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Francis VillatoroJuan Carlos GilJosé EdelsteinGastón GiribetBorja Tosarsolución geométrica lord kelvincélulas epiteliales sólido 14 carasárea total de caras kelvincélulas tetradecaedro de kelvin pielobelisco reflejado en el agua juan carlos giltetradecaedro de kelvin estructuracaras grandes del tetradecaedrohexágonos grandes en kelvinconexión prisma con caritas hexagonalesJuan Carlos Giltetradecaedro de KelvinMinecrafttetradecaedros de KelvinJosé EdelsteinYouTubeRichard RobsonFrancis VillatoroLord KelvinJackieNatureYagiKitagawa
Tetraedro icosaedro dodecaedro
Con
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Juan Carlos Gil continúa describiendo la estructura del tetradecaedro de Kelvin, explicando cómo se forman sus caras.
…puede ser alcanzada con una rotación, como una mano derecha y una mano izquierda. También esos términos que son actuales hoy y se usan para la química: una molécula quiral, se la debemos a Kelvin también. Vamos, no se aburrió el tío, qué monstruo. Bueno, pues Además de todo eso propuso teóricamente de forma meramente geométrica una solución a este problema que estamos introduciendo y pensó en el tetradecaedro de Kelvin. Él pensó que una forma óptima o razonable para la forma de las células de los epiterios era un sólido de 14 caras con 8 hexagonales y 4 cuadradas, y él demostró que llena el espacio de forma eficiente y simétrica y consideró, con aproximación teórica, que minimizaba el área total de las caras. Bueno, pues un montón de años después, diversos estudios documentaron que efectivamente hay células que tienen la forma del tetradecaedro de Kelvin en la piel, por ejemplo. ¿Cómo sería para entenderlo? Es como una especie de obelisco reflejado en el agua, ¿no? Como un obelisco con dos puntas, algo así. Pues no te lo voy a saber decir mejor; ese está muy bien, o sea, es un gran, tiene dos caras grandes si quieres, obviamente se puede formar paralelas y luego dos hexágonos grandes y luego para conectar cada lado de ese hexágono con el otro, en vez de bajar directamente con un prisma, pues tiene dos caritas, forma un nuevo; pero esas caras, algunas son cuadradas y otras son hexagonales. Es una chulada. Que se descubrieron estas formas de células en la piel del oído del ratón, con lo cual no solo se daba el espaldarazo a esta forma geométrica, sino que se empezaba a probar que las formas de las células responden a principios físicos de minimización de…
Significado #1
Juan Carlos Gil continúa explicando cómo los patrones celulares observados en dos dimensiones se proyectan en tres dimensiones, sugiriendo una forma prismática como solución inicial.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #15patrones celulares en dos dimensionesproyección prismática de hexágonosminimización superficie sistemas físicos…células que tienen pocos lados. Finalmente, hay una ley que se llama de Euler en este contexto; hay otras muchas leyes de Euler, que dice que el promedio de los lados de las células de los epitelios es precisamente 6. 6 es la moda, la mediana y el promedio. Pero todo esto que estaba bastante trillado es en dos dimensiones. ¿Qué pasa? ¿Qué hacen estas células en tres dimensiones? Bueno, pues lo lógico en orden cero es pensar que estos polígonos sencillos, estos hexágonos, pues se proyectan en forma de prismas, ¿no? Es lo primero que se te ocurre Y es razonable, así se rellena el espacio, pero hay un problema, hay una situación añadida y es que las células deben tender además a minimizar la superficie porque en general cualquier sistema físico tiende a reducir la tensión superficial. Y este problema ya fue planteado y discutido a finales del siglo XIX por Lord Kelvin, el monstruo de la termodinámica, a quien debemos la escala de temperatura absoluta, la racionalización del segundo principio y... Puedo agregar una cosa que le debemos a…
Juan Carlos Gil continúa describiendo la estructura del tetradecaedro de Kelvin, explicando cómo se forman sus caras.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1solución geométrica lord kelvincélulas epiteliales sólido 14 carasárea total de caras kelvincélulas tetradecaedro de kelvin pielobelisco reflejado en el agua juan carlos giltetradecaedro de kelvin estructuracaras grandes del tetradecaedrohexágonos grandes en kelvinconexión prisma con caritas hexagonales…puede ser alcanzada con una rotación, como una mano derecha y una mano izquierda. También esos términos que son actuales hoy y se usan para la química: una molécula quiral, se la debemos a Kelvin también. Vamos, no se aburrió el tío, qué monstruo. Bueno, pues Además de todo eso propuso teóricamente de forma meramente geométrica una solución a este problema que estamos introduciendo y pensó en el tetradecaedro de Kelvin. Él pensó que una forma óptima o razonable para la forma de las células de los epiterios era un sólido de 14 caras con 8 hexagonales y 4 cuadradas, y él demostró que llena el espacio de forma eficiente y simétrica y consideró, con aproximación teórica, que minimizaba el área total de las caras. Bueno, pues un montón de años después, diversos estudios documentaron que efectivamente hay células que tienen la forma del tetradecaedro de Kelvin en la piel, por ejemplo. ¿Cómo sería para entenderlo? Es como una especie de obelisco reflejado en el agua, ¿no? Como un obelisco con dos puntas, algo así. Pues no te lo voy a saber decir mejor; ese está muy bien, o sea, es un gran, tiene dos caras grandes si quieres, obviamente se puede formar paralelas y luego dos hexágonos grandes y luego para conectar cada lado de ese hexágono con el otro, en vez de bajar directamente con un prisma, pues tiene dos caritas, forma un nuevo; pero esas caras, algunas son cuadradas y otras son hexagonales. Es una chulada. Que se descubrieron estas formas de células en la piel del oído del ratón, con lo cual no solo se daba el espaldarazo a esta forma geométrica, sino que se empezaba a probar que las formas de las células responden a principios físicos de minimización de…
Juan Carlos Gil explica cómo se transforma una figura hexagonal en pentagonal mediante cortes sucesivos, revelando un pequeño triángulo en su superficie externa.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4escutoides con hexágono y pentágonoimpresión 3d de escutoide franciscaras paralelas en escutoides geométricoscortes sucesivos hexágono pentágonotriángulo superficie externa cortesfigura hexagonal a pentagonal gilhexágono a pentágono escuto de escarabajosfalta de simetría superficie maximalescutoides poligonos planos juan carlos gilcaras curvadas escutoides adherencia geométricaescutoides geometrias rellenen espacio…es una forma que ha adoptado la naturaleza para resolver el problema del empecretamiento de los epitelios uruados ¿Cómo son los escutoides? Hemos hablado de prismas, de troncos de pirámide, ¿eso se entiende? Bueno, pues voy a hacer un esfuerzo para el podcast Los escutoides son sólidos, geométricos, que presentan también dos caras paralelas, como prismas y troncos de pirámides. Pero la gracia es que estas dos caras, estas dos bases, superior e inferior, tienen distinto número de lados. Podemos pensar en un hexágono y en un pentágono, ¿vale? Abajo hay un hexágono y arriba hay un pentágono. Para los que tengáis la suerte de estar viéndolo en YouTube, tengo un escutoide impreso en 3D, como comentaba Francis, veis que por un lado es un hexágono, se ve bastante bien ahí, y por el otro lado es un pentágono. ¿Cómo conseguimos pasar de un hexágono a un pentágono? Bueno, pues si vamos haciendo cortes desde el hexágono, vemos que uno de los lados se va reduciendo, reduciendo progresivamente hasta que desaparece y te queda un pentágono. De tal forma que en el exterior, y eso ya va a ser más difícil de ver, en el exterior, veis en la parte baja, los que tengáis la suerte, bueno, pues aparece un triangulito. Ese triángulo convierte el hexágono en pentágono, ese es el escuto de los escarabajos, es realmente muy parecido Sí, es interesante porque tiene menos simetría de lo que uno diría para una superficie maximal Tanto es así que, a pesar de lo que parece a simple vista, las caras, no todas las caras que conectan el hexagono y el pentágono son planas, están curvadas Sí que cada corte a lo largo del eje axial Es un polígono perfectamente plano, claro, como no puede ser de otra forma, pero las caras están combadas; están dobladitas de una forma muy específica, de tal forma, y eso ya no sé si me va a salir en directo; de tal forma que si tienes dos escutoides, uno hacia arriba y otro hacia abajo, algunas geometrías consiguen pegarse rellenando el espacio y es lo que hace que esto funcione. Estoy mostrando en YouTube dos escutoides pegados. Obviamente, con esto que os enseño, pues prácticamente no se ve. El artículo que os voy a comentar e internet, está lleno de escutoides dándose abrazos. En la página de Wikipedia hay un gif precioso. Si me…
Juan Carlos Gil y José Edelstein discuten la relación entre la minimización de energía y la simetría en sistemas naturales, planteando el ejemplo de los tetradecaedros de Kelvin como una estructura compleja que desafía la idea de una simple minimización.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3simetría y minimización energíatetradecaedros kelvin complejidadestructura natural minimización energíauniverso como minecraft cubos…no te lo sé hacer. Ahí claramente hay un balance entre fuerza potencial y cinética. Aumenta la velocidad cuanto más te alejas, disminuye la velocidad pero cuanto más te alejas. Y por tanto la energía total es constante. El único paralelismo era eso, era que. Uno estaría tentado de pensar que uno siempre piensa que la naturaleza busca minimizar y la minimización suele venir acompañada, digo minimizar energía, suele venir acompañada del máximo de simetrías, pero ese pensamiento puede ser... Sin embargo, los tetradecaedros de Kelvin, pues es una forma que tienes que estar un rato pensando para que se te ocurra, ¿no? Lo fácil serían cubos, ¿no? Como en Minecraft. El universo podría ser un Minecraft de cubos, pero es Más complicado. Afortunadamente, más divertido. Bueno, vamos a pasar de tema; vamos a, y antes de pasar de tema hay que recordar una cosa importante y relevante: nosotros hemos estado unos años sin participar en los premios iVoox y Héctor ha inscrito nuestro…
Francis Villatoro explica cómo el investigador Richard Robson se inspiró en la estructura del diamante para crear nuevos materiales.
Habla: Francis VillatoroPalabras #5diamante material solo de carbonoátomo de carbono enlaza cuatro átomosestructura química diamante tetraedros conectadosinvestigador richard robson estructura diamante…propuestas, etc. Y realmente no cristalizó hasta que llegó a finales de los 80 y en 1989 publicó el artículo que le ha dado el premio Nobel; que es un artículo en el que sintetiza una molécula inspirada en el diamante y que se llama en español diamantoide. Hay que recordar que el diamante es un material solo de carbono, un al otro poder de carbono en el que un átomo de carbono se coordina, se enlaza con cuatro átomos de carbono formando un tetraedro. Entonces realmente la estructura química del diamante es una serie de tetraedros conectados. Bien, pues la idea de Robson fue hacer eso mismo. Químicos Yo tengo amigos químicos a los que yo les he comentado una cosa y han publicado un paper con lo que yo les he comentado. O sea, son muy creativos en el sentido de proponer ideas y lo que propuso Robson es, sí, mi molécula, mi diamantino, diamantoide no…
Francis Villatoro explica cómo Richard Robson encontró una solución innovadora a un problema científico, permitiéndole diseñar materiales con mayor diversidad molecular.
Habla: Francis VillatoroPalabras #14materiales con diversidad molecularestructuras tetraedro cubo hexágono…tipo pero con una molécula orgánica intermedia. De tal manera de que el puente del ión, del metal, une la molécula gorda, digamos, con una molécula puente y esa molécula puente me conecta con la otra molécula gorda. Dice, pero esa idea, ¿y por qué no se le ocurrió a nadie? Pues no se le ocurrió a nadie, ¿vale? No se le ocurrió a nadie Y cuando él lo monta, resulta que funciona, que obtiene estructuras estables Dice, pero ¿cómo? Solamente ese pequeño cambio respecto a lo que habían hecho los demás Así es la ciencia, ¿vale? O sea, hay alguien que encuentra la puerta en la pared y la atraviesa Y entonces encontró que era muy fácil diseñar y aquí ¿qué pasa? Que tienes una serie de moléculas que son esas que tienen estructuras de tetraedro, de cubo, de hexágono, etcétera, con las que yo voy a montar el material y dejar huecos en medio y después tengo las moléculas, pequeñas moléculas con las que conecto esos puentes. Pues tengo muchísima más diversidad, algo que nunca he podido soñar. Robson o Kitagawa estaban pensando en unir directamente las moléculas con los iones. Ahora no, ahora tengo un elemento intermedio, un puente intermedio. Con lo que tengo, se me expande exponencialmente el número de posibilidades geométricas. Entonces, los dos…
Francis Villatoro describe el impacto significativo en la química mundial de los materiales mencionados anteriormente y cómo rápidamente se descubrió la clave para estabilizarlos.
Habla: Francis VillatoroPalabras #10estabilización materiales química mundialpuentes en estructuras cristalinasmontajes tetraédricos nuevos formatosestructuras origami posibilidades infinitas…considerado un clásico, fijaros el impacto tremendo que tuvo, Jackie rápidamente se puso en la antesala del Nobel y le podían haber dado un Nobel rápido, porque todo esto explotó hasta un nivel increíble, antes Juan Carlos comentaba, puede que el 10% de toda La química mundial publicada sean en ese tipo de materiales, y es que puede ser, o sea, es una cosa absolutamente increíble lo que ha pasado. Entonces, este tipo de materiales, pues rápidamente se vio el secreto de cómo estabilizarlos, que es utilizar esos puentes y como hay una infinidad de posibilidades, pues montajes tetraédricos, todas las estructuras cristalinas, nuevos formatos, estructuras tipo origami, etc. Todo lo que se te va a ocurrir se puede hacer con este tipo de estructuras. Entonces, ¿qué tenemos? Pues tenemos infinidad de aplicaciones teóricas propuestas. Tenemos materiales capaces de absorber agua del aire del desierto por la noche. Y tú tienes agua potable que después puedes aprovechar durante el día. Materiales capaces de capturar CO2, dióxido de…