26 Μαΐ 2013

Κρυσταλλωμένοι κήποι (κάτω από το μικροσκόπιο)

Τα μικροσκοπικά λουλούδια σε ψευδοχρωματική εικόνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης
 (Πηγή: Wim L. Noorduin et al.)  
Ρυθμίζοντας προσεκτικά τις χημικές συνθήκες μέσα σε ένα δοχείο με νερό, ερευνητές του Χάρβαρντ κατάφεραν να δημιουργήσουν κρυστάλλους που μοιάζουν με λεπτεπίλεπτα γαρίφαλα και κατιφέδες. Το κρυσταλλωμένο λιβάδι, όμως, είναι ορατό μόνο στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στο τελευταίο τεύχος του Science, δείχνει πώς οι συνθήκες του περιβάλλοντος επηρεάζουν τη δομή και το σχήμα των κρυστάλλων. Δεδομένου ότι κάθε είδους κρύσταλλοι χρησιμοποιούνται σήμερα σε μια πληθώρα εφαρμογών, η νέα μέθοδος θα μπορούσε στο μέλλον να αξιοποιηθεί στην πράξη.
Τα μικροσκοπικά "λουλούδια", με ύψος μερικών μικρομέτρων (εκατομμυριοστά του μέτρου) συναρμολογούν τον εαυτό τους μέσα σε ένα υδατικό διάλυμα μόριο προς μόριο.
Ο μηχανικός Ουίμ Νούρντουιν και οι συνεργάτες του δημιούργησαν τους κρυστάλλους διαλύοντας στο νερό ένα άλας, το χλωριούχο βάριο, μαζί με πυριτικό νάτριο. Το διοξείδιο του άνθρακα που υπάρχει διαλυμένο στο νερό πυροδοτεί τότε μια αντίδραση, από την οποία σχηματίζονται στον πυθμένα του δοχείου κρύσταλλοι ανθρακικού βαρίου.
H ίδια αντίδραση έχει όμως την ιδιότητα να μειώνει το pH (δηλαδή να αυξάνει την οξύτητα) του νερού που περιβάλλει τους κρυστάλλους. Η μείωση του pH πυροδοτεί με τη σειρά της μια αντίδραση που προσθέτει ένα στρώμα πυριτίου πάνω στους κρυστάλλους. Αυτή η αντίδραση αυξάνει εκ νέου το pH και επιτρέπει να συνεχιστεί η κρυστάλλωση του ανθρακικού βαρίου.
Ρυθμίζοντας προσεκτικά τις συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων και τις συνθήκες του πειράματος, οι ερευνητές μπόρεσαν να δημιουργήσουν προκαθορισμένα σχήματα. Για παράδειγμα, η αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα οδηγεί στη δημιουργία λουλουδιών με πλατιά "φύλλα", ενώ η αντιστροφή της κλίσης του pH την κατάλληλη στιγμή δημιουργεί τα κατσαρά άνθη του κατιφέ.
Οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει μέχρι στιγμής μικροσκοπικά λιβάδια πάνω σε γυάλινες πλάκες μικροσκοπίου και πάνω σε μεταλλικές λάμες.
Φύτεψαν επίσης ένα λιβάδι μπροστά στην πολυθρόνα του Αβραάμ Λίνκολν πάνω σε ένα νόμισμα του ενός σεντ.

Το άρθρο στο περιοδικό Science

Πηγή : in.gr

20 Μαΐ 2013

Χημείας αντίδραση


Από το οπισθόφυλλο του βιβλίου :
Η "Χημείας Αντίδραση" θα κάνει το μυαλό σας να εκραγεί. Δε φλέγεστε για να μάθετε :
- Γιατί τα γυάλινα μάτια δε φτιάχνονται από γυαλί ;
- Πώς φτιάχνεται η χειρότερη αμπούλα δυσοσμίας όλων των εποχών ;
- Πώς να φτιάξετε τη δική σας οδοντόκρεμα ;
Αν πιστεύετε ότι το στομάχι σας αντέχει την άρρωστη πλευρά της Επιστήμης, τότε διαβάστε αυτό το βιβλίο, καθώς το χάος της χημείας μπαίνει στο μικροσκόπιο. Μάθετε για κάποια καταπληκτικά πειράματα που απέτυχαν τραγικά, ανακαλύψτε τα μυστικά μερικών πολύ παράξενων επιστημόνων και δημιουργήστε ένα μικρό χημικό χάος στην κουζίνα σας.
Με τρομακτικά γεγονότα και περίεργους γρίφους, με τεστ για δασκάλους και τρελά καρτούν, η "Χημείας Αντίδραση" σας πλημμυρίζει με πληροφορίες.

(Nick Arnold, εκδόσεις "Ερευνητές")

11 Μαΐ 2013

Άτομο με πυρήνα σε σχήμα αχλαδιού...

Διεθνής ερευνητική ομάδα ανακοίνωσε ότι δημιούργησε ένα ισότοπο του στοιχείου ράδιου, του οποίου ο πυρήνας δείχνει να έχει ένα εξόγκωμα.
Ο πυρήνας του ράδιου-224 φέρει ένα εξόγκωμα επειδή τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια απωθούνται από το κέντρο λόγω των πυρηνικών δυνάμεων.
Το ράδιο-224 δημιουργήθηκε όταν μια δέσμη πρωτονίων σε επιταχυντή του CERN βομβάρδισε μια πλάκα από ουράνιο. Στη συνέχεια το ισότοπο αναγκάστηκε να διεγερθεί απορροφώντας ενέργεια, την οποία απελευθέρωσε αμέσως μετά υπό τη μορφή ακτίνων γάμα. Και η ακτινοβολία αυτή επέτρεψε στους ερευνητές να υπολογίσουν το σχήμα του πυρήνα. 
Όπως εξηγεί ο Τιμ Τσαπ του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, μέλος της ερευνητικής ομάδας, "το σχήμα αχλαδιού είναι πολύ ιδιαίτερο. Σημαίνει ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια από τα οποία αποτελείται ο πυρήνας βρίσκονται σε ελαφρώς διαφορετικές θέσεις κατά μήκος ενός εσωτερικού άξονα".
Το ενδιαφέρον όμως της μελέτης δεν περιορίζεται στην πυρηνική φυσική. Οι αλληλεπιδράσεις στο εσωτερικό του πυρήνα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίλυση ορισμένων προβλημάτων τα οποία αφήνει αναπάντητα το λεγόμενο Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής.
Το Μοντέλο προβλέπει ότι κατά τη δημιουργία του Σύμπαντος πρέπει να σχηματίστηκαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Αυτό όμως δεν φαίνεται να ισχύει, αφού το Σύμπαν όπως το γνωρίζουμε αποτελείται ουσιαστικά εξ ολοκλήρου από κανονική ύλη.
Η εξήγηση αυτής της παρατηρούμενης "ασυμμετρίας" ύλης και αντιύλης είναι ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της σύγχρονης φυσικής.
Η νέα μελέτη ίσως βοηθήσει να επιβεβαιωθούν ή να διαψευστούν διάφορες θεωρητικές προεκτάσεις του Καθιερωμένου Μοντέλου που εξηγούν την ασυμμετρία.
Συγκεκριμένα, ο πυρήνας του ράδιου-224 ίσως δημιουργεί ένα ασθενές ηλεκτρικό δίπολο που οφείλεται στην ασύμμετρη κατανομή φορτίων. Η ανακάλυψη και η μελέτη ενός τέτοιου δίπολου θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για οριστικές απαντήσεις.

Ολόκληρο το άρθρο στο περιοδικό "Nature"

4 Μαΐ 2013

Η "επιστήμη" του ψησίματος !...

Το Πάσχα πλησιάζει και οι λάτρεις του οβελία σηκώνουν τα... μανίκια. Μικρές λεπτομέρειες που μπορεί να τους βοηθήσουν να δουν το ψήσιμο "αλλιώς"
 
Ο άνθρωπος από κάποια στιγμή και μετά άρχισε να ψήνει το κρέας προτού το καταβροχθίσει. Αυτό θεωρείται από τους σημερινούς ανθρωπολόγους ως ένα από τα σημαντικότερα βήματα που έκανε και ξεχώρισε από τα υπόλοιπα θηλαστικά επάνω στη Γη. Υπάρχει η άποψη ότι τα πρώτα κομμάτια κρέας τα έριχναν απλά επάνω στη φωτιά και αυτά βέβαια έβγαιναν ξεροψημένα αλλά κατάμαυρα. Μερικά κομμάτια όμως, που βρέθηκαν λίγο πιο μακριά, ίσως να υπέδειξαν με το πιο ήπιο ψήσιμό τους έναν καλύτερο τρόπο μεταχείρισης του κρέατος. Αφού έγινε κτήμα των ανθρώπων ότι είναι καλύτερα να ψήνεται το κρέας, το να περαστούν κομμάτια και σε ένα κλαδί που θα περιστρέφεται πάνω από τη φωτιά δεν απαίτησε χρόνο για να πραγματοποιηθεί. Η σούβλα θεωρείται ένας από τους αρχέγονους τρόπους ψησίματος. Στην "Οδύσσεια" μάλιστα (γ, στίχοι 461-472) αναφέρεται ότι "λιανίσαν τ' άλλα και τα πέρασαν στις σούβλες και τα ψήναν / τις ακρομύτικες στα χέρια τους αναβαστώντας σούβλες". Σήμερα έχουμε φθάσει να έχουμε στα χέρια μας και μαθηματικούς τύπους για την απόσταση του κρέατος από τη φωτιά!
Το "γλυκό σημείο"
Οι Αγγλοσάξονες χρησιμοποιούν έναν ειδικό όρο, το sweet spot, για να δώσουν έμφαση στο ότι μια εστία θερμότητας, όπως είναι τα αναμμένα κάρβουνα, δημιουργεί λίγο έξω από αυτήν ολόκληρη περιοχή όπου είναι το ιδανικό σημείο για να ψήσεις. Με τη βοήθεια πάντα των υπέρυθρων ακτίνων, ο Nathan Myhrvold, στο πεντάτομο έργο του "Modernist Cuisine", υπολογίζει ότι η απόσταση του γλυκού σημείου από τη φωτιά θα είναι ίση με το 18,5% του πλάτους (ή της διαμέτρου, αν είναι κυκλική) της σχάρας. Αυτό κατ' επέκταση ισχύει και για τη σούβλα.
Εδώ είναι χρήσιμο να αναφέρουμε και κάποιες σχετικές παρατηρήσεις:

*** Μικρές σχετικά ανυψώσεις από τη φωτιά δεν αλλάζουν αισθητά την ένταση του ψησίματος.
*** Αν όμως τα τοιχώματα σε μια ψησταριά είναι αρκετά στιλπνά (ακόμη και χάρη σε μια πρόχειρη επένδυση με αλουμινόχαρτο), τότε η ακτινοβολία αντανακλάται παντού και ένα μέρος της λούζει και το ψητό.
*** Υπάρχει η συνήθεια να τυλίγουν το σουβλιστό αρνί ολόκληρο ή σε κάποια σημεία του μόνο. Αυτό δεν γίνεται για να αυξηθεί η θερμοκρασία ψησίματος, αλλά αντίθετα ανακλώντας ένα μέρος της ακτινοβολίας έχουμε μείωση της θερμοκρασίας ψησίματος. Γι' αυτό βλέπουμε πολλές φορές προς το τέλος του σουβλίσματος κάποια ευαίσθητα σημεία να τα τυλίγουν με αλουμινόχαρτο, φυσικά για να μην καούν. Πάντως το ψήσιμο ενός μικρού σε μέγεθος σφαγίου, όπως είναι το αρνί, έχει το πλεονέκτημα ότι δεν υπάρχουν σε αυτό κομμάτια με διαφορετικές απαιτήσεις μαγειρέματος (όπως, π.χ., σε ένα μοσχάρι).
Ετοιμάζοντας τη σχάρα (ή τη σούβλα)
Επειδή τις ημέρες αυτές του κοπιώδους ψησίματος συμβαίνει συχνά να υπάρχει και σχάρα πάνω από τα κάρβουνα, αξίζει να αναφερθούν και κάποια μικρά μυστικά σχετικά με αυτήν. Έχω δει μαστόρους του ψησίματος να προτιμούν σιδερένιες σχάρες και να τις περιποιούνται πριν με ζηλευτή προσοχή. Αφού εξαφανιστούν με τη βοήθεια μαλακού χαρτιού τα ίχνη του προηγούμενου ψησίματος, ακολουθεί προσεκτική επάλειψη με βούτυρο ή εδώ στα μέρη μας με ελαιόλαδο. Στόχος είναι να σχηματιστεί στη μεταλλική επιφάνεια επιτεταρτοξείδιο του σιδήρου και όχι τριοξείδιο, δηλαδή σκουριά. Επιπλέον επιζητούμε να σχηματιστεί μια λεπτή αδιάβροχη επιφάνεια φτιαγμένη με οξειδωμένο λίπος που συγκρατείται γερά και στο μέταλλο με ηλεκτροχημικό τρόπο. Αλείφουμε λοιπόν πλούσια τη σχάρα με λάδι και την τοποθετούμε, άδεια, πολύ κοντά σε δυνατή φωτιά. Τα λίπη αποσυντίθενται σε λιπαρά οξέα και εστέρες. Τα οξέα δίνουν το επιτεταρτοξείδιο, ενώ οι εστέρες είναι υπεύθυνοι για να μη μένει νερό και να μην κολλάει η τροφή στο μέταλλο.
Το χθεσινό κρέας
Αυτοί που ψάχνουν λίγο περισσότερο τα πράγματα έχουν παρατηρήσει ότι το ψημένο κρέας όταν έχει μείνει και το ξαναζεστάνουμε την άλλη ημέρα δεν έχει και τόσο άσχημη γεύση. Μερικοί υποστηρίζουν ότι είναι και καλύτερη από την αρχική, χάρη στην οξείδωση που έχει υποστεί. Διότι όταν η οξείδωση είναι στην αρχή και σε περιορισμένη έκταση, δίνει την ευκαιρία να εμφανιστούν στη "σκηνή" και κάποιες νέες αρωματικές ουσίες. Μάλιστα, το να έχει ψηθεί το κρέας μαζί με βότανα όπως το θυμάρι, η ρίγανη και το δενδρολίβανο, που περιέχουν ισχυρά αντιοξειδωτικά, επιτρέπει να γίνεται η οξείδωση με ακόμη πιο αργό ρυθμό, οπότε μπορούμε να έχουμε καλή γεύση και την επόμενη ημέρα. Βέβαια όταν προχωρήσει η οξείδωση τελικά παίρνουμε ένα κρέας που μάλλον δεν τρώγεται πια. Καλό επίσης κάνει, υποτίθεται, και η προσθήκη βιταμίνης C, που επίσης είναι ισχυρό αντιοξειδωτικό, αλλά αυτό μάλλον αφορά πια τον χώρο της επαγγελματικής μαγειρικής.

Πηγή : ΒΗΜΑScience

1 Μαΐ 2013

Η μικρότερη ταινία στον κόσμο ... είναι φτιαγμένη από άτομα

Το φιλμάκι ενός λεπτού, με τίτλο "Ένα αγόρι και το άτομό του" δείχνει ένα αγόρι να παίζει με την μπάλα του, να χορεύει και να χοροπηδά σε ένα τραμπολίνο, συνοδεία μουσικής που παραπέμπει στα πρώτα παιχνίδια των υπολογιστών.
Τόσο το αγόρι όσο και τα αντικείμενα που εμφανίζονται στην ταινία είναι σχηματισμένα από μικρές άσπρες κουκκίδες, οι οποίες στην πραγματικότητα είναι άτομα οξυγόνου.
Σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο βάρους δύο τόνων, οι ειδικοί της IBM πλησίασαν μία υπερ-αιχμηρή ακίδα σε απόσταση ενός νανόμετρου (εκατομμυριοστό του μέτρου) από μία επιφάνεια χαλκού.
Σε αυτήν την απόσταση η ακίδα ελκύει τα μόρια μονοξειδίου του άνθρακα, επιτρέποντας τον κατάλληλο χειρισμό τους. Οι άσπρες κουκκίδες στο φιλμ είναι τα άτομα οξυγόνου.
Η όλη διαδικασία έγινε σε θερμοκρασία -268 βαθμούς Κελσίου, προκειμένου τα άτομα να είναι κατά το δυνατόν ακίνητα.
Συνολικά χρησιμοποιήθηκαν 242 φωτογραφίες για τα ισάριθμα καρέ του φιλμ. Κάθε καρέ έχει πραγματικές διαστάσεις 45x25 νανόμετρα, καθιστώντας το φιλμ "τη μικρότερη stop motion ταινία του κόσμου".
Stop motion είναι η τεχνική όπου τα αντικείμενα σε μια σκηνή δεν κινούνται σε πραγματικό χρόνο, αλλά η ψευδαίσθηση της κίνησης δίνεται από τη γρήγορη διαδοχή φωτογραφιών των αντικειμένων σε διαφορετικές θέσεις.
Πέραν της ψυχαγωγίας, οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία του φιλμ είναι παρόμοιες με αυτές που χρησιμοποιεί η IBM προκειμένου να δημιουργήσει μέσα αποθήκευσης δεδομένων επόμενης γενιάς.

Πηγή : in.gr