Los secretos del sfumato de Leonardo da Vinci en la Gioconda desvelados gracias a la fluorescencia de rayos X

Leonardo da Vinci estaba obsesionado con alcanzar la perfección, siempre mejorando su técnica pictórica. El Papa León X se quejó de que ”¡este hombre nunca llegará a ningún lado!” ya que Leonardo prefería inventar un nuevo barniz a comenzar la última obra que le habían encargado. La Gioconda (también conocida como La Mona Lisa) es una obra (en teoría) inacabada. La inicó en 1503 y le dedicó 4 años, pero según cuentan nunca la dio por acabada, por lo que regresó a ella muchas veces durante toda su vida. ¿Qué secretos oculta esta obra? Un análisis gracias a un generador portátil de rayos X (para no mover el cuadro del Louvre, París) del  Sincrotrón Europeo de Grenoble, mediante la técnica de fluorescencia de rayos X, ha desvelado los secretos de la técnica de sfumato que utilizó Leonardo en esta obra maestra del esfumado. “El esfumado es un efecto vaporoso que se obtiene por la superposición de varias capas de pintura extremadamente delicadas, proporcionando a la composición unos contornos imprecisos, así como un aspecto de vaguedad y lejanía;  da una impresión de profundidad en los cuadros.” Los investigadores han determinado la composición y el grosor de las capas de pintura en la cara de La Mona Lisa, así como en otras  seis pinturas de Leonardo en el Louvre. Philippe Walter y sus colegas en el Centro de Investigación y Restauración de los Museos de Francia han descubierto que Leonardo logró una capa de esmalte marrón casi transparente encima del sonrosado de la mejillas de La Gioconda cuyo espesor es solo de 2-5 micrómetros (en la parte más delgada) y hasta 30 micrómetros (en la parte más gruesa). Este esmalte marrón es un pigmento terroso de óxido de hierro oscurecido con óxido de manganeso. Estos materiales fueron muy utilizados en el Renacimiento, pero el control del espesor de la capa de pigmento que logró Leonardo es excepcional. Los autores del estudio creen que usó su propia mano en lugar de un pincel (esto también lo hacían otros pintores al aplicar la técnica del esfumado). Walter y sus colegas han usado una técnica no invasiva para el análisis de obras de arte: la espectroscopía de fluorescencia con rayos X . Se bombardean los átomos del pigmento con rayos X de alta energía que provocan que los electrones se exciten a un nivel electrónico más elevado en cada átomo, desde el que más tarde decaen emitiendo nuevos rayos X cuya  energía revela la identidad de cada átomo. Este estudio de las capas de pintura de la Mona Lisa se ha publicado en Laurence de Viguerie, Philippe Walter, Eric Laval, Bruno Mottin, V. Armando Solé, “Revealing the sfumato Technique of Leonardo da Vinci by X-Ray Fluorescence Spectroscopy,” Angewandte Chemie International Edition, published online el 14 de julio de 2010.

PS (5 ago 2010): Un lector en Menéame (radioman) ha detectado que mi título era erróneo, por lo que lo he cambiado . Gracias, radioman.

Por qué el bosón de Higgs no se llama bosón de Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble

Una razón es obvia, la concreción. La otra, una mera anécdota. Muy conocida, eso sí, aunque nos la recuerda Ian Sample, “The long story of how the boson got only Higgs’s name,” Nature 466: 689, 05 August 2010. Acompañado por una copa de vino, el físico coreano Benjamin W. Lee charló sobre el bosón con Peter Higgs en 1967 en una conferencia. El artículo de Higgs de 1964 era muy poco conocido. Higgs no le dijo nada a Lee sobre las contribuciones de Brout y Englert, y las de Hagen, Guralnik y Kibble, o sobre las de Anderson o Goldstone u otros. Delante de una copa de vino uno tiene que abreviar (y ponerse flores). Lee impartió una conferencia plenaria sobre el mecanismo de ruptura espontánea de la simetría electrodébil en la Conferencia Internacional de Fïsica de Alta Energía celebrada en 1972 en el (ahora llamado) Fermilab, en Batavia, Illinois, EEUU. Lee recordó su charla con Higgs por lo que utilizó el nombre “mecanismo de Higgs” y llamó “bosón de Higgs” a la partícula que resulta de dicho mecanismo. Casi nadie conocía esta “oscura” teoría, hasta que esta charla de Lee la popularizó como parte fundamental del Modelo Estándar, que entonces estaba empezando a cuajar. “Bosón de Higgs” resonó en la mente de todos y se convirtió en el nombre “oficial” del bosón BEHHGK, o como siempre afirma el propio Peter Higgs en sus conferencias, el bosón de ABEGHHK’tH, en referencia a sus “padres” oficiales: Phil Anderson, Robert Brout, François Englert, Gerry Guralnik, Dick Hagen, Peter Higgs, Tom Kibble y Gerard ‘t Hooft. Descubridores, redescubridores, y encumbradores del bosón. Curiosos giros de la historia. Los amantes de la “foto” y de la historia contada por Higgs disfrutarán de “El sexteto de Higgs, Premio de la APS en honor a J.J. Sakurai, y la historia del mecanismo de Higgs,” 5 Junio 2010.

El genoma de Bob Esponja, digo de la esponja de mar (Amphimedon queenslandica)

Bob Esponja le encanta a mi hijo. No sé por qué. Ni siquiera es una esponja de mar. Ahora Bob, digo, la esponja de mar, es noticia. Se ha secuenciado su genoma, en concreto el de la esponja de mar  de la Gran Barrera de Coral(Amphimedon queenslandica). El genoma se publica en Nature, como no. ¿Para qué secuenciar el genoma de una esponja de mar? Para estudiar los orígenes del cáncer. ¿Cómo? Un genoma que ofrece una ventana crucial hacia los orígenes de la vida multicelular. Uno de los descubrimientos más interesantes de este estudio es la existencia de células suicidas, células que se suicidan por el bien de la comunidad, cuya regulación génica, con toda seguridad, está implicada en el cáncer. El cáncer, el enemigo público número uno de los organismos multicelulares. El cáncer, el motivo último por el que se ha secuenciado el genoma de la esponja. “Las esponjas forman parte de uno de los linajes más antiguos del reino animal, por ello su ADN permite identificar las innovaciones genéticas que han permitido la transición de la vida unicelular a la multicelular hace unos 600 millones de años.” Podrían incluso arrojar luz sobre la biología del cáncer, ya que muchos de los genes relacionados con la aparición de animales están también implicados en el cáncer, que surge de los defectos en los procesos básicos relacionados con la multicelularidad animal. El genoma de la esponja nos permite estudiar la evolución de los animales unicelulares (protozoos) hacia los multicelulares (metazoos). La autora principal del artículo es la genetista Mansi Srivastava, ahora postdoctorada en el MIT (Massachusetts Institute of Technology) en Cambridge, EEUU. Un genoma con más de 18000 genes individuales que codifica los mecanismos por los que células diversas se adhieren entre sí, crecen de forma organizada y reconocen células intrusas. Un genoma que incluye genes análogos a los que codifican el sistema neuromuscular, el código genético para el tejido muscular y las neuronas.  Nos lo cuentan Maely Gauthier, “El genoma de la esponja de mar arroja luz sobre la evolución animal y la formación del cáncer,” SINC, 4 Ago. 2010, y Adam Mann, “Sponge genome goes deep. Researchers wring evolutionary clues from gene sequence,” News, Nature 466: 673, 4 August 2010. El artículo técnico es Mansi Srivastava et al., “The Amphimedon queenslandica genome and the evolution of animal complexity,” Nature 466: 720–726, 05 August 2010.

Bacterias que fabrican gasolina y diésel, Carlos Algora y la economía casera fotovoltáica

Muchas plantas, insectos y microorganismos producen de forma natural pequeñas cantidades de alcanos y alquenos (moléculas de cadena larga de carbono e hidrógeno que son los principales componentes de los combustibles fósiles derivados del petróleo como la gasolina y el diésel).  La compañía biotecnológica LS9 Inc., con sede en South San Francisco, California, ha identificado la vía bioquímica que utilizan ciertas cianobacterias para lograrlo y han patentado los dos genes que controlan dicha ruta metabólica. Estos genes codifican los enzimas que convierten ácidos grasos en alcanos y alquenos. Los bioingenieros han expresado estos genes en la bacteria Escherichia coli, que se alimenta de glucosa, y han demostrado que es capaz de segregar pequeñas cantidades de gasóleo (combustible útil para el motor de tu coche sin necesidad de ninguna conversión química posterior). La bacteria E. coli es utilizada como una fábrica a la que se le añade una nueva ruta metabólica que correspondería a un nuevo proceso industrial. Por ahora la eficiencia es muy baja aunque desde la compañía afirman que “el mejor substituo del petróleo es el petróleo.” Ahora le toca el turno a los especialistas en biología sintética que tendrán que desarrollar nuevas vías bioquímicas que controlen y regulen la producción de combustible en E. coli con objeto de mejorar su eficiencia y lograr una producción industrial competitiva (se requerirán varias décadas). Quien sabe si dentro de 100 años, cuando dicen que se acabará el petróleo fósil, no serán granjas de bacterias las que produzcan los combustibles fósiles que alimentarán los motores de nuestros coches. El artículo técnico es Andreas Schirmer, Mathew A. Rude, Xuezhi Li, Emanuela Popova, Stephen B. del Cardayre (LS9 Inc.), “Microbial Biosynthesis of Alkanes,” Science 329: 559-562, 30 July 2010.

Esta tarde mientras trabajaba en otras cuestiones he estado disfrutando de la interesante conferencia de Carlos Algora Valle (director del Grupo de Semiconductores III-V del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid) disponible en vídeo y titulada “Concentración fotovoltáica con células solares de semiconductores III-V,” XIV Ciclo de Conferencias 2009-2010 Humanidades, Ingeniería y Arquitectura (01:25:38). La conferencia realmente merece la pena. Carlos empieza relatando su propia experiencia como usuario, la instalación fotovoltáica que instaló en su propia casa en 2001 que produce energía que le vende a su compañía eléctrica. En 5 años ha logrado retornar la inversión que realizó (unos 45 k€) e incluso ha obtenido beneficios (unos 6 k€, ya libres de impuestos). Según él es una inversión redonda, con beneficios anuales del 7%. Ahora bien, la nueva ley del sector, que ha recortado las subvenciones cambia mucho la situación para los que se quieran incorporar al negocio de la compra-venta de electricidad. Según Carlos, con la nueva ley le hubiera costado 11 años retornar la inversión. Más aún, quitando impuestos, mantenimiento y otras cuestiones técnicas, afirma que el retorno de la inversión con la nueva ley hubiera sido de unos 20 años. La vida media de los paneles fotovoltáicos de unos 25 años, por lo que ya no es interesante, desde el punto de vista económico, invertir en una instalación fotovoltáica casera. Como cambia el asunto por cuestiones estrictamente políticas.

¿Por qué la fotovoltáica sin subvenciones no es rentable? Por la baja eficiencia de las células solares. Eficiencias en laboratorio por el encima del 20% (que incluso llegan al 40%) son una utopía cuando se trata de una instalación de verdad. Hay muchos detalles de diseño que reducen dicha eficiencia hasta valores del 20% en el mejor de los casos y con las tecnologías más caras. La tecnología más barata basada en silicio solo alcanza eficiencias entre el 13-17 % en condiciones óptimas. Mejorar la eficiencia de las células solares es el gran hándicap a superar por la industria fotovoltáica.

Carlos nos presenta este y muchos otros detalles en su interesante conferencia que disfrutarán todos los aficionados a la divulgación científica. Un resumen de los últimos avances en células solares que se han desarrollado en España, toda una potencia mundial, aunque empresas como Isofotón hayan sufrido expedientes de regultación de empleo. Su grupo de investigación ha logrado varios récords mundiales de eficiencia para células solares. No entraré en más detalles. Os recomiendo dicha conferencia (que por cierto tenía poco público por lo que se ve en el vídeo), quizás una de las conferencias más interesantes entre todas las disponibles en Madri+d Mediateca. Aprovecho también para recomendaros su interesante artículo Carlos Algora, Ignacio Rey-Stolle, Beatriz Galiana, Iván García, José Ramón González, Mathieu Baudrit y Victoria Corregidor, “Células solares de semiconductores III-V para la generación de electricidad a costes competitivos,” Revista Española de Fïsica, Enero-Marzo 2006, pp. 32-38. También os recomiendo, a los más vaguetes, la entrevista “Carlos Algora: ”El crecimiento que ha experimentado la energía solar en España es espectacular”,” M20, 13 Ene 2009.