Super hydrophobic surface and magnetic liquid in slow motion

The Slo Mo Guys are in the GE lab using nanotechnology to show you cool liquid physics at 2500fps.

Check out the cool video below

SOURCE: http://www.youtube.com/user/theslowmoguys?feature=watch

ORIGINAL: Science Dump

by Jur

01/09/2014

New Stanford Nanoscavengers Could Usher In Next Generation Water Purification

ORIGINAL: Stanford
Andrew Myers | Stanford Engineering 

May 15, 2013 

New synthetic nanoparticle could disinfect, depollute, and desalinate contaminated water and then get removed magnetically.
Among its many talents, silver is an antibiotic. Titanium dioxide is known to glom on to certain heavy metals and pollutants. Other materials do the same for salt. In recent years, environmental engineers have sought to disinfect, depollute, and desalinate contaminated water using nanoscale particles of these active materials. Engineers call them nanoscavengers. The hitch from a technical standpoint is that it is nearly impossible to reclaim the nanoscavengers once in the water.

In a paper published online May 14 in the journal Nature Communications, an interdisciplinary team of engineers at Stanford University announces it has developed a new type of nanoscavenger with a synthetic core that is ultraresponsive to magnetism, allowing the easy and efficient recovery of virtually every one of the nanoscale purifiers.

“In contaminated water, nanoscavengers float around, randomly bumping into and killing bacteria or attaching themselves to the molecular pollutants they are after,” said Shan Wang, the study’s senior author and a professor of material science and engineering and jointly of electrical engineering. “When the contaminants are either stuck to the nanoscavenger or dead, the magnet is turned on and the particles vanish.”

The disc-like synthetic nanoscavengers collected magnetically. (Image: Mingliang Zhang, Stanford School of Engineering.)

Ultraresponsive to magnetism
The use of magnetism to recover nanoscavengers is not new. There are commercial technologies today that have fashioned nanoscavengers with a core of magnetic iron oxide surrounded by an active material, but these ingenious methods are less than perfect. Iron oxide is not absolutely responsive to magnetism and too many nanoscavengers remain in the water for it to be considered safe for human use.

The Stanford advance replaces the iron oxide with a synthetic material. The Stanford core is, in reality, not a single material, but a disk of several layers – magnetic outer layers of the synthetic material sandwiched on either side of a titanium center, but with a twist.

“The magnetic moments of the two outer layers are opposed. The direction of the magnetic force in the top layer and the bottom layer point in opposite directions, effectively canceling the magnetic properties of the material,” said Mingliang Zhang, a doctoral candidate in material science and engineering and co-first author of the study.

In their natural state, the new nanoscavengers are not magnetic and would not be attracted to another magnetic material. When the composite discs are exposed to a strong magnetic field, however, the magnetism of the two opposing fields turn into alignment, not just becoming magnetic but compounding the magnetic effect.

Side-by-side tests
In doing so, the nanoscavengers become ultraresponsive to magnetism, far more so than the base iron oxide used in today’s technologies. The Stanford team has dubbed its advance with the oxymoronic name: “synthetic antiferromagnetic cores.” The prefix anti- in this case means in opposite direction, not non-magnetic.

With a successful core created, the researchers then cap it with silver or titanium dioxide or another reactive material depending upon the contaminant they are targeting. In live tests using synthetic-core, silver-capped nanoscavengers immersed in water tainted with E. coli bacteria, using a silver dosage of just 17 parts per million, the Stanford team was able to kill 99.9% of the bacteria in just 20 minutes. Better yet, they removed virtually all of the nanoscavengers in just five minutes of exposure to a permanent magnet.

Side-by-side tests of the effectiveness of the same magnet on iron oxide core nanoscavengers show a quick collection of about 20 percent of the nanoscavengers in the same five minutes, but then the effect plateaus. By minute 20, nearly eight-in-ten iron oxide core nanoscavengers remain in the water.

A dead E. coli bacterium collected in a filter after treatment with the Stanford nanoscavenger. (Image: Mingliang Zhang, Stanford School of Engineering.)

The one-pot solution Having demonstrated a working prototype, the team is now building various iterations of their nanoscavengers with different reactive exteriors to target specific pollutants, as well as a new class of slightly larger nanoscavengers that might bear discrete bands of several different reactants.

“Our hope is to one day create a ‘one-pot solution’ that tackles water afflicted by a diverse mixture of contaminants. A purification technology like that could be very useful in recycling water in developing nations and arid climates where water quality and quantity are of critical importance,” added Xing Xie, a doctoral candidate in civil and environmental engineering and co-first author of the paper.

Contributors to this study include Professor Craig Criddle of civil and environmental engineering, Associate Professor Yi Cui of materials science and engineering and Senior Research Engineer Mary Tang.

Andrew Myers is associate director of communication for the Stanford University School of Engineering.

Magnetic Putty Magic (Extended Cut) | Shanks FX | PBS Digital Studios

ORIGINAL: Joey Shanks

In this episode of SHANKS FX we have some fun with the wonderful weirdness of "Magnetic Putty".

If you like what you see, don't hesitate to click on the green icon below to "TIP THIS VIDEO".

Will help to ensure we make more episodes, just like this one!!!

We used this Putty to create a lot of the Black Hole sequences in our film SCI-FLY watch Trailer ----> vimeo.com/57116781

We now take a 2nd run at experimenting with this "strange matter" to see what new images & sequences can be achieved!!!

For more visit ---------------> MovieMagicNow.com

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Music by Big Fok -----------> BigFok.com

HERE IS THE KIND OF PUTTY I USED --> store.yahoo.com/cgi-bin/clink?puttyworld+vrJ4Sh+index.html+

In Association with PBS Digital Studios --> youtube.com/user/PBSDigitalStudios

This Week in Science 23-31 March

ORIGINAL: IFLS

Cancer genes: http://bit.ly/XkbFug

Magnetic charges of matter & antimatter:http://bit.ly/XBZbtN

Seven sex mating system: http://bit.ly/15ZOuVp

Down's Syndrome: http://bit.ly/105Cznm

Gene therapy: http://bit.ly/160HEz6

Neanderthal hybrid: http://bit.ly/YJxbVl

Real World Telekinesis (feat. Neil Turok)

ORIGINAL: MinutePhysics

Check out the Massey Lectures with Neil Turok: http://dft.ba/-massey

Perimeter Institute for Theoretical Physics: http://pitp.ca

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Minute Physics provides an energetic and entertaining view of old and new problems in physics -- all in a minute!

Music by Nathaniel Schroeder http://www.soundcloud.com/drschroeder

Thanks to Nima Doroud for contributions and to Perimeter Institute for support.

http://www.perimeterinstitute.ca

Produced in association with the 2012 Massey Lecture Series http://dft.ba/-massey

How to clean up oil spills

ORIGINAL: MIT

Larry Hardesty, MIT News Office

September 12, 2012

MIT researchers devise a surprisingly simple but effective method for magnetically separating oil and water.

MIT researchers have developed a new technique for magnetically separating oil and water that could be used to clean up oil spills. They believe that, with their technique, the oil could be recovered for use, offsetting much of the cost of cleanup.

The researchers will present their work at the International Conference on Magnetic Fluids in January. Shahriar Khushrushahi, a postdoc in MIT’s Department of Electrical Engineering and Computer Science, is lead author on the paper, joined by Markus Zahn, the Thomas and Gerd Perkins Professor of Electrical Engineering, and T. Alan Hatton, the Ralph Landau Professor of Chemical Engineering. The team has also filed two patents on its work.

In the MIT researchers’ scheme, water-repellent ferrous nanoparticles would be mixed with the oil, which could then be separated from the water using magnets. The researchers envision that the process would take place aboard an oil-recovery vessel, to prevent the nanoparticles from contaminating the environment. Afterward, the nanoparticles could be magnetically removed from the oil and reused.

According to Zahn, there’s a good deal of previous research on separating water and so-called ferrofluids — fluids with magnetic nanoparticles suspended in them. Typically, these involve pumping a water-and-ferrofluid mixture through a channel, while magnets outside the channel direct the flow of the ferrofluid, perhaps diverting it down a side channel or pulling it through a perforated wall.

This approach can work if the concentration of the ferrofluid is known in advance and remains constant. But in water contaminated by an oil spill, the concentration can vary widely. Suppose that the separation system consists of a branching channel with magnets along one side. If the oil concentration were zero, the water would naturally flow down both branches. By the same token, if the oil concentration is low, a lot of the water will end up flowing down the branch intended for the oil; if the oil concentration is high, a lot of the oil will end up flowing down the branch intended for the water.

Orthogonal thinking

The MIT researchers vary the conventional approach in two major ways: They orient their magnets perpendicularly to the flow of the stream, not parallel to it; and they immerse the magnets in the stream, rather than positioning them outside of it.

The magnets are permanent magnets, and they’re cylindrical. Because a magnet’s magnetic field is strongest at its edges, the tips of each cylinder attract the oil much more powerfully than its sides do. In experiments the MIT researchers conducted in the lab, the bottoms of the magnets were embedded in the base of a reservoir that contained a mixture of water and magnetic oil; consequently, oil couldn’t collect around them. The tops of the magnets were above water level, and the oil shot up the sides of the magnets, forming beaded spheres around the magnets’ ends.

The design is simple, but it provides excellent separation between oil and water. Moreover, Khushrushahi says, simplicity is an advantage in a system that needs to be manufactured on a large scale and deployed at sea for days or weeks, where electrical power is scarce and maintenance facilities limited. “The process may seem simple,” he says, “but it is, inherently, supposed to be simple.”

In their experiments, the MIT researchers used a special configuration of magnets, called a Halbach array, to extract the oil from the tops of the cylindrical magnets. When attached to the cylinders, the Halbach array looks kind of like a model-train boxcar mounted on pilings. The magnets in a Halbach array are arranged so that on one side of the array, the magnetic field is close to zero, but on the other side, it’s roughly doubled. In the researchers’ experiments, the oil in the reservoir wasn’t attracted to the bottom of the array, but the top of the array pulled the oil off of the cylindrical magnets.

Leaving the lab

Whether the Halbach array would be the most practical way to remove oil from the cylindrical magnets in an actual oil-recovery system remains to be seen. The researchers also need to determine how much water gets dissolved in the oil, and how it can best be removed. “To our eye, you don’t see much moisture in there, but I’m sure that there is some moisture that adheres to it,” Zahn says. “We might have to run it through multiple cycles.” On a commercial scale, it could make sense for an oil-recovery vessel to perform an initial separation of oil and water and then haul the oil ashore for further refinement.

“This oil-spill problem has not really been worked on intensively that I know of, and of course it’s a big problem,” says Ronald Rosensweig, a former Exxon researcher and a pioneer in the study of ferrofluids who wrote the field’s first textbook. “You could think of separating oil from water by centrifuging or something like that, but in a lot of cases, the fluids are pretty much equal in density: Some of the oil sinks, some of it floats, and a lot of it is in between. The magnetic hook could, hopefully, make separation faster and better.”

Adding nanoparticles to oil mixed with water to produce a ferrofluid aboard a ship should be “no problem,” Rosensweig says. And with a technique called high-gradient magnetic separation, “It’s known that the gradient can pull the particles out of suspension,” he says, so recovering both the nanoparticles and the oil is feasible. “It’s been done on a small scale,” Rosensweig says.

Animal Magnetism: How Animals Navigate.

ORIGINAL: SciShow

Hank tells us about new research into the question of how animals navigate from place to place - while the problem is still unresolved, we do have some hypotheses, and they all involve something called "magnetoreception."

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CITATIONS

• How salmon find their way home up river
• Mystery of bird navigation system still unsolved
• Scientists use trout to unlock the secrets of magnetic cells
• Arctic tern crowned king of commuters
• Magnetoreception in animals
• Longest animal migration measured, bird flies 40,000 miles a year
• Structure and function of the vertebrate magnetic sense
• Human cryptochrome exhibits light-dependent magnetosensitivity
• Can humans sense the earth’s magnetism?
• Humans may have ‘magnetic’ sixth sense

A Sixth Sense

ORIGINAL: The Scorpion and the Frog

ancient Egyptians used carrier pigeons, the domesticated descendants of wild rock doves, to carry urgent messages to distant lands. They proved to be cheaper, faster and more efficient than human messengers and their use spread throughout the Mediterranean, central and northern Europe, and then throughout the world. Yet it wasn’t until the mid-1800s that scientists began to ask how they do it. To this day, how animals accurately navigate on long migrations is still one of biology’s great mysteries. 

A modern day rock dove.
Photo by Ingrid Taylar at Wikimedia.

That’s not to say science hasn’t made a lot of headway on this investigation. Scientists have found that some animals learn landmarks when they travel in one direction, and use those landmarks to find their way back. Some animals follow odor cues. But one of the more intriguing theories is that animals have an internal map and compass… but not a literal map and compass. The “map” is how the brain knows where things are in relation to each other and the “compass” is how the animal knows what direction it is facing with respect to where it wants to be.

How might such a compass work? One internal compass is a sun compass, in which an animal can use the position of the sun and the time of day to determine what direction it is facing. Some of the most convincing evidence supporting the existence of such a compass is that pigeons that are kept in a room with a time-shifted light cycle will fly in a predictably wrong direction on a sunny day. They will fly this wrong direction for long distances and even when they can see known landmarks. So pigeons clearly rely on the sun to achieve their great navigational feats… But what do they do on cloudy days… or at night? 

A cartoon of the Earth's magnetic field by Zureks at Wikimedia. In reality, the directions of magnetic pull are not this straight and uniform, but you get the idea.

Maybe pigeons have another compass based on the Earth’s magnetic field. Over 30 years ago, researchers found that racing pigeons (the new profession of decedents of carrier pigeons after mailmen in trucks and airplanes took their previous jobs) arrive at their destinations a little bit later when there have been recent magnetic storms due to sunspots. Pigeons also get disoriented in places with magnetic anomalies, such as areas with lots of iron ore. But experiments in which researchers have placed magnets or magnetic coils on the backs, wings, necks, heads or legs of pigeons have not had consistent effects, particularly on sunny days (when the sun compass likely comes into play).

Enter Cordula Mora and Michael Walker from the University of Aukland, New Zealand. Cordula and Michael reasoned that because the magnetic field gets weaker with distance and because we think that magnetoreception (the ability to perceive magnetic fields) occurs in or around the head, maybe these previous studies had inconsistent results because the magnets used were too far away and/or too weak to affect the receptors in a consistent way. So they did their own study with smaller, stronger magnets applied to pigeon beaks. 

Cordula and Michael glued magnets to the cere of pigeons. The diagram on the left shows how they did it and the photo on the right is a pigeon showing off his new nosepiece. (Check out the rock dove image above to see what a naked cere looks like). Diagram and image from Mora and Walker 2012 Animal Behaviour paper.

Cordula and Michael glued either a magnet or a brass weight (as a control) to the cere (the fleshy upper-part of the beak that contains the nostrils) of experienced racing pigeons right before a flight. In one experiment, researchers released the pigeons 11 consecutive times from the same place (called Gernsheim), and alternated whether they had a magnet or a brass weight glued to their cere. In a second experiment, the researchers released every bird once from each of 25 different places, each time with either a magnet or a brass weight glued to their cere. The birds were always flying to the same place (their loft), but the direction and distance they needed to fly was different for each of the release sites. Thus, the first experiment provides the birds with an opportunity to learn and compensate for any effect of the magnet, while the second experiment does not. All of the flights were done on sunny days. 

The places the researchers released the pigeons from were all different directions and distances from their home loft (at the center). Diagram from Mora and Walker 2012 Animal Behaviour paper.

For each flight, the researchers watched the bird through binoculars until it vanished from view, at which point they recorded the vanishing bearing (the direction the pigeon was flying before it vanished from view). They also timed how long it took the bird to return to the loft and recorded any instances in which the bird did not return to the loft.

The pigeons with magnets consistently flew just a little to the right of pigeons with brass weights. The effect was very small (ranging from 11° to 22°), but it almost always happened, regardless of the bird or the release site. The effect was also consistent over consecutive years, even in birds tested repeatedly from the same release site. However, although the vanishing bearing of birds with magnets was regularly to the right of the birds with brass weights, the magnets did not prevent the pigeons from finding their loft and did not even cause them to take longer to get home. This shows that some time after the vanishing distance, the pigeons with magnets compensated for their originally slightly-off bearing.

The fact that the pigeons with magnets almost always started off flying too-far right suggests that they do have and use a magnetic compass, or perhaps even a magnetic map. But the fact that they always got back to the loft just as fast as their brass weight carrying counterparts shows that they also rely on other mechanisms, like a sun compass and landmarks. Perhaps magnetoreception is only important to determine take-off direction. Or alternatively, maybe the birds learn to ignore the confusing signals of the magnets after awhile.

We still have a lot to learn about how animals use magnetic fields. And how does magnetoreception even work? How animals navigate over long distances is still a great mystery, but scientists are on the case.

Want to know more? Check these out:

1. Mora, C.V., & Walker, M.M. (2012). Consistent effect of an attached magnet on the initial orientation of homing pigeons, Columbia livia. Animal Behaviour, 84, 377-383 DOI: 10.1016/j.anbehav.2012.05.005

2. Wiltschko, R., & Wiltschko, W. (2003). Avian navigation: from historical to modern concepts. Animal Behaviour, 65, 257-272 DOI: 10.1006/anbe.2003.2054

3. Bingman, V. P., & Cheng, K. (2005). Mechanisms of animal global navigation: comparative perspectives and enduring challenges. Ethology Ecology & Evolution, 17, 295-318 DOI: 10.1080/08927014.2005.9522584

4. Winged Migration, a fantastic movie by Jacques Perrin

Conferencia "Magnetically-and-Bacteria-Actuated Mobile Micro-Robots"

ORIGINAL: Wyss Institute - Harvard

Thursday, Aug 9, 20122:00pm – 3:00pm

Wyss Institute, Room 521, 3 

Blackfan Circle, Boston, MA 02115

Speaker:

Metin Sitti, Ph.D.

NanoRobotics Lab & Center for Bio-Robotics, Carnegie Mellon University

Host:

Robert J. Wood, Ph.D.

Core Member, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University

Member, Kavili Institute for Bionano Science and Technology

Gordon McKay Professor of Electrical Engineering

Minature mobile robots have the unique capability of accessing to small spaces and scales directly. Due to their small size and small-scale physics and dynamics, they could be agile and portable, and could be inexpensive and in large numbers if they are mass-produced. Miniature robots would have potential future applications in

• health-care,
• mobile sensor networks,
• desktop micro-manufacturing,
• enviornmental monitoring, and 
• inspection.

In this presentation, miniature mobile robots with tens or hundreds of micrometer overall sizes and various locomotion capabilities are presented. Going down to tens or hundreds of micron scale robots, significant challenges are on-board actuation and power sources. Two alternative approaches are proposed in this talk to solve this challenge. 


First, external magnetic actuation is used to move permanent magnet micro-robots using a stick-slip or rolling based surface locomotion in air or liquid in 2-D and using a rotating rigid or flexible flagella based swimming locomotion in liquid in 3-D. Vision-based control schemes can individually control singe- or teams of micro-robots and these robots can manipulate and assemble micro-objects with or without contact in liquid. Various local addressing and motion control methods for teams of magnetic micro-robots using global magnetic fields are proposed. Controlled assembly and disassembly of such teams of magnetic micro-robots are also investigated and demonstrated towards reconfigurable micro-systems in 2-D. 
As the next approach, a cell-based actuation principle is used to propel micron scale robotic bodies in liquid by harvesting the flageller propulsion of the attached bacteria. Stochastic swimming of these S. marcescens bacteria attached micro-objects can be stopped and resumed repeatedly using chemical switching. Their motion can be steered using attractive or repulsive chemical gradients in the liquid medium. Preliminary stochastic dynamics and steering of such bacteria propelled micro-objects are demonstrated by simulations and experiments. 

Contact information: caitlin.wells@wyss.harvard.edu

Las montañas marinas

ORIGINAL: Mission-Blue.org

Mapa de un monte submarino en el océano Ártico creado por la recolección de datos con una ecosonda multibarrido. Crédito: NOAA National Ocean Service, Flickr

Algunas tienen forma de cono, mientras que otras son más escarpadas. Algunas son puntos de acceso de criaturas aparentemente endémicas, mientras que otras tramos estériles, carentes de vida. Algunas están cubiertos con materiales valiosos en la tierra, tales como el manganeso.

¿Entonces que son estas enigmáticas estructuras? Son montañas. Pero estos no son las montañas comunes: son más las montañas bajo el mar, o "montes submarinos".

Las estimaciones más conservadoras indican que hay cerca de 100.000 montañas submarinas en el océano (la mitad de los cuales se encuentran en el Océano Pacífico), aunque su número podría extenderse a los millones de personas. A pesar de la similitud de las estructuras, los científicos sólo han explorado un puñado de los montes submarinos y tienen más preguntas que respuestas sobre estos hábitats de aguas profundas.

Sin embargo, una cosa es cierta: los ecosistemas de los montes submarinos se encuentran en peligro, y sin ayuda, las especies que viven en estos hábitats pudiera parpadear de la existencia antes que los científicos lleguen a descubrirlas.

"Es el tipo de problema con todas las formas de pesca en aguas profundas", dijo Chris Kelley, un biólogo del Laboratorio de Investigación Submarina de Hawai (Hawaii Undersea Research Laboratory - HURL), cuya investigación se centra en hábitats de aguas profundas, como los montes submarinos. "No mucha gente sabe mucho sobre el fondo del mar y lo que hay ahí abajo."

¿Cuáles son los montes submarinos?

Una montaña submarina es un volcán activo o extinto que se eleva por lo menos 1000 metros (0,62 milla) del fondo del mar, sin embargo, algunos geólogos y oceanógrafos se adhieren a una definición más liberal, reconociendo las características tan corto como a 100 metros como los montes submarinos. La mayoría de las cumbres de los montes submarinos se sientan cientos de metros bajo la superficie del mar, y son a veces más de 10 kilómetros de diámetro.

Debido a que las montañas submarinas están muy por debajo de la superficie del mar, que generalmente se encuentran en zonas muy oscuras y los oceanógrafos tienen dificultades para obtener una visión de gran angular de las estructuras. "Es un poco como flotar por encima de las Montañas Rocosas en un globo de aire caliente en la oscuridad total con una pequeña linterna", dijo Max Cremer, un piloto de sumergible con HURL

Por lo tanto, para trazar realmente las características de los montes marinos, los oceanógrafos dependen del sonar de los barcos. "Es como cortar el césped", dijo John Smith director científico de HURL. "Uno va hacia atrás y adelante en un patrón cuadrado con el sonar, y entonces se puede construir un mapa topográfico de la zona de los montes submarinos".

A partir de estos mapas, los científicos han aprendido que montes vienen en una amplia gama de formas diferentes, al igual que las montañas en la superficie de la tierra. Algunas montañas marinas tienen forma de cono con paredes escarpadas, no a diferencia del típico cono de ceniza volcánica. Las montañas submarinas con cubiertas grandes, planas llamadas guyots o tablemounts también son bastante comunes. Estas estructuras fueron una vez cónicas, pero fueron erosionadas por el viento y las olas después de la irrupción en la superficie del océano, explicó Smith.

Expediciones de buceo también han revelado que en las montañas submarinas se acumulan depósitos de costras ricas en cobalto manganeso a través del tiempo, debido a procesos naturales. La capa de depósitos de manganeso  adhieren rocas individuales en las laderas de las montañas submarinas, efectivamente estabilizando las estructuras y haciéndolas más seguras para los hábitats de los animales marinos.

Los hábitats para la vida

Muchos montes submarinos están a menudo muy habitados por vida marina, incluidos los peces y los corales. "Los montes submarinos, ya que son las características que sobresalen de la parte inferior del océano, tienden a atraer a todo tipo de vida", dijo Smith.

El tipo de vida se encuentra varía de monte submarino a monte submarino. La profundidad y la ubicación son factores muy importantes, Kelley explicó, añadiendo que los corales y las esponjas suelen dominar los montes submarinos cortos. Los guyots, por otro lado, a menudo tienen una gran cantidad de peces de gran tamaño, en lugar de coral. "Es posible encontrar una gran cantidad de sedimentos grandes y adoquines de montes, y por alguna razón realmente los peces de aguas profundas prefieren los fondos de sedimentos", dijo.

La cantidad de manganeso también dictar el presente la vida en una montaña submarina dada. Los biólogos marinos que se pensaba que el manganeso era demasiado tóxico para la vida. "Pero estamos viendo los lotes y lotes de animales que viven sobre la corteza de manganeso, por lo que no podía ser tan tóxico", dijo Kelley. "Puede ser tóxico para algunos organismos pero no en otros."

Los científicos también creen comúnmente que las montañas submarinas fueron puntos de acceso para las especies endémicas, ya que suelen estar aisladas geográficamente. Sin embargo, estudios recientes están cambiando este punto de vista. Los montes submarinos sólo parecía tener altos niveles de endemismo ya que las estructuras submarinasson tan poco estudiadas, dijo Kelley.

En la necesidad de la conservación?

Ya sea que las montañas submarinas son puntos de acceso endémicas o no, parece que muchos de estos hábitats se encuentran actualmente o pronto lo estará en peligro. Un gran problema es la pesca.

Hoplostethus atlanticus
Collett, 1889 Wikipedia

Kelley señala que un ejemplo de Australia y Nueva Zelanda, donde hay una gran cantidad de montañas submarinas de la costa. En la década de 1980, hubo grandes pesquerías del rugoso anaranjado, pero el pescado ha sido colocado en la lista de especies en peligro de Australia.

"Los barcos grandes de arrastre que emplean estas redes de arrastre en estas montañas y capturan toneladas de estos roughies porque no tienden a nadar", dijo Kelley. "En el proceso, el arrastre de fondo sólo arrancó las cubiertas de los montes submarinos en pedazos, por lo que los corales quedaron gravemente afectados, también."

En Hawaii, un destino similar parece ser ataca a los montes submarinos de la Cruz, donde los pescadores están obteniendo grandes cantidades de atún y otros pescados, sin saber cuántos peces hay, para empezar. Los corales preciosos de las montañas submarinas diferentes también se extraen en grandes cantidades, dijo Kelley.

Además de los problemas de pesca, los montes submarinos pronto tendrán que hacer frente a la minería de manganeso. La costras de manganeso son valiosas por su combinacióncon diversos elementos, que incluyen platino cobalto y titanio, según Kelley. "En este momento, hay empresas y naciones que están tratando de averiguar cómo hacer esto económicamente", dijo. Dependiendo de los métodos utilizados para determinar los hábitats, todo el manganeso, podría ser destruidos.

Kelley está de acuerdo, haciendo hincapié en que las montañas submarinas podrían albergar especies aún por ser descubiertas. "Hay montañas submarinas donde se pueden sin duda encontrarse nuevas especies", dijo. "No se sabe lo que se  vas a encontrar hasta que se llegue a ellos."

De acuerdo con un reciente estudio en PLoS One, la conservación de los montes submarinos requiere más para su investigación. Para proteger los montes submarinos, los científicos primero necesitan comprender las características físicas de las estructuras, así como su biodiversidad y cómo encajan en el mayor ecosistema de aguas profundas.

El conocimiento y la protección de estos ecosistemas increíbles promoverá la esperanza en el futuro-y eso es el futuro que queremos.

Video con billones de imágenes por segundo

ORIGINAL: MIT

Camera Culture Club

Larry Hardesty, Oficina de Noticias, MIT

13 de diciembre 2011

Mediante el uso de equipos ópticos de una manera totalmente inesperada, los investigadores del MIT han creado un sistema de imagen que hace ver lenta la luz.

Investigadores del MIT han creado un nuevo sistema de imágenes que se pueden obtener datos visuales a un ritmo de un billón de exposiciones por segundo. Eso es lo suficientemente rápido como para producir un video en cámara lenta de una explosión de luz que viaja a lo largo de una botella de un litro, rebotando en la tapa y que se refleja de nuevo al fondo de la botella.

Media Lab postdoc Andreas Velten, uno de los desarrolladores del sistema, lo llama lo "último" en cámara lenta: "No hay nada en el universo que sea rápido para  la cámara", dice.

Video: Melanie Gonick

El sistema se basa en una tecnología reciente llamada cámara por tramos, aplicada de una manera totalmente inesperada. La apertura de la cámara por tramos es una ranura estrecha. Las partículas de luz - fotones - entrar en la cámara a través de la hendidura y se convierten en electrones, que pasan a través de un campo eléctrico que los desvía en una dirección perpendicular a la ranura. Debido a que el campo eléctrico está cambiando muy rápidamente, desvía los electrones correspondientes a los fotones-que llegan más tarde de los correspondientes a los primeros que llegan.

La imagen obtenida por la cámara es, pues, dos dimensiones, pero sólo una de las dimensiones - la correspondiente a la dirección del corte - es espacial. La otra dimensión, que corresponde al grado de desviación, es el tiempo. La imagen representa, pues, el momento de la llegada de los fotones que pasan a través de una porción de una dimensión del espacio.

La cámara fue diseñado para ser utilizada en experimentos donde la luz pasa a través o se emite por una muestra de productos químicos. Dado que los químicos están interesados ​​principalmente en las longitudes de onda de luz que absorbe una muestra, o en la forma en la intensidad de los cambios de la luz emitida a través del tiempo, el hecho de que la cámara registra sólo una dimensión espacial es irrelevante.

Pero es un serio inconveniente en una cámara de vídeo. Para producir sus videos de super-cámara lenta, Velten, Media Lab Profesor Ramesh Raskar y Moungi Bawendi, el profesor de Química Lester Wolfe, deben realizar el mismo experimento - como pasar un pulso de luz a través de una botella - una y otra vez, continuamente reposicionamiento de la cámara por tramos para construir poco a poco una imagen de dos dimensiones. Sincronizando la cámara y el láser que genera el pulso, por lo que el tiempo de cada exposición es el mismo, requiere una batería de equipos ópticos sofisticado y exquisito control mecánico. Se tarda sólo un nanosegundo - una mil millonésima de un segundo - para que la luz se disperse a través de una botella, pero se necesita una hora para recoger todos los datos necesarios para el video final. Por esa razón, Raskar llama al nuevo sistema "la cámara más rápida y más lenta en el mundo."

Haciendo cuentas

Después de una hora, los investigadores se acumulan cientos de miles de conjuntos de datos, por cada uno de los tramos que corresponden a las posiciones de una dimensión de fotones en contra de su tiempo de llegada. Raskar, Velten y otros miembros del Grupo de Cultura de la Cámara de Raskar  en el Media Lab han desarrollado unos algoritmos que puede unir los datos en bruto en una serie secuencial de imágenes en dos dimensiones.

La cámara por tramos y el láser que genera los pulsos de luz - ambos dispositivos de última generación con un precio acumulado de 250.000 dólares - fueron suministrados por Bawendi, un pionero en la investigación sobre puntos cuánticos: pequeños, racimos de partículas de semiconductores emisores de luz que tienen potencial aplicaciones en

• computación cuántica, 
• video-tecnología de pantalla, 
• imágenes biológicas, 
• células solares y 
• una serie de otras áreas.

Media Lab postdoc Andreas Velten, a la izquierda, y Profesor Asociado Ramesh Raskar con el montaje experimental que utilizan para producir video en cámara lenta de la dispersión de la luz a través de una botella de plástico. Foto: M. Scott Brauer

El  sistema de imágenes de billones de marcos por segundo, que los investigadores han presentado tanto en la Conferencia sobre Registro y Detección Computacional de Imágenes Ópticas de la Optical Society y en Siggraph, es un spin-off de otro proyecto de Cultura de Cámara, una cámara que puede ver en las esquinas. Esa cámara hace rebotar la luz en una superficie reflectante - por ejemplo, la pared de enfrente de una puerta - y midiendo el tiempo que tarda fotones diferentes a regresar. Sin embargo, aunque ambos sistemas utilizan ráfagas ultracorto de luz láser y cámaras por tramos, la disposición de sus otros componentes ópticos y sus algoritmos de reconstrucción se adaptan a sus tareas dispares.

 Video en cámara lenta de la dispersión de la luz a través de una botella de plástico

Debido a que el sistema ultrarrápido de imágenes requiere de varios pasos para producir sus videos, no puede registrar los eventos que no son exactamente repetibles. Aplicaciones prácticas supondrán probablemente los casos en que la forma en que se dispersa la luz - o rebota cuando golpea superficies diferentes - que es en sí misma una fuente de información útil. Hay casos, sin embargo, pueden incluir el análisis de la estructura física de los materiales de fabricación y los tejidos biológicos - "como el ultrasonido con luz", como lo propone Raskar.

Como investigador cámara durante mucho tiempo, Raskar también ve una aplicación potencial en el desarrollo de mejores flashes de cámaras "Un sueño es, ¿cómo se puede crear iluminación como de estudio a partir de un Flash? ¿Cómo puedo llevar una cámara portátil que tiene un flash pequeño y crear la ilusión de que tengo todos estos paraguas, y las luces deportiva, y así sucesivamente ", pregunta Raskar, profesor asociado para el Desarrollo la Carrera de Artes y Ciencias Mediáticas de NEC. "Con nuestras imágenes ultrarrápidas, en realidad podemos analizar cómo los fotones viajan a través del mundo. Y luego puede volver a crear una nueva foto, creando la ilusión de que los fotones salieron de otro lugar. "

"Es un trabajo muy interesante. Estoy muy impresionado ", dice Nils Abramson, un profesor de holografía aplicada en el Royal Suecia Institute of Technology. A finales de 1970, Abramson fue pionero en una técnica llamada holografía de luz durante el vuelo, que finalmente demostró ser capaz de capturar imágenes de las ondas de luz a un ritmo de 100 mil millones fotogramas por segundo.

Sin embargo, como señala Abramson, su técnica requiere de luz coherente llamada, lo que significa que las depresiones y crestas de las ondas de luz que produce la imagen que se alinean unos con otros. "Si sucede que se destruye la coherencia cuando la luz pasa a través de diferentes objetos, entonces no funciona", dice Abramson. "Así que creo que es mucho mejor si usted puede usar la luz ordinaria, como Ramesh".

De hecho, Velten dice: "Como los fotones rebotan en los objetos de la escena o en el interior, pierden la coherencia. Sólo un método de detección incoherentes como el nuestro pueden ver los fotones" Y los fotones, dice Velten, podría dejar que los investigadores "aprendieran más acerca de las propiedades del material de los objetos, sobre lo que está bajo su superficie y sobre el diseño de la escena. Porque podemos ver los fotones, podríamos utilizarlos para observar el interior de los objetos - por ejemplo, para las imágenes médicas, o para identificar los materiales ".

"Estoy sorprendido de que el método que hemos estado utilizando no haya sido más popular", añade Abramson. "Me he sentido bastante solo. Estoy muy contento de que alguien está haciendo algo similar. Porque creo que hay muchas cosas interesantes para encontrar cuando usted pueda hacer este tipo de estudio de la luz en sí misma. "

Visualización de fotones en movimiento en un billón de fotogramas por segundo

Vídeo de una fruta iluminado por un pulso láser de femtosegundo y capturaron a billones de cuadros por segundo efectivos. La luz se mueve a menos de 1 mm por cuadro.

Hemos construido una solución de imagen que permite visualizar la propagación de la luz a una tasa efectiva de un billón de marcos por segundo. La grabación directa de la luz en una frecuencia de imagen con el suficiente brillo es casi imposible. Utilizamos un método indirecta "estroboscópico" que combina millones de mediciones repetidas mediante el escaneo cuidadoso en el tiempo y los puntos de vista.

El dispositivo ha sido desarrollado por el grupo de Cultura de Cámara del Media Lab de MIT en colaboración con Bawendi Laboratorio en el Departamento de Química en el MIT. Un pulso de láser que dura menos de una billonésima de segundo se utiliza como un flash y la luz que vuelve de la escena es recogida por una cámara a una tasa equivalente a aproximadamente un billón fotogramas por segundo. Sin embargo, debido a los tiempos de exposición son muy cortos (alrededor de una billonésima de segundo) y un estrecho campo de visión de la cámara, el vídeo se captura durante varios minutos por muestreo repetido y periódico.