramos de oro de 23 quilates cada una. Franck, de origen judío, vive exiliado en Estados Unidos, pero Von Laue permanece en Alemania. “El nombre de Laue estaba grabado en la medalla, su descubrimiento por las fuerzas invasoras habría tenido muy serias consecuencias para él”, escribe Hevesy acabada la Segunda Guerra Mundial.

De izquierda a derecha: James Franck, Max Von Laue, George Hevesy y Niels Bohr.

Hay que darse prisa. El húngaro propone enterrar los metales, pero Bohr teme que alguien pueda descubrirlos. Entonces, echan mano de sus conocimientos sobre química. El oro es inalterable por el aire, el calor, la humedad y la mayoría de los elementos químicos, pero puede disolverse con agua regia, una combinación de una parte de ácido clorhídrico y tres de ácido nítrico.

Hevesy se pone manos a la obra y pasa la jornada encerrado en el laboratorio disolviendo las medallas. No es un trabajo fácil: “El oro es extremadamente no reactivo y difícil de disolver”, cuenta años después a Von Laue. Mientras tanto, en las calles de Copenhague ya desfilan las tropas invasoras.

Hasta 1980 todas las medallas del premio Nobel fueron acuñadas en oro de 23 quilates.

Cuando los nazis ocupan el instituto no advierten nada sospechoso. En 1943, Bohr y Hevesy, que acaba de recibir el Nobel por el estudio de organismos vivos mediante trazas radioactivas, parten al exilio. Temeroso de que Alemania se adelante en la carrera armamentística, el primero acaba en Estados Unidos colaborando con el proyecto Manhattan, que da lugar a la primera bomba atómica.

El oro permanece disuelto en agua regia hasta el fin de la guerra. Tras su regreso a Dinamarca, Bohr lo recupera y en 1950 lo envía a la Real Academia Sueca de Ciencias junto con una carta en la que explica lo sucedido. La Fundación Nobel refunde el metal y acuña con él nuevas medallas similares a las originales. Frank recibe el galardón en 1952 en una ceremonia celebrada en la Universidad Chicago. El relato más extendido sostiene que Von Laue también ‘recupera’ su medalla, aunque de esto no queda registro oficial.

 

* Si quieres descubrir más historias sorprendentes relacionadas con la química, consulta la web de la Yincana Virtual Entre Matraces, organizada por el Instituto de Química Médica del CSIC en colaboración con la FECYT. 

Te mostramos en un minuto las mejores imágenes científicas de FOTCIENCIA17

Por Mar Gulis (CSIC)

La extraordinaria anatomía de los caballitos de mar retratada a través de cuatro técnicas lumínicas, una imagen de microscopio que nos muestra los grandes ojos compuestos de los mosquitos o los surcos geométricos de un cultivo sostenible de cebada observados desde un dron. Estas son algunas de las siete propuestas seleccionadas en la 17ª edición de FOTCIENCIA, una iniciativa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con apoyo de la Fundación Jesús Serra, que trata de acercar la ciencia a la sociedad mediante la fotografía.

Las enormes antenas en forma de abanico que algunas luciérnagas de Brasil utilizan para detectar las feromonas del sexo opuesto o la asombrosa estructura del nanoplancton marino amenazado por el cambio climático en el Mediterráneo son otros de los fenómenos reflejados en las imágenes, que han sido escogidas por un comité compuesto por profesionales relacionados con la fotografía, la microscopía y la comunicación científica.

Las dos fotografías restantes llaman nuestra atención sobre los microplásticos que se encuentran en los organismos que constituyen la base de la cadena trófica marina y que llegan a los consumidores finales, los seres humanos, así como sobre el hecho de que la naturaleza es química y que la química está en la naturaleza. Puedes ver todas ellas en el vídeo que acompaña a este post.

Con estas imágenes y una selección más amplia de entre las cerca de 450 presentadas, próximamente se realizará una exposición itinerante y un catálogo.

Para saber más sobre las imágenes escogidas, pincha aquí.

En esta 17ª edición, FOTCIENCIA se ha sumado a los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible declarados por Naciones Unidas.

¿Nos encaminamos hacia la sexta extinción?

Por Mar Gulis (CSIC)

“El 25% de las especies de la Tierra desaparecerá en las próximas décadas si el cambio climático persiste. Es decir, en función de las emisiones y del grado de calentamiento global, perderemos de 500.000 a un millón de especies de animales y plantas”. Esta es la respuesta de la bióloga evolutiva Isabel Sanmartín, investigadora en el Real Jardín Botánico (RJB-CSIC), a la pregunta de si hay evidencias científicas suficientes para predecir el impacto del aumento de las temperaturas sobre la biodiversidad.

Invernadero del Real Jardín Botánico del CSIC / Irene Lapuerta

A partir del análisis de fósiles y de reconstrucciones de ADN, Sanmartín investiga cómo se adaptaron las plantas en el pasado a las variaciones climatológicas. Esas indagaciones le dan pistas para entender lo que sucede en el presente y vislumbrar qué sucederá en el futuro. Y las evidencias se acumulan: “El calentamiento global se está produciendo tan rápido que es muy difícil que las especies consigan adaptarse”, señala. Ahí están los datos: “Por ejemplo, en los bosques tropicales, donde vive el 50% de los organismos de la Tierra, calculamos que desaparecerá el 45% de las plantas”.

El aumento de la temperatura y la destrucción de hábitat, en gran medida provocados por la actividad humana, son las principales causas de esta pérdida de biodiversidad que ya se denomina “sexta extinción masiva”, afirma la bióloga.

Las variaciones del clima no son algo nuevo. A lo largo de la historia de la Tierra, factores geológicos como la tectónica de placas han generado cambios climáticos. Las reconstrucciones paleoclimáticas realizadas permiten afirmar que “cuando los continentes estaban juntos, en Pangea, el clima era árido y frío; en cambio, cuando se separaron el clima se hizo tropical. Eso se ve a lo largo de los últimos 600 millones de años”, explica Sanmartin.

¿Qué es entonces lo que hace que el actual calentamiento global dispare las alarmas en la comunidad científica? Básicamente, la velocidad a la que se producen estos cambios y lo que ello implica. “Quizá lo más relevante de esta era del Antropoceno es precisamente lo distinta que es de otras extinciones masivas que se han producido antes. En los cambios climáticos producidos por el movimiento de los continentes, los tiempos son geológicos; estamos hablando de varios de millones de años. El Antropoceno son [como mucho] 10.000 años, desde la aparición de la agricultura, y sin embargo la tasa de extinción de fondo –el número de extinciones por millón de especies por año (background extinction)– ha aumentado entre 100 y 10.000 veces”, detalla Sanmartin.

Más allá del impacto ambiental, la desaparición de tantas especies afectará directamente a la agricultura y por tanto a la obtención de alimentos para el sustento humano, pero también a la economía o incluso a la aparición de conflictos entre comunidades. La Plataforma Intergubernamental de Ciencia y Política sobre Biodiversidad y Servicios de los Ecosistemas (IPBES) de la ONU advierte que estamos ante la primera gran extinción causada por el ser humano, y desde distintos foros científicos, personal investigador de todo el mundo acumula conocimiento y plantea soluciones a este problema.

La pérdida de biodiversidad es uno de los grandes desafíos asociados al cambio global, entendido este como el conjunto de impactos medioambientales provocados por la actividad humana. En el CSIC queremos divulgar lo que dice la ciencia respecto a esta cuestión. Con ese objetivo hemos creado el espacio ‘Científicas y Cambio Global’, donde entrevistamos a Isabel Sanmartin y otras investigadoras que, desde muy diversas disciplinas, tratan de comprender el alcance de este fenómeno, sus causas, sus efectos y qué podemos hacer para afrontarlo.

Científicas y Cambio Global cuenta con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

¿Para qué sirve un láser?

Por José Vicente García Ramos (CSIC)*

Cuando se inventó, en 1960, el láser no servía para nada. De hecho, en aquellos tiempos algunos científicos se referían a él como “una solución en busca de problema”. Entonces, ¿para qué lo inventaron? Parece que querían probar, experimentalmente, que el mecanismo de amplificación de la luz por emisión estimulada, predicho por Einstein en 1917 y demostrado con microondas en 1954, podía extenderse a la luz visible.

Hoy, sin embargo, la situación es muy diferente y el láser ha encontrado tantas aplicaciones que nos resulta casi imposible enumerarlas. Las tres características que diferencian la luz de un láser de la luz del Sol o de la generada por una bombilla son que, en el caso del láser, se trata de un haz de luz monodireccional, monocromático y coherente.

Hoy día los láseres tienen numerosas y variadas aplicaciones. / Wikimedia Commons

Hoy día los láseres tienen numerosas y variadas aplicaciones. / Wikimedia Commons

Cualquier láser contiene al menos tres elementos fundamentales: un medio activo, un sistema de bombeo y una cavidad resonante. El medio activo es el material (sólido, líquido o gaseoso) que emite la luz. Para que este medio activo emita luz hay que excitarlo de alguna manera, del mismo modo que el filamento de una bombilla necesita una corriente eléctrica que pase por él. En el caso de un láser se trata del sistema de bombeo, que puede consistir en otro láser, una lámpara convencional o una corriente o descarga eléctrica. El medio activo se coloca entre dos espejos que forman una cavidad resonante donde la luz rebota entre ellos y ayuda a la amplificación, como lo que ocurre en la caja de resonancia de una guitarra que amplifica las ondas acústicas. Uno de los espejos es semirreflectante, por lo que parte de la luz amplificada sale de la cavidad resonante en forma de haz.

El volumen de información que transmite una onda electromagnética depende de su frecuencia; en este sentido, la luz de un rayo láser resulta idónea para la transmisión de señales. Por eso, entre sus aplicaciones más usadas está la lectura de discos compactos, la fabricación de circuitos integrados y la lectura de códigos de barras. En el ámbito de la medicina, la tecnología láser se aplica a los bisturís cauterizantes, ya que permite realizar cortes muy finos de gran precisión, evitar cualquier riesgo de contagio y cauterizar de manera inmediata, alejando el peligro de hemorragias.

Fibra óptica, impresoras o espionaje

Sin embargo, muchas de las aplicaciones del láser no dependen tanto de su capacidad para generar un rayo de luz como del hecho de que representa una concentración extremadamente intensa de energía. Basándonos en esta propiedad, podemos enumerar tres aplicaciones sumamente importantes en el terreno de la óptica. Una de ellas son las telecomunicaciones mediante fibra óptica. En este caso, las señales eléctricas que hasta hace poco tiempo se desplazaban a través de conductores metálicos han sido reemplazadas por pulsos ópticos que se transmiten a través de fibra de vidrio del grosor de un cabello. Como potente fuente de luz, el láser confiere a estas fibras una elevada capacidad de transmisión.

Espectáculo de luces con láseres. / kpr2 - Pixabay

Espectáculo de luces con láseres. / kpr2 – Pixabay

La segunda aplicación óptica importante está en la holografía, que es una técnica para crear imágenes tridimensionales, inventada en 1947 por el ingeniero eléctrico húngaro Dennis Gabor (1900-1979), que obtuvo por ello el Premio Nobel en 1971. Esta técnica se basa en la interferencia entre dos rayos de luz. Uno de los aspectos básicos del sistema es la necesidad de utilizar luz coherente, y cuando se inventó solo se disponía de fuentes relativamente débiles de este tipo de luz. La llegada del láser transformó la situación, porque la generación de una poderosa fuente de luz coherente es su esencia. Con el tiempo, la holografía llegó a hacerse muy familiar en una variedad de formas, como en la marca de seguridad de las tarjetas de crédito y en publicidad.

La tercera aplicación importante está en las impresoras de los ordenadores, donde, controlando un haz láser, se dibujan las palabras que se quieren imprimir.

También podemos destacar las aplicaciones que dependen de su capacidad para concentrar una gran cantidad de energía sobre una superficie muy pequeña (alrededor de un millón de vatios por centímetro cuadrado) durante un periodo de tiempo extremadamente breve. Algunas de las más importantes aplicaciones industriales de los láseres son fruto de esta capacidad: la perforación, la soldadura y el corte de distintos materiales.

Además, puesto que un rayo láser es muy fino y prácticamente no sufre divergencias, se puede usar para medir largas distancias con gran precisión. La técnica (semejante a la del radar) consiste en captar el rayo reflejado por el objeto distante y medir el tiempo transcurrido desde el envío de la señal hasta la recepción de su reflejo. Conociendo la velocidad de la luz, resulta fácil calcular la distancia. En los años setenta, este método se empleó para determinar con precisión la distancia de la Luna, utilizando los reflectores que habían instalado allí los astronautas norteamericanos.

Pero eso no es todo, también se han empleado láseres hasta para temas relacionados con el espionaje. En 1968 se descubrió que un láser puede detectar perfectamente desde el exterior las vibraciones del cristal de las ventanas producidas por las conversaciones en el interior de una casa. Vemos cómo el láser, que en un principio era como “un invento en busca de un empleo”, tiene en la actualidad un sinfín de variadas aplicaciones.

 

* José Vicente García Ramos es Vocal del Comité de Ética del CSIC y autor del libro Las moléculas: cuando la luz te ayuda a vibrar (Editorial CSIC-Los Libros de la Catarata). Hasta su jubilación en 2016 fue investigador en el Instituto de Estructura de la Materia del CSIC.