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2022-08-22De los puentes al ADN: ingeniería civil a través de disciplinas

MIT |Johannes Kalliauer de MIT CSHub utiliza principios de ingeniería civil para arrojar nueva luz sobre la dinámica molecular, las bisagras de hormigón y las inundaciones.

¿En qué se parece el ADN a un puente? Esta pregunta no es un acertijo o un juego de lógica, es una preocupación de la tesis doctoral de Johannes Kalliauer.

Como estudiante en TU Wien en Austria, Kalliauer se enfrentó a una tarea monumental: combinar enfoques de ingeniería civil y física teórica para comprender mejor las fuerzas que actúan sobre el ADN.

Kalliauer, ahora un postdoctorado en el MIT Concrete Sustainability Hub, dice que modeló el ADN como si fuera una viga, utilizando principios de dinámica molecular para comprender sus propiedades estructurales.

“La mecánica de los objetos muy pequeños, como las hélices del ADN, y de los grandes, como los puentes, es bastante similar. Cada uno puede entenderse en términos de la mecánica newtoniana. Las fuerzas y los momentos actúan sobre cada sistema, sometiéndolos a deformaciones como torsión, estiramiento y deformación”, dice Kalliauer.

Como señaló un artículo de 2020 de TU Wien, Kalliauer observó un comportamiento contradictorio al examinar el ADN a nivel atómico. A diferencia de un resorte típico que se enrolla menos a medida que se estira, se observó que el ADN se enrollaba más a medida que aumentaba su longitud. 

En situaciones como estas, donde la lógica convencional parece fallar, Kalliauer confía en la intuición que ha adquirido como ingeniero.

“Para comprender este extraño comportamiento en el ADN, recurrí a un enfoque fundamental: examiné qué era lo mismo entre el ADN y las estructuras macroscópicas y qué era diferente. Los ingenieros civiles utilizan métodos y cálculos que se han desarrollado a lo largo de los siglos y que son muy similares a los que empleé para mi tesis”, explica Kalliauer. 

Como continúa Kalliauer, “La ingeniería estructural es una disciplina increíblemente versátil. Si lo entiendes, puedes entender los objetos atomísticos como las hebras de ADN y los muy grandes como las galaxias. Como investigador, confío en él para que me ayude a aportar nuevos puntos de vista a campos como la biología. Otros ingenieros civiles pueden y deben hacer lo mismo”.

Kalliauer, que creció en un pequeño pueblo de Austria, ha pasado su vida aplicando enfoques no convencionales como este en todas las disciplinas. “Crecí en una familia de matemáticos. Si bien ninguno de nosotros éramos ingenieros, mis padres nos inculcaron a mis dos hermanas mayores y a mí un aprecio por la disciplina”.

Después de la escuela secundaria, Kalliauer asistió a una escuela técnica de ingeniería civil, donde descubrió su fascinación por la mecánica. También trabajó en un sitio de construcción para adquirir experiencia práctica y ver la ingeniería aplicada en un contexto del mundo real.

Kalliauer estudió intensamente por interés, trabajando más de 100 horas por semana para comprender mejor los cursos en la universidad. “Hice muchas preguntas a maestros y profesores, a menudo cuestionando sus ideas. Por encima de todo, necesitaba entender las cosas por mí mismo. Salir bien en los exámenes era una preocupación secundaria”.

En la universidad, estudió temas que van desde pruebas de choques automovilísticos hasta bisagras de concreto y biología. Como nuevo miembro de CSHub, está estudiando cómo se pueden modelar las inundaciones con el modelo basado en la física estadística proporcionado por la teoría funcional de la densidad de red.

Al hacer esto, se basa en el trabajo de investigadores pasados ​​y presentes de CSHub como Elli Vartziotis y Katerina Boukin. 

“Es importante para mí que esta investigación tenga un impacto real en el mundo. Espero que mi enfoque de la ingeniería pueda ayudar a los investigadores y las partes interesadas a comprender cómo se propagan las inundaciones en contextos urbanos, para que podamos hacer que las ciudades sean más resilientes”, dice.

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