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Propiedades eléctricas del Agua
Con
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Héctor Socas anuncia que el programa continuará en su versión online, donde se tratarán temas como las teorías de Yang Mills y las propiedades eléctricas del agua.
…final de la cara A de nuestro episodio de hoy. Recuerden, si nos están escuchando en la radio, como siempre, vamos a continuar en la versión extendida, la cara B, que está en internet, en el podcast. Y vamos a hablar de más temas; vamos a hablar de Chen Ning. Yang, uno de los autores de las teorías de Yang Mills que le sonarán. Vamos a hablar de las propiedades eléctricas del agua, de la inflación, de cosas muy interesantes; pero si les interesa todo eso, nos tienen que buscar, como digo, en internet, en el podcast. Si nos están escuchando en la radio, aquí termina la transmisión de esta semana. Nada, eso: una pausita rápida y volvemos enseguida en la cara B, venga, hasta luego. Chao, chao, hasta luego. Vale, ¿listo? Héctor, vamos a empezar con esos pequeños comentarios que ibas a hacer Que te quedaron pendientes los de los exoplanetas y lo de Júpiter Sí, correcto, de Júpiter no, de Betelgeuse y después el tema del obituario y después ya pasamos, ¿no?…
Significado #10 · Palabras #1
Héctor Socas anuncia el inicio del episodio número 10 del mes, destacando la variedad de temas que se abordarán en 'Coffee Break: Señal y Ruido', incluyendo bioquímica, física y un recuerdo a figuras fallecidas.
Habla: Héctor SocasPalabras #2urobioma y moléculas de aguafísica inflación sin inflatónnuevo cetnoide posible planeta 9recuerdo figuras fallecidas esta semana…cada grano de arena, cada uno de todos los granos de arena de todas las playas del mundo En una cucharada de agua hay tantas moléculas como estrellas en todo el universo observable, hay casi tantas como horas de podcast en toda la historia de Coffee Break Hoy celebramos el mes 10 y el día 23; el programa tiene que molar. Hablaremos de bioquímica, veremos qué es eso del urobioma y hablando de moléculas y de agua, también de las curiosas propiedades eléctricas del agua cuando se aprieta al límite molecular y de si puede haber inflación sin inflatón. Estamos hablando de física, no de economía, del descubrimiento de un nuevo cetnoide y sus implicaciones sobre el posible planeta 9 y tendremos también un pequeño recuerdo a algunas grandes figuras que esta semana nos dejaron para siempre. Antes de empezar, muy rápidamente, les recuerdo que tenemos una página web, porque somos así, no nos privamos de nada, tenemos de todo. La página web es señalirruido.com, todo junto, señalirruido, con ñ, todo junto, señalirruido.com. Y ahí tienen todos los…
Héctor Socas anuncia que el programa continuará en su versión online, donde se tratarán temas como las teorías de Yang Mills y las propiedades eléctricas del agua.
Habla: Héctor SocasSignificado #10 · Palabras #1teorías yang mills autorespropiedades eléctricas del aguainflación temas interesantes…final de la cara A de nuestro episodio de hoy. Recuerden, si nos están escuchando en la radio, como siempre, vamos a continuar en la versión extendida, la cara B, que está en internet, en el podcast. Y vamos a hablar de más temas; vamos a hablar de Chen Ning. Yang, uno de los autores de las teorías de Yang Mills que le sonarán. Vamos a hablar de las propiedades eléctricas del agua, de la inflación, de cosas muy interesantes; pero si les interesa todo eso, nos tienen que buscar, como digo, en internet, en el podcast. Si nos están escuchando en la radio, aquí termina la transmisión de esta semana. Nada, eso: una pausita rápida y volvemos enseguida en la cara B, venga, hasta luego. Chao, chao, hasta luego. Vale, ¿listo? Héctor, vamos a empezar con esos pequeños comentarios que ibas a hacer Que te quedaron pendientes los de los exoplanetas y lo de Júpiter Sí, correcto, de Júpiter no, de Betelgeuse y después el tema del obituario y después ya pasamos, ¿no?…
Francis Villatoro explica cómo un premio Nobel puede obtener financiación fácilmente y menciona una publicación en la revista Science sobre estudios del agua en canales nanométricos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #19 · Palabras #5agua en canales nanométrica scienceancho canal 200 nanómetros micrómetrospropiedades eléctricas alevines ranasmicroscopio fuerza atómica constante dieléctricacapacitancia imágenes microscopio fuerza atómicaagua canales nanométricos técnica desarrollada…todos los años. Publican bastante, ¿eh? El equipo es muy bueno y es un equipo muy amplio; tiene mucha gente y colabora con muchísima gente de todo el mundo. Pero no tienen esa presión de decir: es que tengo que publicar todos los años un cierto número. La financiación la tienes asegurada. ¿Quién no le va a dar dinero a un premio Nobel? Pida lo que pida, ¿no? Y sabiendo de más que publica en las mejores revistas. Pues esto lo publicaron en 2018 en la revista Science, un artículo en el que estudiaban el agua en canales de altura nanométrica. la anchura, imaginaros un canal en el que la anchura son unos 200 nanómetros, eran 200 micrómetros, eran micrómetros, como ahora no recuerdo lo de Science, pero bueno, eran similares a los que han publicado ahora Entonces estamos hablando de canales con una anchura de 200 nanómetros en una longitud de unos 10 micrómetros y con una altura de pocos nanómetros Entonces estudiaron cómo el agua pasa a través de esos canales y lo que les interesaba eran las propiedades eléctricas Claro, es que es el experto en temas de propiedades eléctricas, en el caso de los alevines de ranas era diamagnetismo Entonces, Desarrollamos una técnica basada en un microscopio de fuerza atómica para poder estudiar la constante dieléctrica del agua en esos canales. Acordémonos que básicamente la constante dieléctrica está relacionada con la capacidad, con la capacitancia. Entonces yo puedo, a partir de imágenes de la capacitancia, y la capacitancia la puedo obtener poniendo la punta del microscopio de fuerza atómica encima del canal por el que pasa agua. Entonces, claro, tú dices, parece una trivialidad hacer un canal de tan poca altura, pero es complicado, técnicamente es complicado, requiere un enorme manejo de materiales tipo grafeno En este caso utilizan una base de grafito, encima ponen un material similar al grafeno que también…
Francis Villatoro describe una técnica para explorar las propiedades dieléctricas del agua en canales nanométricos, utilizando un microscopio de fuerza atómica y fotolitografía.
Habla: Francis VillatoroSignificado #4nituro bolo hexagonal capa superiormicroscopio fuerza atómica capacitanciapropiedades dieléctricas agua canales nanométricosrastering pantallita televisión flujoconstante dieléctrica transversal sciencemodelo teórico constante dinámicaagua sustancia maravillosa universomoléculas dipolares aguapuentes hidrógeno entre moléculasdensidad agua mayor densidad hieloestructura cristalina separación moléculasenlaces hidrógeno moléculas aguananocanales altura nanómetromodelo tres fluidos aguaconstante dieléctrica aguamodelo tres fluidos nanocanalesconstante dieléctrica capa superioragua normal entre capas…hexágonos, y la constante de reque es un poquito mayor, pero más o menos casan bien, el nitruro de bolo hexagonal, el HBN, casa bien con el grafeno. Aquí han puesto el grafito, encima ponen una capa de bastante grosor, o sea, son una multicapa de nituro de Bolo hexagonal. Después, con técnicas de fotolitografía, ponen los canales con silicio y después lo tapan de nuevo con nituro de bolo hexagonal. Entonces, con la punta del microscopio de fuerza atómica van por encima de la capa superior del nituro de bolo hexagonal y lo sorprendente es que las propiedades dieléctricas del agua o de lo que haya más allá de esa capa se pueden explorar midiendo la capacitancia en la punta del microscopio de fuerza atómica. Entonces, viendo las variaciones de la capacitancia a lo largo del canal, yo muevo el microscopio de fuerza atómica y hago que haga un zigzag como una pantallita de televisión, un rastering; voy escaneando línea a línea transversalmente el flujo y se va moviendo el agua y voy viendo una imagen a partir de la cual yo puedo deducir la constante dieléctrica. Entonces, lo que hicieron en 2018, lo publicaron en Science, y fue una gran noticia: era la constante dieléctrica transversal, transversal al canal, ¿vale? Bajando de unos 60 nanómetros hasta aproximadamente un nanómetro, midieron la constante dieléctrica transversal. Y claro, aquí quedó la gran duda; la constante dinámica no ofreció demasiadas sorpresas, se ajustaba bastante bien a los modelos teóricos. Los modelos teóricos son relativamente sencillos; nos dicen que el agua, bueno recordemos que el agua es una de las sustancias más maravillosas y más incomprendidas y más relevantes para la vida en el universo. El agua tiene una estructura muy compleja porque las moléculas de agua son dipolares y aparecen enlaces, puentes de hidrógeno entre ellas; por eso la densidad del agua es mayor que la densidad del hielo, aunque el hielo sea el cristal, porque cuando se ponen en su estructura cristalina las moléculas de agua se separan más de lo que le unen entre sí los enlaces de hidrógeno. Entonces, lo que se observa cuando tú pones un canal muy pequeño es que llega un momento en que muy pocos enlaces de hidrógeno se pueden formar porque no hay tamaño. Cuando tú estás trabajando con un canal que tiene una altura de un nanómetro, pues te caben dos moléculas de agua y casi no te caben una encima de otra. O sea, es muy difícil montar muchos enlaces de hidrógeno en vertical. Entonces, cuando tú buscas el modelo del agua moviéndose por un nanocanal, básicamente es un modelo de tres fluidos. Yo tengo agua normal, agua cuyo constante dieléctrica es La del agua en un vaso de agua, en un volumen arbitrario, y después dos pequeñas capitas, una capita muy delgadita, en la que el índice, la constante dieléctrica es diferente, arriba y abajo. Es decir, tengo tres fluidos. Tengo un fluido de capa límite muy cercano a la superficie de arriba, otra abajo y el agua normal en medio. Y cuando tú vas reduciendo la altura y llegas hasta aproximadamente un nanómetro, hay un pequeño incremento del orden de magnitud; es grande, ¿no? 10, 20 veces en la constante eléctrica, pero lo puedes entender utilizando este modelo de tres fluidos. Y con un…
Francis Villatoro describe un hallazgo reciente publicado en la revista Nature sobre la constante dieléctrica longitudinal del agua.
Habla: Francis VillatoroSignificado #6constante dieléctrica longitudinal aguapublicación revista nature octubrecambio mil constante hidroeléctricamodelo tres fluidos canal nanómetros…microscopio de fuerza atómica de la capacitancia a lo largo del canal, han logrado ver y estimar la constante dieléctrica longitudinal. Y si la constante dieléctrica transversal en 2018 no dio ninguna sorpresa, era mayor de la que, pero muy poquito mayor, de La que predecían los modelos teóricos. La constante dieléctrica longitudinal la acaban de publicar en la revista Nature; esto se ha publicado muy recientemente, el 15 de octubre, es absolutamente sorprendente porque el cambio es del orden de mil respecto a la constante hidroeléctrica del agua en un volumen. El modelo de tres fluidos explica muy bien los resultados observacionales hasta aproximadamente unos dos nanómetros de altura en el canal; pero cuando bajas de los dos nanómetros y llegas al nanómetro, el nanómetro es casi el límite en el que Ya por debajo de eso, ya no pueden fabricar dispositivos; resulta que hay un tremendo salto en la constante de eléctrica longitudinal y sube en un factor de 100, de 200, de 300, incluso en algunos de los dispositivos hasta mil veces mayor. Y eso ya no tiene…
Francis Villatoro describe cómo las propiedades dieléctricas del agua varían significativamente a nivel nanométrico, comportándose como un material anisótropo.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #16agua anisótropa nanocanales longitudinalcoeficiente dieléctrico agua nanoscalamateriales índice constante dieléctrica francis villatoro…frecuencias de gigahertz, etc., se observa menos, pero, y tenemos más errores en la señal, pero en la escala intermedia del orden de los kilocientos de grahercios y megahercios se observa perfectamente una transición absolutamente inesperada y sorprendente. Nadie esperaba que las propiedades dieléctricas del agua variaran tanto en la nanoscala en la dirección longitudinal. Es decir, el agua en esos nanocanales se comporta como un material anisótropo respecto al coeficiente dieléctrico; en la dirección transversal cambia un poco, crece el coeficiente, pero en la dirección longitudinal se convierte en el segundo material conocido con mayor índice constante dieléctrica. Esto es algo absolutamente fascinante; es decir, Está comparándose a materiales que son extremadamente exóticos y lo curioso y maravilloso de este tipo de trabajos de Gaim en los que, junto con jarras de cerveza, se le ocurren estas barbaridades es que ahora mismo no tenemos una buena explicación teórica y…
Francis Villatoro compara el comportamiento del agua en nanocanales con el de materiales termoiónicos, destacando la escasez de estos últimos para aplicaciones deseadas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #14agua nanocanales comportamiento termoiónicomateriales termoiónicos aplicaciones deseadasescasez materiales termoiónicos…y eso hace que se pueda reorientar y eso es lo que medimos como constante de eléctrica. Entonces, por alguna razón, se pierden la posibilidad de formar puentes de hidrógeno y eso da libertad a la molécula para reorientarse y generar este efecto tan alto. ¿Qué es similar a los de los materiales termoiónicos, que son materiales que hoy en día tienen muchísimas propiedades? Y por desgracia, se conocen muy poquitos materiales termoiónicos para las aplicaciones que nos gustaría que tuvieran; y resulta que el agua en un anacanal es un material que se comporta como los termoiónicos. Es decir, realmente es un resultado fascinante y que, como tenga un gran número de aplicaciones, que puede que las tenga o puede que no, porque puede que a nivel tecnológico introducir agua, porque aquí claro, aquí se mete un canal de agua, hay una abertura…
Francis Villatoro responde a una pregunta sobre si los nanocanales de agua podrían utilizarse como conductores de electricidad, explicando que no son adecuados para ese propósito y recordando la importancia de evitar riesgos eléctricos en entornos húmedos.
Habla: Silvana TapiaSignificado #8 · Palabras #8nanocanales de agua conductores electricidadagua ultra pura libres de ionesriesgos eléctricos en entornos húmedos…un segundo premio Nobel notable; el tipo se ganó un premio Nobel con cinta adhesiva de escritorio. Silvana está mirando para un lado y para otro. Yo creo que ya se tiene que ir. No, no, me puedo quedar unos minutillos más, Francis; esto quiere decir. ¿Que el descubrimiento, si todo sale bien, puede utilizarse entonces esos nanocanales de agua como conductor de electricidad? En principio no, en principio no como tal, o sea, para conducción de electricidad, la electricidad, el agua conduce electricidad, ¿eh? Todo el mundo sabe que no debe de tirar el, ¿cómo se llama esto? El secador de pelo en la bañera mientras está bañándose porque puede tener un pequeño problema. Bueno, también han preguntado ahí que será posible obtener agua ultra pura, si aparte del agua destilada está el agua químicamente pura, que está libre de iones, de minerales y de todo, se puede conseguir. Ese es el agua que se usa aquí, ¿eh? Exactamente, eso tienes que usar agua ultra pura a los niveles mejores posibles de fabricación de ese tipo de agua en el laboratorio. El artículo no comenta cómo la obtienen, la compran, la compran ya ultra pura. Claro, de todas formas al hilo de la pregunta,…
Francis Villatoro explica cómo las propiedades del agua están relacionadas con su dipolo eléctrico y menciona un artículo de Game de 2018 sobre el plegamiento de proteínas.
Habla: Héctor SocasSignificado #3 · Palabras #4carácter polar molécula aguapropiedades interesantes del aguarango amplio temperatura agua líquidaadhesividad moléculas cercanas aguamolécula de agua y dipolo eléctricoplegamiento de proteínas con aguaartículo game sobre plegamiento proteínasagua y plegamiento proteínaspropiedades dieléctricas reactores químicosagua disolvente en sistemas industrialesestudio agua materiales nanoporososestructuras irregulares escala nanométricapropiedades eléctricas agua nanocanales naturalesinterpretación experimental materiales complejos francis villatorofabricación controlada nanocanales gainagua en canales reducción alturapropiedades eléctricas agua gain 2018…cambio tremendo en la constante dieléctrica y eso en principio no tiene explicación; y una vez que ocurre ese cambio, ese cambio sostenido, lo puedes ver con diferentes frecuencias y dices, bueno, esto no nos lo esperábamos. Silvana, no sé si tienes que irte. Ya me tengo que ir. Ha sido un placer participar y bueno, hasta la próxima. Un placer para nosotros. Gracias, vuelve cuando quiera. Hasta la próxima. Venga, chao, chao, Silvana. Bueno, pues muy interesante todo esto, Francis, como dices tú parece que el agua no deja de sorprendernos y además es que, claro, el agua tiene una serie de propiedades muy interesantes y al final yo creo que todas están relacionadas un poco con ese carácter polar que tiene la molécula. Sí, exactamente. Tiene una parte muy negativa donde está el oxígeno y otra parte muy positiva donde están los hidrógenos y eso lo hace tan interesante, primero, porque puede estar líquida en un rango muy amplio de temperatura porque tiene, digamos, esa pegajosidad, no sé si existe ese nombre, esa capacidad de atraer otras moléculas cercanas. Viene de adhesivo, adhesividad o algo así. Sí, algo así. Y que al final es una propiedad eléctrica, de que la propia molécula tiene ese dipolo eléctrico y probablemente todas estas propiedades también están relacionadas con eso. Que tiene un dipolo eléctrico y que si uno las pone de cierta forma puede aprovechar de alguna forma esa electricidad inherente de la propia molécula. Sí, y fijaros lo que contaba el artículo 2018 de Game es una cosa curiosa: es que hasta entonces, claro, porque el agua es una cosa súper estudiada, fijaros que en el plegamiento de proteínas, el medio en el que está la proteína está lleno de agua, o sea, la proteína está recibiendo fuerzas de moléculas de. Agua y tiene un entorno donde las propiedades del agua, incluidas las dieléctricas, son relevantes para el plegamiento de proteínas, para el comportamiento de muchísimos sistemas biológicos y, por supuesto, sistemas industriales, reactores químicos, etc. El agua es clave para muchísimas cosas como disolvente; pues hasta 2018 lo que se había estudiado era el agua en materiales que tienen poros que de manera natural tienen una escala nanométrica. Pero claro, lo que de manera natural tiene una escala nanométrica no es algo diseñado por el humano para poderlo medir. Pues son poros que tienen estructuras: unos más alargados, más grandes, más pequeños, unos canales; pues no son perfectos, son más o menos irregulares. O sea, había muchas dudas sobre realmente cuáles eran las propiedades eléctricas del agua en esos nanocanales, entre comillas, naturales, porque la propia complejidad del material hace que la interpretación de los resultados experimentales sea muy complicada. Entonces, lo que plantea Gain en 2018 es: vamos a fabricar nosotros el canal y vamos a fabricarlo de manera controlada, vamos a fabricar mucho y vamos a descartar los que no nos gusten y vamos a ir viendo cómo va variando el comportamiento del agua conforme la altura del canal va reduciéndose y esa es la clave de lo que se hace aquí, es decir, esto prácticamente es una cosa que se tendría que haber descubierto porque ha habido experimentos equivalentes con materiales, entre comillas, naturales pero en los que no está controlado todo el detalle del canal y entonces…
Juan L pregunta si el agua destilada pura transmite la electricidad, generando debate entre los participantes sobre la conductividad eléctrica del agua.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #7agua destilada conductividad eléctricaexperimentos bachillerato diferencia potencialconductividad ionica agua sustancias…no recuerdo ahora mismo el dato a qué temperatura lo hacían. Sí, pero vamos, que no es algo raro. Debe ser temperatura ambiente, porque el agua tiene que ser líquida, fluye por el canal, o sea que debe ser una temperatura a la que el agua está líquida. Pregunta Juan L, ¿es verdad que el agua destilada pura no transmite la electricidad? Pues yo eso no lo sé, yo pensaba que sí. En principio sí, en principio la transmite también. Lo que pasa es que se suelen, los experimentos caseros, estos que se hacen en bachillerato, etcétera, de meter sal en el agua para ver una diferencia de potencial más grande para ver una conducción de electricidad más grande. Es obvio que si metes sustancias que se descomponen en iones, pues hay una mayor conductividad eléctrica en el agua. Pero el agua, por sus características dipolares, también conduce electricidad. Sí, el agua es un mal conductor, pero es un conductor, el agua pura. Pregunta: bueno, no podemos cerrar el programa sin una pregunta. De Cristina Hernández, ¿Una burbuja warp que no se ve venir con un agujero negro dentro, no grande, si se estrella contra una estrella, sí, es curioso, la destruiría? ¿Hay límites de masa y de tamaño? Bueno, yo primero quiero aclarar que la burbuja warp,…