martes, mayo 05, 2015

La criogenia ciencia del frío extremo.

La criogenia es la ciencia del frío extremo.

Las investigaciones en este campo intentan comprender cómo producir y mantener temperaturas por debajo de 123 grados Kelvin (-150o C) y estudiar los efectos de esos entornos congelados en distintos procesos físicos, químicos y biológicos.

El calor se genera mediante el movimiento aleatorio de las moléculas, que empiezan a ralentizarse cuando la temperatura desciende hasta un punto
en el que se detiene el movimiento molecular.

Cryopreservation

Este punto, la temperatura más fría posible, se conoce como cero absoluto o cero grados Kelvin (-273,15o C).

Cuando la temperatura de los materiales se acerca al cero absoluto, su comportamiento cambia.

Cuando gases permanentes como el nitrógeno y el oxígeno alcanzan temperaturas de decenas de grados Kelvin, se pueden convertir en líquidos.

Cuando las aleaciones de niobio llegan a cerca del cero absoluto, pierden por completo su resistencia eléctrica y se convierten en superconductores.

Y cuando la temperatura alcanza los 2,19 grados Kelvin o menos, el helio pierde su viscosidad y se convierte en un superfluido que puede, de manera
increíble, arrastrarse hacia arriba por las paredes de los vasos de precipitados de cristal.

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Una de las principales aplicaciones de la criogenia está en los viajes espaciales; el primer cohete con combustible criogénico fue la etapa superior Centauro de la NASA, lanzada por primera vez en 1963.

El emparejamiento criogénico usado con más frecuencia es el combustible hidrógeno líquido (LH2), que se quema usando oxígeno líquido (LO2 o LOX).

El hidrógeno es un gas ligero que arde limpiamente en presencia de oxígeno, y enfriando ambos gases se puede meter más combustible en cada depósito.

Los depósitos están expuestos a numerosas fuentes de calor distintas durante el vuelo espacial. Para mantener los combustibles líquidos, los depósitos no solo deben estar bien aislados, sino que también deben poder soportar las bajísimas temperaturas de los líquidos criogénicos que hay en el interior.

Los combustibles se suelen almacenar en depósitos de metal pesado, pero la NASA y Boeing están trabajando en un depósito de combustible revolucionario, un 30% más ligero que los tanques criogénicos estándar.

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Cuando las temperaturas son muy bajas, los procesos biológicos llegan casi a pararse, pero preparar las células vivas para la criopreservación no es fácil.

Al congelarse el agua, las estructuras microscópicas de las células se pueden hacer añicos y cuando el agua pura forma hielo, los iones, las sales y otras moléculas que están disueltos se concentran, alterándose el delicado equilibrio químico que hay en el interior de las células.

Para prevenir esto, las células se preparan con crioprotectores. Se introduce glicerol, dimetil sulfóxido (DMSO) o azúcares para sustituir el agua, lo que ayuda a parar la formación de cristales de hielo.

A continuación se usa nitrógeno líquido para enfriar las células más allá de un punto conocido como la temperatura de transición a cristal. Después las
células se pueden guardar en vapor de nitrógeno líquido.

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