Investigadores descubren un «nuevo estado líquido» del agua

Investigadores descubren un nuevo estado líquido del agua

Durante más de 20 años, los investigadores habían buscado un método que demuestre que el agua puede mantenerse en dos estados líquidos diferentes.

El agua es uno de los líquidos más sorprendentes de la naturaleza. La ciencia hoy en día conoce que en estado gaseoso el agua se mantiene en forma de vapor y en estado sólido su estructura molecular puede adoptar 21 formas diferentes dependiendo de la temperatura y la presión a su alrededor. Sin embargo, su estado más conocido, el líquido, aún guarda cierto grado de misterio.

Desde los años 1990, los investigadores sospechaban que el agua líquida podía mantenerse en un estado molecular diferente a una densidad superior o inferior a su nivel normal de un gramo por centímetro cúbico, aunque no existía un método que pudiera demostrarlo en la práctica.

Dos estados líquidos bajo el punto de congelamiento

Un grupo de investigadores de la Universidad de Nebraska, EE.UU., ha llegado a la conclusión de que este extraño subestado líquido del agua se logra encerrando moléculas de agua en un nanotubo de carbono de un tamaño de 1,25 nanómetros —unas 15.000 veces más delgado que un cabello humano— y sometiéndolas a una temperatura constante de – 43 °C.

Las simulaciones por computadora han demostrado que en esta situación el agua se comporta de una manera inesperada. Aún bajo el punto de congelamiento, adquiere un estado líquido de baja densidad y luego se congela nuevamente para formar un nanotubo hexagonal de hielo. «No esperábamos eso», confiesa el profesor Xiao Cheng Zeng, miembro del equipo de investigación.

Los científicos esperan que el avance en la tecnología de fabricación de nanotubos de carbón les permita demostrar en la práctica este extraño comportamiento y abra un amplio abanico de opciones en la investigación del estado de baja o alta densidad líquida del agua. «Observar que existen dos estados líquidos ha sido como el santo grial del agua», considera Zheng.

El Gran Colisionador de Hadrones ha identificado 5 nuevas Partículas Subatómicas

El Gran Colisionador de Hadrones ha identificado 5 nuevas Partículas Subatómicas

El Large Hadron Collider (LHC), la última incorporación al complejo acelerador del CERN, es el acelerador de partículas más potente jamás construido. Cuenta con un anillo de 27 kilómetros (16 millas) de imanes superconductores y estructuras aceleradoras construidas para aumentar la energía de las partículas en la cámara.

En el acelerador, dos haces de partículas de alta energía se ven obligados a chocar en direcciones opuestas a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

Las densidades de energía que se crean cuando ocurren estas colisiones, hacen que la materia ordinaria se funda en sus partes constituyentes – quarks y gluones. Esto nos permite interrogar los constituyentes básicos de la materia – las partículas fundamentales del Modelo Estándar.

Es un proyecto de proporciones masivas e incomparables.

Más de 10.000 científicos e ingenieros están trabajando actualmente juntos para ayudarnos a aprender acerca de las propiedades fundamentales de la física usando el LHC.

Hasta la fecha, estos hombres y mujeres han llevado a cabo algunos descubrimientos impresionantes. El equipo del LHC es responsable del descubrimiento del bosón de Higgs, potencialmente refutando la existencia de lo paranormal, y descubriendo una serie de nuevas partículas.

Y ahora, un nuevo artículo ha demostrado que estos descubrimientos no se están ralentizando.

Un experimento en el Large Hadron Collider beauty experiment (LHCb) acaba de anunciar el descubrimiento de un nuevo sistema de cinco partículas, en un solo análisis.

Descubrir un nuevo estado es una hazaña en sí mismo, pero descubrir cinco nuevos estados a la vez es excepcional.

Sobre todo porque hay un nivel abrumador de significación estadística, es decir, esto no es sólo una casualidad.

Se encontró que cada una de las cinco partículas eran estados excitados de Omega-c-zero, una partícula con tres quarks. Estos estados de partículas se denominan, de acuerdo con la convención estándar, Ωc(3000)0, Ωc(3050)0, Ωc(3066)0, Ωc(3090)0 y Ωc(3119)0.

Ahora, los investigadores necesitan determinar los números cuánticos de estas nuevas partículas, y su significado teórico.

Todo esto sumará a nuestra comprensión de la correlación entre los quarks y los estados multi-quark, lo que contribuirá al conocimiento de nuestro Universo y la teoría cuántica en general.

En última instancia, el CERN llamó a esto «un hervidero de nuevos y excepcionales resultados físicos».

Y es sólo el comienzo. Más experimentos y resultados están en camino.

Esta es la razón por la cual la importancia de las colaboraciones internacionales no puede ser exagerada. El LHC es la mayor colaboración científica internacional en la historia (científicos de más de 85 países están involucrados en el LHC y sus experimentos en el laboratorio europeo CERN).

Como tal, quizá no es ninguna sorpresa que todo esto está llevando a una nueva era en la física y la apertura de nuevas puertas en nuestra comprensión del Universo, de hecho, incluso podría probar la existencia de dimensiones superiores.

En los próximos meses y años, el LHC utilizará su asombrosa cantidad de energía para abrir el «sector oscuro de la física», revelando partículas desconocidas en la actualidad y ayudando a resolver algunos de nuestros mayores misterios cósmicos (como la materia oscura, las dimensiones paralelas y lo que ocurrió durante los primeros momentos del Big Bang).

Físicos logran crear una nueva forma «imposible» de materia: Los Supersólidos

Físicos logran crear una nueva forma «imposible» de materia: Los Supersólidos

Nuestro mundo se ha vuelto un poco extraño, con físicos alegando que han creado con éxito una nueva forma «imposible» de materia en el laboratorio: los supersólidos, que tienen propiedades de los líquidos y los sólidos al mismo tiempo; sí…, como para no dejar de sorprendernos…

Los científicos habían predicho durante más de 50 años que este exótico estado de la materia podría existir, pero nadie había sido capaz de demostrar que en realidad era posible. Ahora, dos equipos independientes de físicos han utilizado diferentes técnicas para lograr el mismo resultado extraño – lo que dicen son los primeros ejemplos de material supersólido.

Hablamos de un material sólido en el sentido de que la totalidad de los átomos del helio-4 que lo componen están congelados en una película cristalina rígida (parecido a la configuración de los átomos y las moléculas en un sólido normal). Pero, y aquí está la gran diferencia con los sólidos, cuando hablamos de «congelado» no significa «estacionario».

Como la película de helio-4 es tan fría (una décima de grado sobre el cero absoluto), comienzan a imperar las leyes de incertidumbre cuántica. En realidad lo que ocurre entonces es que los átomos de helio se comportan como si fueran solidos y fluidos a la vez, de ahí su nombre: supersólido.

Por tanto, este supuesto estado sería la mayor rareza y contradicción de la física tradicional. De darse a gran escala estaríamos ante algo extraño que tiene la estructura cristalina de un sólido, mientras que fluye como un líquido. Lo curioso del estado supersólido es que las partículas están dispuestas en una estructura rígida y sólida pero también puede fluir sin viscosidad, que es una característica clave de un superfluido.

Por lo general, la materia existe en sólo cuatro estados simples: sólido, líquido, gaseoso y plasma. Estos estados surgen dependiendo de condiciones tales como la temperatura y la presión, y se definen por las disposiciones de las partículas dentro de la materia.

El estado supersólido fue predicho por los físicos rusos en 1969, con la hipótesis de que el helio-4 podría mostrar propiedades sólidas y líquidas simultáneamente bajo ciertas condiciones. Durante mucho tiempo, los investigadores asumieron que sería imposible crear tal estructura. Y lo cierto es que hasta ahora nadie había sido capaz de demostrar que era realmente posible.

¿El primer ejemplo de un supersólido?

Cuando la materia se enfría casi al cero absoluto, entonces surgen fenómenos extraños. Entre ellos la supersolidez donde la estructura cristalina y el flujo sin fricción se producen a la vez. Eso es precisamente lo que han logrado los investigadores de ETH Zurich por primera vez a través de un extraño experimento.

Los investigadores introdujeron una pequeña cantidad de gas de átomos de rubidio en una cámara de vacío y lo enfriaron a una temperatura de unas pocas milmillonésimas de grados kelvin por encima del cero absoluto, de modo que los átomos se condensaron en lo que se conoce como condensado de Bose-Einstein. Este es un estado cuántico mecánico peculiar que se comporta como un superfluido.

Así es como se vería un supersólido.

Así es como se vería un supersólido. Crédito: ETH Zurich / Julian Léonard

Los investigadores colocaron este condensado en un dispositivo con dos cámaras de resonancia óptica entrecruzadas donde cada una de las cuales constaba de dos espejos opuestos diminutos. Entonces el condensado se iluminó con luz láser, que se dispersó en ambas direcciones de estas dos cámaras.

La combinación de estos dos campos de luz en las cámaras de resonancia provocó que los átomos en el condensado adoptaran una estructura regular similar a la de un cristal. El condensado había conservado sus propiedades superfluidas: los átomos en el condensado todavía podían fluir sin ninguna entrada de energía, al menos en una dirección que no es posible en un sólido «normal». Según los investigadores:

Hemos sido capaces de producir este estado especial en el laboratorio gracias a una configuración sofisticada que nos permitió hacer las dos cámaras de resonancia idénticas para los átomos.”

Con el experimento llevaban a la práctica un concepto teórico de 1969. Curiosamente y casi al mismo tiempo, ha salido un segundo estudio independiente en Nature. Un grupo de investigadores del MIT también anunciaban que habían logrado evidencia de supersólido, aunque con un enfoque diferente.

Es cierto que nuestra vida no va a cambiar mucho con un nuevo estado de la materia, debido a que estos materiales sólo puedan existir a temperaturas extremadamente bajas en condiciones de ultra vacío significa que no son muy útiles en este momento.

Pero una comprensión adicional de este extraño estado de la materia podría conducir a mejoras en los superconductores y acabar ofreciéndonos materiales increíblemente útiles que conduzcan la electricidad sin resistencia.

Ambos estudios han sido publicados en la revista Nature, puede consultar en estos siguientes enlaces: Estudio 1Estudio 2.

La única muestra de Hidrógeno metálico del mundo ha desaparecido

La única muestra de Hidrógeno metálico del mundo ha desaparecido

Los científicos lograron el «Santo Grial de la física de alta presión» el mes pasado, cuando físicos de la Universidad de Harvard afirmaron que habían convertido con éxito el hidrógeno en un metal – algo que los investigadores habían estado luchando para lograr por más de 80 años.

Y no sólo lo lograron, sino que también fueron los primeros en mantenerlo de forma estable en el laboratorio, por lo que es la única muestra de hidrógeno metálico en cualquier lugar de la Tierra. Pero ahora el equipo tiene malas noticias – la muestra ha desaparecido.

El hidrógeno metálico se había almacenado a temperaturas cercanas al cero absoluto, y a unas increíbles altas presiones entre dos diamantes.

Pero las nuevas pruebas realizadas hicieron que los diamantes se rompan y el sistema fallara. Luego de eso los investigadores no han sido capaces de encontrar un rastro del hidrógeno metálico desde entonces.

Eso no significa necesariamente que haya sido destruido – la muestra fue de sólo alrededor de 1,5 micrómetros de espesor, y 10 micrómetros de diámetro – una quinta parte del diámetro de un cabello humano – por lo que es posible que se encuentre estable en algún lugar.

Pero también está la posibilidad de que, una vez que la presión de los diamantes se perdió, el hidrógeno se disipó de nuevo en un gas, lo que sugiere que el material no es estable a la presión ambiente – una de las propiedades predichas de los materiales.

El líder del equipo Isaac F. Silvera, quien ha pasado más de 45 años trabajando en hidrógeno metálico, dijo que por ahora no se puede especular sobre el destino de la muestra.

«Básicamente, ha desaparecido», dijo. «Está en algún lugar ya sea a presión ambiente, o simplemente se convirtió de nuevo en un gas. No lo sabemos.»

Él admite estar decepcionado, pero ahora está centrado en la creación de un sistema mejorado, y con la esperanza de producir otra muestra de hidrógeno metálico en las próximas semanas.

«Estamos preparando un nuevo experimento para ver si podemos reproducir las presiones que hemos logrado la primera vez, y reproducir otra muestra de hidrógeno metálico», dijo.

El error ocurrió el sábado 11 de febrero, cuando el equipo se preparaba para empacar la muestra y llevarla al Argonne National Laboratory de Chicago para su análisis posterior.

Para llevar a cabo más pruebas, Silvera y su equipo estaban planeando enviar la muestra al sincrotrón en el Laboratorio Nacional de Argonne. Antes de que lo enviaran fuera, utilizaron un láser rojo de baja potencia para medir la presión del sistema una vez más.

Pero esta vez, la energía del láser destruyó inmediatamente el sistema, y ​​provocó que uno de los diamantes se desintegre.

«Tan pronto como se encendió la luz, clic», los diamantes se rompieron. Uno de ellos de manera tan catastrófica, que sólo se convirtió en polvo», explicó Silvera.

Silvera confía en que ahora será capaz de producir más hidrógeno metálico – si no es en esta próxima ronda de experimentos, será poco después.

Y espera que repetir el proceso le ayudará a convencer a algunos de los que dudan.

«Así que no es un revés, es sólo una decepción de que no hayamos podido hacer más mediciones en la muestra».

«Siempre va a haber gente escéptica de las cosas y mi consejo para ellos es tratar de reproducir el experimento – hemos demostrado exactamente lo que hicimos para llegar a las altas presiones y lograr el hidrógeno metálico en el laboratorio, por lo demás los equipos pueden intentarlo también», agregó Silvera.

«Ese es el método científico, y es mejor que simplemente quejarse de nuestros resultados.»

En la siguiente ronda de experimentos, el equipo utilizará un tipo diferente de diamante sintético que se espera que sea más estable.

Reinician el Colisionador de Hadrones

Colisionador de Hadrones

El próximo mes comenzará su trabajo el modificado Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Según los científicos, el acelerador de partículas podría ayudar a resolver el misterio de la materia oscura y ofrecer otros descubrimientos hasta más fascinantes que el bosón de Higgs.

Según informa el periódico ‘The Telegraph‘ citando a los científicos de la Organización para la Investigación Nuclear Europea (CERN), después de la actualización el colisionador será dos veces más poderoso.

Gracias al aumento de energía los científicos planean identificar las llamadas ‘partículas supersimétricas’ o gluinos. Si ellas aparecen en el colisionador, será la primera evidencia empírica directa de la existencia de materia oscura que predice el modelo de la formación del universo actualmente aceptado por la comunidad científica.

“Lo más probable es que ocurra este año. Si tenemos suerte, es probable al final del verano“, especificó Beate Heinemann, profesora de Física en la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.).

Los científicos también han destacado que uno de los objetivos de la misión es comprender mejor por qué la naturaleza prefiere la materia a la antimateria. “Estamos a punto de descubrir otro mundo, como por ejemplo, la antimateria”, agregó Heinemann.

 

RT

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No hubo Big Bang

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El universo podría haber existido desde siempre, de acuerdo con un nuevo modelo que aplica términos de corrección cuántica para complementar la teoría de la relatividad general de Einstein. El modelo también puede explicar la materia oscura y la energía oscura.

La edad ampliamente aceptada del universo, según las estimaciones de la relatividad general, es de 13.800 millones de años. En un principio, todo lo que existía ocupó un único punto infinitamente denso o, en otras palabras, la singularidad. Despues aquel punto empezó a expandirse hasta desencadenar el Big Bang, considerado el origen del universo, cuenta Science Direct.

Aunque la singularidad del Big Bang surge directa e inevitablemente de las matemáticas de la relatividad general, algunos científicos consideran el asunto problemático, ya quelas matemáticas solo pueden explicar lo que sucedió después, y no antes de la singularidad.

Sin embargo, Ahmed Farag Ali, de la Universidad de Benha, Egipto, y Saurya Das de la Universidad de Lethbridge, Canadá, afirman que la singularidad del Big Bang puede ser resuelta por su nuevo modelo, en el que el universo no tiene ni principio ni fin.

Los investigadores usaron la ecuación de Raychaudhuri y las ecuaciones de Friedmann, que describen la expansión y evolución del universo (incluyendo el Big Bang) en el contexto de la relatividad general. El modelo de Ali y Das contiene elementos tanto de la teoría cuántica, como de la relatividad general.

En términos físicos, su modelo describe el universo como lleno de un “fluido cuántico”. Los científicos proponen que este líquido podría estar compuesto por gravitones, hipotéticas partículas sin masa que median la fuerza de gravedad.

Para entender el origen del universo, ellos analizaron el comportamiento de este fluido a través del tiempo. Sorprendentemente, encontraron que este no converge hacia la singularidad, sino que, al contrario, el universo parece haber existido siempre. Si bien era más pequeño en el pasado, sostiene Das.

 

RT

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A Marte en 42 horas

A Marte en 42 horas

Un motor cuántico experimental, cuyas características superan a los actuales propulsores de cohetes en órdenes de magnitud, ha sido probado exitosamente, según afirmó un respetado científico ruso.

Vladímir Leónov, autor de la teoría de la superunificación, contó al portal ‘KM.ru‘ que su propulsor cuántico de despegue vertical, de 54 kilogramos de peso, logró alcanzar un empuje vertical de 500 a 700 kilopondios (kilogramos fuerza) con el uso de un solo kilovatio.

“El aparato despega verticalmente por barraguías, con una aceleración de 10 a 12G. Estas pruebas son una evidencia convincente de que la gravedad ha sido conquistada de manera experimental, probando la teoría de la superunificación”, dijo el científico ruso.

Los modernos propulsores de cohetes producen un empuje de tan solo 0,1 kilopondios con la potencia de un kilovatio, o 5.000 veces por debajo del citado motor cuántico experimental, potencialmente capaz de propulsar una nave espacial a 1.000 kilómetros por segundo, comparados con los 18 kilómetros por segundo de los cohetes actuales.

“Un aparato dotado de un propulsor cuántico podría tardar 42 horas en llegar a Marte y tan solo 3,6 horas en alcanzar la Luna”, resaltó el investigador.

El científico es conocido por rechazar la existencia del bosón de Higgs e introducir el concepto de quantum de espacio-tiempo, o ‘cuantón’.

 

RT

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Rayos gamma de un agujero negro

rayos gamma de un agujero negro

Los astrónomos se quedaron perplejos tras detectar poderosos flujos de energía que estallaban hacia fuera desde el corazón de un agujero negro supermasivo a velocidades desconocidas.

Las mediciones realizadas por un equipo científico internacional han demostrado que estos ‘relámpagos’ de rayos gamma parecen viajar a través del horizonte de sucesos (el límite en el que nada puede escapar de la intensa gravedad del agujero negro) en unos pocos minutos, mientras que deberían tardar unos 25 minutos para pasar a través de esa distancia.

De acuerdo con el estudio publicado en la revista ‘Science‘, esto sugiere que la velocidad de los flujos de energía supera a la propia velocidad de la luz.

Los investigadores creen que el fenómeno indica algo raro, aún desconocido, que se está produciendo por debajo del horizonte de sucesos del agujero negro.

Razmik Mirzoyan, del Instituto Max Planck de Física en Múnich, Alemania, por su parte, señala que esta radiación gamma puede dar a los astrónomos una visión de lo que puede estar pasando en el interior de un agujero negro.

Según los científicos citados por Daily Mail, las teorías actuales de la causa de los estallidos de rayos gamma son insuficientes para explicar sus observaciones recientes, por lo que están desarrollando una nueva teoría sobre lo que se esconde por debajo del horizonte de sucesos.

Texto completo en: http://actualidad.rt.com/ciencias/view/148816-rayos-agujero-negro-rompen-leyes-fisica

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Torre Tesla para suministrar energía al mundo

Un equipo de RT habló con los dos físicos rusos que buscan reproducir la legendaria Torre Wardenclyffe, creada a inicios del siglo XX por el gran Nikola Tesla, para generar energía limpia y que permitiría transmitirla de forma inalámbrica.

“No hay emoción más intensa para un inventor que ver una de sus creaciones funcionando”, esta es una de las frases más conocidas del físico Nikola Tesla (1856-1943); para algunos, el mayor inventor de la historia de la humanidad. Y aunque este físico realizó esta afirmación tras ver consumados muchos de sus proyectos, quizás el más importante de ellos no corrió la misma suerte.

La Torre Wardenclyffe, también conocida como la Torre Tesla, se construyó cerca de la isla de Manhattan (EE.UU.) a inicios de 1900 pero no se completó por razones desconocidas hasta ahora, aunque se alega que su cierre fue por problemas financieros. Según teorías de Tesla, este proyecto podría ser el sistema más efectivo en el mundo para la producción y transmisión de electricidad.

Ahora los físicos rusos Leonid y Serguéi Plejánov proponen ejecutar este proyecto, utilizando materiales y tecnología contemporánea.

“Imagina que puedes poner paneles solares en una extensión de 100.000 kilómetros en el Sahara, y construyes una torre de alto voltaje industrial de transmisión allí. Eso será suficiente para abastecer de energía a todo el mundo. Ya puedes olvidarte de estaciones de gas, estaciones de carbón, plantas nucleares, etc.”, comentaron a RT los hermanos Plejánov.

Ya puedes olvidarte de estaciones de gas, estaciones de carbón, plantas nucleares, etc.

Serguéi y Leonid desean desarrollar un laboratorio experimental para mostrar que el proyecto de Tesla es posible. Pero para el prototipo a escala necesitan 800.000 dólares. Dada la magnitud de la cifra, han lanzado una campaña de ‘crowdfunding’ (financiación colectiva) a través de Internet para recaudar el dinero.

En Rusia, los experimentos o prácticas relacionadas a la energía no son de solo de ahora. Ya en la década de 1980, el Estado Soviético construyó una torre para canalizar rayos eléctricos generados en las tormentas, y así poder analizar su impacto.

Los hermanos Plejánov comenzaron los estudios de los documentos y patentes de Tesla hace unos cinco años. Para defender las ventajas del proyecto, aseguran que las fuentes de energía verde suelen tener sus generadores muy alejados de los centros de consumo y esto implica un gran costo para transportarla, mientras que su proyecto no precisa de ese gasto.

Según los físicos rusos, “los desiertos del planeta reciben del Sol en 6 horas la misma energía que necesita el mundo durante un año”.

De los 800.000 dólares necesarios para realizar el proyecto, al momento solo han recaudado cerca de 50.000. Sin embargo, los hermanos Plejánov consideran que si logran transformar en realidad el mito que envuelve la Torre Tesla, no solo habrán devuelto la credibilidad a su creador, sino que también le habrán mostrado al mundo, una forma revolucionaria de administrar la energía eléctrica.

Según los autores del proyecto, la versión moderna de Wardenclyffe, también conocida como ‘transmisor planetario’, permitirá “transmitir la energía a través de la Tierra a cualquier distancia en el planeta”, lo cual ayudará a resolver muchos problemas tecnológicos.

Texto completo en:http://actualidad.rt.com/ciencias/view/140847-rusia-fisica-energia-limpia-tecnologia-tesla

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Científicos rusos crean el fullerito, un material más duro que el diamante

mas duro que diamantes

Científicos rusos han encontrado una manera de crear elementos mucho más duros que el diamante, hallazgo del que se beneficiará la industria y que abre una nueva dirección en el estudio de materiales.

Un grupo de investigadores de varias universidades rusas han desarrollado un nuevo método para sintetizar el fullerito: material de carbono más duro que el diamante, que es uno de los materiales más duros que se conocen. Este material interesa a los especialistas en el procesamiento de metales y otros materiales.

El fullerito está formado por fullerenos C60: moléculas esféricas de carbono que consisten de 60 átomos. La durabilidad del fullerito depende de cómo estos átomos están conectados. En el material, descubierto por científicos rusos, los átomos están conectados en todas las direcciones, lo que lo hace el más duro: esto se llama polímero tridimensional.

Fullerene C60

Sin embargo, para producir el fullerito tridimensional a nivel industrial, se necesita una presión de 130.000 atmósferas, como mínimo, que los equipos contemporáneos no pueden asegurar. Los investigadores rusos han encontrado una manera para ello: descubrieron que la adición de sulfuro de carbono a la mezcla básica antes de la síntesis permite crear el fullerito a una presión mucho más baja, 80.000 atmósferas. Además, este método no requiere temperaturas altas: es suficiente con la temperatura ambiente.

El descubrimiento, publicado en la revista ‘Carbon’, permite producir este material a gran escala y abre una nueva dirección en los estudios de materiales, señalan los científicos.

Texto completo en: http://actualidad.rt.com/ciencias/view/140259-rusos-crear-materiales-dureza-record

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