Arxiu d'etiquetes: fotosíntesi

Enllaç entre dues estrelles de la química: grafè i porfirina

Com hem comentat altres vegades, a partir del carboni s’aconsegueix el grafè. Aquest material sorgeix quan petitíssimes partícules de carboni s’agrupen de forma molt densa en làmines de dues dimensions molt fines (tenen la mida d’un àtom), i en cel·les hexagonals. La seva estructura és similar a la que resulta de dibuixar una bresca d’abelles en un full com  una superfície plana, de dues dimensions, com el grafè. El grafè s’obté a partir d’una substància abundant en la naturalesa, el grafit.

Malgrat que el grafè es coneix des de la dècada de 1930, va ser abandonat per considerar-lo massa inestable. No va ser fins molts anys després, el 2004, quan els científics d’origen rus Novoselov i Geim van aconseguir aïllar-lo a temperatura ambient. Aquest descobriment no va ser intranscendent, ja que gràcies a ell van obtenir el Premi Nobel el 2010.

És un material molt dur, resistent, flexible i molt lleuger; el que permet modelar segons les necessitats de cada cas. Condueix molt bé tant la calor com l’electricitat; i roman en condicions molt estables quan se’l sotmet a grans pressions.

Per altra banda, per a l’existència de la vida com la coneixem, són indispensable les biomolècules, les quals agrupem en carbohidrats, proteïnes, lípids i àcids nucleics. A part,  hi ha altres molècules que, si bé no estan classificades dins d’aquests grups, també són de gran importància en diversos processos bioquímics que donen lloc a aquesta. Un d’aquests grups són les porfirines, la seva estructura i característiques les fa un grup de molècules indispensables per a la vida, a més, són més comuns del que sembla. Entre els compostos més coneguts d’aquest grup hi ha la clorofil·la i el grup hemo.

Hi ha porfirines que són compostos complexos ja que el macro cicle en aquests, s’uneix a metalls per mitjà d’enllaços covalents coordinats. Els complexos entre ions metàl·lics i els lligands de porfirina estan compresos entre els mes importants compostos que contenen metalls en els sistemes biològics. L’accessibilitat de la porfirina i els seus anells derivats és un dels factors que permet als sistemes biològics captar i modificar per als seus propòsits, les propietats d’òxidació, reducció i coordinació dels metalls. Per aquesta propietat ells anells proteics que formen part de la clorofil·la són essencials per a la fotosíntesi en les plantes, i de l’hemoglobina, encarregada de transportar l’oxigen a la sang dels animals.

La unió del grafè i la porfirina permetrà fer-lo servir en el camp de l’electrònica molecular -on els circuits electrònics estan compostos per unitats moleculars-, així com en processos catalítics amb els quals s’acceleren multitud de reaccions químiques, i en el desenvolupament de nous sensors de gasos

Entre les diferents investigacions fetes, i factibles aplicacions per a dispositius creats amb l’electrònica molecular, podem trobar: dispositius com els díodes orgànics emissors de llum (OLED per les sigles en anglès), transistors orgànics d’efecte camp (OFET per les sigles en anglès) o panells solars orgànics, molt importants avui en dia, donat que les energies renovables tenen un paper molt important en el nostre dia a dia. Continua la lectura de Enllaç entre dues estrelles de la química: grafè i porfirina

Plantes mutants per neutralitzar l’excés de diòxid de carboni

La fotosíntesi és el procés que aprofita la llum solar per convertir el CO2 en sucres que les cèl·lules poden emprar com a energia juntament amb altres processos naturals. Un grup de científics alemanys i nord-americans ha aconseguit dissenyar l’estructura d’una nova enzim que fixa de manera més eficaç el diòxid de carboni en les plantes. És gairebé 20 vegades més ràpida que l’enzim fixadora de CO2 més estesa a la natura. Continua la lectura de Plantes mutants per neutralitzar l’excés de diòxid de carboni

Simulació de la fotosíntesi amb supercomputador …

Els ordinadors actuals treballen de la mateixa manera que l’interruptor de la llum del nostre cambra de bany. Només hi ha dues posicions: encès i apagat. Els informàtics donen valor 1 i 0 a aquests dos estats. I amb combinacions de 0 i 1 són capaços de construir tot el llenguatge sobre el qual està basat el nostre univers digital. Un superordinador és aquell amb capacitats de càlcul molt superiors a les computadores comuns destinat a fins específics.

El segle passat, un grup de científics alemanys i danesos es va adonar que els àtoms es comporten de la forma més irracional possible. De ciència ficció. Per exemple, una de les propietats dels àtoms és que poden estar en dos llocs alhora. Una altra propietat és que un àtom pot transmetre determinades propietats a un altre sense que hi hagi res entre mig. Tot això va donar lloc a la mecànica quàntica. La mecànica quàntica ha construït coses que estan en la vida moderna: els scanners dels hospitals, els raigs làser . ..En diversos laboratoris del món s’està duent a terme una carrera per fabricar l’ordinador quàntic. Aquest ordinador canviaria la nostra relació amb la quotidianitat perquè realitzaria milions d’operacions matemàtiques de milers de xifres, en milisegons. Mentrestant, amb la supercomputació científics i enginyers analitzen processos físics molt complexos utilitzant tècniques de simulació.

Aquesta tècnica de superocomputadors  s’ha emprat en simular el procés d’absorció de la llum de les plantes : la fotosíntesi.

Recordem que la fotosíntesi  és la conversió de matèria inorgànica en matèria orgànica gràcies a l’energia que aporta la llum . Concretament, el LHCII Light Harvesting Complex II  és el pigment proteic més abundant de les plantes verdes localitzat a la membrana tilacoidal dels cloroplasts, encarregat de fer la fotosíntesi. No se sap exactament com absorbeix els fotons de la llum.

El paquet de programari Octopus, utilitzat per fer a els càlculs, és fonamenta en dues teories que són fruit de la reformulació de la mecànica quàntica i la densitat electrònica. Amb tota la tecnologia s’ha aconseguit simular només una part de la molècula amb tota la gran tecnologia superior.

Pot ser si que segons va dir Galileo Galilei : Les matemàtiques són l’alfabet amb el qual Déu ha escrit l’Univers. Però ens queda molt per aprendre d’allò que la natura fa pel fet de ser-hi, Continua la lectura de Simulació de la fotosíntesi amb supercomputador …

El conte de la fotosíntesi i els isotops d’oxigen

Els isòtops són versions d’un element que difereixen en les seves masses atòmiques. Per exemple , la majoria dels àtoms d’oxigen contenen 8 protons i 8 neutrons i estan representats pel símbol O que té de massa atòmica16 . Però també hi ha àtoms d’oxigen com masses atòmiques de 17 i 18 . Continua la lectura de El conte de la fotosíntesi i els isotops d’oxigen

El sisè sentit de les plantes, que farien sense gravetat?

Aunque se discute si las plantas tienen algo parecido a los cinco sentidos humanos, en la Estación Espacial Internacional (ISS) están demostrando una sexta habilidad para seguir creciendo en condiciones de ingravidez. Con la colaboración de la Agencia Espacial de Japón, la ISS se dispone a realizar una segunda campaña del programa Plant Gravity Sensing con nuevas plantas traídas recientemente por un carguero de abastecimiento de la empresa Space X. Continua la lectura de El sisè sentit de les plantes, que farien sense gravetat?