EE.UU. patenta tecnología javeriana para producir luz con mínimo impacto ambiental

EE.UU. patenta tecnología javeriana para producir luz con mínimo impacto ambiental

Profesores del Departamento de Física de la Pontificia Universidad Javeriana recibieron, de manos de la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos, el reconocimiento de patente por su tecnología OLED/cristales coloidales, investigación que viene desarrollándose desde 2010 y que utiliza la nanotecnología, para favorecer procesos ambientalmente amigables. Este trabajo se enfoca en el modelamiento, diseño y fabricación de dispositivos electroluminiscentes basados en moléculas orgánicas y partículas coloidales (microscópicas, de origen orgánico).

Esta innovación javeriana, denominada OLED, pretende mejorar la tecnología LED que actualmente se utiliza para sistemas de iluminación y en pantallas de alta definición, principalmente en televisores. Al utilizar material orgánico con propiedades de semiconductor de energía, este sistema puede consolidar ventajas competitivas clave, como un bajo costo de producción, un gasto limitado de energía y una mayor emisión de luz.

Su proceso de patente inició en 2014, cuando el grupo de investigación de Películas Delgadas y Nanofotónica (GPD&NF), con la certeza de que la investigación cumplía con el nivel inventivo mínimo como para aspirar a una patente de invención, inició el respectivo trámite de la mano de la Dirección de Innovación, de la Vicerrectoría de Investigación de la Pontificia Universidad Javeriana.. Un análisis preliminar definió que, efectivamente, existía un desarrollo científico-tecnológico que debía ser protegido, por lo cual se realizaron estudios de novedad y de patentabilidad para tramitar la solicitud de patente nacional ante Superintendencia de Industria y Comercio, con el título “Método para la fabricación de una película delgada formada por un cristal coloidal infiltrado con el polímero luminiscente MDMO-PPV formado a partir de esferas de sílice (SiO2) con estructura cúbica centrada en las caras (FCC)”.

En diciembre de 2015 la investigación recibió la patente en Colombia y, en ese mismo año, la Dirección de Innovación hizo la solicitud PCT (Patent Cooperation Treaty) de la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual, la cual busca la protección en otros países ahorrando costos. Después del correspondiente estudio de mercado, se presentó la tecnología en Estados Unidos y Corea del Sur, considerando que una posible transferencia tecnológica sería más probable en lugares con una destacada infraestructura para la fabricación de dispositivos como celulares, tabletas, televisores, computadores y, en general, en la industria de iluminación. Luego de esas valoraciones, la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos aprobó la solicitud; aún se está a la espera de la respuesta de Corea del Sur.

Juan Carlos Salcedo, postdoctor en física y nanotecnología, profesor asociado del Departamento de Física de la Javeriana y líder de la investigación, plantea que este logro “pone de nuevo sobre la mesa el problema del rezago científico-tecnológico de más de 200 años que tiene el país. Ni las instituciones financiadoras nacionales, ni los centros de investigación o desarrollo tecnológico ni la comunidad científica, ni la sociedad en general, tienen claro qué es la ciencia, particularmente las llamadas ciencias físicas, exactas y naturales, ni mucho menos para qué sirve. La posición generalizada es que la ciencia es importante en la medida en que genera beneficios económicos a sectores empresariales bien definidos, lo cual no garantiza efectos necesariamente positivos en el desarrollo de procesos de conocimiento científico que corran, efectivamente, las barreras del conocimiento con independencia de su aplicación inmediata o determinada”.

Por su parte, Helena Jiménez, asesora de la Dirección de Innovación, reitera que el compromiso institucional sobre el desarrollo de procesos de protección intelectual y tecnológica se centra en los procesos de transferencia del conocimiento desde la académica hacia los diferentes sectores de la sociedad. “Desde esta oficina se hacen los esfuerzos necesarios para la búsqueda de aliados estratégicos con el fin de transferir la tecnología, ya que su misión más importante es lograr impactar el sector productivo a nivel nacional o internacional con las investigaciones que se generan al interior de la Universidad”. Asimismo, explica que, debido a las limitaciones de la industria colombiana, se buscaron mercados externos para consolidar esta transferencia.

Patente Rec2

¿Cómo ver mejor en la oscuridad?

¿Cómo ver mejor en la oscuridad?

Las noches se convierten en una pesadilla para quienes deben liderar misiones de rescate y no cuentan con equipos sofisticados que les permitan llegar hasta donde los necesitan, incluso cuando se trata de salvar vidas. En la actualidad existen sistemas de visión nocturna que apoyan estas misiones con el fin de que los rescatistas puedan orientarse en la oscuridad, encuentren las personas que están en peligro y realicen su trabajo con menos dificultades. Estos sistemas deben entregar imágenes con detalles visuales enriquecidos, los cuales se producen combinando las imágenes que ve el ojo humano, llamadas el espectro visible, e imágenes infrarrojas, aquellas que se generan a partir del calor emitido por los objetos. Sin embargo, como el usuario final es un ser humano, es indispensable que la calidad visual de estas imágenes se pueda evaluar automáticamente, es decir, sin la intervención de una persona.

Un estudio realizado por investigadores de la Pontificia Universidad Javeriana Cali y la Universidad de Texas en Austin aporta una solución al problema de evaluar automáticamente imágenes fusionadas mediante el desarrollo de una medida de evaluación de calidad de imágenes de este tipo.

“El objetivo fue fusionar lo mejor de dos mundos. Por un lado, las imágenes en espectro visible muestran ciertos detalles mientras que las de espectro infrarrojo captan ondas que no son visibles para el ojo humano. Esta fusión es un aporte importante al desarrollo de los sistemas de visión nocturna”, aseguró Hernán Darío Benítez Restrepo, profesor de la Facultad de Ingeniería de la Javeriana Cali.

La evaluación automática de la calidad de imágenes es un tema de investigación desafiante, que es abordado en la actualidad por varias universidades en el mundo y empresas como Facebook, Netflix y Apple. Luego de dos años, los profesores Hernán Benítez y Alan Conrad Bovik, de la Universidad de Texas en Austin, junto con David Moreno, egresado de Ingeniería Electrónica de la Javeriana Cali, lograron medir la calidad visual de estas imágenes fusionadas y predecir con un alto grado de confianza la precisión con la que eran percibidas por los seres humanos, a un nivel mayor que otras medidas existentes reportadas en la literatura científica actual, dicen los investigadores.

La medida puede ser un punto de partida sólido para evaluar y comparar sistemas de visión nocturna y mejorar las posibilidades de rescates exitosos en condiciones de poca luz u oscuridad.

En el estudio analizaron cinco métodos de multirresolución para la fusión de imágenes que generalmente presentan distorsiones comunes como borrosidad, ruido gaussiano −en donde los píxeles de la imagen se ven alterados y generan gránulos digitales−, compresión JPEG para lograr que las imágenes ocupen menos espacio en la memoria y no uniformidad en el sensor que capta las imágenes térmicas infrarrojas de onda larga (LWIR, por sus siglas en inglés).


El camino para lograr resultados

El método se basa en unas características de escenas naturales, como las tomadas con cámaras convencionales, lo que las hace diferentes a las escenas artificiales como las generadas por computación gráfica y las de los videojuegos. Las imágenes térmicas LWIR son producidas a través de cámaras que captan la radiación infrarroja emitida por los objetos dentro de una escena y la convierten en una señal eléctrica para generar posteriormente un valor de temperatura.

Los autores llevaron a cabo un estudio subjetivo para el análisis de imágenes fusionadas originales y degradadas −es decir, distorsionadas visualmente−, en el que participaron 27 personas que evaluaron 750 imágenes a lo largo de cinco sesiones. De esta forma, los investigadores comprobaron que su método de medición superaba a los demás.

Éste se diferencia de los ya existentes por el uso de las características matemáticas extraídas a partir de la imagen, las cuales predicen la percepción visual humana. Una de las potenciales aplicaciones de esta medida es la visión nocturna, por ejemplo, para rescates y uso militar en operaciones nocturnas de vigilancia.

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Aún existen los retos

Los investigadores esperan extender los resultados obtenidos al análisis de imágenes multiespectrales, en donde también se fusionan imágenes. Este tipo de imágenes se adquieren en diferentes bandas o segmentos del espectro electromagnético. Cada una de ellas tiene información diferente sobre lo que se está estudiando. Esto es muy útil, por ejemplo, en agricultura, pues permite analizar la salud de un cultivo. Otra ventaja es que se puede hacer monitoreo a través de dispositivos como vehículos aéreos no tripulados o drones, explicó el profesor Benítez.

Financiado por la Javeriana Cali y Colciencias, a través del programa Convocatoria para el Apoyo a Proyectos con Norteamérica 2014, el estudio es un aporte para que los desarrollos tecnológicos incidan positivamente en situaciones de riesgo, en donde prevalece la integridad del ser humano.


Para leer más

  • Moreno, D, Benítez Restrepo, H.D. y Bovik, A. (2017). Predicting the Quality of Fused Long-Wave Infrared and Visible Light Images. IEEE Transactions on Image Processing, 26(7), 3479-3491.


Fuente fotográfica

  • N. J. W. Morris, S. Avidan, W. Matusik, and H. Pfister, “Statistics of infrared images,” in Proc. IEEE Conf. Comput. Vis. Pattern Recognit., Jun. 2007, pp. 1–7.

TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN: Evaluation of Video Distortions on Fused Infrared and Visible Videos in Surveillance Applications.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Hernán Darío Benítez Restrepo.
COINVESTIGADORES: David Moreno y Alan Bovik Facultad de Ingeniería Departamento de Electrónica y Ciencias de la Computación.
PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2016-2017.

El biólogo que les ‘devolvió la vista’ a los escorpiones

El biólogo que les ‘devolvió la vista’ a los escorpiones

No hace falta que él diga que es un amante de los escorpiones: lleva en su antebrazo derecho tatuado uno de ellos. “La gente les tiene miedo porque pican o porque piensan que son grandes y feos, pero a mí, de todos los animales, me llaman la atención”, dice Daniel Gutiérrez Kemenes, quien sostiene que los escorpiones son artrópodos muy antiguos y, a la vez, poco estudiados en Colombia y en el mundo. Para la investigación que presentó como su tesis de pregrado en Biología quiso enfocarse en sus ojos laterales y la información era incluso más escasa. Sin embargo, algunos archivos científicos como The Biology Of Scorpions, del aracnólogo Gary Allan Polis, que según Gutiérrez es la biblia de los escorpiones, aseguran que los ojos laterales no funcionan. Así empezó la curiosidad, ¿funcionan o no?

“Yo estaba muerto de ganas de saber de escorpiones”, dice. Aunque no encontraba mucha información sí conoció a Ricardo Botero, exalumno de la Pontificia Universidad Javeriana que vive en Argentina pero viajó a Colombia en diciembre de 2015. Estuvo con él tres días aprendiendo de escorpiones y de las investigaciones que se han hecho en Argentina. Botero se convirtió en su mentor y con él llegó la fascinación por estos animales. Por ejemplo, el veneno, que es por lo que son más temidos estos animales, que para los nativos norteamericanos son un símbolo de protección, o porque en realidad muy pocas veces un escorpión puede llegar a matar a una persona. Cada nuevo dato fue aumentando su interés, pero la pregunta seguía: ¿funcionan los ojos laterales?

Los 14 especímenes del escorpion chactas sp fueron recolectados en el Valle del Cauca.
Los 14 especímenes del escorpión ‘chactas sp’ fueron recolectados en el Valle del Cauca.

Su investigación arrancó en enero de 2017, el mismo mes en que se tatuó un escorpión. El primer paso fue viajar junto con Dimitri Forero, director del Laboratorio de Entomología de la Javeriana, a Yotoco, Valle del Cauca, para recolectar varios especímenes. Fueron siete jornadas de recolección durante el día y la noche, aunque por la oscuridad era más fácil, según Gutiérrez, ya que los escorpiones brillan de color verde al ser alumbrados con la luz de una linterna ultravioleta. También se ayudó de una pinzas largas y un guante de carnaza anti punzante y así recolectó seis machos y ocho hembras de una especie aún no identificada en Colombia (chactas sp) que cuenta con seis ojos en total: cuatro laterales y dos medios.

La manera como puso a prueba los ojos de los escorpiones fue la fototaxis, la reacción que estos organismos puedan tener a la luz. Para ello se volvió ‘arquitecto’ y construyó un coliseo de madera dividido en nueve partes, iluminado con bombillos LED diferentes: una sección con luz ultravioleta, las demás de azul, verde, amarilla, roja, infrarroja, blanca y otras dos partes sin iluminación. Así pasó de arquitecto a observador. Hizo una grabación de 14 horas, desde las 5:00 de la tarde hasta las 7:00 de la mañana con ayuda de una cámara con lente ojo de pez, que tiene un ángulo de visión amplia, para estudiar el comportamiento de un escorpión frente a la luz durante la noche. Luego cubrió los ojos medios de los escorpiones con silicona de moldes dentales, que también es utilizada en experimentos con arañas y no dañan al animal porque no es tóxica, para observar el comportamiento de sus ojos laterales, que era lo que le interesaba.

Daniel Gutiérrez en el laboratorio, con el escenario de pruebas.
Daniel Gutiérrez en el laboratorio, con el escenario de pruebas.

De esa manera, su curiosidad y fascinación se convirtieron en emoción. No solo comprobó que los escorpiones ¡sí usan sus ojos laterales!, también captan diferentes longitudes de onda y ven en diferentes colores. “Al encontrar estos resultados me dio un poco de miedo porque contradecía muchos años y a muchos autores, pero fue algo muy emocionante”, dice Gutiérrez.

Resultados
Escorpiones ojos destapados
Machos: les atrae la luz blanca
Hembras: les atrae la luz roja
Machos y hembras: les atrae la luz amarilla

Escorpiones con ojos medios cubiertos y ojos laterales destapados
Machos: 
les atrae la luz ultravioleta
Hembras: les atrae la luz azul

Fueron, en total, cuatro meses de investigación; de conocer personas que lo guiaron como el biólogo y director de su tesis André Riveros; de salir corriendo a buscar cucarachas pequeñas para alimentar a los escorpiones cuando se le acababan las larvas de cucarrones que les daba de comer; de experimentar el dolor de ser picado por uno de ellos; de retarse a obtener resultados en pocos meses y superar las desmotivaciones que sentía al no encontrar información.

Pero esto no ha terminado. Gutiérrez quiere seguirles la pista a los escorpiones haciendo investigaciones sobre el impulso nervioso de sus ojos, profundizar en su comportamiento o en el de otros artrópodos. El 84 % de todos los animales de La Tierra son insectos, así que hay mucho por explorar. Sin duda, seguirá siendo uno de los investigadores y seguidores de este tema.


Título de la investigación: Evaluación de conductas fototácticas del escorpión chactas sp.
Investigador: Daniel Gutiérrez Kemenes.
Facultad de Ciencias, Departamento de Biología.
Periodo de la investigación: enero – mayo 2017.