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Vínculo descubierto entre la fotosíntesis y el «quinto estado de la materia»

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Vínculo descubierto entre la fotosíntesis y el «quinto estado de la materia»

Un estudio de la Universidad de Chicago ha encontrado conexiones a nivel atómico entre la fotosíntesis y los condensados ​​de excitones, un extraño estado físico que permite que la energía fluya sin fricción a través de un material. El hallazgo es científicamente intrigante y puede sugerir nuevas formas de pensar sobre el diseño electrónico, dijeron los autores.

photosynthesis and exciton condensates, a state of physics that allows energy to flow without friction. This surprising finding, typically associated with materials well below room temperature, may inform future electronic design and help unravel complex atomic interactions.

Inside a lab, scientists marvel at a strange state that forms when they cool down atoms to nearly absolute zero. Outside their window, trees gather sunlight and turn them into new leaves. The two seem unrelated—but a new study from the University of Chicago suggests that these processes aren’t so different as they might appear on the surface.

The study, published in PRX Energy on April 28, found links at the atomic level between photosynthesis and exciton condensates—a strange state of physics that allows energy to flow frictionlessly through a material. The finding is scientifically intriguing and may suggest new ways to think about designing electronics, the authors said.

“As far as we know, these areas have never been connected before, so we found this very compelling and exciting,” said study co-author Prof. David Mazziotti.

Mazziotti’s lab specializes in modelling the complicated interactions of atoms and molecules as they display interesting properties. There’s no way to see these interactions with the naked eye, so computer modeling can give scientists a window into why the behavior happens—and can also provide a foundation for designing future technology.

In particular, Mazziotti and study co-authors Anna Schouten and LeeAnn Sager-Smith have been modelling what happens at the molecular level when photosynthesis occurs.

When a photon from the sun strikes a leaf, it sparks a change in a specially designed molecule. The energy knocks loose an electron. The electron, and the “hole” where it once was, can now travel around the leaf, carrying the energy of the sun to another area where it triggers a chemical reaction to make sugars for the plant.

Together, that traveling electron-and-hole-pair is referred to as an “exciton.” When the team took a birds-eye view and modeled how multiple excitons move around, they noticed something odd. They saw patterns in the paths of the excitons that looked remarkably familiar.

In fact, it looked very much like the behavior in a material that is known as a Bose-Einstein condensate, sometimes known as ‘the fifth state of matter.’ In this material, excitons can link up into the same quantum state—kind of like a set of bells all ringing perfectly in tune. This allows energy to move around the material with zero friction. (These sorts of strange behaviors intrigue scientists because they can be the seeds for remarkable technology—for example, a similar state called superconductivity is the basis for MRI machines).

They saw patterns in the paths of the excitons that looked remarkably familiar.

According to the models created by Schouten, Sager-Smith and Mazziotti, the excitons in a leaf can sometimes link up in ways similar to exciton condensate behavior.

This was a huge surprise. Exciton condensates have only been seen when the material is cooled down significantly below room temperature. It’d be kind of like seeing ice cubes forming in a cup of hot coffee.

“Photosynthetic light harvesting is taking place in a system that is at room temperature and what’s more, its structure is disordered—very unlike the pristine crystallized materials and cold temperatures that you use to make exciton condensates,” explained Schouten.

This effect isn’t total—it’s more akin to “islands” of condensates forming, the scientists said. “But that’s still enough to enhance energy transfer in the system,” said Sager-Smith. In fact, their models suggest it can as much as double the efficiency. 

This opens up some new possibilities for generating synthetic materials for future technology, Mazziotti said. “A perfect ideal exciton condensate is sensitive and requires a lot of special conditions, but for realistic applications, it’s exciting to see something that boosts efficiency but can happen in ambient conditions.”

Mazziotti said the finding also plays into a broader approach his team has been exploring for a decade.

The interactions between atoms and molecules in processes like photosynthesis are incredibly complex—difficult even for a supercomputer to handle—so scientists have traditionally had to simplify their models in order to get a handle on them. But Mazziotti thinks some parts need to be left in: “We think local correlation of electrons are essential to capturing how nature actually works.”

The study was partially supported by the National Science Foundation’s QuBBE Quantum Leap Challenge Institute.

Reference: “Exciton-Condensate-Like Amplification of Energy Transport in Light Harvesting” by Anna O. Schouten, LeeAnn M. Sager-Smith and David A. Mazziotti, 28 April 2023, PRX Energy.
DOI: 10.1103/PRXEnergy.2.023002

Funding: U.S. National Science Foundation, U.S. Department of Energy.

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink desde Florida (vídeo, fotos)

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink desde Florida (vídeo, fotos)

SpaceX puso en órbita otro lote de sus satélites de Internet Starlink desde la Costa Espacial de Florida esta tarde (30 de octubre).

Un cohete Falcon 9 coronado por 23 naves espaciales Starlink despegó de la estación espacial de Cabo Cañaveral hoy a las 17:10 EDT (21:10 GMT).

La primera etapa del Falcon 9 regresó a la Tierra para un aterrizaje vertical aproximadamente ocho minutos después del despegue, como estaba previsto. Aterrizó en el dron SpaceX “A Shortfall of Gravitas”, estacionado en el Océano Atlántico.

Un cohete SpaceX Falcon 9 lanza 23 satélites de Internet Starlink a órbita desde la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida, el 30 de octubre de 2024. (Crédito de la imagen: SpaceX)

Este fue el decimocuarto lanzamiento y aterrizaje de este propulsor en particular, según un Descripción de la misión SpaceX.

La etapa superior del Falcon 9 continuó su viaje hacia el cielo. Desplegará los 23 satélites Starlink en la órbita terrestre baja (LEO) aproximadamente 64 minutos después del despegue, si todo va según lo planeado.

Un cohete SpaceX Falcon 9 se encuentra en la cubierta de un barco en el mar poco después de poner en órbita 23 satélites de Internet Starlink desde la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida, el 30 de octubre de 2024. (Crédito de la imagen: SpaceX)
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La NASA anuncia 9 posibles lugares de alunizaje para la misión lunar Artemis 3

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La NASA anuncia 9 posibles lugares de alunizaje para la misión lunar Artemis 3

La NASA ha perfeccionado su lista de posibles lugares de aterrizaje cerca del polo sur de la Luna para su Misión Artemisa 3cuyo objetivo es devolver a los astronautas a la superficie lunar no antes de 2026.

Los nueve sitios preseleccionados, que fueron publicados por la NASA el lunes 28 de octubre, son geológicamente diversos y cada uno tiene el potencial de proporcionar nueva información sobre planetas rocososrecursos lunares y la historia de nuestra sistema solarsegún un declaración por la agencia.

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Mattel renueva sus espacios de trabajo a medida que los empleados regresan a la oficina

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Mattel renueva sus espacios de trabajo a medida que los empleados regresan a la oficina

Mattel, el fabricante de juguetes detrás de grandes marcas como Barbie y Hot Wheels, está modernizando sus propiedades inmobiliarias, trasladando sus estudios y su centro de diseño a nuevos hogares.

La compañía, con sede en El Segundo, planea trasladar sus estudios a un edificio recientemente renovado de 60,000 pies cuadrados para 2025. Mattel firmó un acuerdo de varios años para arrendar el espacio de oficinas en 831 S. Douglas St.

Mattel planea trasladar sus estudios a un edificio recientemente renovado de 60.000 pies cuadrados para 2025.

(Cortesía de Continental Development Corp.)

El edificio, ubicado cerca de la actual sede de Mattel en Continental Boulevard, incluye estudios que la compañía utilizará para tomar fotografías y videos para promocionar sus productos, así como un patio con fogatas, una parrilla y un área de cocina. El edificio está cerca de otros servicios, incluidos restaurantes, un club deportivo de alto nivel, hoteles y tiendas. Durante los últimos 30 años, Mattel ha alojado sus estudios en su campus, que incluye varios edificios.

La transacción inmobiliaria es parte de los esfuerzos de Mattel para renovar sus oficinas, ya que la compañía apunta a impulsar la productividad y la creatividad en el lugar de trabajo y al mismo tiempo atraer nuevos empleados. A medida que los trabajadores comienzan a regresar a la oficina después de la pandemia de COVID-19, las empresas están tratando de hacer que la oficina sea más atractiva para los empleados acostumbrados al trabajo remoto.

Espacios de trabajo dentro de un edificio de oficinas.

El interior de un edificio al que Mattel trasladará sus estudios para 2025. Mattel ha firmado un contrato de varios años para alquilar las oficinas en 831 S. Douglas St.

(Cortesía de Continental Development Corp.)

El edificio industrial, que forma parte del campus de Continental Park de Continental Development Corp., fue transformado recientemente para incluir un área de producción de estudio para satisfacer las necesidades creativas de Mattel.

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«Los empleadores han estado trabajando para darles a sus empleados razones para querer regresar a la oficina e interactuar con sus pares», dijo Bob Tarnofsky, vicepresidente ejecutivo de bienes raíces de Continental Development. «Las comodidades que ofrecen son muy superiores a las que normalmente veíamos antes de COVID». »

A medida que los empleadores reconsideran el futuro del trabajo, no es raro que las empresas firmen contratos de arrendamiento a más corto plazo, dijo Tarnofsky. Mattel, sin embargo, firmó un contrato de arrendamiento a largo plazo. Se negó a decir cuánto pagó Mattel por el contrato de arrendamiento y cuánto dura.

Una zona de terraza

Un patio con fogatas es parte de las comodidades del edificio.

(Cortesía de Continental Development Corp.)

Este año, Mattel también anunció que trasladaría su centro de diseño, ubicado en Mariposa Avenue durante más de tres décadas, a un edificio recientemente renovado en 2026. El centro, donde los empleados diseñan cabello, ropa y otras piezas de juguete, se ubicará en un espacio de oficinas de 167,767 pies cuadrados conocido como Grand + Nash en 2160 E. Grand Ave. Mattel compró el espacio por 59 millones de dólares a New York Life Insurance.

«Nos estamos embarcando en una importante modernización interior de nuestra sede en 333 Continental Boulevard, infundida con los mismos principios de diseño e inspirada en los esfuerzos de modernización de oficinas de Mattel en todo el mundo», David Traughber, vicepresidente senior de finanzas y director de Mattel. bienes raíces globales, dijo en un comunicado.

Los edificios que actualmente albergan el centro de diseño y operaciones de estudio de Mattel son instalaciones arrendadas que la compañía dejará libres.

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En diciembre de 2023, Mattel tenía aproximadamente 33.000 empleados en más de 35 países de todo el mundo, según el informe anual de la empresa. La empresa tiene aproximadamente 2000 empleados en El Segundo y ofrece a sus empleados un ambiente de trabajo híbrido.

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