Las transferencias de calor en los sistemas biológicos varían en la escala nanométrica

Utilizando simulaciones por ordenador, investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer, en Estados Unidos, han hallado que el calor puede conducirse mejor entre puntos de contacto líquidos que entre sólidos en el caso de los materiales a escala nanométrica. Este descubrimiento, que se ha publicado en la revista Nano Letters, puede tener aplicaciones en campos como la fabricación de chips informáticos o los tratamientos para el cáncer.

La conducción es el movimiento del calor de una sustancia caliente hacia otra más fría. Según Pawel Keblinski, coautor de la publicación y profesor asociado en Renseelaer, «los líquidos suelen tener una conductividad termal más baja en comparación con los sólidos. Por ejemplo, el diamante es uno de los mejores conductores, casi 5.000 veces mejor que el agua».

Pero este principio básico sólo hace referencia a la conductividad termal de gran volumen, en macroescala. En el caso de la escala nanométrica, la conductividad entre los puntos de contacto cobra mayor importancia. «La conductividad entre puntos de contacto en materiales está controlada por la naturaleza de la interacción molecular», ha asegurado Skekhar Garde, también docente en el centro de investigación. «Aunque las dos sustancias sean buenos conductoras, los puntos de contacto moleculares pueden afectar a la transferencia del calor entre ellas».

Keblinski y Garde han conducido varias investigaciones y han descubierto que la conductividad termal entre los puntos de contacto moleculares en líquidos es sorprendentemente alta.

Efectos inmediatos

Afirman que este descubrimiento «puede tener aplicaciones inmediatas en la terapia contra el cáncer, ya que se están desarrollando tratamientos basados en la nanotecnología. Es vital comprender cómo las conducciones de calor son un aspecto clave a la hora de seguir disminuyendo el tamaño de los chips y sus componentes». Por otra parte, facilitará la comprensión de los compuestos nanotecnológicos, donde las relaciones moleculares son más importantes.

Los sistemas biológicos son un ejemplo de ello. La superficie de proteínas, ADN y otras biomoléculas interactúa con el agua para formar las formas de vida más básicas. Un solución basada en el agua, las proteínas se pliegan de forma intuitiva en estructuras únicas tridimensionales que realizan gran parte de las funciones corporales. Las proteínas que no se pliegan se asocian a enfermedades como Alzheimer y Parkinson. Su capacidad para realizar estas funciones depende de cuánto pueden vibrar en su estado de pliegue.

El siguiente paso, según los investigadores, es centrarse en el estudio de las proteínas y el agua, lo que otorgará un mejor conocimiento de cómo este elemento se relaciona con la dinámica de estos organismos.

Fuente: Bionoticias