El Galio una solución para convertir CO2 en oxígeno | El Galio y sus usos en baterías y construcción de aviones | ¿Qué es el galio y para qué sirve? | ¿Qué hace especial al galio? | Usos del CO2: un camino hacia la sostenibilidad

¿Qué es el Galio?

El Galio,es un elemento químico que podría llegar a derretirse en nuestras manos, (más propiamente se derrite a una temperatura de 29 grados centígrados), es un metal de color plateado y brillante cuyo símbolo es Ga, ocupa el lugar 31 en la tabla periódica, se lo considera un metal líquido a temperatura ambiente, pero a diferencia del Mercurio este elemento no es tan tóxico y se lo puede tocar sin ningún problema, pero algunos recomiendan manipularlo con guantes, debido a que si bien no es tóxico podría causar alergia en algunas personas. Su nombre Galio se debe a su descubridor Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran, que era de origen francés, y le dio este nombre en honor a su país, ya que Francia en idioma latín significa Galia. Este nombre de Galio también se debe a que su nombre Lecoq en francés significa gallo y en latín significa gallus, y que además dicen que era el sobrenombre de Lecoq.

Algunos usos del Galio

En lo que respecta a los usos, este metal se lo usa comúnmente en el campo de la electrónica, más concretamente en los semiconductores que se emplean en circuitos de microondas y de infrarrojos, otro uso en la electrónica es en la fabricación de diodos led que son de color violeta y azul, y también diodos láser y máser. Otros uso son las celdas fotoeléctricas. El galio se lo usa también en la fabricación de espejos y en las centrales nucleares. En los termómetros médicos se usa una aleación de galio, indio y estaño, otra aplicación en la medicina es para tratar el exceso de calcio en la sangre, se usa también como escáner o trazador para detectar enfermedades inflamatorio o tumores (pero se usa isótopos de galio o galio radiactivo).

El uso del galio para reducir el CO2 del ambiente

El galio también es un elemento poco común y ocupa el puesto 35 de los elementos que son más abundantes en la Tierra. Además de todas aplicaciones antes mencionadas, al galio se le está buscando otros uso como es la captación de CO2 de la atmósfera, y así tratar de evitar el efecto invernadero que se produce por la presencia de este gas.

El proceso de conversión de dióxido de carbono en oxígeno mediante galio, usa este último elemento en estado líquido y a temperatura ambiente, y además se obtiene un carbono en estado sólido que puede ser muy útil para la utilización en baterías y en la fabricación de aviones. Este descubrimiento fue realizado gracias al trabajo del grupo a cargo del profesor de Ingeniería Química Kourosh Kalantar-Zadeh (un grupo de ingenieros pertenecientes a la Universidad de Nueva Gales del Sur) y publicado en la revista Advanced Materials. Lo que se hace es capturar y disolver el CO2 en estado gaseoso, mediante nanopartículas de galio que están en estado líquido, que son parte de un disolvente. 

Se usa también un reactor donde se producen reacciones triboelectroquímicas, y con esto se desarrollan además reacciones químicas que rompen el CO2 y separan el oxígeno en estado gaseoso del carbono que se obtiene en forma de láminas. Se obtiene una eficiencia del 92 por ciento al convertir una tonelada de CO2

Afirman que este trabajo se puede usar sobre todo para reducir las emisiones de CO2 provenientes de los vehículos, y las emisiones provenientes de las fábricas.

Un proyecto similar que ya lleva a la práctica la extracción de CO2 y lo reutiliza 

Cerca de Zurich Suiza, en Hinwil, ya se empezó a llevar a cabo un proyecto de absorción de CO2, según una publicación de la BBC en el año 2017, este proyecto afirmaron ser muy viable. Se trata de un conjunto de ventiladores en un centro de reciclaje, los mismos que se encargan de absorber el aire que está a su alrededor, este es llevado hacia unos filtros con sustancias químicas que separan el CO2 del aire. Luego de extraer los filtros, y de darles un calentamiento a 100 grados centígrados , se obtiene un gas CO2 de manera pura, que se lo puede almacenar y buscarle diferentes usos.

Lo que hacen por ejemplo con este gas es venderle a personas y a compañías que se encargan de la producción de vegetales, o que se lo usan en invernaderos grandes para de esta manera estimular mejor el crecimiento de las plantas, su costo por tonelada era de 600$ hace unos 4 años, y esperaban que con el tiempo este costo se iba a reducir a 100$, debido al aumento de producción y competitividad.

La empresa encargada de este proyecto es Climeworks y afirman que pueden absorber hasta 900 tonelada de dióxido de carbono al año.

Pero en sí también al CO2 se le puede dar múltiples usos como asientos para autos, comida para peces, buscan incluso usarlo como combustible, y hasta se puede llegar a fabricar cemento con él.

Aunque en este último proyecto no se ha hecho una separación de oxígeno del CO2, solamente restaría hacer eso, una vez extraído el CO2.

El uso de los drones como repetidoras de internet y calibración de sistemas satelitales | Actualidad de los drones | Importancia de los drones en la sociedad | Uso de los drones en la actualidad y el futuro

Los drones se van convirtiendo en herramientas muy importantes en nuestra sociedad

Los drones sin lugar a dudas son parte de una tecnología que está en constante evolución, empezando desde su creación como uso militar al ser vehículos no tripulados, hasta el uso de manera civil, en este último aspecto sobre todo en la actualidad se encuentran muchas aplicaciones de estos vehículos, desde ser dispositivos de entretenimiento o para jugar con ellos al hacerlos volar, o hasta incluso ser usados para filmaciones en algunas películas o clips al hacer tomas aéreas, se los usa también para monitoreo y control de incendios forestales, en la agricultura fumigando campos de cultivo, y hasta se los usa para entregar paquetes o productos a los clientes de algunas compañías, etc. Pero sobre todo destacaremos el uso de los drones, tal vez como unos pequeños satélites a muy baja altura o como repetidoras de internet.

Esta iniciativa de dar internet por medio de dispositivos no tripulados nace con las empresas Google y Facebook. Estas iniciativas se centran principalmente en dar internet a zonas alejadas, rurales y de difícil acceso, que comúnmente no disponen del servicio de internet convencional o que ni siquiera pueden conectarse a la red celular. La primera empresa empezó con un proyecto llamado Loon, en el cual se usan globos aerostáticos a una altura de 19000 metros, para lograr dar cobertura de internet a estas zonas alejadas, y recientemente se planeó combinar esta tecnología con los drones, para de esta forma expandir aún más esta cobertura y mejorar el servicio, se llegaría a una distancia de 700 kilómetros y con una velocidad de 1Gbps. De este proyecto lo que se sabe es que los globos ya llevan funcionando un cierto tiempo, y la implementación de los drones solo está en fase de prueba, se usa las radio frecuencias extremadamente altas u ondas milimétricas como medio de transmisión entre estos dispositivos. Por otra parte el proyecto de Facebook conocido como Aquila, que usa aeronaves que se energizan con paneles solares, con lo cual se lleva internet desde el aire, a 4 mil millones de personas que habitan en zonas remotas, estos dispositivos se comunican entre sí mediante una tecnología basada en láser, con lo cual se logra una velocidad de internet 1000 veces más rápida que una red común. Ambos proyectos usan dispositivos que vuelan por la estratosfera, y  más que nada están todavía en una fase temprana, y continúan las pruebas para el mejoramiento de esta tecnología, y en el futuro sin lugar a dudas muchos usarán esta tecnología sin ningún problema.

Y la tecnología de los drones sigue evolucionando este es el siguiente ejemplo que mostraremos a continuación.

Los drones son una gran herramienta para pruebas de enlaces satelitales

Otro uso que se les está dando a los drones es en pruebas de conectividad de enlaces de satélites, antes de poner en marcha una red de comunicación satelital, se hace una prueba mediante estos drones para así poder ubicar puertas de enlace, mientras estos están volando, y así es más fácil calibrar y hacer pruebas de un segmento de red terrestre, como por ejemplo lo está haciendo la empresa OneWeb antes de lanzar sus constelaciones de satélites. 

Este uso que se le está dando a los drones en esta clase de pruebas (de caracterización de puertas de enlace junto con la calibración de antenas), facilita mucho el trabajo, ya que el dron simula ser un satélite. El método tradicional busca un satélite geoestacionario visible, pero en cambio mientras más hacia el hemisferio norte se encuentren o más hacia el sur es más complicado poder fijar uno de estos satélites. Otro método usa unas balizas ubicadas en la parte superior de unos postes, pero aquí se tienen muchas perturbaciones.

Más concretamente afirman que este nuevo proceso de los drones se llama escaneo de trama, o que es similar a un patrón de cortar el césped. Con esto también se puede obtener datos sobre el desempeño de las antenas. El tiempo de las pruebas se acorta a la mitad, ya que con los métodos tradicionales el tiempo de realizar estas caracterizaciones tardaría entre dos o tres semanas.

Ya se ha logrado calibrar exitosamente una puerta de enlace en Scanzano, Italia, como afirma la empresa OneWeb al usar los drones de la empresa QuadSat, y planean realizar más pruebas para poner en marcha más puertas de enlace para sus servicios de comunicaciones sobre todo en el hemisferio norte. Se realiza este proceso para poner en marcha constelaciones de satélites que están en la órbita terrestre baja o también conocidos como LEO.

Criterio:

Lo que se puede destacar es que el uso de los drones ha ido evolucionando, desde las aplicaciones militares hasta el sector de las comunicaciones y otros, lo que lo convierte sin lugar a dudas en una herramienta que ya está muy arraigada en nuestra sociedad, y que se la puede poner en servicio de otras necesidades y para beneficio de los demás, y no solo para su uso bélico en el ámbito militar. 

Las telecomunicaciones sobre todo son una parte muy importante de nuestra sociedad, que nos facilita la interacción con otras personas a larga distancia, el trabajo también a distancia o teletrabajo, la venta de productos en línea, el control y monitoreo de procesos en la agricultura a través del internet, la telemedicina, etc. Por eso el uso de los drones en las telecomunicaciones es de vital importancia, para mejorar la conectividad, expandir la cobertura a más lugares, en este sentido dando más facilidades a personas que usualmente no tienen acceso a internet, o que disponen de un servicio pésimo por estar en lugares de difícil acceso o en zonas alejadas de la ciudad.

Se puede usar estos drones como una ayuda adicional para los servicios satelitales, expandiendo la cobertura y mejorando este servicio, por ejemplo en el servicio de telefonía satelital a veces se tarda en lograr encontrar un satélite para lograr establecer la comunicación, al usar los drones como intermediarios tal vez sea más fácil localizarlos, esto a parte del uso que se les da actualmente para la calibración de conectividad en las redes de comunicaciones satelitales.

Y por tal motivo será muy fácil deducir que todavía hay un largo futuro para el uso de los drones, y sobre todo encontrar más aplicaciones para estos.

Referencias:

https://youtu.be/dVVif1UrcBI

https://youtu.be/8_kytEDxC0A

https://spacenews.com/drones-are-accelerating-onewebs-antenna-tests/

Agricultura inteligente que es | Importancia de la agricultura inteligente | Beneficios de la agricultura inteligente | Ventajas de la agricultura inteligente | Aplicaciones del internet de las cosas

La tercera revolución verde o agricultura inteligente

En la actualidad los agricultores y productores, buscan nuevas formas de optimizar la industria agrícola, ya que por ejemplo la agricultura convencional utiliza mucha agua dulce y potable para regar constante sus cultivos, se producen algunos desechos, hay una cierta polución ambiental, y se busca mejorar la producción en sí, es por eso que a cobrado mayor popularidad el uso de internet de las cosas y sistemas automáticos de monitoreo y control, para así evolucionar en una agricultura inteligente (o tercera revolución verde) que sea amigable con el medio ambiente y a la vez que mejore la rentabilidad de las industrias agrarias.

 Un ejemplo claro de esta tecnología es el llamado Internet Industrial de las cosas ó "IIoT", que hace un control de variables de manera remota ya sea de clima, temporales o espaciales (empleando sensores), para así hacer entrar en funcionamiento actuadores de acuerdo a estas mediciones, y se logren una optimización de este proceso agrícola.

Lo que se busca hacer también es un interconexión eficiente y sofisticada entre estos sensores y actuadores, mediante el internet de las cosas, y así también que el productor y el trabajador estén conectados con esa red de manera eficiente, y poder monitorear en tiempo real todo el desempeño de este proceso, aunque la verdad la mayor parte del trabajo la hace este sistema automático. Se emplea un análisis basado en la nube, aprendizaje automático "Machine learning" y sobre todo tecnologías inteligentes de información y comunicación "IICT".

La agricultura inteligente adquiere importancia ya que con ella se puede: simplificar el trabajo, se mejora el rendimiento de la producción, se disminuye la basura producida o residuos, se reduce la utilización de agua, es más amigable con el medioambiente, se da un mejor cuidado a las plantas, mejoran los ingresos obtenidos.

Sobre todo la tecnología de la agricultura inteligente promete ser una buena opción para jardineros urbanos y para agricultores rurales, aunque con estos últimos todavía se trabaja en darles más facilidades debido a la limitación que hay a veces en las telecomunicaciones en zonas rurales, pero por ejemplo gracias a tecnologías de código abierto que tienen conectividad con Arduino, este proceso se puede acortar de alguna forma.

Ventajas

Entre las ventajas a citar tenemos:

- Utilización de tratamientos fitosanitarios.

- Combatir el cambio climático.

- Uso de combustibles y energías renovables.

- Agricultura climáticamente inteligente.

. Aprovechar residuos para crear biocombustibles.

- Aplicaciones también en la ganadería en conjunto con la agricultura.

- Mayor seguridad de la procedencia de los alimentos a consumir.

- Reducción del CO2.

- Más oportunidades de empleo.

-Reducción del consumo de agua.

Ejemplos de algunos dispositivos que se pueden usar para agricultura inteligente

A continuación mostraremos algunos ejemplos de dispositivos que se emplean en agricultura inteligente y agricultura de precisión, los mismos son de código abierto.

Arduino Edge Control

El primer módulo a citar es Arduino Edge control, el mismo que ofrece una conectividad conectividad con redes 2G/3G, bluetooth, WiFi, NB-IoT, LoRa y Sigfox, el usuario tiene acceso al mismo a través de la aplicación Arduino Cloud, puede ser energizado por celdas solares, ofrece monitoreo en tiempo real para agricultura inteligente y de precisión y es capaz de hacer funcionar actuadores como válvulas.

También podemos citar otros módulos que se conectan o se pueden anexar a Arduino, aunque solo dan la conectividad inalámbrica, más no el control, son muy útiles y su alcance es grande. 

Módulos LoRa

Estos módulos son para transmisión y recepción de datos, logran transmitir a una distancia de más de 10 kilómetros por lo general, se logrado un récord de transmisión de más de 700 kilómetros con una potencia de apenas 25 mW, pero estos obviamente depende que tan favorables son las condiciones de transmisión, tales como línea de vista, frecuencia, ganancia de antenas, el clima, el sitio, vegetación, etc. Tienen además un bajo consumo de energía, un bajo ancho de banda, frecuencias de operación de 433, 868 y 915 MHz, se puede crear una red fácilmente con ellos y se los vincula a internet a través de un gateway central (LoRa WAN).

Módulo de radio LoRa 868 MHz RFM95 SX1276

Módulos de radio o de telemetría

Estos módulos son muy utilizados en agricultura de precisión, aunque su aplicación se puede extender a otros campos, logrando una cobertura de más de 40 kilómetros, su funcionamiento es algo similar a LoRa , pero se los emplea más en Drones, y tienen facilidad para conectarse a Arduino o algún dispositivo microcontrolador semejante, se usa una también una interfase a través del computador para visualizar los datos recibidos (El receptor se conecta al computador). Vienen con antenas de baja ganancia de 2,1 a 3 dBi, pero su potencia de operación es algo alta, de alrededor de 1 vatio.

Módulo de radiofrecuencia y telemetría a 900 MHz, RFD 900+

Referencias:

https://blog.arduino.cc/2021/08/31/sustainable-transformation-of-agriculture-with-the-internet-of-things/

https://youtu.be/xwrZzAizKMk

https://youtu.be/n2a0rVx3-5k

https://youtu.be/2YJHcGQnpAk

https://youtu.be/awH6PtZbqYg

https://ardupilot.org/copter/docs/common-rfd900.html

https://youtu.be/8zU309jKdtc

Materiales ferroeléctricos | Una alternativa para mejorar el almacenamiento de información digital y con menos consumo de energía | Materiales ferroeléctricos y sus aplicaciones | ¿Qué es la ferroelectricidad y la piezoelectricidad? | Características de los materiales ferroeléctricos | ¿Cómo se fabrican los materiales ferroeléctricos? | Un material ferroeléctrico es aquel que

Un material ferroeléctrico es aquel que:

Los materiales ferroeléctricos son cristales que tienen un momento eléctrico dipolar (o polarización) en ausencia de campo eléctrico, existe una relación lineal entre el campo eléctrico externo aplicado y la polarización del material, esto se conoce como histéresis, muestra la transición entre dos estados de equilibrio que se dan en el interior del material. Al tener polarización en ausencia de un campo externo, hay un ordenamiento del material para que el promedio de dipolo no sea cero, por lo que esta región sería una estructura de dominio.  Al aplicar un campo eléctrico externo, estas regiones crecen a favor del campo, y teóricamente quedan todas ordenadas, pero en la práctica siempre pueden quedar unos pocos dipolos en sentido contrario, y son los que facilitarán ese cambio a polarización contraria en el material, cuando se aplique de nuevo un campo eléctrico. 

Pero estos campos eléctricos aplicados son en forma de pulsos o pulsos de switching, para no interferir demasiado en los procesos internos del cristal. Otro parámetro a tener en cuenta es la temperatura de Curie, en el cual los dipolos quedan desordenados, se da una transición de fase ferroeléctrica a para eléctrica, los materiales ferroeléctricos presentan una permitividad dieléctrica elevada y se alcanza el máximo en la transición a fase para eléctrica. Los materiales ferroeléctricos además tienen las propiedades de piezoelectricidad y piroelectricidad. Nos centramos más en la piezoelectricidad, la propiedad en la cual los cristales se polarizan debido a una deformación, o se consigue una deformación al aplicarles un campo eléctrico. Lo que conlleva a una aplicación que consiste en crear condensadores de alta capacitancia en la ventana de temperatura cercana a la temperatura de Curie, siendo a su vez  aplicados estos condensadores en tecnologías de almacenamiento de información o memoria, de lo cual vamos a tratar a continuación. 

Materiales ferroeléctricos para mejorar dispositivos de memoria y almacenamiento de información digital con menor consumo de energía

Aprovechando las propiedades de los materiales ferroeléctricos, se busca implementar una nueva forma de almacenamiento de información digital y de datos, que no necesita energía adicional para retenerla, esto de acuerdo a resultados de últimas investigaciones al respecto, que son prometedoras. Y es que los materiales ferroeléctricos se caracterizan por quedar polarizados luego de aplicarles un campo eléctrico, y no se necesita una energía extra o adicional que mantenga esta polarización, los materiales ferroeléctricos reorientan sus cargas de acuerdo al campo eléctrico que se les aplica. También los golpes o fuerza física puede afectar la orientación de los materiales ferroeléctricos y por ejemplo se los puede aplicar como encendedores de tipo botón en las parrillas de gas. Pero más que nada se da importancia en la aplicación de dispositivos de memoria.

Es el trabajo de un grupo de investigadores del Instituto Penn State, el que destaca la importancia del óxido de zinc sustituido con magnesio, al hacer experimentos de ferroelectricidad con este material, afirman que han descubierto una nueva familia de materiales ferroeléctricos, y a partir de los cuales se pueden crear condenadores diminutos. La orientación de polarización dentro de estos condensadores solo cambia al momento de aplicar campo eléctrico, fuera de este no es volátil, quiere decir que si su carga superficial  se configura como positiva, permanece como tal, y lo mismo si se la configura como negativa, permanece así de manera constante, hasta que se le aplique nuevamente un campo eléctrico.

Esto es de mucha utilidad, ya que permite un ahorro de energía, no se necesita de energía adicional externa, para preservar la información dentro de las memorias, contrariamente a como ocurre actualmente con nuestros ordenadores, que si necesitan una cierta cantidad de energía eléctrica para mantener la información en dentro de sus memorias. Entonces es ahí en donde entra en acción el óxido de zinc sustituido con magnesio, que más antes nunca se lo pensó para ser usado como material ferroeléctrico, sino como semiconductor, al expandir la banda prohibida del óxido de zinc.

Lo que consideran importante también es la figura de mérito del material (término utilizado en Química Analítica), que indica que tan efectiva es esta combinación, para un determinado propósito o aplicación. Y los nuevos materiales ferroeléctricos creados ofrecen muy buenas figuras de mérito, lo que abre la posibilidad de encontrar nuevas aplicaciones.

Este óxido de zinc sustituido con magnesio, está disponible en películas delgadas, obtenidas mediante un proceso conocido como deposición catódica, el zinc y el magnesio se obtienen en forma de vapor y al reaccionar con el oxígeno, se van acumulando en un sustrato de óxido de aluminio y así se van formando estas delgadas películas. De esto hay también una ventaja y es que se puede dar este proceso de fabricación a temperaturas más bajas, lo que lo facilita más, a diferencia de otros materiales que requieren temperaturas aproximadas de 300 a 1000 grados celsius, y se evitan reacciones indeseadas debido a estas altas temperaturas.

Se continúa mejorando la fase de fabricación, para evitar que el material obtenido tenga imperfecciones, que podrían dificultar su implementación en componentes electrónicos, tales como los condensadores diminutos que ya mencionamos antes, cuyas dimensiones serían 20 x 30 nanómetros de largo y ancho y de 10 nanómetros de altura o espesor, y así estos componentes serán parte de dispositivos con un consumo energético menor, esta implementación en la práctica todavía está en fase de experimentación y medición previa.

Los actuales sistemas de memoria ponen énfasis en el almacenamiento magnético, esto requiere una cantidad considerable de corriente para producir el magnetismo, lo que conlleva a un consumo alto de energía, por eso es que también se acelera estas investigaciones sobre ferroelectricidad. Con esto también se reduciría el tamaño de los dispositivos.

Referencias:

https://phys.org/news/2021-08-family-ferroelectric-materials-possibilities-energy.html

https://youtu.be/0FJITF9kkkg

https://youtu.be/IwT_ECJ1TEY

¿Por qué es importante la computación cuántica? | Seguridad informática cuántica | Internet cuántico | VPN cuántica | Computación cuántica ejemplos

¿Porqué es importante la computación cuántica?

La computación cuántica aprovecha propiedades microscópicas, más concretamente de los átomos, ya que a esta escala ocurre comportamientos totalmente diferentes a lo que comúnmente observamos a simple vista, fenómenos extraños y desconocidos que pueden ser aprovechados de manera adecuada, como por ejemplo en los sensores cuánticos, computación cuántica, comunicaciones cuánticas, etc.

Tal ejemplo de que un ordenador cuántico es innovador es que se puede factorizar un número demasiado grande (talvez un número de 23 millones dígitos), tarea que para la computación tradicional se le complica demasiado ya que se logra factorizar solo números más pequeños y con demora, se pone énfasis en factorizar porque es en lo que comúnmente se basa la seguridad de nuestras comunicaciones para descifrar la información. Otro pequeño ejemplo puede ser el diseño de mejores fármacos, y reitero el diseño y no el descubrimiento, ya que a veces puede resultar muy complicado ponerse a combinar muchas fórmulas para diseñar nuevos compuestos, con los algoritmos de computación cuántica y haciendo uso de inteligencia artificial podría resolverse fácilmente este problema.

Ahora en lo que respecta a las comunicaciones cuánticas, lo que obviamente se busca es proteger de una mejor manera la información, haciendo uso de encriptación y desencriptación cuántica de la información. Ya que por ejemplo usando un computador cuántico para descifrar la información protegida con la tecnología tradicional que disponemos, todo esto sería muy fácil de hacerlo.

Otra aplicación como los sensores cuánticos, se verá también beneficiada, mejorará la precisión de los sensores al momento de hacer mediciones, tal ejemplo puede ser el GPS que usa relojes cuánticos, y otros sensores,  así se podrá obtener un posicionamiento más exacto.

Y obviamente también nos falta, nombrar al internet cuántico, en donde sin lugar a duda también se tendrá acogida de esta nueva tecnología, lo describiremos más adelante.

Todos estos ejemplos podrían ser unos pilares muy importantes, que muestran cuan vital resulta implementar la tecnología de computación cuántica para nuestro bienestar y para la mejora continua de nuestra tecnología, aunque pueden sin lugar a dudas extenderse sus aplicaciones.

Internet cuántico

La tecnología cuántica promete ser una gran revolución, aprovechando las propiedades de partículas, átomos u objetos cuánticos, que se comportan de manera impredecible de acuerdo con las leyes de la física cuántica, se puede crear por ejemplo chips y circuitos imposibles de hackear, hasta redes de telecomunicaciones "cien porciento" seguras, todo esto supone un gran cambio en la seguridad informática. Aquí se aprovecha el funcionamiento de los llamados "generadores cuánticos de números aleatorios" basándose en el comportamiento de los objetos cuánticos para así lograr obtener de manera óptima números aleatorios perfectos (se crean millones de bits por segundo), y crear un cifrado que sea muy difícil de descifrar o piratear por cualquier otro computador. 

Los chips imposibles de piratear o hackear generan números aleatorios disparando láseres a dos objetivos, el resultado es imposible de pronosticar

Ahora el internet cuántico envía la información por fotones y cualquier intento de intromisión puede ser detectado, y gracias a la ayuda de los chips imposibles de hackear o generadores cuánticos se dispara con dos láseres a dos objetivos, y su resultado es imposible de pronosticar. Entre las aplicaciones que se planea implementar gracias a su seguridad, están la protección de datos financieros, de salud, de defensa, redes eléctricas, transporte, redes móviles, seguridad de centros de datos, internet de las cosas. Por supuesto todo esto ya se logró a nivel de laboratorio, pero poco a poco ya se lo está llevando a la práctica a dispositivos de uso diario.

Una VPN a prueba de ciberataques cuánticos

Como se mencionó antes, a través de la computación cuántica es posible hackear con total facilidad cualquier sistema de encriptación y seguridad informática actual,  por tal motivo se esta pensando en nuevos sistemas seguridad y encriptación que nos proteja de este tipo de intromisiones cuánticas, y antes de que se implemente totalmente en el mercado estos dispositivos, una solución es la que ha planteado la empresa Verizon, con su nueva red VPN que afirman que es inmune a ataques cuánticos, haciendo usos de nuevos protocolos.

Hicieron una prueba desde Londres hasta Ashburn Estados unidos, haciendo una transmisión que atravesó el océano Atlántico, usaron un algoritmo conocido como Sabre. Planean hacer más pruebas en otros lugares y con otros algoritmos, para de allí obtener los nuevos estándares de encriptación que se usaran futuramente y buscando que se los implemente lo más pronto posible.

En fin, todos tenemos una pequeña idea de como nos protege y nos camufla una VPN común y corriente, la misma que resulta muy dificultosa de evadir por los hackers, pero una VPN cuántica será aún más infranqueable todavía, gracias al uso de los algoritmos de encriptación cuántica.

Referencias

https://youtu.be/DSZ39pk-U7U

https://youtu.be/AbcT7aOlZ2Y

https://www.elespanol.com/omicrono/tecnologia/20210828/vpn-resistente-computacion-cuantica-amenaza-ciberseguridad-clasicas/607439762_0.html

Grafeno y su uso en la computación cuántica | conoce también otros usos del grafeno | grafeno y electrónica | ¿Qué es el grafeno y para que se usa?

¿Qué es el grafeno y para que se usa?

El grafeno básicamente es un material bidimensional, por ejemplo una sola lámina de grafeno está formada por átomos de carbono y que se enlazan entre sí formando una especie de redes de forma hexagonal. De ahí se sabe que el grafeno es unas 200 veces más resistente que el acero siendo unas 5 veces más ligero que el aluminio, mil veces mejor conductor de electricidad que el cobre, siendo también un excelente conductor térmico, y también cabe destacar que es muy flexible, elástico y transparente, por todo esto se lo considera como el material del futuro con un sin fin de aplicaciones como pantallas flexibles de dispositivos electrónicos, microchips y computadoras más rápidas, baterías de larga duración y con carga ultra rápida, cascos y chalecos antibala, etc.

Grafeno rotado y del grosor de un átomo el eje de la computación cuántica

Unas últimas investigaciones sobre los movimientos de los electrones en capas de grafeno en 2 dimensiones, sugieren que podrían favorecer al desarrollo de la computación cuántica así como también revolucionar la industria de los circuitos electrónicos.

Así y es, gracias a un estudio realizado en cooperación entre el Laboratorio Nacional Brookhaven, la Universidad de Pensilvania, la Universidad New Hampshire, la Universidad Stony Brook, y la Universidad de Columbia, señalan que la tecnología de silicio y semiconductores actual, poco a poco ha empezado a llegar a su límite en lo que respecta a tamaño, en cuantos transistores miniaturizados pueden caber en un circuito integrado o chip, por lo cual se puede en cambio aprovechar el movimiento de lo electrones a una escala nanométrica acorde a los materiales 2D, y así usar los electrones de manera nunca antes lograda permitiendo el desarrollo de la computación cuántica, con plataformas más seguras y potentes.

Se trata de una disposición de grafeno bicapa, con una forma de carbono que tiene apenas el grosor de un átomo, así se logra hacer trabajar al electrón dentro de diminutas dimensiones que son iguales a su longitud de onda, en un proceso conocido como confinamiento cuántico con lo cual cambian las propiedades electrónicas y ópticas de los materiales.

Esta investigación se basa en estudios anteriores en donde por ejemplo se usaron tres configuraciones diferentes de capas de grafeno, la primera una sola capa de grafeno, Bernal apilado bicapa y la bicapa retorcida. Luego se logró detectar resonancias tanto electrónicas como ópticas entre capas, el movimiento de los electrones es adelante y atrás a la misma frecuencia, también se indaga que la distancia entre capas aumenta para una configuración retorcida o con capas rotadas entre sí. Por lo cuál el grafeno rotado entre sí, tendría aún mejores resultados, debido a que hay más espacio sobre el cual pueden desplazarse los electrones lo que conlleva a aprovechar aún más propiedades.

Lo que se hizo también en este estudio es probar este confinamiento cuántico en capas, tanto con electrones como con fotones. Se espera ver también los efectos de estas propiedades al adicionar más materiales al grafeno.

Otras aplicaciones del grafeno

Entre otras aplicaciones del grafeno podemos citar:

Baterías de grafeno

La clave para lograr desarrollar baterías más eficientes que muchas que hay en la actualidad, pueden ser las baterías de grafeno, cuyo ingrediente principal son las denominadas "bolas de grafeno"(patentadas por Samsung), las mismas que se obtienen a partir del óxido de silicio, se trata de un tipo de grafeno tridimensional. Afirman que se puede incrementar la velocidad de carga de las actuales baterías de litio de los teléfonos celulares hasta en cinco veces. También sería una buena alternativa para las baterías de coches eléctricos ya que mantienen temperaturas de carga de hasta 60° centígrados.

Grafeno en el sector de la construcción

Una nueva iniciativa que consiste en mezclar grafeno con concreto, promete ser una gran innovación en el sector de la construcción, se obtiene una especie de hormigón más duradero, más fuerte y a la vez amigable con el medio ambiente. Por ejemplo la resistencia a la flexión mejora en un 79.5 %, y su resistencia a la compresión mejora hasta en un 146%, además también es 4 veces más impermeable al agua. Cabe destacar también que disminuiría la cantidad de cemento por metro cúbico a la mitad, al mezclarlo con el grafeno, lo que conlleva a menos gasto de energía y menos emisión de CO2 debido a su producción.

Productos con grafeno

Hay 5 productos de uso cotidiano hechos de grafeno y que actualmente ya se encuentran disponibles en el mercado, entre estos podemos citar colchones y almohadas, diafragmas de auriculares, pinturas con grafeno, palas de pádel, batería LiPo con grafeno (con mayor aplicación en la industria de los drones).

Referencias:

https://scitechdaily.com/atomically-thin-twisted-graphene-has-unique-properties-that-could-advance-quantum-computing/

https://youtu.be/fyaS9IhcfBE

https://youtu.be/zoIL8VQg7PM

https://youtu.be/IXfTY_Ylzek

Paneles solares hechos de bacterias productoras de energía eléctrica y biocombustibles | bacterias beneficiosas y amigables con el medio ambiente para almacenar energía | bioingeniería de bacterias y microorganismos para producción y almacenamiento de energía alternativa

Almacenamiento de energía y producción de biocombustibles

Actualmente, en lo que respecta a la obtención de energía alternativa, ya sea energía solar, eólica, en fin..., nos enfrentamos a la problemática de que para almacenar energía eléctrica, tenemos dispositivos que son muy poco amigables con el medio ambiente, tal es el caso de las baterías, por tal motivo se busca implementar un nuevo sistema sostenible y ecológico para poder almacenar la energía eléctrica, por lo tanto hay actuales investigaciones que señalan que la bioingeniería de bacterias y microorganismos es una de las mejores opciones para lograr este objetivo.

Como señala el bioingeniero PH.D. Cornell Buz Barstow este indicio puede empezar en una bacteria cuyo nombre es Shewanella Oneidensis, la misma que es capaz de introducir electrones a su metabolismo, lo que permite obtener moléculas precursoras esenciales con las que se puede producir biocombustibles. Sin embargo esperan crear bacterias que realicen de manera más eficiente este proceso. Además también señala el experto que solo una pequeña cantidad de microbios y microorganismos pueden almacenar energía eléctrica renovable.

Lo que están investigando también es, como encontrar los genes que logran hacer que las bacterias introduzcan electrones en su organismo, y lo afirman que poco a poco lo están logrando. La profesora asistente de microbiología en la Universidad de Cincinnati  Anette Rowe quien es Ph.D, señala las vías descubiertas para lograr el movimiento de los electrones en el metabolismo de la Shewanella, y que esto se logra transformando el dióxido de carbono en biocombustibles, y que es muy viable llevarlo a la práctica.

Señalan que están creando bacterias que comen electrones, gracias a esos genes que planean implementar, y la primera bacteria candidata para introducir estos genes es la Escherichia Coli, ya que con ella es más sencillo trabajar.

Paneles solares hechos de bacterias y cooperación de microorganismos 

Una innovación de los paneles solares puede ser un nuevo tipo conocido como panel solar biogénico, estos siguen un principio biológico muy común en el cual las plantas y las bacterias son las que logran aprovechar de manera eficiente la luz solar que captan (aunque este sea poca), para transformarla en energía química, en un proceso llamado fotosíntesis, esto debido a unas sustancias conocidas como pigmentos fotosintéticos (como por ejemplo clorofilas y carotenoides). Un ejemplo de esto es el uso de la bacteria Escherichia Coli, que de acuerdo a una investigación de la Universidad de Columbia de Canadá, se busca modificar genéticamente esta bacteria para que produzca en mayor cantidad un carotenoide conocido como licopeno, para así lograr también captar la mayor cantidad de energía solar gracias a esta sustancia. El licopeno pasa a un estado de excitación al momento de recibir un fotón de luz solar, lo cual lleva a movilizar electrones entre moléculas vecinas, en este aspecto se logra un fenómeno muy parecido al que ocurre con el silicio, al momento de recibir luz solar en las celdas comunes, se moviliza electrones produciendo una corriente eléctrica. Pero lo que se busca es que el licopeno actué como semiconductor ya que no lo es, y por eso se planea usar algún tipo de semiconductor que sirva de puente, y así conducir la energía eléctrica que se obtiene del licopeno.

Otra dificultad es la supervivencia de las bacterias en medios artificiales. Entonces una solución a esto puede ser la simbiosis artificial entre seres vivos, proceso en el cual los seres vivos se benefician y se protegen entre sí, de acuerdo a una investigación del Instituto de Tecnología Stevens, en este caso puede ser entre hongos y cianobacterias, usando grafeno como elemento conductor y recolector de energía para esta red simbiótica, aunque la verdad todas estas ideas están en una fase muy temprana, y con corrientes obtenidas muy bajas, siguen en constante desarrollo y se espera que se logren mejores resultados lo más pronto posible.

Criterio:

Pienso que es una buena iniciativa buscar nuevas formas de crear paneles solares, sobre todo porque los paneles solares actuales, al momento de quedar inservibles, dejan una basura no muy amigable con el medio ambiente, y por tal razón es de vital importancia buscar materiales más ecológicos para el medio ambiente, y así crear nuevos tipos de paneles solares, sin embargo hay que tener en cuenta que también hay que mejorar la eficiencia de los mismos para captar la mayor energía solar posible. También me parece que hay que tener precaución en lo que respecta al manejo de las bacterias, ya que si se pretende preservarlas para estos fines, se las debe controlar de manera adecuada, deben ser atenuadas de alguna forma para que no haya peligro de infección, desencadenando tal vez epidemias y pandemias, puede que en cambio se tenga peligro de contaminación bacteriológica una vez que los paneles solares sean desechados, por tal motivo se deben seguir realizando estudios rigurosos que certifiquen que estos paneles solares son cien porciento seguros (en lo que respecta a sanidad y medio ambiente) y eficientes.

Referencias

https://phys.org/news/2021-08-bacteria-key-energy-storage-biofuels.html

https://youtu.be/k55UA3LtWn4

https://news.ubc.ca/2018/07/05/bacteria-powered-solar-cell-converts-light-to-energy-even-under-overcast-skies/

https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/presspacs/2018/acs-presspac-november-14-2018/bionic-mushroom-that-generates-electricity.html

https://es.khanacademy.org/science/biology/photosynthesis-in-plants/the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis/a/light-and-photosynthetic-pigments