28 Δεκ 2013

Το θόριο και το όνειρο της καθαρής πυρηνικής ενέργειας

Η πυρηνική ενέργεια θα μπορούσε να γίνει φθηνότερη, ασφαλέστερη αλλά και πολύ καθαρότερη αν το ουράνιο έδινε τη θέση του στο θόριο, ένα ελαφρώς ραδιενεργό στοιχείο που υπάρχει σε μεγάλα αποθέματα. Ήδη, ένας πειραματικός αντιδραστήρας στη Νορβηγία ανοίγει το δρόμο για την «επανάσταση του θορίου».
Όπως αναφέρει το Reuters, η Ινδία -μια χώρα φτωχή σε ουράνιο- πειραματίζεται εδώ και χρόνια με το θόριο, το οποίο θέλει να καταστήσει βασικό καύσιμο της πυρηνικής βιομηχανίας της. Ανάλογα προγράμματα τρέχουν επίσης στις ΗΠΑ, τη Βρετανία, τη Γερμανία, τη Βραζιλία, την Ινδία, την Κίνα, τη Γαλλία, την Τσεχία, την Ιαπωνία, τον Καναδά, το Ισραήλ και την Ολλανδία.
Το θόριο, ένα γυαλιστερό μέταλλο που παίρνει το όνομά του από τον Θορ, τον θεό του κεραυνού στη σκανδιναβική μυθολογία, είναι τρεις με τέσσερις φορές πιο άφθονο στη Γη από ό,τι το ουράνιο.
Κανονικά δεν είναι είναι σχάσιμο, δηλαδή δεν μπορεί να συντηρήσει μια αλυσιδωτή πυρηνική αντίδραση. Όταν όμως βομβαρδίζεται με νετρόνια από μια μικρή ποσότητα ουρανίου ή πλουτωνίου, το θόριο-232 μετατρέπεται σε ουράνιο-233, ένα πυρηνικό καύσιμο πρώτη τάξης.
Το θόριο έχει χρησιμοποιηθεί πειραματικά και σε συμβατικούς αντιδραστήρες, θα ήταν όμως ιδανικό για έναν αντιδραστήρα διαφορετικού σχεδιασμού, ο οποίος δεν ψύχεται με νερό αλλά με λιωμένο αλάτι.
Ο αντιδραστήρας αυτός θα περιείχε στην καρδιά του έναν πυρήνα από γραφίτη, μέσα στον οποίο κολυμπάει μια ποσότητα ουρανίου-233 διαλυμένη μέσα σε λιωμένα άλατα φθορίου. Γύρω από τον πυρήνα βρίσκεται μια δεξαμενή με θόριο-232, επίσης διαλυμένο σε υγρό αλάτι.
Το ουράνιο εκπέμπει νετρόνια τα οποία διαπερνούν το γραφίτη, φτάνουν στο θόριο και το μεταστοιχειώνουν σε ουράνιο-233. Το ουράνιο αυτό μεταφέρεται από την εξωτερική δεξαμενή στον πυρήνα, ενώ στη δεξαμενή προστίθενται νέες ποσότητες θορίου. Το μείγμα λιωμένου αλατιού και ουρανίου κυκλοφορεί συνεχώς μέσα σε έναν ανταλλάκτη θερμότητας, ο οποίος τροφοδοτεί μια γεννήτρια και παράγει τελικά ηλεκτρική ενέργεια.
Ένα από τα πλεονεκτήματα αυτού του σχεδιασμού είναι το υψηλό σημείο τήξης των αλάτων φθορίου, το οποίο φτάνει τους 1.400 βαθμούς Κελσίου. Αυτό σημαίνει ότι ο αντιδραστήρας μπορεί να λειτουργεί στην κανονική ατμοσφαιρική πίεση, σε αντίθεση με τους αντιδραστήρες που ψύχονται με νερό, οι οποίοι πρέπει να λειτουργούν σε πολύ υψηλή πίεση για να εμποδίζεται ο βρασμός του νερού.
Επιπλέον, ο αντιδραστήρας λιωμένων αλάτων δεν θα μπορούσε να υποστεί τήξη του πυρήνα, αφού τα καύσιμα βρίσκονται ήδη σε υγρή μορφή. Σε περίπτωση υπερθέρμανσης, το μείγμα θα έλιωνε ένα πώμα από παγωμένο αλάτι στον πυθμένα του συστήματος, οπότε τα καύσιμα και το αλάτι θα έπεφταν σε μια δεξαμενή κάτω από τον αντιδραστήρα, όπου θα στερεοποιούνταν και θα μπορούσαν να ανακτηθούν για μελλοντική χρήση.
Οι αντιδραστήρες αυτοί θα ήταν επίσης πολύ αποδοτικότεροι από τους συμβατικούς αντιδραστήρες, οι οποίοι εκμεταλλεύονται μόλις το 3 με 5 τοις εκατό της ενέργειας στις ράβδους ουρανίου.
Σύμφωνα με επιτροπή του βρετανικού κοινοβουλίου που υποστηρίζει τη χρήση του θορίου (All Party Parliamentary Group on Thorium) ένας τόνος θορίου θα προσέφερε την ίδια ποσότητα ενέργειας με 250 τόνους ουρανίου σε έναν συμβατικό αντιδραστήρα νερού υπό πίεση.
Επιπλέον, οι αντιδραστήρες ρευστού άλατος θα άφηναν πολύ λιγότερα πυρηνικά απόβλητα, καθώς  το θόριο καταναλώνεται στην αντίδραση σχεδόν στο σύνολό του.
Το μεγαλύτερο μέρος του υπολείμματος θα έπαυε να είναι ραδιενεργό σε περίπου 30 χρόνια, και μόνο το 17% των αποβλήτων θα χρειάζονταν ασφαλή αποθήκευση για διάστημα 300 ετών.
Συγκριτικά, τα πιο επικίνδυνα από τα απόβλητα των σημερινών αντιδραστήρων πρέπει να αποθηκεύονται για 10.000 χρόνια.
Οι αντιδραστήρες ρευστού άλατος δεν αποκλείεται να έχουν ένα ακόμα πλεονέκτημα: όπως αναφέρει το Reuters, οι υποστηρικτές τους πιστεύουν ότι οι αντιδραστήρες θορίου θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την εξουδετέρωση των υφιστάμενων πυρηνικών αποβλήτων.
Η νεοσύστατη αμερικανική εταιρεία Transatomic Power σχεδιάζει να κατασκευάσει αντιδραστήρες λιωμένου άλατος για την αξιοποίηση και την εξουδετέρωση πυρηνικών αποβλήτων, των οποίων η συνολική ποσότητα σε όλο τον κόσμο εκτιμάται στους 270.000 τόνους.
Όπως λέει ο Ρας Ουίλκοξ, διευθύνων σύμβουλος της εταιρείας, «υπάρχουν αρκετά απόβλητα στις ΗΠΑ για να τροφοδοτούν τη χώρα με ηλεκτρική ενέργεια επί έναν αιώνα».
Προς το παρόν, πάντως, ο μόνος αντιδραστήρας που χρησιμοποιεί θόριο για την παραγωγή ενέργειας είναι το σύστημα που ενεργοποίησε τον Απρίλιο στη Νορβηγία η Thor Energy, την οποία στηρίζει και ο γίγαντας της πυρηνικής ενέργειας Westinghouse, μέλος του ομίλου Toshiba.
Οι δοκιμές στον αντιδραστήρας που βρίσκεται στο Χάλντεν της Νορβηγίας έχουν στόχο να δείξουν ότι το θόριο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική λύση στους σημερινούς αντιδραστήρες ουρανίου.
«Αυτό είναι ένα βασικό πρώτο βήμα προς την επανάσταση του θορίου» λέει ο διευθύνων σύμβουλος της Thor Energy Όισταϊν Άσπιελ.

Πηγή : in.gr

Διαβάστε ακόμα : Θόριο: το μυστικό του θεού των κεραυνών (ΒΗΜΑScience)



27 Δεκ 2013

Ίδρυμα Ευγενίδου: H Επιστήμη στον ρυθμό των Χριστουγέννων

Φέτος τα Χριστούγεννα το Ίδρυμα Ευγενίδου προσκαλεί μικρούς και μεγάλους σε ένα μουσικό ταξίδι στην επιστήμη με πολλές εορταστικές δραστηριότητες. Στην εορταστική ενότητα «H Επιστήμη στον ρυθμό των Χριστουγέννων» οι επισκέπτες θα παίξουν χριστουγεννιάτικες μελωδίες με παράξενα όργανα, θα μάθουν για τον ήχο και τη διάδοσή του, θα δουν εντυπωσιακά πειράματα και υλικά «να χορεύουν», ενώ θα πουν τα κάλαντα με ευφάνταστους τρόπους. Επίσης, θα δουν μία Χριστουγεννιάτικη έκθεση ζωγραφικής και θα πειραματιστούν με τα μικροκύματα.

Το εορταστικό πρόγραμμα θα πραγματοποιείται από 26 έως 30 Δεκεμβρίου και από 2 έως 7 Ιανουαρίου και περιλαμβάνει:
  • Διαδραστικό Εργαστήρι: «Στον ρυθμό… των Χριστουγέννων»- Ώρα 11:30 – 12:45 (απευθύνεται αποκλειστικά σε παιδιά 7 έως 12 ετών)
  • Επίδειξη Πειραμάτων: «Μουσικοί πειραματισμοί» - Ώρα: 13:30 – 14:10 (απευθύνεται σε παιδιά άνω των 8 ετών και ενήλικες)
  • Διαδραστική Αφήγηση: «Νότες, αριθμοί και fractals!» - Ώρα: 15:30 – 16:15 (απευθύνεται σε παιδιά άνω των 10 ετών και ενήλικες)
  • Μουσικοί των Χριστουγέννων - Ώρα: 17:00 – 19:00
  • Έκθεση παιδικής ζωγραφικής με τίτλο «Αϊ- Βασίλης… η κλήση σας προωθείται» και ένα μοναδικό πείραμα

Η δραστηριότητα αυτή απευθύνεται σε παιδιά που αγαπούν τη μουσική, ακόμη και αν δεν έχουν μουσικές γνώσεις. Τα παιδιά συμμετέχουν σε μουσικοκινητικές δραστηριότητες και, με την χρήση ασυνήθιστων μουσικών οργάνων, εξοικειώνονται με την ένταση και τη μελωδία. Σκοπός της δραστηριότητας είναι, μέσα από τον συγχρονισμό και τη συνεργασία με την ομάδα, τα παιδιά να παρουσιάσουν γνωστά τραγούδια των Χριστουγέννων!
Η χριστουγεννιάτικη επίδειξη πειραμάτων έχει θέμα τη μουσική και τους ήχους και είναι γεμάτη γιορτινές εκπλήξεις. Παίζοντας τα κάλαντα ανακαλύπτουμε τι είναι ο ήχος, πώς παράγεται και πώς διαδίδεται. Μπορούμε να δούμε τη μουσική; Τα μυστηριώδη σχήματα του Chladni οπτικοποιούν τα στάσιμα κύματα, που είναι πολύ σημαντικά στην κατασκευή των μουσικών οργάνων. Από τους απλούς ήχους στη μουσική: Αποκαλύπτουμε τα κρυμμένα μυστικά μίας μουσικής νότας και πειραματιζόμαστε με αυτοσχέδια μουσικά όργανα.
Χιόνια στο καμπαναριό: ταξιδεύουμε από τις χιονονιφάδες στα fractals και από εκεί στον Μπετόβεν. Δίνοντας μια έντονη χριστουγεννιάτικη νότα στη διαδραστική μας αφήγηση, επιχειρούμε ένα μελωδικό ταξίδι στην ιστορία, με συνταξιδιώτες τους Beatles, τον Νεύτωνα, τον Μπαχ, τον Κέπλερ και όχι μόνο. Οι επισκέπτες συμμετέχουν δίνοντας το ρυθμό και παίζουν μουσική με τα πιο απίθανα υλικά, όπως καλαμάκια, αλάτι και κρεμάστρες. Ελάτε να ανακαλύψουμε την αρμονική σχέση των μαθηματικών με τη μουσική και να πούμε τα κάλαντα με τη βοήθεια του Πυθαγόρα.
Για δύο ώρες οι επισκέπτες της Διαδραστικής Έκθεσης όλων των ηλικιών έχουν την δυνατότητα να παίξουν μουσική χρησιμοποιώντας πολύχρωμους μουσικούς σωλήνες. Κάθε σωλήνας παράγει διαφορετική νότα. Το επιστημονικό προσωπικό της Διαδραστικής Έκθεσης παρέχει τις απαραίτητες οδηγίες και στη συνέχεια οι επισκέπτες καλούνται να συντονιστούν, σε μικρές ή μεγαλύτερες ομάδες, για να παίξουν τα κάλαντα και άλλες χριστουγεννιάτικες μελωδίες. Η δραστηριότητα προσφέρεται για μουσικούς πειραματισμούς, αυτοσχεδιασμό και ψυχαγωγία.
Η Διαδραστική Έκθεση Επιστήμης και Τεχνολογίας φιλοξενεί για την περίοδο των εορτών την έκθεση ζωγραφικής με θέμα: «Αϊ- Βασίλης… η κλήση σας προωθείται». Πρόκειται για υλικό, το οποίο προέκυψε από εκπαιδευτική δραστηριότητα της περσινής εορταστικής περιόδου. Τα παιδιά, μέσα από βιωματικές ασκήσεις, είχαν την ευκαιρία να γνωρίσουν τον κόσμο της κινητής τηλεφωνίας και να προσπαθήσουν να δώσουν απαντήσεις στο ερώτημα: «Γιατί η κλήση τους προς τον Αϊ- Βασίλη μπορεί να… προωθείται;». Στη συνέχεια, οι επισκέπτες έχουν την δυνατότητα να πειραματιστούν και οι ίδιοι με τα μικροκύματα και την ακτινοβολία.

Πληροφορίες : Ίδρυμα Ευγενίδου, Λ. Συγγρού 387 Π.Φάληρο. Τηλ: 210 9469600

25 Δεκ 2013

Νέες μορφές του NaCl «αψηφούν τους νόμους της Χημείας»

Πηγή φωτ. : Αρτέμ Οργκάνωφ
Οι κρύσταλλοι του μαγειρικού αλατιού (χλωριούχου νατρίου) αποτελούνται πάντα από ιόντα χλωρίου και ιόντα νατρίου με αναλογία 1 : 1. Σωστά ; 
Κι όμως, ο πασίγνωστος αυτός κανόνας φαίνεται πως δεν ισχύει πάντα. Αμερικανοί ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν «τρελά μόρια» που δείχνουν να παραβιάζουν τους κανόνες της χημείας, όπως χλωριούχο νάτριο με ένα νάτριο και τρία χλώρια. Όλως περιέργως, οι ουσίες αυτές είναι σταθερές και θα μπορούσαν μάλιστα να έχουν πρακτικές εφαρμογές.
«Πιστεύω ότι η μελέτη αυτή είναι η αρχή μιας επανάστασης στη Χημεία» ισχυρίζεται ο Άρτεμ Ογκάνοφ στο Πανεπιστήμιο του Στόνι Μπρουκ στη Νέα Υόρκη.
Η μελέτη της ομάδας του, με τίτλο «Μη αναμενόμενες σταθερές στοιχειομετρίες των χλωριούχων νατρίων», δημοσιεύεται στο περιοδικό Science.
Σύμφωνα με τους κανόνες της χημείας, αλλά και σύμφωνα με την κοινή λογική, το χλώριο και το νάτριο αντιδρούν πάντα σε αναλογία ένα προς ένα, και το μόνο προϊόν που μπορεί να προκύψει από την αντίδραση είναι το NaCl, γνωστό περισσότερο ως μαγειρικό αλάτι.
Η νέα μελέτη δείχνει ότι ο κανόνας αυτός παύει να ισχύει σε συνθήκες υψηλής πίεσης. «Ανακαλύψαμε τρελές ενώσεις που αψηφούν τα βιβλία της Χημείας : NaCl3, NaCl7 Na3Cl2, Na2Cl και Na3Cl» αναφέρει ο Ουέιουεϊ Ζανγκ, συνεργάτης του Ογκάνοφ.
 «Οι ενώσεις αυτές είναι θερμοδυναμικά σταθερές και από τη στιγμή που θα δημιουργηθούν, διατηρούνται επ΄ αόριστον. Κι όμως, η κλασική χημεία απαγορεύει την ύπαρξή τους» συνεχίζει ο Ουέιουεϊ.
Ένας ακόμα κανόνας που παραβιάζεται από τις νέες μορφές αλατιού είναι ο λεγόμενος νόμος της οκτάδας, σύμφωνα με τον οποίο τα περισσότερα άτομα ενώνονται μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο ώστε καθένα από αυτά να φέρει οκτώ ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα του.
«Ε, λοιπόν, ο κανόνας αυτός εδώ δεν ικανοποιείται» επισημαίνει ο ερευνητής.
Οι νέες, εξωτικές μορφές του αλατιού είχαν προβλεφθεί σε προηγούμενες, θεωρητικές μελέτες του δρ Ογκάνοφ. Αυτή τη φορά η ομάδα του κατάφερε να τις δημιουργήσει στο εργαστήριο σε συνθήκες υψηλής πίεσης, γύρω στις 200.000 ατμόσφαιρες.
Όπως είχε προβλέψει ο Ογκάνοφ, η ανάμειξη NaCl με μεταλλικό νάτριο και η συμπίεση του μείγματος κάτω από ένα διαμαντένιο αμόνι σε υψηλή θερμοκρασία δίνει τελικά ενώσεις πλούσιες σε νάτριο, όπως το Na3Cl. Ομοίως, η ανάμειξη αλατιού με καθαρό χλώριο σε συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας δίνει ενώσεις πλούσιες σε χλώριο, όπως το NaCl3.
Και η  ανακάλυψη αυτών των εξωτικών ενώσεων δεν έχει μόνο θεωρητικό ενδιαφέρον.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένα από τα νέα υλικά, το Na3Cl, αποτελείται από αλλεπάλληλα στρώματα NaCl και καθαρού νατρίου. Το νάτριο άγει το ηλεκτρικό ρεύμα, ενώ το NaCl λειτουργεί ως μονωτής. Τέτοια υλικά στα οποία το ηλεκτρικό ρεύμα κινείται μόνο σε ένα επίπεδο θα μπορούσαν να έχουν εφαρμογές στην ηλεκτρονική.
Σύμφωνα όμως με τον Ογκάνοφ, το σημαντικότερο είναι ότι ορισμένοι «νόμοι» της Χημείας αποδεικνύονται απλοί κανόνες και όχι απαράβατες αρχές. H κλασική Χημεία θεωρεί ότι ορισμένες ενώσεις είναι «αδύνατο» να υπάρξουν επειδή τα επίπεδα ενέργειας στα μόριά τους θα ήταν πολύ υψηλή. Η φύση, αντίθετα, ευνοεί το σχηματισμό μορίων με όσο γίνεται χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας.
Όπως δείχνει η μελέτη, αυτό δεν ισχύει πάντα -οι καταστάσεις  υψηλής ενέργειας είναι μεν πιο απίθανο να εμφανιστούν, όχι όμως αδύνατο.
«Οι κανόνες της Χημείας δεν είναι σαν τα θεωρήματα των μαθηματικών, τα οποία είναι απαραβίαστα» λέει ο Ογκάνοφ και συνεχίζει  «απλώς πρέπει να βρει κανείς τις συνθήκες στις οποίες οι κανόνες παύουν να ισχύουν».

Πηγή : in.gr

Διαβάστε στο περιοδικό Science : «Unexpected Stable Stoichiometries of Sodium Chlorides»

22 Δεκ 2013

Ο πιο μικρός χιονάνθρωπος που έγινε ποτέ

Κατασκευάστηκε στο NPL (National Physical Laboratory) στην Αγγλία και έχει ύψος 10μm, όσο το 1/5 του μήκους της ανθρώπινης τρίχας.
Αποτελείται από δύο σφαιρίδια κασσιτέρου που χρησιμοποιούνται στη βαθμονόμηση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου αστιγματισμού. 
Δείτε το σχετικό βίντεο :

Οι δέκα σημαντικότερες εξελίξεις του 2013 σύμφωνα με το Science

Η ανοσοθεραπεία κατά του καρκίνου, δηλαδή η στρατολόγηση του ανοσοποιητικού συστήματος για την εξουδετέρωση των όγκων, ανακηρύχθηκε από το Science τo σημαντικότερο επίτευγμα του 2013, "έτος καμπής" στον πόλεμο κατά του καρκίνου.
Το κορυφαίο περιοδικό εξηγεί το σκεπτικό του και παρουσιάζει μια λίστα εννέα ακόμα σημαντικών εξελίξεων, από την καθαριστική δράση του ύπνου μέχρι το διάφανο εγκέφαλο.

Διαβάστε αναλυτικά εδώ

Για το αφιέρωμα του Science "Breakthrough of the Year 2013" εδώ

21 Δεκ 2013

Χημικά δώρα 2014

Σκουλαρίκια κωνικές φιάλες

Με την ευκαιρία των γιορτών, γι' άλλη μια φορά παρουσιάζουμε δώρα που έχουν σχέση με τη χημεία και απευθύνονται σε χημικούς και μη.
  • Κούπα με το μόριο της καφεΐνης (δείτε εδώ
  • Σκουλαρίκια με σχήματα πολλών μορίων, όπως καφεΐνη (έχει την τιμητική της), σεροτονίνη, ντοπαμίνη και άλλα  (δείτε εδώ
  • Επίσης σε κόσμημα : περιδέραια για όλα τα γούστα εδώ 
  • Ακόμα : ρολόι με στοιχεία  εδώ 
  • Διάφορες κούπες και κοσμήματα εδώ
  • Χημικό σετ για κοκτέιλ  εδώ 

► Δείτε ακόμα : Χημικά δώρα 2013 

15 Δεκ 2013

Πείραμα στο Χάρβαρντ αλλάζει τον γενετικό κώδικα της ζωής

Τα «γράμματα» του DNA λένε στο κύτταρο ποια αμινοξέα να βάλει στη σειρά για να παράξει συγκεκριμένες πρωτεΐνες  
Γενετιστές στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ κατάφεραν να αλλάξουν τη γλώσσα στην οποία είναι γραμμένες οι γενετικές πληροφορίες ενός βακτηρίου, ένα επίτευγμα που θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για την παραγωγή εντελώς νέων μορίων στη βιομηχανία βιοτεχνολογίας, ενώ ταυτόχρονα θα μπορούσε να εμποδίσει την απόδραση γενετικά τροποποιημένων οργανισμών.
Σε μια δεύτερη μελέτη, η οποία επίσης δημοσιεύεται στο Science, η ίδια ερευνητική ομάδα αναφέρει ότι κατάφερε να αντικαταστήσει 13 διαφορετικά κωδικόνια με νέα κωδικόνια που είχαν την ίδια σημασία. Η τροποποίηση αυτή δεν άλλαξε τον ίδιο τον γενετικό κώδικα, ούτε επηρέασε τη σύσταση των πρωτεϊνών που παράγει η E.coli, δείχνει όμως ότι τα κωδικόνια του DNA είναι δυνατό να αλλάξουν με σχετική ευκολία.
Επιπλέον, η χρήση μικροβίων που χρειάζονται σπάνια αμινοξέα, τα οποία δεν απαντώνται στη φύση, θα εμπόδιζε την απόδρασή τους και τον πολλαπλασιασμό τους στο περιβάλλον.Η μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science αφορά την αλλαγή του γενετικού κώδικα, ενός συνόλου κανόνων που χρησιμοποιούν όλοι οι οργανισμοί στη Γη για να ερμηνεύουν τις πληροφορίες των γονιδίων.
Το μόριο του DNA είναι μια αλυσίδα που συναρμολογείται από τέσσερις διαφορετικές χημικές βάσεις, οι οποίες είναι ουσιαστικά τα «γράμματα» στο «βιβλίο της ζωής»: A, T, C, G.  Η αλληλουχία των γραμμάτων εξηγεί στο κύτταρο πώς να παράξει συγκεκριμένες πρωτεΐνες, συνδέοντας στη σειρά διαφορετικά αμινοξέα.
Τα κύτταρα διαβάζουν τις βάσεις αυτές ανά τρεις, με κάθε τριπλέτα (ή κωδικόνιο) να μεταφράζεται σε ένα συγκεκριμένο αμινοξύ.
Οι κανόνες όμως άλλαξαν στο εργαστήριο του Τζορτζ Τσερτς, καθηγητή Γενετικής στο Χάρβαρντ. Η ομάδα του Τσερτς κατάφερε να αλλάξει το νόημα ενός συγκεκριμένου κωδικονίου στο γονιδίωμα του κολοβακτηρίου Escherichia coli.
Συγκεκριμένα, κατάφεραν να αλλάξουν το νόημα της τριπλέτας UAG, η οποία κανονικά λέει στο κύτταρο πού τελειώνει κάθε γονίδιο στο μόριο του DNA. Η τριπλέτα άλλαξε σημασία, και πλέον αντιστοιχούσε σε ένα σπάνιο αμινοξύ που δεν χρησιμοποιείται από τους οργανισμούς στη φύση. Με άλλα λόγια, το βακτήριο παρήγαγε πρωτεΐνες χρησιμοποιώντας ένα επιπλέον συστατικό που δεν απαντάται στη φύση. Οι ερευνητές αποκαλούν μάλιστα το τροποποιημένο μικρόβιο «γενετικά επανακωδικοποιημένο οργανισμό».
Οι εσκεμμένες παρεμβάσεις στον ίδιο τον γενετικό κώδικα, πέρα από τις σημερινές μεθόδους που επιτρέπουν την εισαγωγή ξένων γονιδίων, θα ήταν χρήσιμες στη βιομηχανία τεχνολογίας, τονίζουν οι ερευνητές.
Η αλλαγή της γλώσσας του DNA, για παράδειγμα, θα προστάτευε τα καλλιεργούμενα μικρόβια από επιθέσεις ιών, οι οποίες προκαλούν σήμερα προβλήματα στη φαρμακευτική βιομηχανία.
Η παρέμβαση στον γενετικό κώδικα, τέλος, θα επέτρεπε τη σύνθεση εντελώς νέων πρωτεϊνών, όπως για παράδειγμα φαρμάκων τυλιγμένων με αλυσίδες πολυμερών, έτσι ώστε να αυξάνεται η διάρκεια ζωής τους στην κυκλοφορία του αίματος.
Όπως σχολίασε ο επικεφαλής της μελέτης Δρ Τσερτς, οι νέες μελέτες «ίσως μας προσφέρουν μια εντελώς νέα χημική εργαλειοθήκη για τη βιοτεχνολογική παραγωγή».

Πηγή : in.gr

8 Δεκ 2013

Πώς ήταν ο αέρας που ανέπνεαν οι δεινόσαυροι ;


Μπορεί το κεχριμπάρι να μην κρύβει το DNA των δεινοσαύρων, όπως συνέβαινε στη γνωστή ταινία Τζουράσικ Παρκ, σίγουρα όμως κρύβει πολύτιμα στοιχεία για τον αέρα που ανέπνεαν τα γιγάντια ζώα.
Ειδικότερα, από αναλύσεις που διεξήγαγαν ορυκτολόγοι σε 538 δείγματα κεχριμπαριού και ρητίνης δέντρων από την Τριαδική περίοδο, πριν 220 εκατομμύρια χρόνια, ως την τρέχουσα Τεταρτογενή περίοδο, προέκυψε ότι ο αέρας που ανέπνεαν οι δεινόσαυροι είχε πολύ λιγότερο οξυγόνο συγκριτικά με τη σύγχρονη ατμόσφαιρα.
Το Τεταρτογενές είναι το σημερινό στάδιο ανάπτυξης της Γης, που περιλαμβάνει την εποχή των παγετώνων και την ιστορία της ανθρωπότητας.
Σήμερα, στο Τεταρτογενές, οι άνθρωποι γεμίζουν τα πνευμόνια τους με αέρα με περιεκτικότητα οξυγόνου στο 21%.
Ωστόσο, όπως προέκυψε από αναλύσεις κεχριμπαριού από την εποχή των δεινοσαύρων, ο αέρας που ανέπνεαν τα γιγάντια ζώα είχε πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε οξυγόνο, η οποία δεν ξεπερνούσε το 10 με 15%.
Προηγούμενες μελέτες που δημοσιεύτηκαν στα επιστημονικά περιοδικά "Nature" και "PNAS" υποστήριζαν ότι υψηλά επίπεδα οξυγόνου πυροδότησαν την ανάπτυξη γιγάντιων εντόμων και άλλων μορφών ζωής στον πλανήτη μας.
Ωστόσο, η νέα μελέτη αποδεικνύει πως δεν ήταν τα υψηλά επίπεδα οξυγόνου που έδωσαν τη δυνατότητα στους δεινοσαύρους να «γιγαντώνονται».
«Με τη μελέτη μας δεν θέλουμε να εκμηδενίσουμε τον ρόλο του οξυγόνου στην εξέλιξη της ζωής γενικότερα, ωστόσο αυτές οι θεωρίες δεν μπορούν να εξηγήσουν τον γιγαντισμό των δεινοσαύρων», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Ralf Tappert, από το πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ.
Το κεχριμπάρι και η ρητίνη μπορεί να καταγράψει τις μεταβολές στα επίπεδα του οξυγόνου, επειδή η πρόσληψη διοξειδίου του άνθρακα από τα δέντρα εξαρτάται από τις συγκεντρώσεις οξυγόνου στην ατμόσφαιρα.
Όταν τα επίπεδα οξυγόνου μεταβάλλονται, τα δέντρα συγκεντρώνουν διαφορετικές ποσότητες άνθρακα-13, μιας συγκεκριμένης μορφής άνθρακα.

Πηγή : econews

5 Δεκ 2013

Συνθετικά κύτταρα «μιμούνται την εμφάνιση ζωής στη Γη»

Οι πρώτοι οργανισμοί στη Γη πιστεύεται ότι χρησιμοποιούσαν RNA ως γενετικό υλικό
  (Φωτογραφία :  Wikimedia Commons )
Συνθετικά «κύτταρα» που περιέχουν μόρια RNA ως γενετικό υλικό και μπορούν να αναπαράγονται δημιουργήθηκαν από ερευνητές στις ΗΠΑ σε μια προσπάθεια να προσομοιωθεί η εμφάνιση των πρώτων ζωντανών οργανισμών του πλανήτη.
«Βρήκαμε τη λύση σε ένα παλιό πρόβλημα που αφορά την προέλευση της κυτταρικής ζωής» υποστηρίζει ο Τζακ Ζόστακ του Γενικού Νοσοκομείου της Μασαχουσέτης, επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύεται στο Science.
Ο Ζόστακ πειραματίζεται εδώ και καιρό με κούφια σφαιρίδια των οποίων τα τοιχώματα αποτελούνται από λιπίδια, παρόμοια με τα λιπίδια από τα οποία αποτελούνται οι εξωτερικές μεμβράνες όλων των ζωντανών κυττάρων.
Τα σφαιρίδια αυτά, ή «πρωτοκύτταρα» όπως τα περιγράφουν οι ερευνητές, μπορούν να διαιρούνται, ή να «αναπαράγονται», στο δοκιμαστικό σωλήνα υπό κατάλληλες χημικές συνθήκες. «Αυτό που λείπει [από τα σφαιρίδια] είναι γενετικό υλικό που μπορεί να αντιγράφεται» λέει ο Δρ Ζόστακ.
Στη νέα μελέτη, η ομάδα του ερευνητή αναφέρει ότι εισήγαγε σε αυτά τα πρωτοκύτταρα μόρια RNA. Οι πρώτοι οργανισμοί στη Γη πιστεύεται ότι χρησιμοποιούσαν ως γενετικό υλικό το RNA επειδή το μόριο αυτό είναι απλούστερο από το DNA και επιπλέον μπορεί θεωρητικά να δημιουργεί αντίγραφα του εαυτού του χωρίς τη βοήθεια ξεχωριστών ενζύμων.
Η θεωρία των ερευνητών θα μπορούσε να γίνει πιο πειστική αν κατάφερναν να αντικαταστήσουν το κιτρικό οξύ με αμινοξέα ή πρωτεΐνες που δημιουργούνται από αμινοξέα -τα μόρια αυτά είναι γνωστό ότι σχηματίζονται από αβιοτικές διαδικασίες και ανιχνεύονται ακόμα και στο Διάστημα.
Πράγματι, τα «πρωτοκύτταρα» του Ζόστακ μπορούν να διαιρούνται και να δίνουν δύο θυγατρικά κύτταρα, καθένα από τα οποία φέρει ένα αντίγραφο του αρχικού RNA.
Οι ερευνητές στη Μασαχουσέτη δεν είναι οι πρώτοι που πειραματίζονται με αυτή την προσέγγιση, είναι όμως οι πρώτοι που κατάφεραν να δημιουργήσουν αντίγραφα των μορίων RNA χωρίς να καταστρέψουν τη μεμβράνη των πρωτοκυττάρων.
Τα αντίγραφα του RNA συναρμολογούνται από δομικές μονάδες που ονομάζονται νουκλεοτίδια και συνδέονται στη σειρά ένα προς ένα πάνω στο πρωτότυπο μόριο RNA. Η διαδικασία αυτή απαιτεί ιόντα μαγνησίου, τα οποία όμως έχουν την τάση να αντιδρούν με τα λιπίδια της μεμβράνης και τα καταστρέφουν.
Η λύση ήταν να προστεθεί στο μείγμα ένα άλας του κιτρικού οξέος, το οποίο υπάρχει μεταξύ άλλων στο χυμό του λεμονιού. Κάθε μόριο κιτρικού συνδέεται με ένα ιόν μαγνησίου έτσι ώστε να εμποδίζει την αντίδραση με τα λιπίδια χωρίς όμως να εμποδίζει την αλληλεπίδραση με το RNA.
Η ζωή στη Γη θα ,μπορούσε ενδεχομένως να είχε ακολουθήσει την ίδια προσέγγιση, κανείς όμως δεν ξέρει αν το κιτρικό οξύ υπήρχε πράγματι στον πλανήτη πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Όπως το θέτει ο Δρ Ζόστακ, «ακόμα δεν έχουμε βρει κάποια απλή πρωτεΐνη που να λειτουργεί εξίσου αποτελεσματικά με το κιτρικό. Συνεχίζουμε όμως την αναζήτηση».

Πηγή : in.gr

1 Δεκ 2013

Νανοσωματίδια ίσως επιτρέπουν την ανάπτυξη ινσουλίνης σε χάπι

Η ινσουλίνη και πολλά άλλα φάρμακα που περιέχουν πρωτεΐνες δεν μπορούν να λαμβάνονται από το στόμα επειδή καταστρέφονται από τα υγρά του στομάχου. Τη λύση θα μπορούσε να δώσει το πακετάρισμα αυτών των φαρμάκων σε νανοσωματίδια, δείχνει μελέτη που πραγματοποιήθηκε σε ποντίκια.
Νανοσωματίδια που περιβάλλουν τα μόρια φαρμάκων υποβάλλονται ήδη σε κλινικές δοκιμές κατά του καρκίνου και άλλων ασθενειών, πρέπει όμως κι αυτά να χορηγούνται με ένεση.
Στη νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στο "Science Translational Medicine", αμερικανοί ερευνητές αναφέρουν ότι ανέπτυξαν νανοσωματίδια τα οποία όχι μόνο δεν καταστρέφονται στο στομάχι αλλά επιπλέον μπορούν να συνδέονται με υποδοχείς στο έντερο ώστε να περνούν ταχύτερα στην κυκλοφορία του αίματος.
Τα νανοσωματίδια, αποτελούμενα από τα βιοσυμβατά πολυμερή PEG και PLA (πολυαιθυλενογλυκόλη και πολυγαλακτικό οξύ) χρησιμοποιήθηκαν για τη χορήγηση ινσουλίνης σε ποντίκια, τα οποία πράγματι εμφάνισαν πτώση των επιπέδων σακχάρου στο αίμα.
Τα νανοσωματίδια, φορτωμένα μόρια ινσουλίνης, πέρασαν ταχύτατα στην κυκλοφορία του αίματος επειδή ήταν καλυμμένα με αντισώματα που συνδέονται σε συγκεκριμένους υποδοχείς.
Οι υποδοχείς αυτοί, με την ονομασία FcRN, υπάρχουν στην εσωτερική επένδυση του εντέρου και κανονικά επιτρέπουν την απορρόφηση αντισωμάτων του μητρικού γάλακτος.
 «Θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τους υποδοχείς για να περάσουμε στο αίμα νανοσωματίδια που μπορούν να μεταφέρουν σχεδόν οτιδήποτε. Οποιοδήποτε μόριο [φάρμακο] δυσκολεύεται να περάσει στο αίμα θα μπορούσε να φορτωθεί στα νανοσωματίδια και να περάσει το εμπόδιο» σχολιάζει ο Ρόχιτ Κάρνικ του MIT, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Επόμενος στόχος των ερευνητών θα είναι να αναπτύξουν αντίστοιχα νανοσωματίδια που περνούν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό ώστε να μεταφέρουν φάρμακα στον εγκέφαλο.

Πηγή : in.gr

28 Νοε 2013

«Δισδιάστατος τσίγκος», νέος υποψήφιος διάδοχος του πυριτίου

Μια πρωτοποριακή τσίγκινη λαμαρίνα, η οποία πάχος ενός μόλις ατόμου, άγει τον ηλεκτρισμό με απόδοση 100%, και θα μπορούσε στο μέλλον να διαδεχθεί το πυρίτιο στα ηλεκτρονικά κυκλώματα.
Η νέα μορφή του κασσίτερου βαφτίστηκε «στανένιο», ένας συνδυασμός του stannum, της λατινικής λέξης για τον κασσίτερο, με την κατάληξη «-ένιο» που χρησιμοποιείται και για το γραφένιο -μια μορφή του άνθρακα που έχει επίσης τη μορφή φύλλων με πάχος ενός ατόμου. Επειδή τα φύλλα αυτά έχουν αμελητέο πάχος ονομάζονται συχνά και «δισδιάστατα» υλικά.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ και του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας παρουσιάζουν τώρα θεωρητικούς υπολογισμούς που δείχνουν ότι το στανένιο θα ήταν ιδανικό για τη βιομηχανία ημιαγωγών.
Εφόσον οι προβλέψεις της μελέτης επιβεβαιωθούν με εργαστηριακά πειράματα, ο δισδιάστατος τσίγκος θα μπορούσε αρχικά να χρησιμοποιηθεί στα μικροσκοπικά καλώδια που συνδέουν στοιχεία του ίδιου ηλεκτρονικού τσιπ.
Σύμφωνα με τη μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στο "Physical Review Letters", ο δισδιάστατος κασσίτερος θα πρέπει να συμπεριφέρεται ως «τοπολογικός μονωτής». Τα υλικά αυτής της κατηγορίας επιτρέπουν τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μόνο στις άκρες τους ή στην εξωτερική τους επιφάνεια, όχι όμως από το εσωτερικό τους. Όταν μάλιστα οι τοπολογικοί μονωτές έχουν πάχος ενός ατόμου, άγουν τον ηλεκτρισμό με απόδοση 100%.
Οι ασυνήθιστες ιδιότητες των τοπολογικών μονωτών προκύπτουν από περίπλοκες αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα ηλεκτρόνια και τα βαρέα μέταλλα που συνήθως περιέχουν αυτά τα υλικά. Οι υπολογισμοί των ερευνητών δείχνουν τώρα ότι ο κασσίτερος θα ήταν ιδανικό υλικό, καθώς θα λειτουργούσε ως τοπολογικός μονωτής σε θερμοκρασία δωματίου.
Αργότερα θα μπορούσε να αντικαταστήσει πλήρως το πυρίτιο, αρκεί να βρεθεί τρόπος να μην υπερβαίνει ποτέ σε πάχος το ένα άτομο και να μην φθείρεται από τις μεθόδους παραγωγής που εφαρμόζει η βιομηχανία ημιαγωγών.
Η αλήθεια είναι βέβαια ότι υπάρχουν κι άλλα υλικά που θα μπορούσαν να διαδεχθούν το πυρίτιο, όπως το γραφένιο και οι νανοσωλήνες άνθρακα.
Όπως όμως προβλέπει ο Σουσένγκ Ζανγκ του Στάνφορντ, μέλος της ερευνητικής ομάδας, η Κοιλάδα του Πυριτίου (Silicon Valley) θα μπορούσε μια μέρα να αντικατασταθεί από την Κοιλάδα του Τσίγκου.


Πηγή : in.gr

27 Νοε 2013

LSD : 75η επέτειος

To διαιθυλαμίδιο του λυσεργικού οξέος (Lysergic acid diethylamide), γνωστό περισσότερο με το ακρωνύμιο LSD, είναι συνθετική, δραστική, παραισθησιογόνος ουσία που παράγεται από το λυσεργικό οξύ, το οποίο με τη σειρά του εξάγεται από το μύκητα ερυσίβη (Claviceps purpurea) που αναπτύσσεται συνήθως στη σίκαλη. Παρασκευάζεται χημικά και η βασική χημική δομή του είναι παρόμοια με αυτή των αλκαλοειδών της ερυσίβης, ενώ εμφανίζει επίσης ομοιότητες με άλλες ουσίες, όπως η ψιλοκυβίνη, με δυνατότητα δέσμευσης της δράσης της σεροτονίνης.
Παρασκευάστηκε για πρώτη φορά το Νοέμβριο του 1938 από τον Ελβετό χημικό Άλμπερτ Χόφμαν, στα εργαστήρια της φαρμακευτικής εταιρείας Sandoz, στη Βασιλεία, στα πλαίσια ενός γενικού ερευνητικού προγράμματος για τη μελέτη της ιατρικής χρήσης θεραπευτικών βοτάνων.
Η παραισθησιογόνος δράση του διαπιστώθηκε πέντε χρόνια αργότερα, το 1943, από τον ίδιο το Χόφμαν, όταν αυτός απορρόφησε κατά λάθος μια μικρή ποσότητα της ένωσης με τα δάχτυλά του και βίωσε ασυνήθιστες αισθήσεις.
Χρησιμοποιήθηκε πειραματικά στην ιατρική ως ένας ψυχωσιομιμητικός παράγοντας, προκειμένου να επιφέρει ψυχικές καταστάσεις παρόμοιες με αυτές που συνοδεύουν ψυχικές ασθένειες, όπως η σχιζοφρένεια, με σκοπό τη μελέτη τους. Στη δεκαετία του 1960, η χρήση του προτάθηκε για τη θεραπεία νευρώσεων, ειδικά σε ασθενείς που αρνούνταν να ακολουθήσουν άλλες θεραπευτικές μεθόδους, καθώς και για την αντιμετώπιση του αλκοολισμού. Μελετήθηκε ακόμα η αποτελεσματικότητά της στην αντιμετώπιση του αυτισμού ή της εξάρτησης από άλλες ψυχοτρόπες ουσίες, ωστόσο μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1990 δεν αποδείχθηκε πως διέθετε κλινική αξία.
Ορισμένοι οργανισμοί συνεχίζουν να υποστηρίζουν και να χρηματοδοτούν την έρευνα για τις πιθανές ιατρικές χρήσεις του LSD, ωστόσο η θεραπευτική χρήση του παραμένει σε πειραματικό επίπεδο, με δεδομένο πως αποτελεί απαγορευμένη ουσία.
Κατά τη δεκαετία του 1960, η χρήση του LSD υπήρξε ιδιαίτερα διαδεδομένη και συνδέθηκε κυρίως με το κίνημα των χίπις στις Ηνωμένες Πολιτείες και στη δυτική Ευρώπη, αποτελώντας σύμβολο της ψυχεδελικής κουλτούρας της εποχής.
Όπως όλες οι παραισθησιογόνες ουσίες, το LSD προκαλεί αποκλίσεις από τη συνήθη συμπεριφορά του χρήστη, αλλοιώνοντας την αντίληψη της πραγματικότητας, προκαλώντας οπτικές και ακουστικές αντιληπτικές διαταραχές. Εμφανίζει διαφορές σε σχέση με άλλες ψυχοτρόπες ουσίες, μεταξύ αυτών το γεγονός πως δεν προκαλεί εθισμό και το ενδεχόμενο αναβίωσης της εμπειρίας της χρήσης μετά τη διακοπή της. Αξιοσημείωτη είναι η υψηλή δραστικότητα της ουσίας, καθώς δόσεις της τάξης των 25μg (μικρογραμμαρίων) είναι σε θέση να επενεργήσουν. Το LSD απορροφάται από το ανθρώπινο σώμα σε διάστημα περίπου μίας ώρας και η επίδρασή του διαρκεί περίπου οκτώ έως δώδεκα ώρες. Λαμβάνεται συνήθως από το στόμα, τυπικά σε χάπια, κάψουλες, κύβους ζάχαρης, στυπόχαρτο ή ειδικά αυτοκόλλητα. Σε υγρή μορφή χορηγείται με ενδομυϊκή ή ενδοφλέβια ένεση.

Πηγή : Wikipedia

Περισσότερες πληροφορίες εδώ (Η χημική ένωση του μήνα από το Χημικό τμήμα του Πανεπιστημίου Αθήνας) 

16 Νοε 2013

Καφεΐνη


Η καφεΐνη είναι ένα πικρό, λευκό κρυσταλλικό αλκαλοειδές της ξανθίνης το οποίο είναι ένα ψυχοενεργό διεγερτικό ναρκωτικό. Η καφεΐνη ανακαλύφθηκε από το Γερμανό χημικό Φρίντριχ Φέρντιναντ Ρούνγκε το 1819. Αυτός επινόησε τον όρο kaffein, μιας χημικής ένωσης του καφέ, η οποία στην ελληνική γλώσσα έγινε καφεΐνη.
Η καφεΐνη βρίσκεται σε ποικίλες ποσότητες στους κόκκους, στα φύλλα, και στους καρπούς ορισμένων φυτών, όπου δρα ως φυσικό φυτοφάρμακο που παραλύει και σκοτώνει ορισμένα έντομα που τρέφονται από τα φυτά. Καταναλώνεται συνηθέστερα από τον άνθρωπο σε εγχύσεις που προέρχονται από τους κόκκους του φυτού καφές (Coffea Arabica) και τα φύλλα του τσαγιού (Καμέλια η σινική - Camellia sinensis), καθώς και από διάφορα τρόφιμα και ποτά που περιέχουν προϊόντα που προέρχονται από το φιστίκι κόλα. Άλλες πηγές περιλαμβάνουν το Μάτε (Yerba maté), μούρα γκουαρανά (guarana), και το Ilex vomitoria.
Στον άνθρωπο η καφεΐνη δρα ως διεγερτικό του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ), έχοντας ως αποτέλεσμα την προσωρινή αποτροπή της υπνηλίας και την αποκατάσταση της εγρήγορσης. Ποτά που περιέχουν καφεΐνη, όπως ο καφές, το τσάι, ορισμένα αναψυκτικά και ενεργειακά ποτά είναι πολύ δημοφιλή. Η καφεΐνη είναι η πιο ευρείας καταναλώσεως ψυχοδραστική ουσία στον κόσμο, αλλά, σε αντίθεση με πολλές άλλες ψυχοδραστικές ουσίες, η χρήση της είναι νόμιμη και μη ρυθμιζόμενη σε σχεδόν όλες τις χώρες. Στη Βόρεια Αμερική το 90% των ενηλίκων καταναλώνει καφεΐνη ημερησίως. Ο οργανισμός Food and Drug Administration των ΗΠΑ καταλογίζει την καφεΐνη ως «πολλαπλών σκοπών γενικά αναγνωριζόμενη ως ασφαλής ουσία τροφίμων».
Η καφεΐνη έχει διουρητικές ιδιότητες, τουλάχιστον όταν χορηγείται σε επαρκείς δόσεις και σε άτομα που δεν έχουν ανοχή σε αυτήν. Οι τακτικοί χρήστες, ωστόσο, αναπτύσσουν μια ισχυρή ανοχή προς αυτό το φαινόμενο  και μελέτες γενικά έχουν αποτύχει να υποστηρίξουν την κοινή αντίληψη ότι η τακτική κατανάλωση των ποτών που περιέχουν καφεΐνη συμβάλλει σημαντικά στην αφυδάτωση

Περισσότερες πληροφορίες εδώ (wikipedia

13 Νοε 2013

Το πιο αδιάβροχο υλικό

Το πιο αδιάβροχο... αδιάβροχο υλικό υποστηρίζουν ότι ανέπτυξαν επιστήμονες από το Εθνικό Εργαστήριο Μπρουκχέιβεν του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας. Το απόλυτα υδροφοβικό, όπως το αποκαλούν, υλικό «διώχνει» τις σταγόνες του νερού ακόμη και όταν αυτές πέφτουν στην επιφάνειά του υπό πίεση. Παρόμοια υλικά έχουν αναπτυχθεί ως τώρα, οι ερευνητές του Μπρουκχέιβεν όμως ανέπτυξαν μια μέθοδο για την ευκολότερη κατασκευή τους σε ακόμη πιο μικροσκοπική κλίμακα και σε μεγαλύτερες επιφάνειες, εξασφαλίζοντας παράλληλα καλύτερα αποτελέσματα και ανοίγοντας τον δρόμο για ευρύτερες εφαρμογές.
«Η ιδέα ότι οι μικροσκοπικές δομές μπορούν να προσδώσουν σε ένα υλικό υδατοαπωθητικές ιδιότητες έχει τις ρίζες της στη φύση» εξήγησε σε δελτίο Τύπου ο επικεφαλής της σχετικής μελέτης Αντόνιο Κέκο του Ινστιτούτου Μπρουκχέιβεν. «Για παράδειγμα, τα φύλλα του λωτού και οι εξωσκελετοί ορισμένων εντόμων έχουν μικροσκοπικής κλίμακας δομές σχεδιασμένες ώστε να απωθούν το νερό παγιδεύοντας αέρα. Η ιδιότητα αυτή, η οποία ονομάζεται "υπερυδροφοβικότητα", κάνει τα σταγονίδια του νερού να κυλάνε μακριά, μεταφέροντας μαζί τους τα σωματίδια σκόνης και τη βρωμιά».
Μιμούμενοι τη φύση 
Οι επιστήμονες προσπαθούν να μιμηθούν με διάφορους τρόπους αυτούς τους μηχανισμούς αυτοκαθαρισμού της φύσης καθώς είναι χρήσιμοι σε πολλές εφαρμογές προσφέροντας επιφάνειες που αυτοκαθαρίζονται, δεν παγώνουν και δεν μολύνονται από βακτήρια. Η μίμηση αυτή ωστόσο δεν είναι εύκολη - οι κυριότερες δυσκολίες που συναντούν οι ειδικοί εντοπίζονται στην ανάπτυξη υλικών του είδους που να μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές θερμοκρασίες, πιέσεις και υγρασία (ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν π.χ. στα παρμπρίζ των αυτοκινήτων και των αεροπλάνων η στις ατμογεννήτριες) καθώς και στην παραγωγή των πιο μικροσκοπικών δομών - οι οποίες είναι και οι πιο «λειτουργικές» - σε μεγάλης κλίμακας επιφάνειες. 
Και τους δύο αυτούς σκοπέλους ξεπέρασαν οι ερευνητές του Μπρουκχέιβεν αναπτύσσοντας μια νέα μέθοδο κατασκευής του υπερ-υδροφοβικού υλικού τους. «Αναπτύξαμε μια κατασκευαστική προσέγγιση που βασίζεται στην αυτοσυναρμολόγηση των νανοδομών και η οποία μας επιτρέπει να ελέγχουμε επακριβώς τη γεωμετρία της δομής της επιφάνειας σε όσο μεγάλη κλίμακα θέλουμε - καταρχήν ακόμη και σε μεγέθη τετραγωνικών μέτρων» δήλωσε ο δρ Κέκο. Η προσέγγιση αυτή εκμεταλλεύεται την τάση των λεγόμενων «αδρομερών συμπολυμερών» υλικών να αυτo-οργανώνονται μέσω ενός μηχανισμού ο οποίος είναι γνωστός ως «αποχωρισμός μικροφάσης».
Κύλινδροι και κώνοι 
Με αυτή την τεχνική οι ερευνητές του Μπρουκχέιβεν δημιούργησαν και δοκίμασαν υλικά με διαφορετικές δομές στην επιφάνειά τους - κυρίως με δομές που αποτελούνταν είτε από κυλινδρικούς στύλους με επίπεδη επιφάνεια είτε από «ακίδες» σε σχήμα κώνου με μυτερές κορυφές, σε κλίμακες των 20 νανομέτρων ή μικρότερες. Δοκιμάζοντας το καθένα ξεχωριστά είδαν ότι η πιο αποτελεσματική στην απώθηση του νερού ήταν η επιφάνεια με τους νανοκώνους - κάτι το οποίο ήταν γνωστό από προηγούμενες μελέτες (τόσο του ίδιου του δρος Κέκο όσο και άλλων ερευνητών) αλλά δεν είχε αποδειχθεί σε τέτοιον βαθμό. Επιπλέον η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Advanced Materials», έδειξε για πρώτη φορά ότι οι νανοδομές με κωνικό σχήμα κάνουν τις σταγόνες του νερού να κυλάνε πιο εύκολα, κρατώντας την επιφάνεια πιο στεγνή. Στα πειράματα που έγιναν μάλιστα φάνηκε ότι οι νανοκώνοι που δημιούργησαν οι επιστήμονες του Μπρουκχέιβεν διατηρούν την υδατοαπωθητική ιδιότητά τους ακόμη και όταν το νερό ψεκάζεται επάνω τους με σύριγγα υπό πίεση.
Επόμενος στόχος τους είναι να επεκτείνουν την τεχνική τους και σε άλλα υλικά, όπως το γυαλί ή το πλαστικό, καθώς και να κατασκευάσουν ανάλογες επιφάνειες οι οποίες θα είναι «φοβικές» στο πετρέλαιο. 

Πηγή : Βήμα Science


28 Οκτ 2013

Σπάνια μορφή του άνθρακα «είναι το ισχυρότερο υλικό του κόσμου»

Το «καρβύνιο», μια ακριβοθώρητη μορφή του άνθρακα που έχει παρατηρηθεί μόνο στο εργαστήριο, είναι ακόμα πιο ανθεκτικό από το διαμάντι ή το θαυματουργό γραφένιο, δείχνουν οι τελευταίοι θεωρητικοί υπολογισμοί. 
Το καρβύνιο, ή γραμμικός ακετυλενικός άνθρακας, είναι μακριές αλυσίδες από άτομα άνθρακα που συνδέονται εναλλάξ με διπλούς και τριπλούς δεσμούς.
Δεδομένου ότι κάθε τέτοια αλυσίδα έχει πάχος ενός μόλις ατόμου, το καρβύνιο είναι ουσιαστικά ένα μονοδιάστατο υλικό -σε αντίθεση με το γραφένιο, το οποίο αποτελείται από δισδιάστατα φύλλα με πάχος ενός ατόμου.
Οι πρώτες αναφορές για την ύπαρξη του καρβυνίου ήρθαν τη δεκαετία του 1960, μέχρι σήμερα όμως κανένας ισχυρισμός για τη δημιουργία του στο εργαστήριο δεν έχει επιβεβαιωθεί πέραν πάσης αμφιβολίας. Η περίεργη μορφή του άνθρακα, όμως, έχει ανιχνευτεί στο Διάστημα.
Σύμφωνα με τη νέα μελέτη που δημοσιεύεται στο ACS Nano, μια επιθεώρηση της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας, η αντοχή του καρβυνίου στον εφελκυσμό, δηλαδή η αντοχή του στο τέντωμα, είναι διπλάσια του γραφενίου και ξεπερνά «κάθε άλλο γνωστό υλικό».
Επιπλέον, το γραφένιο έχει εξαιρετικά μεγάλη ακαμψία εφελκυσμού, καθώς είναι δύο φορές πιο άκαμπτο από το γραφένιο και τους νανοσωλήνες άνθρακα και τρεις φορές πιο άκαμπτο από το διαμάντι όταν κανείς επιχειρεί να το τεντώσει.
Οι επιδόσεις αυτές είναι ακραίες -προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι για να σπάσει ένα φύλλο γραφενίου θα έπρεπε να ακουμπήσει πάνω του ένας ελέφαντας που ισορροπεί πάνω σε ένα μολύβι.
Την τελευταία μελέτη υπογράφουν ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ράις, οι οποίοι εκτιμούν ότι το καρβύνιο μπορεί να μετατραπεί σε μαγνητικό υπεραγωγό -αρκεί να περιστρέψει κανείς το ένα άκρο του μορίου κατά 90 μοίρες.
Ακόμα, η ερευνητική ομάδα υπολογίζει ότι το καρβύνιο είναι σταθερό σε θερμοκρασία δωματίου και δεν σχηματίζει χημικούς δεσμούς με τα διπλανά άτομα καρβυνίου -αυτό όμως έρχεται σε αντίθεση με προηγούμενες εκτιμήσεις, σύμφωνα με τις οποίες τα μόρια καρβενίου είναι ασταθή και εκρήγνυνται όταν έρθουν σε επαφή μεταξύ τους.
Σε κάθε περίπτωση, οι νέες θεωρητικές εκτιμήσεις θα είναι δύσκολο να επιβεβαιωθούν, αφού κανείς δεν μπορεί να παράξει καρβύνιο σε επαρκείς ποσότητες για να είναι δυνατή η μελέτη του.
Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με συγχρηματοδότηση της αμερικανικής πολεμικής αεροπορίας, ενώ οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν στον υπερυπολογιστή DaVinCI του Πανεπιστημίου Ράις.


Πηγή : in.gr

23 Οκτ 2013

"Βροχή διαμαντιών" στο μετεωρολογικό δελτίο του Δία και του Κρόνου

Αν ταξιδέψετε στον Δία ή τον Κρόνο, καλύτερα να πάρετε μαζί σας απόχη αντί για ομπρέλα: σωματίδια κάπνας τα οποία σχηματίζονται ψηλά στις ατμόσφαιρες των δύο γιγάντιων πλανητών δεν αποκλείεται να μετατρέπονται σε διαμάντια που πέφτουν ως βροχή, εκτιμούν Αμερικανοί ερευνητές. Άλλοι συνάδελφοί τους, όμως, δεν φαίνονται θαμπωμένοι από την υποθετική χλιδή.
Ο άνθρακας είναι γνωστό ότι μετατρέπεται σε διαμάντι σε συνθήκες ακραίας πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας, όπως για παράδειγμα στο εσωτερικό της Γης. 
Σύμφωνα μάλιστα με προηγούμενες θεωρητικές μελέτες, γιγάντια διαμάντια ίσως κρύβονται στις καρδιές μακρινών πλανητών ή ακόμα και στους πυρήνες νεκρών άστρων.
Τέτοια κοσμικά διαμάντια δεν αποκλείεται όμως να κρύβονται και στο Ηλιακό Σύστημα, και συγκεκριμένα στις παχιές ατμόσφαιρες του Ποσειδώνα και του Ουρανού, όπως έχουν προτείνει ορισμένοι ερευνητές.
Η νέα μελέτη αφήνει τώρα ανοιχτό το ενδεχόμενο να βρέχει διαμάντια και στον Άρη και τον Δία, τους δύο μεγαλύτερους πλανήτες της γειτονιάς μας. Ερευνητές της αμερικανικής εταιρείας California Specialty Engineering και του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν στο Μάντισον παρουσίασαν τις εκτιμήσεις τους σε συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Ντένβερ του Κολοράντο.
Συνδυάζοντας τα νεότερα δεδομένα για τη συμπεριφορά του άνθρακα σε συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας με τα τελευταία μοντέλα για τις ατμόσφαιρες των γιγάντιων πλανητών, η ερευνητική ομάδα παρουσίασε ένα σαφές σενάριο για τη βροχή διαμαντιών.

Όλα αρχίζουν όταν μόρια μεθανίου ψηλά στην ατμόσφαιρα διασπώνται από κεραυνούς και δίνουν άτομα άνθρακα, τα οποία ενώνονται και δίνουν σωματίδια αιθάλης (καπνιάς). Η αιθάλη βυθίζεται σε κατώτερα, θερμότερα στρώματα της ατμόσφαιρας όπου συμπιέζεται και μετατρέπεται πρώτα σε γραφίτη και τελικά σε διαμάντια.
Τα διαμάντια συνεχίζουν το ταξίδι τους όλο και πιο βαθιά στην ατμόσφαιρα, μέχρι που η θερμοκρασία φτάνει τους 8.000 βαθμούς Κελσίου και κυριολεκτικά τα λιώνει.
Στην περίπτωση του Κρόνου, τα διαμάντια εκτιμάται ότι σχηματίζονται σε βάθος 6.000 χιλιομέτρων μέσα στην ατμόσφαιρα και πέφτουν ως βροχή για ακόμα 30.000 χιλιόμετρα.

Η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι ο πλανήτης διαθέτει γύρω στους 10 εκατομμύρια τόνους διαμαντιών σε διάφορα μεγέθη, από ένα χιλιοστό μέχρι 10 εκατοστά.
Οι εκτιμήσεις, όμως, δεν βρίσκουν σύμφωνους άλλους επιστήμονες. Το γεγονός ότι τα διαμάντια μπορούν θεωρητικά να σχηματίζονται στις ατμόσφαιρες του Δία και του Κρόνου δεν σημαίνει απαραίτητα ότι αυτό συμβαίνει στην πραγματικότητα, σχολίασε στο "New Scientist" ο Λούκα Γκιρινγκέλι του Ινστιτούτου "Φριτς Χάμπερ" στη Γερμανία, ο οποίος έχει επίσης αμφισβητήσει τα διαμάντια του Ουρανού και του Ποσειδώνα.
Εξίσου επιφυλακτικός είναι ο Ντέιβιντ Στίβενσον του Ινστιτούτου Τεχνολογίας στην Καλιφόρνια, ο οποίος επισήμανε στο "Nature" ότι το μεθάνιο αντιστοιχεί μόλις στο 0,2 έως 0,5% των ατμοσφαιρών του Δία και του Κρόνου αντίστοιχα. Και, επειδή ο άνθρακας της ατμόσφαιρας είναι πολύ αραιός, τα σωματίδια αιθάλης θα διαλύονταν αμέσως μετά το σχηματισμό τους, πριν μετατραπούν σε διαμάντια.

Πηγή : in.gr

13 Οκτ 2013

Η ανθρώπινη μύτη «αναγνωρίζει μόνο δέκα κατηγορίες οσμών»

Καθημερινά μυρίζουμε γύρω μας χιλιάδες μυρωδιές αλλά η πλούσια αυτή «υπερπαραγωγή» οσμών μπορεί να χωριστεί μόλις σε 10 βασικές κατηγορίες, με τον ίδιο τρόπο που η γεύση κατηγοριοποιείται σε πέντε βασικές γεύσεις. Αυτό υποστηρίζει νέα μελέτη η οποία προσέγγισε το μυστήριο της όσφρησης με μαθηματικό τρόπο προκαλώντας ποικίλες αντιδράσεις. Οι κατηγορίες περιλαμβάνουν «αναμενόμενους» χαρακτηρισμούς αρωμάτων –όπως π.χ. φρουτώδη ή λεμονάτα– αλλά και απρόσμενες μυρωδιές, όπως αυτή του ποπ κορν.
Αναλύοντας τις αισθήσεις
Άλλες αισθήσεις, όπως η γεύση, η ακοή και η όραση, έχουν μελετηθεί διεξοδικά και αναλυθεί ποσοτικά από τους επιστήμονες, οι μηχανισμοί της όσφρησης παραμένουν όμως σε μεγάλο βαθμό μυστηριώδεις για τους ειδικούς. Ο Τζέισον Κάστρο από το Κολέγιο Μπέιτς και ο Τσάκρα Τσενουμπότλα από το Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ είδαν το ζήτημα από τη στατιστική-υπολογιστική πλευρά, αναλύοντας μια βάση δεδομένων που είναι γνωστή ως ο «Άτλας των προφίλ του χαρακτήρα των οσμών».
Τα προφίλ του Άτλαντα αυτού, ο οποίος συντάχθηκε το 1985 από τον Αντριου Ντράβνιεκς, περιλαμβάνουν μακροσκελείς περιγραφές εθελοντών για 144 διαφορετικές οσμές – όπως π.χ. «λουλουδάτη», «γλυκιά» ή «βαριά». Με μια τεχνική ανάλογη με αυτή που χρησιμοποιείται για τη συμπίεση ενός αρχείου, η οποία μειώνει το μέγεθός του χωρίς να παραποιεί χρήσιμες πληροφορίες που αυτό μπορεί να περιέχει, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μαθηματικό μοντέλο για να προσδιορίσουν ποιοι συνδυασμοί χαρακτηρισμών ήταν οι πιο βασικοί.
Οι δέκα κατηγορίες
Η ανάλυση κατέληξε σε 10 βασικές κατηγορίες οσμών από τις οποίες «χτίζονται», όπως υποστηρίζουν οι ερευνητές, όλα τα οσφρητικά ερεθίσματά μας: ευωδιαστή, ξυλώδης/ρητινώδης, φρουτώδης (εκτός των εσπεριδοειδών), χημική, μέντας/δυόσμου, γλυκιά, λεμονάτη, ποπ κορν, ξινίλας και σήψης (οι δυο τελευταίες κρίνονται αηδιαστικές). 
 «Έχουμε αυτές τις δέκα βασικές κατηγορίες επειδή αντανακλούν σημαντικές ιδιότητες του κόσμου - κίνδυνος, τροφή και ούτω καθεξής» δήλωσε ο καθηγητής Κάστρο στο BBC. «Αν γνωρίζει κάποιος αυτές τις βασικές κατηγορίες τότε μπορεί να αρχίσει να εξετάζει πώς κατασκευάζονται οι οσμές».
Παρ’ όλα αυτά η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «PLoS ONE», έχει προκαλέσει αντιδράσεις – κάτι όχι σπάνιο στον χώρο της έρευνας γύρω από την όσφρηση.
Ορισμένοι την κατηγορούν για ελλείψεις, άλλοι λένε ότι προσφέρει «τροφή για σκέψη» ενώ άλλοι απλώς περιμένουν να δουν αν θα επαληθευτεί. Ο δρ Κάστρο και οι συνεργάτες του ασχολούνται αυτή τη στιγμή με το ζήτημα από την αντίθετη κατεύθυνση, εφαρμόζοντας τη θεωρία τους στην πράξη για να «προβλέψουν» οσμές. «Δεν έχουμε λύσει το πρόβλημα του να μπορεί κάποιος να προβλέψει μια οσμή με βάση τη χημική δομή της, ελπίζουμε όμως ότι θα το κάνουμε» τόνισε ο καθηγητής.

Πηγή : Βήμα Science

Δείτε ακόμη :
"Εισαγωγή στη χημεία της όσφρησης"
"Είναι η ανθρώπινη όσφρηση κβαντική ;"