Una puerta abierta a la Ciencia

 

 

 

 

¿Sabías que…

En esta sección incluimos un conjunto de curiosidades relacionadas con el equipamiento científico de que disponen los Servicios Científico-Técnicos (SCTs) de la Universidad de Oviedo. Aquí podrás encontrar desde reseñas históricas de las técnicas experimentales a bases científicas y tecnológicas de los equipos, así como un conjunto de aplicaciones curiosas de los mismos.

 

 

SCTs

 

 

¿Sabías que…

Sección: Medidas Químicas

Resonancia Magnética Nuclear

  • El principio de funcionamiento de la Resonancia Magnética que se utiliza en los campos químico y médico es idéntico?
  • En el ámbito químico se suele designar la técnica por las siglas RMN (Resonancia Magnética Nuclear), mientras que en el ámbito médico se utilizan las siglas IRM (Imagen por Resonancia Magnética)?
  • El término nuclear del nombre “Resonancia Magnética Nuclear” no tiene nada que ver con la energía nuclear, ni con la utilización de radiaciones ionizantes?. Se utiliza el término nuclear porque la técnica utiliza una propiedad magnética que presentan ciertos núcleos atómicos. No todos los núcleos de todos los elementos químicos son activos en Resonancia Magnética Nuclear.
  • Aunque hoy en día es una técnica muy popular en el ámbito médico sus orígenes se encuentran en el campo de la Física?
  • La ventaja que presenta la Resonancia Magnética Nuclear en medicina respecto a otras técnicas de imagen es que es no invasiva y no utiliza radiaciones ionizantes que pueden ser nocivas para el cuerpo humano?
  • La Resonancia Magnética Nuclear permite obtener imágenes de tejidos blandos, gracias a que contienen agua?. Esto se debe a que la molécula de agua posee dos átomos de hidrógeno y los núcleos de este elemento químico son activos en RMN. Esta es una de las principales diferencias que la técnica presenta con respecto a otras técnicas de imagen, como los rayos X, que sólo permiten observar huesos o tejidos en los que se ha inyectado un material de contraste.
  • Los campos magnéticos generados en los equipos de RMN utilizados en el ámbito químico (entre 10 y 21 Teslas) son mucho mayores que los utilizados en el ámbito médico (entre 1.5 y 4 Teslas)?.

Espectrometría de masas

  • La espectrometría de masas permite realizar análisis químicos inorgánicos, orgánicos y en proteómica midiendo la relación carga/masa de fragmentos iónicos de la muestra a analizar?
  • Al plasma se le llama a veces “el cuarto estado de la materia”, además de los tres “clásicos”, sólido, líquido y gas?. El plasma es un formado por electrones negativos e iones positivos que están moviéndose libremente. Una de las fuentes de ionización utilizadas en espectrometría de masas es el plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS).
  • Los plasmas conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos?.
  • La lámpara fluorescente contiene plasma cuyo componente principal es vapor de mercurio?.

Termocalorimetría y Análisis Elemental

  • Un microcalorímetro nos permite medir calores tan pequeños como el necesario para la germinación de una semilla, la vida de un insecto o el crecimiento de una colonia microbiana?
  • Se puede determinar la fecha de caducidad de un fármaco con un calorímetro?. Para ello, se calienta la muestra dentro de un determinado rango de temperaturas y se estudia la degradación que sufre. A partir de estos datos es posible inferir cómo se va a degradar la muestra en condiciones normales (es decir, a temperatura prácticamente constante) y predecir su fecha de caducidad.
  • Se puede determinar el tipo de leche con el que está fabricado un queso mediante termogravimetría?. Esto es debido a que cada tipo de leche (de oveja, cabra, vaca,…) se descompone de forma diferente al ser sometida a altas temperaturas.
  • Con el equipamiento disponible en la Unidad de Termocalorimetría y Análisis Elemental de los SCTs es posible determinar el carbono orgánico total presente en aguas residuales? Este es un dato muy importante que, con otras técnicas, no puede ser calculado directamente, sino de forma indirecta a partir de la cantidad de oxígeno necesario para oxidar la muestra.

Espectroscopia molecular, dicroísmo circular y XPS

  • La luz de los brillos producidos por el reflejo del sol en vidrios o charcos está polarizada, y que por eso se emplean gafas de sol polarizadas para eliminar la molestia?
  • Si colocas unas gafas de sol polarizadas sobre una pantalla LCD, como por ejemplo la de un reloj digital, dependiendo del ángulo con que coloques las gafas, la pantalla puede verse o no?
  • La interacción de la luz polarizada con las proteínas permite averiguar qué aspecto tienen éstas en disolución?
  • El XPS funciona en un ambiente de ultra-alto vacío, cuya presión es la billonésima parte de una atmósfera?

Sección: Caracterización de sólidos

Microsonda electrónica

  • Gracias a la Microsonda electrónica podemos conocer la composición química de los meteoritos?
  • Se pueden desarrollar nuevos dispositivos optomagnéticos a partir de los estudios realizados con la Microsonda electrónica?
  • Es posible conocer el tipo de alimentación del hombre de Sidrón mediante el análisis químico de su dentadura en una Microsonda Electrónica?

Espectrometría de fluorescencia de rayos X

  • Un espectrómetro de fluorescencia de rayos X mide las longitudes de onda de las diferentes radiaciones de fluorescencia emitidas por los átomos de una muestra cuando ésta es irradiada con rayos X?
  • Se pueden hacer análisis químicos cualitativos de billetes, sin destruirlos, mediante un espectrómetro de fluorescencia de rayos X?
  • En los equipos de fluorescencia de rayos X de que disponen los SCTs se han hecho análisis de rocas procedentes del período Precámbrico, que son las rocas más antiguas que existen en nuestro planeta?

Difracción de rayos X

  • Los rayos X fueron descubiertos por el físico alemán Wilhelm Conrad Röntgen en 1895? Esta nueva radiación era capaz de impresionar una película fotográfica, después de atravesar un cuerpo, poniendo de relieve las diferencias de espesor y densidad en el mismo. La aplicación de esta radiación en el diagnóstico médico se produjo de manera inmediata. Una de las primeras y más famosas radiografías es la de la mano de la esposa de Röntgen, en la que se puede observar claramente su anillo de casada.
  • Wilhelm Röntgen dio a los rayos X ese nombre porque, en el momento de su descubrimiento, no podía explicar cuál era la naturaleza de ese nuevo tipo de radiación?
  • La estructura de doble hélice del ADN fue descubierta en el año 1953 gracias a un experimento de difracción de rayos X?
  • Se pueden conseguir cristales de entidades biológicas como proteínas, ribosomas o cápsides de virus? Estos cristales suelen ser muy inestables y se deterioran rápidamente a temperatura ambiente. Para su conservación durante largos períodos de tiempo, se introducen en recipientes llenos de nitrógeno líquido.
  • Se puede obtener la estructura tridimensional, átomo a átomo, de ribosomas o virus mediante experimentos de difracción de rayos X con cristales formados por estas entidades?
  • El gran desarrollo que ha experimentado la ciencia de los materiales se debe en gran medida al conocimiento que se obtiene por las técnicas de difracción?
  • Mediante difracción de rayos X se puede determinar la dilatación de los materiales?

Medidas magnéticas

  • En nuestra vida diaria un gran número de instrumentos, mecanismos y dispositivos incorporan materiales magnéticos: cierres de armarios, cierres de bolsos de señora, relés, timbres, discos duros de los ordenadores para grabación, motores eléctricos, transformadores, brújulas,…?
  • Los equipos de Resonancia Magnética Nuclear y Magnetometría poseen bobinas de materiales superconductores que deben estar constantemente refrigeradas por nitrógeno y helio líquidos? A estas temperaturas tan bajas, estas bobinas son capaces de producir campos magnéticos muy intensos, de hasta 140 kOe.
  • El campo magnético de 140 kOe que produce una bobina superconductora de NbTi del servicio de Magnetometría de la Universidad de Oviedo es casi 500000 veces mayor que el valor del campo magnético terrestre (del orden de 0.3 Oe)?
  • Las bobinas superconductoras de NbTi enfriadas a -269 ºC pueden permitir la circulación de una corriente sin resistencia eléctrica que puede estar circulando durante muchos años sin notar la menor resistencia.
  • Un magnetómetro de muestra vibrante se basa en la ley de Faraday de inducción electromagnética?
  • A través de medidas magnéticas se puede determinar la existencia de impurezas o cantidades muy pequeñas de sustancias magnéticas (10-7 g de Fe).?
  • Un material de alta permeabilidad, material mu, se utiliza para apantallar los efectos de campos intensos, como es la bobina (campo 140 kOe) que dispone el servicio de Magnetometría de la Universidad de Oviedo?
  • Los materiales superconductores son repelidos por los campos magnéticos, hecho que resulta de interés para ser utilizado en levitación magnética?

Sección: Biomedicina

Citometría y secuenciación

  • Es posible analizar cientos de miles de células en unos pocos minutos?
  • Es posible aislar físicamente una sola célula en un contenedor?
  • Hay sustancias en el cuerpo humano, como las inmunoglobulinas, capaces de reconocer una sola molécula de proteína, mediante un mecanismo similar al de un sistema llave-cerradura?
  • El análisis de fragmentos de ADN permite llevar a cabo pruebas de paternidad?
  • La secuenciación de ADN permite identificar la especie presente en un producto alimenticio procesado (por ejemplo, saber si la carne de una hamburguesa es de cerdo o de vacuno)?

Biotecnología preparativa

  • Es posible congelar células durante decenas de años en nitrógeno líquido y que, una vez descongeladas, recuperen toda su funcionalidad?
  • Para congelar las células es necesario utilizar algún aditivo “anticongelante” como el DMSO (dimetilsulfóxido) que impida que se formen cristales de agua en el interior de las mismas, que podrían romper los tejidos que las forman, dañándolas irreversiblemente?

Microscopía electrónica y microanálisis

  • En un microscopio electrónico se utilizan electrones en lugar de luz visible para formar imágenes de objetos muy pequeños y  obtener resoluciones muy altas (del orden de los nanómetros)?  Esto es debido a que la longitud de onda de los electrones (del orden de las décimas de nanómetro) es mucho menor que la de la luz visible (entre 380 y 780 nanómetros). A menor longitud de onda, mayor poder de resolución tiene un microscopio.
  • Los microscopios electrónicos sólo producen imágenes en escala de grises, desde el blanco al negro?. Las imágenes de microscopía electrónica que se presentan, por ejemplo, en algunos anuncios publicitarios han sido coloreadas artificialmente a partir de la imagen en blanco y negro original.
  • Para poder observar una superficie en un microscopio electrónico de barrido es necesario recubrirla con una capa muy fina de un material conductor de la corriente eléctrica, como el oro?. Si la superficie ya es conductora, no es necesario este recubrimiento.
  • Para observar tejidos que originalmente contienen agua en el microscopio eléctrico de barrido es necesario deshidratarlos siguiendo un procedimiento especial, para que no se “arruguen” al perder el agua y se destruya su estructura original?
  • Se pueden hacer experimentos de difracción de electrones sobre muestras cristalinas en un equipo de microscopía electrónica de transmisión?
  • Con un microscopio electrónico de transmisión se pueden observar detalles estructurales de virus, bacterias y componentes celulares (aparato de Golgi, bicapa lípídica en membranas celulares, retículo endoplasmático,…)?
  • Para realizar observaciones en un microscopio electrónico de transmisión es necesario preparar las muestras de tal forma que tengan un espesor no superior a 10-7 metros, para que puedan ser atravesadas por los electrones?.

Sección: Apoyo Tecnológico

Proceso de imágenes y diseño gráfico

  • Una imagen digital monocroma es una matriz de números donde cada valor de la matriz representa la intensidad de un punto de la imagen, mientras que una imagen digital en color está formada por tres matrices correspondientes a los tres colores básicos del espectro (Rojo, Verde y Azul)?. Al tratarse de matrices  podemos transformarlas fácilmente mediante operaciones matemáticas.

  • La fluorescencia es una propiedad que tienen ciertas moléculas de emitir luz cuando se las ilumina con una determinada longitud de onda?. La luz emitida siempre es de una longitud de onda superior a la de la luz que ilumina.

  • En un microscopio de fluorescencia, para separar la luz incidente de la emitida por la muestra se utiliza lo que se denomina un espejo dicroico que tiene la particularidad de reflejar la luz que está por debajo de una determinada longitud de onda y transmitir la luz que está por encima de esa longitud de onda?. Así por ejemplo un espejo dicroico puede reflejar la luz azul y transmitir la luz verde y roja.

  • El origen del primer microscopio óptico se atribuye a Johannes Kepler que en 1611, estableció sus fundamentos teóricos?. Por estas fechas se tiene noticia del primer microscopio construido por los hermanos Jensen.  Desde finales del siglo XIX en que Carl Zeiss construyó sus microscopios basándose en los estudios de física óptica de Ernst Abbe  hasta nuestros días, no se ha conseguido aumentar la resolución del microscopio óptico ni mejorar ostensiblemente la calidad de imagen.

  • El principio en el que se basa el Microscopio Confocal fue patentado en 1957 por Marvin Minsky? (http://web.media.mit.edu/~minsky/). Sin embargo, los primeros sistemas de microscopía confocal no se comercializaron hasta finales de los años 80, debido a que el sistema necesita una fuente de luz muy intensa que se focalice en un punto muy pequeño de la muestra. Además para obtener una imagen se debe de desplazar la luz por un área de la muestra y recoger la señal emitida por todos los puntos. En los microscopios confocales se utiliza un láser como fuente de luz y un sistema informático para desplazar el haz del láser por la muestra y formar la imagen. Hasta finales de los años ochenta gracias al desarrollo del láser y de la microinformática no comenzaron a fabricarse los primeros sistemas comerciales de microscopía confocal.

  • En los modernos microscopios confocales se utiliza la fibra óptica para llevar la luz desde la fuente del láser hasta el sistema óptico del microscopio de modo que no es necesario alinear los láser si, por ejemplo, tropezamos con la fuente del láser?.

  • La Universidad de Oviedo contó con uno de los primeros ordenadores para procesamiento de imágenes que se instalaron en España?. Se trataba de un prototipo desarrollado en 1981 en colaboración con el Centro Científico que la empresa IBM tenía en la Universidad Autónoma de Madrid.  El equipo estaba compuesto por:
    • Un ordenador IBM S/1 con 512KB de memoria RAM, un disco duro de 64MB y una unidad lectora de diskettes de 550 KB.
    • Una cámara Hamamatsu C-1000 con un convertidor analógico/digital.
    • Un Terminal Ramtek-9351 con un Monitor color de 512x512 píxeles y 4096 colores.

Nanotecnología

  • La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas?
  • Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro (10-9 metros)?
  • La conductividad eléctrica, el calor, la resistencia, la elasticidad o la reactividad, entre otras propiedades, se comportan de manera diferente a escala nanométrica que a mayor escala debido a efectos cuánticos?
  • El premio Nobel de Física Richard Feynman fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología el 29 de diciembre de 1959, en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) titulado Al fondo hay espacio de sobra (There's Plenty Room at the Bottom)?
  • La litografía óptica o fotolitografía es un método que usa luz ultravioleta para producir diseños sobre resinas químicas foto-sensitivas, los cuales son después removidos para exponer la nueva superficie?
  • La litografía óptica es una de las principales técnicas en la fabricación de circuitos integrados, microchips, etc...?
  • La litografía por haz de Electrones (Electron Beam Lithography) es similar a la litografía óptica, pero se usan haces de electrones en vez de luz ultravioleta?
  • Mediante litografía por haz de electrones se puede escribir el libro de Don Quijote de la Mancha en un cm2, es decir en la cara de un dado de parchís?
  • Un microscopio de barrido de punta (Scanning Probe Microscopy) puede ser utilizado para reproducir y manipular estructuras tan pequeñas como un átomo?.

Membranas nanoporosas

  • En cada centímetro cuadrado de una  membrana nanoporosa de óxido de aluminio como las que se fabrican en la unidad de Membranas Nanoporosas de los SCTs puede haber hasta 100000000000 poros ordenados según una geometría de panal de abeja?
  • El diámetro de los poros existentes en las membranas fabricadas en la unidad de Membranas Nanoporosas de los SCTs es del orden de 5000000  veces más pequeño que el tamaño de una manzana?
  • En la unidad de membranas nanoporosas de los SCTs pueden fabricarse hilos magnéticos de hierro que pueden actuar como una nano-brújula y cuyo tamaño es 100000 veces más pequeño que la aguja de una brújula de 1 cm de longitud?

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