Aquest any s’ha posat de moda el Calendari dels Maies, que té un particularitat molt interessant: no és en base 10 sinó en base 20. A més, el seu any només tenia 360 dies (18 períodes de 20 dies), a diferència del nostre, que té 12 períodes d’un número variables de dies (entre 28 i 31). El punt de referència “zero” també és diferent, naturalment.

El calendari Maia s’ha posat de moda, a més, perquè en notació vigesimal hi haurà aviat un canvi del primer dígit: es passarà de l’any 12.19.19 a l’any 13.0.0, és a dir, una espècie de canvi de segle convencional, però on un “segle maia” dura gairebé 400 anys. Sembla que la correspondència entre el calendari gregorià (el convencional) i el maia fa que el canvi sigui el 20-21/12/2012, encara que no m’acaba de lligar perfectament amb el que hi diu en Georges Iffrah al seu llibre “Histoire des Chiffres”.

En informàtica es sol representar la base 16 amb 16 “dígits”: els aràbics 0-9 i les lletres A-F. Per fer la base 20, crec que hi podem afegir com a simple generalització els “dígits” (bé… són dígits també… 10 dits de les mans i 10 dits dels peus, oi?) G, I, J i K per representar les quantitats 16, 17, 18 i 19 en base 10.

Així doncs

• bon any nou 2012 ! (base 10, calendari gregorià)
• bon any CJJ ! (base 20, calendari maia, 12.19.19 en notació més entenidora)

I és que l’estudi del calendari ens ensenya una mica de matemàtiques, de ciència i d’història.

Actualització 1/1/12: Veig a l’article corresponent de la wikipedia (vigesimal) que la lletra “I” pot portar a confusió amb el dígit aràbic “1″. A vegades, doncs, les lletres que es fan servir són A-H, J, K. En aquest cas, doncs, Feliç Any CKK !

Imatge: de l’entrada corresponent de la Wikipedia (Llicència Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0)

Avui a la tarda, igual que vam fer fa un any, hem contribuït a fer un acte de remembrança de la figura de Martin Gardner, en ocasió del seu aniversari de naixement. A proposat dels organitzadors del Gathering for Gardner, que es fa cada dos anys a Atlanta, en molts de llocs del món es fa avui una trobada per treballar qualsevol aspectes de l’obra de Gardner.

En el nostre cas, i donat que és l’Any Internacional de la Química, hem volgut centrar-nos en els aspectes més químics de Gardner, tot mostrant les adaptacions que hem fet de jocs de mans clàssics, sobretot a la taula periòdica dels elements.

Davant d’un grup d’estudiants de Química ben col.laboratius, amb en Pep Anton Vieta i també en Pep Duran i la Laia Guillaumes, sota el flux d’un powerpoint que en Pep Anton ha preparat, hem tocat diversos aspectes, en particular els quasicristalls, protagonistes del Premi Nobel de Química 2011, que Martin Gardner va tractar per exemple al seu recull Penrose Tiling (en Roger Penrose va treballar els mosaics no periòdics).

En Pep Anton ha mostrat figures còncaves que semblen rotar i fixar la mirada, a més de tractar els aspectes habituals de les molècules com el ful.lerè, i de fer alguns jocs de mans matemàgics. La Laia Guillaumes pel seu cantó ha mostrat als assistents un parell de jocs de mans basats en conceptes matemàgics, fent una de les seves primeres incursions públiques en aquest camp.

A la imatge de dalt, en Pep Anton fent una explicació. A sota, dos estudiants, en Pep i la Laia participen activament al jocs del Follet Trapella, conduït per en Pep Anton Vieta. Per cert, haurem d’adaptar aquest joc i fer-lo del Follet Trapella Químic.

Per la meva part, en aquesta trobada informal que era mig espectacle participatiu, mig xerrada divulgativa, hi he fet el jocs de parells EPS (cartes vermelles-negres) i el joc de spelling amb cartes de símbols atòmics. Precisament l’Any de la Química ens ha portat a fer servir aquest tipus de cartes, que hem comprat per internet, i que ens ha permès adaptar jocs clàssics basats en números a jocs basats en símbols químics, tot aprofitant la configuració de la Taula Periòdica dels Elements.

Ahir parlava del Hacking en Química, a partir del concepte de hacking i de les ganes de fer les coses diferents a partir de materials senzills i per a totes les branques del coneixement (científic). Avui em centro en un altre web molt interessant: el de la revista Make: (en paper) (fa quatre setmanes estàvem a la Fira Maker Faire de New York) i els seus continuats articles “Do It Yourself”, especialment en robótica, electrònica i informàtica, però també en química: estan recollits a la categoria química dels seus arxius.

De fet, hi ha un reportatge de química casolana a la pròpìa Fira Maker Faire de New York City: Backyard Chemistry at Maker Faire Bay Area o un “how-to” fer un ciment acrílic. Em fa gràcia especialment l’entrada Rubberized Origami que mostra escultures que resulten de preservar origami fet en paper, mitjançant tècniques relacionades amb la indústria del cautúc.

Faré una repassada ampla a aquest blog (+revista), i miraré també la seva connexió amb d’altres camps desenvoupats a Make:, en especial la informàtica i la robòtica, és a dir, el control i els sensors. Tot és química?

Una de les coses interessants en la ciència 2.0 és la del “hacking”, entès com a bona pràctica de fer servir coses senzilles per dur a terme tota mena d’experiments. En el cmap de la química, per exemple, hi ha el “Chemistry Hacking” – alguns dels darrers posts són

• Brewing up some quantum dots
• CheapStat: an open-source potentiostat
• Engine Hacks – A DIY Methane Generator (do-it-yourself)
• High Voltage Hacks: Transmute the elements in your garage
• The DIY Nuclear Reactor

Molts d’aquests experiments són per passar l’estona, però també serveixen per aprendre a fer servir eines del laboratori, per utilitzar les eines de simulació computacional, i per entendre els conceptes bàsics de la química i de la ciència.

En simulació, per exemple, hi ha Spinning DNA animation using sprites. I en fotònica hi ha Laser light show comes to life from the junk bin.

Fins ara, els experiments divertits i espectaculars eren als llibres de les lleixes. Ara també els tenim a Internet, amb una gran capacitat d’innovació, divertits i espectaculars. és ciència, i també és comunicació de la ciència.

La foto és de l’entrada Brewing up some quantum dots.

Tot mirant d’estar al dia sobre la influència de camps elèctrics en l’estructura i reactivitat molecular, he vist una nota de premsa de Georgia Tech de títol Physicists turn liquid into solid using an electric field, corresponent a un article que serà publicat al Journal of Physical Chemistry C. Senzillament, sense modificar ni pressió ni temperatura, només l’aplicació d’un camp elèctric intens fa que petites gotes de líquid adptin una estructura cristal.lina que les caracteritza com a sòlid.

We show that with a strong electric field, you can induce a phase transition without altering the thermodynamic parameters

Curiosament, es tracta d’un efecte descrit fa gairebé 50 anys, sobre l’efecte dels llamps sobre les gotes d’aigua: passen de ser esfèriques a tenir forma d’agulla:

explore a phenomenon described by Sir Geoffrey Ingram Taylor in 1964 in the course of his study of the effect of lightning on raindrops, expressed as changes in the shape of liquid drops when passing through an electric field. While liquid drops under field-free conditions are spherical, they alter their shape in response to an applied electric field to become needle-like liquid drops.

En aquest estudi, s’han fet servir nanogotes de formamida de 10 nm de diàmetre (la formamida és el doble de polar que l’aigua). S’ha vist que quan el camp aplicat és de 0.5 V/nm (un camp molt gran, equivalent a una diferència de potencial de 500 kV en dues plaques separades per un sol mil.límetre!) es forma una gota en forma d’agulla.

Un cop la força del camp aplicat és de 1,5 V/nm, hi ha un canvi de fase, i deixa d’haver-hi fenòmens de difusió, característics de l’estat líquid, per haver-hi una estructura semblant a la cristal.lina, encara que diferent de l’estructura de la formamida tal com es mostra per Raigs X:

When the field strength in the simulations was ramped up even further, reaching a value close to 1.5V/nm, the liquid needle underwent a solidification phase transition, exhibited by freezing of the diffusional motion, and culminating in the formation of a formamide single crystal characterized by a structure that differs from that of the x-ray crystallographic one determined years ago under zero-field conditions

Un cop s’anul.la el camp elèctric, la gota reverteix a l’estat líquid, amb una mica d’histèresis (la transició de sòlid a líquid no té lloc al mateix punt que la de líquid a sòlid).

És interessant que l’equip de Georgia Tech ha dut a terme simulacions per caracteritzar aquests canvis, i que ha pogut entendre prou bé el mecanisme que els regula:

Along with the large-scale atomistic computer simulations, researchers formulated and evaluated an analytical free-energy model, which describes the balance between the polarization, interfacial tension and dielectric saturation contributions. This model was shown to yield results in agreement with the computer simulation experiments, thus providing a theoretical framework for understanding the response of dielectric droplets to applied fields.

En definitiva, les molècules que tenen moment dipolar alt poden ser orientades per un camp elèctiric extern. Si estan en fase gasosa, la forma con roten i vibren canvia. Si estan en fase líquida, es reorienten i, si la força del camp és prou gran, passen a ordenar-se de forma similar a un sòlid. Un avenç més en ciència de materials, és a dir, en química (química física).

Aquest avenç ha estat comentat també pel blog physorg.com amb la imatge que acompanya aquest post.

Com a punt interessant, després de llegir els comentaris de physorg.com, cal veure com s’ha fet per aplicar aquest camp des d’un punt de vista pràctic.

He vist al blog de Stanford que comenten un seu article publicat a la revista Science: Plasmonics intensifies a novel nanoscale light source, Stanford engineers find. Aquest article toca un dels aspectes que al nostre grup de recerca hem estudiant en els darrers anys: l’òptica no linial. De fet, el que hem treballat és en el càlcul de les propietats elèctriques de les molècules, des del moment dipolar fins a propietats dependents d’un camp elèctric oscil.lant.

Tal com diu aquesta entrada, hi ha cristalls que, a partir d’un raig de llum incident d’un color, en proporcionen un altre (sortint) d’un altre color, de freqüència doble: es tracta de la propietat de generació del segon harmònic (segond harmonic generation, SHG). Però aquesta generació d’un raig de llum de frequência doble (llarga d’ona la meitat de l’original) també es pot provocar per l’aplicació d’un camp elèctric: es tracta de la generació del segon harmònic induïda per un camp elèctric (electric-field induced second harmonic generation, EFISHG).

Si bé la ciència d’aquest fenomen (a la qual hem humilment contribuït a l’IQC) és prou ben entesa, la seva part pràctica resulta poc adequada per a les aplicacions concretes. Però ara l’article de Stanford senyala una miniaturització d’aquests dispositius electroòptics basats en l’EFISHG:

For the first time we have a nonlinear optical device at the nanoscale that has both optical and electrical functionality. And this offers some interesting engineering possibilities

I llavors

For many photonic applications, including signal and information processing, it is desirable to electrically manipulate nonlinear light generation. The new device resembles a nanoscale bowtie with two halves of symmetrical gold leaf approaching, but not quite touching, in the center. This thin slit between the two halves is filled with a nonlinear material. The narrowness is critical. It is just 100 nanometers across.

L’efecte més senzill d’efecte de camps elèctrics sobre fenòmens òptics és l’efecte Pockels: tots hem vist que hi ha cristalls que desvien un raig de llum (o que descomposen la llum blanca) – però en certs cristalls si s’hi aplica un camp elèctric (per exemple el generat entre dues plaques carregades elèctricament) variable, es pot graduar la desviació del raig de llum. L’efecte Kerr és semblant al Pockels, però la desviació, en lloc de ser linial, és quadràtica respecte de la intensitat del camp aplicat.

Aquest és un camp apassionant, lligat a l’electroòptica, que permet fer des d’estudis molt teòrics fins a dissenyar nanoelectrodispositius òptics. Tot plegat, per al camp de les comunicacions i de la computació:

“It’s a great piece of basic science,” said Brongersma. “It is work that combines several disciplines – nonlinear optics, electronics, plasmonics and nanoscale engineering – into a really interesting device that could keep us busy for a while.”

L’article de Science tracta també la plasmònica, la interacció llum-metall:

Brongersma’s area of expertise, plasmonics, then enters the scene. Plasmonics is the study of a curious physical phenomenon that occurs when light and metal interact. As photons strike metal they produce waves of energy coursing outward over the surface of the metal, like the ripples when a pebble is dropped in a pon

Article de Science: Electrically Controlled Nonlinear Generation of Light with Plasmonics

Segurament a les nostres comarques estem satisfets amb els bons restaurants que tenim. Però potser si volen mantenir les seves estrelles Michelin, els caldrà innovar fort. Una suggerència: fer servir les noves impressores 3D amb tintes comestibles. No és cap idea nova, però veig a FastCompany un interessant post titulat Ramen by HP? The Wild Possibilities Of Printing Food.

En aquest post s’hi parla d’una nova màquina del Cornell Creative Machines Lab que permet imprimir, capa a capa, menjar preparat de diversos tipus i estructures tridimensionals, com per exemple amb lletres (foto):

The newest 3-D food printer, now being honed at CCML, can produce: tiny space shuttle-shaped scallop nuggets (image above); and cakes or cookies that, when you slice into them, reveal a special message buried within, like a wedding date, initials (image below) or a corporate logo. They can also make a solid hamburger patty, with liquid layers of ketchup and mustard, or a hamburger substitute that’s made from vegan or raw foods.

Ja penso en un pastís que contingui el logo de la Universitat de Girona, per exemple (ens el menjarem, un àliga?)

Però no només es tracta de decoració i disseny, sinó també de noves combinacions de gustos i aromes, de textures i colors:

While printing pyramids of pastry, or hemispheres of ham sounds whimsical, food printing is about more than decorative presentation. It’s a way to create new flavors and forms of food by varying its chemical properties. “It’s a huge ‘design space,’ and the combination of tastes and textures, geometries and colors that can be achieved is enormous,” says Lipso

I és que la química és pertot arreu, i a la cuina, doncs encara molt més.

Sembla que aquesta food-printer costarà uns 1.000 USD… no gaire res, més o menys el mateix que les impressores 3D que vaig veure a New York, a la World Maker Faire. tal com diuen,

the desire to customize foods will make 3-D food printers an essential part of everyone’s kitchen in due course. “Customization of foods has played an integral role in our 250,000 year history,” says Yosefzai. “As time passes, 3-D food printing we will go from novelty…to utility…to indispensability.”

El temps és or, i si aquesta impressora és millor que la Thermonix i fa coses boniques i bones… serà un èxit. De moment hi pensarem per a les nostres activitats de divulgació relacionades amb la cuina i química.

Tot plegat forma part del projecte Fab@home per fabricar tota mena de coses fent servir dispositius open-source.

Dijous al vespre (6/10/2011) vaig poder assistir a una bona part de l’acte de commemoració dels 100 anys del naixement del matemàtic Lluís Santaló. En Santaló va nèixer a Girona, però amb la guerra va haver d’emigrar a l’Argentina. La UdG li dedica la Càtedra d’Aplicacions de la Matemàtica.

Precisament el Director d’aquesta Càtedra, en Carles Barceló, va obrir l’acte de dijous, que va comptar amb diverses autoritats locals, catalanes i interacionals, i també amb una de les filles del matemàtic, a qui ja havia sentit en una altra trobada, fa anys. Aquest acte va ser una demostració de com es pot fer bona ciència i contribuir a la internacionalització de la societat catalana, ja que en Santaló va viatjar per tot el món, en particular Alemanya (abans de la guerra) i Estats Units (Princeton).

He de confessar que els treballs d’en Lluís Santaló no són assequibles fàcilment, i que m’agradaria entendre’ls més. Quan tingui temps lliure buscaré textos divulgatius. De moment, la seva biografia ja és molt interessant: “Lluís Santaló: pioner de la geometria integral, un matemàtic i educador catalanoargentí i universal“, editada per la Societat Catalana de Matemàtiques, i escrita pel divulgador Xavier Duran.

Aquest acte forma part del cicle de conferències La matemàtica, una ciència omnipresent, que es fan a la Casa de Cultura de Girona fins al 20 d’octubre. Dijous vinent en Xavier Mora parlarà de “votar: no tan fàcil com sembla, però podríem fer-hi millor?”, mentre que dijous 20, el compapny del curs de criptografia, en David Juher, farà la xerrada “Desxifrant l’escriptura de les civitlitzacions perdudes“.

Felicitats a en Carles Barceló per tot el cicle i per aquest acte!

El blog Boing-Boing va publicar ahir una entrada sobre la capacitat que tenen algunes tortugues d’orientar-se, tot fent servir el camp magnètic terrestre. De fet, Boing-Boing esmentava una sèrie molt interessant d’articles de New Scientist sobre la capacitat dels animals d’orientar-se fent servir diferents tècniques, una de les quals és la magnètica.

Segons Boing-Boing i New Scientist, no tan sols les tortugues poden orientar-se, sinó que van bastint un mapa que les permet saber on són:

Young loggerhead turtles, for example, read the Earth’s magnetic field to adjust the direction in which they swim. They seem to hatch with a set of directions, which, with the help of their magnetic sense, ensures that they always stay in warm waters during their first migration around the rim of the North Atlantic. Over time they build a more detailed magnetic map by learning to recognise variations in the strength and direction of the field lines, which are angled more steeply towards the poles and flatter at the magnetic equator.

El que no se sap, però, és el mecanisme que fan servir per detectar el camp magnètic terreste, la seva direcció i la seva intensitat. El sensors magnètics poden estar basats en estructures especialitzades o basats en una sèrie de reaccions químiques:

What isn’t known, however, is how they sense magnetism. Part of the problem is that magnetic fields can pass through biological tissues without being altered, so the sensors could, in theory, be located in any part of the body. What’s more, the detection might not need specialised structures at all, but may instead be based on a series of chemical reactions.

Naturalment això porta a especulacions (fonamentades), com per exemple que hi hagi receptors magnètics al cap de les tortugues, basats en cristalls de magnetita. Sembla que aquest mineral s’ha trobat en alguns bacteris, en salmons i en truites.

Even so, many researchers think that magnetic receptors probably exist in the head of turtles and perhaps other animals. These might be based on crystals of magnetite, which align with the Earth’s magnetic field and could pull on some kind of stretch receptor or hair-like cell as it changes polarity. The mineral has already been found in some bacteria, and in the noses of fish like salmon and rainbow trout, which also seem to track the Earth’s magnetic field as they migrate.

Fa un temps vaig comentar al blog Edunomia que la idea de l’orientació fent servir el camp magnètic terrestre era ben interessant, en particular en el cas de les migracions d’ocells (Ocells i quàntica: una idea engrescadora). Es tracta d’una altra proposta que s’ha fet darrerament per justificar la capacitat d’orientació dels animals. El probelma aquí rau en l’impacte social que té aquest tema, quan se li ajunta l’adjeciu “quàntica”. I si a més s’hi afegeix el substantiu “entrellaçament”, llavors ja és molt més impactant, perquè l’entrellaçament quàntic és un fenomen físic molt complicat d’entendre bé i del qual el propi Einstein en dubtava.

En relació al paper dels fenòmens quàntics en l’orientació mitjançant el camp magnètic terrestre, el blog Amazings va publicar fa uns dies una llarga i crítica entrada titulada Un computador cuántico en el ojo del petirrojo on fa una revisió bibliogràfica del tema, tot citant les darreres aportacions de les revistes més importants. Hi queda clar que es fan interessants i intrigants propostes, però que les evidències experimentals que la detecció del camp magnètic terrestre faci servir sistemes entrellaçats quànticament són febles.

Tot llegint aquesta entrada d’Amazings, em queda clara una altra cosa: que no sabem comunicar prou bé el que és la mecànica (o química) quàntica. És impactant dir que una reacció o procés té orìgens quàntics. Però el propi procés de la fotosíntesis, o qualsevol altra reacció, també està regida per les lleis de la mecànica quàntica. No pas només els fenòmens d’entrellaçament quàntic.

Queda feina per fer: entendre els processos d’orientació dels animals, i comprendre millor el paper de la mecànica quàntica en l’estructura i reactivitat dels processos vinculats a la biologia, que no són altres que els de la química, i per tant de la física.

Ahir El País publicava un interessant article titulat La Red le adoctrina con su propio credo, si usted se deja que parlava de com les xarxes socials van ajudant a construir una tribu, i com de poc fàcil n’és sortir-ne. Igual d’interessant era la columna adjunta de l’Antoni Gutiérrez-Rubí (@antonigr)titulada No es fácil ser minoría. La seva darrera frase, en particular, em va semblar ben rellevant:

Debemos reeducarnos. La tecnología social nos hace la vida más fácil, extraordinariamente cómoda, pero no puede simplificar nuestro pensamiento y comportamiento a riesgo de clonarnos socialmente. Hay que esforzarse en la pluralidad y la diversidad, garantes de la libertad. Y no descartemos defender nuestra identidad introduciendo la encriptación, como derecho y servicio, en nuestra navegación digital.

Com que es tracta d’un tema ben actual, i com que l’Antoni ha parlat d’encriptació i l’esteganografia hi té a veure, he fet un petit comentari al bloc de l’Antoni G-R, que reprodueixo a continuació:

Però a veure, de què estem parlant? La Internet és molt més que no pas google o les xarxes socials, twitter, flickr, etc. es pot fer servir comunicació directa, hi ha blogs (com aquest), … No cal dir les coses públicament. Hi ha l’e-mail, o els DM de twitter… potser no cal encriptar, sinó enviar de forma confidencial, ….

Més encara, pot passar que siguem penalitzats pel sol fet de tenir o enviar informació (cal recordar els problemes que hi ha als USA quan un jutge exigeix una clau per desencriptar un disc dur). O que pots ser penalitzat pel sol fet d’enviar una informació encriptada. Caldrà amagar-la, potser? En pla James Bond 007: una nova versió de l’esteganografia clàssica. Potser als anuncis per paraules? Fer fotos d’un missatge difícils de detectar pels buscadors? Hi ha mil infinites versions. Donar missatges sense saber que hi ha missatge.

De fet, internet reprodueix la vida real. Moltes vegades digues coses sense que se sàpiguen. Fins i tot diguem coses sense que nosaltres sapiguem que les diguem.

En relació a l’article, igual que passa en el nou turisme, el que es valorarà més és la capacitat de sorprendre, de fer coses noves… o de fer veure que es sorprèn.

Per acabar: per què preocupar-se per la ocultació d’identitat, quan és molt més divertit fer veure a google que ets una persona diferent de la que ets en realitat? O fer veure que ets més d’una persona, bastint diferents identitats virtuals?

Al final, tenim la llibertat de fer totes aquestes coses. Només demana seny i educació.

He il.lustrat aquest post amb una imatge d’en James Bond, perquè en totes les seves pel.lícules amagava la forma de passar informació, és a dir, feia servir tècniques esteganogràfiques.

Ja fa temps que s’havien trobat traces de bases nitrogenades en meteorits caiguts a la Terra. Però hi havia dubtes de si les molècules hi havien entrat per processos de contaminació terrestre. Doncs ara un article del PNAS de Callahan et al. (Univ. Cal. San Diego) titulat Carbonaceous meteorites contain a wide range of extraterrestrial nucleobases sembla confirmar que l’origen de les molècules prebiòtiques (bases nitrogenades) que hi ha en aquests meteorits és realment extraterrestre, i que per tant és possible que a l’espai exterior hi hagi les condicions que portin a una síntesi d’aquests compostos. De l’abstract d’aquest article del PNAS:

The Murchison and Lonewolf Nunataks 94102 meteorites contained a diverse suite of nucleobases, which included three unusual and terrestrially rare nucleobase analogs: purine, 2,6-diaminopurine, and 6,8-diaminopurine. In a parallel experiment, we found an identical suite of nucleobases and nucleobase analogs generated in reactions of ammonium cyanide. Additionally, these nucleobase analogs were not detected above our parts-per-billion detection limits in any of the procedural blanks, control samples, a terrestrial soil sample, and an Antarctic ice sample. Our results demonstrate that the purines detected in meteorites are consistent with products of ammonium cyanide chemistry, which provides a plausible mechanism for their synthesis in the asteroid parent bodies, and strongly supports an extraterrestrial origin. The discovery of new nucleobase analogs in meteorites also expands the prebiotic molecular inventory available for constructing the first genetic molecules.

Slashdot.com comenta aquest article del PNAS: Building Blocks of DNA Confirmed In Meteorites

Researchers announced that the components of DNA have now been confirmed to exist in extraterrestrial meteorites. A different team of scientists also discovered a number of molecules linked with a vital ancient biological process, adding weight to the idea that the earliest forms of life on Earth may have been made up in part from materials delivered to Earth from space. Past research had revealed a range of building blocks of life in meteorites, such as the amino acids that make up proteins. Space rocks just like these may have been a vital source of the organic compounds that gave rise to life on Earth.

i també ho fa la Plataforma SINC: Los componentes del ADN pudieron llegar del espacio (editat)

Algunos componentes básicos del ADN descubiertos en meteoritos se podrían haber creado en el espacio, según un nuevo estudio financiado por la NASA y que publica la revista PNAS. Los autores han encontrado bases nitrogenadas parecidas a las del ADN y que no estaban en el entorno donde se localizaron los meteoritos, además de probar en el laboratorio cómo se pueden crear estas moléculas.

El equipo del centro Goddard ha tomado muestras de doce meteoritos ricos en carbono, nueve de los cuales se recuperaron en la Antártida. De las cuatro bases nitrogenadas o nucleobases que constituyen el ADN –adenina, guanina, timina y citosina–, el equipo ha encontrado las dos primeras en los meteoritos, además de hipoxantina y xantina, que también intervienen en algunos procesos biológicos.

Pero la primera evidencia para probar que los componentes detectados proceden del espacio es que en dos de los meteoritos encontraron por primera vez trazas de tres moléculas relacionadas con bases nitrogenadas: purinas, 2,6 diaminopurina, y el 6,8 diaminopurina, y las dos últimas son muy raras en biología. “No esperarías ver estas nucleobases análogas si la contaminación con vida terrestre fuera la fuente, porque no son habituales en biología, excepto un estudio con 2,6-diaminopurina en un virus (cyanophage S-2L)”, explica Callahan. “Sin embargo, si los asteroides se comportan como fábricas químicas con materiales prebióticos, se esperaría que produzcan muchas variantes de bases nitrogenadas, no sólo las biológicos”.

La segunda prueba está relacionada con el análisis de una muestra de 8 kg de hielo del entorno donde se encontraron los meteoritos de la Antártida. Las cantidades de las dos bases nitrogenadas, además de hipoxantina y xantina, que se encuentra en el hielo eran mucho más bajas -partes por billón- que en los meteoritos. Y, lo más significativo, en el hielo no se encontraron las nucleobases análogas.

Como tercera evidencia el equipo constató que las bases nitrogenadas – tanto las biológicas como las que no lo eran – se pueden producir con reacciones no biológicas.

Realment els meteorits són una bona font de molècules que no es troben a la Terra, com per exemple els compostos endohèdrics del ful.lerè. Ara hi cal afegir aquestes noves bases nitrogenades.

Em fa gràcia que la infografia esmenti que entre 2025 i 2045 els superordinadors tindran consciència… Per si de cas, i com fa l’autor de l’entrada… hola!

Per cert, crec que aquesta infografia no reflexa prou bé l’emergent categoria d’ordinadors quàntics. M’estranya que ni tan sols s’hi esmenti.

El fitxer de la infografia és una imatge de 600×5970 pixels… no acabo d’entendre perquè no està paginada.

Al text de l’entrada esmentada hi ha també una petita reflexió: el gran consum d’aquests superordinadors. Crec que en això la computació quàntica hi pot ajudar molt!

All of that computing power requires a lot of, well, power. The average consumption of a supercomputer in the top 10 is 4.3 megawatts (MW) of power, and 29 systems on the list use more than 1MW of power.

Finalment, cal esmentar que, des de fa temps, he anat seguint el Top 500 en la supercomputació, que llista els sistemes més potents del món. He de dir, però, que el concepte de “superordinador” ha anat variant… ara es tracta, a vegades, d’agregacions de màquines molt potents, que treballen en paral.lel però que no necessàriament són interessants per al tipus de problema que es tracti. En el cas dels càlculs de química quàntica computacional, per exemple, hi ha dificultats per paral.lelitzar algunes parts claus de la simulació (diagonalització de grans matrius). Així i tot, tot hi ajuda (per exemple, el CESCA o el BSC)

Malgrat que totes són interessants, potser pels interessos locals són especialmen rellevants les entrades “Doing fun chemistry”, “Molecular-Level Energy Storage”, “Hydrogen bonds: why life needs water” , “Chemistry meets Hollywood” i “The molecules that made the universe”.

A més, “Signs of Life” mostra un còmic de XKCD que senyala la posició de la química, en el rang de ciències pures… que acaben amb les matemàtiques (hi trobo a faltar la filosofia, per lligar amb les humanitats).

Però és l’entrada “Chemistry: The Human Science” la que potser és més novedosa, ja que comenta el paper central de la química, i aquella que és més “humana”:

Chemistry is the human science. What the general public refers to as “chemicals” have a profound effect on our way of life. They can forge a bridge between the metabolism of a billion year-old sponge and the fervent hopes of a mother for her daughter’s life, between the joy of traditional weddings and food and that of seeing a loved one being cured of a terrible malady. Physics may concern itself with the beginnings of deep time and biology turns its eye on the origin of humanity itself. The wonders of physics and biology are undoubtedly spectacular, but chemistry is the science that most directly engages with our senses, the discipline that confronts us face-on every single day of our lives and demands that we react.

La mateixa entrada diu també que

Chemicals delight, enrage, tease, beguile, provoke, subdue, reward, bully, soothe, punish, kill and save as directly and dramatically as human beings. Just like humans they have personalities that manifest themselves under the right circumstances. Like long-lost friends they can materialize in our lives in the form of a life-saving drug, a dab of color on a dull day or the material in a particularly comfortable new mattress. And like sworn enemies they can incapacitate us on battlefields, deform our children and provoke us to endless debate and politicking about the effects of their vanishingly small traces in the environment. Chemistry is the middle kingdom, the land which engages us with its familiarity at all levels, from the trite to the life altering. Like the landscape of Middle Earth, it is full of fascinating and baffling curiosities, triumphs and tragedies, foolishness and wisdom.

La relació completa d’entrades, amb autors, blog d’origen i títol, és la següent. Per entrar en cadascuna cal anar a l’entrada del Chemistry Day at Scientific American Blog Network:

• Caleb A. Scharf at Life, Unbounded – The molecules that made the universe:
• Carin Bondar at PsiVid – Chemistry meets Hollywood…:
• Jennifer Ouellette at Cocktail Party Physics – Teetering on the Edge of Chaos:
• Glendon Mellow at Symbiartic – The Chemistry of Oil Painting:
• Ashutosh Jogalekar at Guest Blog – Chemistry: The Human Science:
• Cassie Rodenberg at The White Noise – Addiction: a Fault of Chemistry:
• Michelle Clement at Crude Matter – Chemistry Day at #sciamblogs: Bridging the gap between chemistry and biology. #sciamchem:
• Antony Williams at Guest Blog – All that glisters is not gold: Quality of Public Domain Chemistry Databases:
• Hannah Waters at Culturing Science – DMS(P): the amazing story of a pervasive indicator molecule in the marine food web:
• Scicurious at The Scicurious Brain – SciAm Chemistry Day! LSD: A drug only as good as its receptor(s).:
• Matthew Hartings at Guest Blog – Cooking up some chemistry inside a cell:
• Janet D. Stemwedel at Doing Good Science – Building knowledge (and stuff) ethically: the principles of “Green Chemistry”.:
• Jennifer Frazer at The Artful Amoeba – Bombardier Beetles, Bee Purple, and the Sirens of the Night:
• Carmen Drahl at Guest Blog – What’s In A Name? For Chemists, Their Field’s Soul:
• S.E. Gould at Lab Rat – Hydrogen bonds: why life needs water:
• Kelly Oakes at Basic Space – On the origin of chemical elements:
• James Byrne at Disease Prone – Antibiotics are good for more than killing:
• David Kroll at Guest Blog – Drugs from the crucible of nature:
• Christina Agapakis at Oscillator – Signs of Life:
• David Bressan at History of Geology – Hydrochemistry on the Rocks:
• Eric Michael Johnson at The Primate Diaries – Chemical Romance: The Loves of Dmitri Mendeleev, Part 1:
• Kate Clancy at Context and Variation – SciAmChem: Don’t douche, she declares acidly:
• Kalliopi Monoyios at Symbiartic – We Blew a Bubble for a Man Named Edison:
• Deborah Blum at Guest Blog – A view to a kill in the morning: Carbon dioxide:
• Janet D. Stemwedel at Doing Good Science – Doing fun chemistry.:
• Melissa C. Lott at Plugged In – Molecular-Level Energy Storage:
• David Ropeik at Guest Blog – Dear chemists:

Hi ha tema per anar llegint durant el mes d’agost. Mirant pel cim les entrades, són força llargues i contenen informació rellevant, i de la qual se’n pot treure molt de suc.

Aquest post de Scientifc American Blog Network proposa seguir el hashtag #sciamchem a twitter. Segur que paga la pena!

Precisament Chemistry World (Chemists create a molecular ship in a bottle) acaba de publicar un interessant post que comenta un article de Science de química supramolecular: Supramolecular Archimedean Cages Assembled with 72 Hydrogen Bonds. Es tracta de gàbies d’octaedres truncats formades per cares unides per enllaços covalents i també per 72 enllaços d’hidrogen. A dins d’aquestes gàbies hi poden haver molècules neutres, carregades… una mica com un vaixell dins d’una ampolla. Les gàbies s’uneixen entre sí per formar estructures semblants a les de les zeolites.

De fet, hi ha dues peces que ajuden a autoensamblar aquesta estructura arquimediana, gràcies als ponts d’hidrogen entre grups N-H d’una peça i grups O-S de l’altra:

The first tile consists of a tris(guanidinium) nitrate cluster, and the second a hexa(4-sulfonatophenyl) benzene. When the appropriate precursors are placed in solution, four of each type of tile self-assemble through an eyebrow-raising 72 hydrogen bonds between N-H groups of one type of tile and the O-S of the other.

Segons Chemistry World,

The cages, each a truncated octahedron, connect with each other to form zeolite-like crystals with each unit having an internal cavity volume of 2200Å3. The team demonstrated that the cavities could host a wide range of molecular entities of varying charge, ranging from 10 negative charges to four positives. ‘It is very unusual to find a framework which will accommodate both positive or negatively charged guests,’ Ward says. While some of the molecules apparently enter the cages through square channels, which are an inherent part of the geometry, others are too large and are either encapsulated during assembly of the cage or else assemble once inside – the molecular equivalent of a ship in a bottle.

i també

‘This is impressive work,’ says Scott Dalgarno, who heads the supramolecular research group at Heriot-Watt University in the UK. ‘Supramolecular chemists will find this important as it extends the previous approaches to make a really elegant hydrogen-bonded system that shows real versatility in its ability to encapsulate things. It is not always straightforward to encapsulate guests and this range was diverse.’ Dalgarno adds: ‘Alteration of the components will likely produce a series of stable polyhedra that will display similar stability and versatility, and will permit a range of functions.’

Al Chemistry World hi ha un bonic video on es mostres aquestes superestructures: http://www.youtube.com/watch?v=Mwn6cTVZWxo

Aquesta idea fa recordar una síntesi de fa alguns anys, sobre una “pilota de tennis” que també podia encapsular molècules, que de fet fins i tot ha esdevingut una pràctica de laboratori: Synthesis and Self-Assembly of the “Tennis Ball” Dimer and Subsequent Encapsulation of Methane. An Advanced Organic Chemistry Laboratory Experiment

Gràcies a una entrada de Slashdot titulada “The Code has Already Been Written“, he vist un divertit post del blog de John D. Cook, The Endeavour, titulat Software exoskeletons, s’hi diu que hi ha una forta diferència en com veuen un programa un científic i un programador informàtic:Scientists see their software as a kind of exoskeleton, an extension of themselves.

There’s a major divide between the way scientists and programmers view the software they write. Scientists see their software as a kind of exoskeleton, an extension of themselves. Think Dr. Octopus. The software may do heavy lifting, but the scientists remain actively involved in its use. The software is a tool, not a self-contained product. Programmers see their software as something they will hand over to someone else, more like building a robot than an exoskeleton. Programmers believe it’s their job to encapsulate intelligence in software. If users have to depend on programmers after the software is written, the programmers didn’t finish their job.

I també hi ha un diferent punt de vista sobre el que vol dir projecte:

One point of tension is defining when a project is done. To a scientist, the software is done when they get what they want out of it, such as a table of numbers for a paper. Professional programmers give more thought to reproducibility, maintainability, and correctness. Scientists think programmers are anal retentive. Programmers think scientists are cowboys.

I finalment, s’hi esmenta la diferència entre tenir un programa que fa una cosa i transformar-lo en producte:

The real tension comes when a piece of research software is suddenly expected to be ready for production. The scientist will say “the code has already been written” and can’t imagine it would take much work, if any, to prepare the software for its new responsibilities. They don’t understand how hard it is for an engineer to turn an exoskeleton into a self-sufficient robot.

Crec que aquest post té força raó. Naturalment jo estic al cantó científic, però m’ajuda a entendre els comentaris i postures que prenen els companys professionals informàtics. Que ens ensenyen moltes coses, als científics de l’àmbit teòric-computacional que fem programes.

Un dels comentaris (n’hi ha força i són interessants!) és prou adient:

I will add to the content of the blog that the end product of a programmers work is the software, and that is why they want to sell that or make its services available. The end product of a scientist producing software is not their software but the research outcome publications/copyrights IP generated from their software and so they see their software not as the end product but an extension to their body as exoskeleton which can help them get different end products!

Aquesta molècula té relación amb els anomenats PAHs que han estat estudiants a l’IQC (hidrocrburs policíclics aromàtics), que no són plans i que són precursos dels ful.lerens.

Cal dir que el mateix títol de l’article de l’Astrophysical Physical Letters (THE FORMATION OF FULLERENES: CLUES FROM NEW C60, C70, AND (POSSIBLE) PLANAR C24 DETECTIONS IN MAGELLANIC CLOUD PLANETARY NEBULAE) ja deixa clar que no està totalment comprovada la detecció del C24 pla. A l’abstract s’hi esmenten tres bandes rotacionals principals: ~6.6, 9.8, and 20 µm.

We present 10 new Spitzer detections of fullerenes in Magellanic Cloud Planetary Nebulae, including the first extragalactic detections of the C70 molecule. These new fullerene detections together with the most recent laboratory data permit us to report an accurate determination of the C60 and C70 abundances in space. Also, we report evidence for the possible detection of planar C24 in some of our fullerene sources, as indicated by the detection of very unusual emission features coincident with the strongest transitions of this molecule at ~6.6, 9.8, and 20 µm. The infrared spectra display a complex mix of aliphatic and aromatic species such as hydrogenated amorphous carbon grains (HACs), polycyclic aromatic hydrocarbon clusters, fullerenes, and small dehydrogenated carbon clusters (possible planar C24). The coexistence of such a variety of molecular species supports the idea that fullerenes are formed from the decomposition of HACs. We propose that fullerenes are formed from the destruction of HACs, possibly as a consequence of shocks driven by the fast stellar winds, which can sometimes be very strong in transition sources and young planetary nebulae (PNe). This is supported by the fact that many of our fullerene-detected PNe show altered [Ne III]/[Ne II] ratios suggestive of shocks as well as P-Cygni profiles in their UV lines indicative of recently enhanced mass loss.

Per cert, és interessant veure el concepte d’aromaticitat innata de Randic aplicat a l’hidrocarbur coronè, C24H12; l’aromaticitat de l’anell centrat, a més, és baixa.

A la mateixa notícia de la plataforma SINC s’hi esmenta un article de Science sobre l’encapsulament d’una molècula d’aigua en una molècula de C60 (H2O@C60, Enjaulan a una molécula de agua en un fullereno) per via sintètica: H2O in a Desert of Carbon Atoms. Cal esmentar que en un article de Chem. Commun ja es va publicar la síntesi de la molècula H2@C60, però no es va arribar a sintetitzar l’aigua encapsulada. Un altre avenç rellevant !

Gràcies a en Miquel Solà per l’ajuda per completar aquesta entrada!

Stephen Wolfram ha fet una forta tasca de promoció de les matemàtiques com a eina per a la bona ciència. Des del seu producte estrella, Mathematica, fins al web Wolfram Alpha, on s’hi pot trobar informació de tota mena de dades històriques, de química, etc, i on s’hi poden dur a terme múltiples càlculs, a vegades fins i tot remplaçant amb avantatge una calculadora.

Ara Wolfram Research acaba d’introduir una evolució del seu format de Mathematica, que anomena Computational Document Format (format de document computacional), una mica amb la idea de promoure la visualització senzilla de sèires estadístiques, gràfiques, i tota mena de dades. En parla slashdot.com:

Wolfram Research has launched its own document format, which it claims is ‘as everyday as a document, but as interactive as an app.’ The Computational Document Format (CDF) allows authors to embed interactive charts, diagrams and graphics into their documents, allowing readers to adjust variables to see how increasing a price affects profits, for example, or display different segments of a brain scan. Wolfram aims to make the format easy enough for non-programmers to use, based on the linguistic commands used in its search engine. ‘[Currently] anyone who can make an Excel macro should easily be able to make interactivity for CDF,’ said Conrad Wolfram. ‘Where I’d like to get is that anyone who can make an Excel chart can make interactivity in CDFs.’”

Els comentaris a aquesta entrada de Slashdot són una mica crítics, sobretot pel fet que el programa Mathematica no tan sols no és gratuït, sinó que és força car. De totes formes Wolfram Alpha diu que per llegir un CDF n’hi haurà prou amb un visor gratuït (igual que ara per a inputs de Mathematica): el CDF Player.

PCPro també en parla en una entrada, on fa comentaris semblants a Slashdot. El web de Wolfram s’encarrega de definir el CDF.

Per a la química computacional, Mathematica i programes semblants com Maple o Matlab són molt útils, de fet el seu caràcter algebraic permet manipulacions més enllà dels números i de les funcions, per exemple permetent treballar amb operadors mecanoquàntics. El format CDF podria ajudar a fer-hi un pas més, i facilitar la simulació en química computacional. Caldrà seguir aquesta iniciativa.

En Jordi Poater ha fet una bona entrada al seu blog (Peregrins científics al Camí de Santiago) sobre aquesta trobada (la novena) de la World Association of Theoretical and Computational Chemists, una associació amb la qual des de l’IQC mantenim un fort vincle i on hi ha companys químics teòrics i computacionals d’arreu del món. De fet, alguns companys de l’IQC han fet realment el Camí de Sant Jaume en bicicleta, tal com esmenta en Jordi al seu post.

Dos pòsters de la delegació de l’IQC han obtingut una menció especial al WATOC2011, realment ha valgut la pena tot l’esforç dut a terme la setmana passada, amb bellugadisses al passadís de l’IQC a Ciències.

Durant aquests dies els companys a Galícia van fent tweets mitjançatn el hashtag #watociqc. Normalment els congressos de caire científic no són gaire propicis per a compartir a la xarxa, però en aquest cas ho han començat a fer.

Un cop passat un període intens, després del I Campus PreBAT, del 4rt Jove Campus de Recerca i d’altres activitats on hi ha participat activament, en Pep Anton Vieta va presentar ahir el seu treball de màster, dins del Molecular Modeling and Medicinal Chemistry Master: “Química Recreativa per a la Divulgació Científica“. Va ser una excel.lent presentació (amb prezi) de l’activitat desenvolupada en diversos fronts, però sobretot en el tema “Reacciona, explota“, de relació amb centres de secundària de l’àmbit gironí. En Pep Anton ens va presentar no tan sols activitats, sinó també estadístiques de respostes i de valoracions.

Moltes felicitats a en Pep Anton i al seu director, en Pep Duran!

De fet, una forma molt més sofisticada d’utilització de la llum solar de forma directa és conduir-la per uns tubs i fer-la sortir per on es vol, en forma de bombetes solars. A la Fira de Sant Lluc d’Olot, per exemple, ha s’hi havia vist no fa pas gaire una aplicació de SolaTube.

El web principal del projecte Liter of Light explica molt bé com funciona aquest sistema d’utilització directa del sol. Es tracta d’un projecte de cooperació del MIT a les Filipines, que fa servir una ampolla de litre d’aigua, aigua i blanquejador:

The bleach and water solution refracts sunlight, illuminating the insides of close-packed shanties in a way that windows can’t. Installation takes less than an hour and costs little, and the the light is equivalent to a 55- to 60-watt bulb.

Al web principal del projecte hi ha videos, noticies, reportatges… en definitiva com una combinació de química, física, empreneduria i cooperació pot ajudar, amb un cost molt petit i reutilitzant materials a l’abast de tothom.

Isang Litrong Liwanag (A Liter of Light), is a sustainable lighting project which aims to bring the eco-friendly Solar Bottle Bulb to disprivileged communities nationwide. Designed and developed by students from the Massachusetts Institute of Technology (MIT), the Solar Bottle Bulb is based on the principles of Appropriate Technologies – a concept that provides simple and easily replicable technologies that address basic needs in developing communities.

Un nou concepte doncs: el de Tecnologies Apropiades

Ara el web Chemistry World, de la Royal Society of Chemistry, publica una entrada interessant titulada Pi-stacking better without the aromatics?sobre uns resultats una mica xocants, a partir de càlculs computacionals. Es tracta que que les energies d’interacció entre dos anells conjugats aromàtics poden ser inferiors a les energies d’interacció entre un anell aromàtic i dobles enllaços poliènics, que no tenen aromaticitat:

Scientists in the US have discovered that electrons confined to their double bonds can sometimes deliver stronger pi-stacking interactions than those roaming free in aromatic systems. The discovery could have a big impact on the design of receptors and supramolecular assemblies that rely on delocalised systems, they say.

Pi-stacking interactions are usually thought of as occurring between aromatic rings, and such interactions along with anion-pi and cation-pi interactions are often collectively referred to as ‘aromatic interactions’.

Fins i tot el Chemistry World gosa dir que el concepte d’”interaccions aromàtiques” no és gaire adient:

Now, Steven Wheeler and colleagues at Texas A&M University have shown, using computational chemistry, that the monomer aromaticity is not necessary in aromatic interactions, and it can even hinder aromatic interactions in some cases. ‘The term “aromatic interactions” is really a misnomer,’ says Wheeler ‘Or at least it implies too strict a definition of these interactions.’

L’expert en aromaticitat Paul v.R. Schleyer diu que l’article de Wheeler és un pas molt important per a la comprensió de les interaccions d’aquest tipus. I molt important, el mateix Wheeler recorda la importància de comprovar les prediccions teòriques de forma empírica:

Even though this is a theoretical study, Wheeler explains that many research groups have devised ways of measuring stacking free energies experimentally. ‘These molecular probes are typically used to measure the effect of substituent or heteroatoms on pi-stacking interactions,’ he says. ‘I think that some of these probes could be adapted to directly measure the stacking free energy of two phenyl rings versus a phenyl ring and a non-aromatic cyclic polyene.’

on proposa mesurar l’energia lliure de pi-stacking entre (a) dos anells fenil i (b) un anell fenil i un poliè cíclic no aromàtic, i evidentment comparar-les per veure si, com prediuen els càlculs teòrics, és superior en el segon cas.

Donat que a l’Institut de Química Computacional de la UdG hi ha una important línia de recerca sobre aromaticitat, aquest article segur que proporciona noves pistes i senyala un important camí de cara a futura recerca.

Referència: J W G Bloom and S E Wheeler, Angew. Chem., Int. Ed., 2011, DOI: 10.1002/anie.201102982