Το πρώτο «πορώδες υγρό»

Ένα «πορώδες» υγρό, το οποίο μπορεί να αποθηκεύει ανάμεσα στα μόριά του ασυνήθιστα μεγάλες ποσότητες αερίων, σχεδιάστηκε στον υπολογιστή και παρασκευάστηκε από ερευνητές στη Βρετανία -μια εφεύρεση που θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στην οικονομία του υδρογόνου ή στη μάχη κατά της κλιματικής αλλαγής.

 «Τα υλικά που περιέχουν μόνιμες τρύπες, ή πόρους, είναι πολύτιμα από τεχνολογική άποψη [...] Μέχρι πρόσφατα, όμως, αυτά τα πορώδη υλικά ήταν όλα στερεά» αναφέρει ο Στούαρτ Τζέιμς του Queen's University του Μπέλφαστ, επικεφαλής της διεθνούς μελέτης που δημοσιεύεται στο περιοδικό "Nature".
«Αυτό που κάναμε ήταν να σχεδιάσουμε ένα ειδικό υγρό από το μηδέν : σχεδιάσαμε τα σχήματα των μορίων από τα οποία αποτελείται το υγρό, έτσι ώστε το υγρό να μην καταλαμβάνει όλο το χώρο. Λόγω των άδειων οπών που υπήρχαν στο υγρό, διαπιστώσαμε μπορεί να διαλύει ασυνήθιστα μεγάλες ποσότητες αερίων» εξηγεί ο ερευνητής.

Το «πορώδες υγρό», εκτιμά η ομάδα, θα μπορούσε να αντικαταστήσει στερεά πορώδη υλικά που χρησιμοποιούνται στη χημική βιομηχανία για την παραγωγή μιας μεγάλης γκάμας προϊόντων, από τα πλαστικά μπουκάλια μέχρι τα υγρά καύσιμα.

Παρόμοια υλικά θα μπορούσαν ακόμα να χρησιμοποιηθούν για την αποθήκευση καύσιμου υδρογόνου, ή ακόμα και για την κατακράτηση και αποθήκευση του διοξειδίου του άνθρακα από ρυπογόνες βιομηχανίες.
Όπως λέει ο Δρ Τζέιμς, «οι αξιοσημείωτες ιδιότητες του νέου υγρού δημιουργούν αισιοδοξία για ενδιαφέρουσες εφαρμογές μακροπρόθεσμα».

Πηγή : in.gr

Στανένιο ή δισδιάστατος κασσίτερος : ο νέος ξάδελφος του γραφενίου

Φυσικοί στις ΗΠΑ και την Κίνα δημιούργησαν ένα νέο υλικό που θεωρείται «ξαδερφάκι» του γραφενίου, καθώς πιστεύεται ότι έχει εξίσου εντυπωσιακές ιδιότητες. Το υλικό ονομάζεται στανένιο και η ύπαρξη του είχε προβλεφθεί θεωρητικά πριν δύο χρόνια αλλά τώρα παράγεται για πρώτη φορά.

Το στανένιο αποτελείται από ένα δισδιάστατο στρώμα πάχους μόνο ενός ατόμου κασσιτέρου (αντί για άτομα άνθρακα όπως το γραφένιο). Τα άτομα αυτά είναι διατεταγμένα σε δομή πλέγματος πάνω σε ένα υπόστρωμα από τελλουρίδιο του βισμούθιου.

Πάντως, αυτή η πρώτη δημιουργία και παρατήρηση του νέου υλικού δεν μπόρεσε να επιβεβαιώσει τις «εξωτικές» ηλεκτρονικές ιδιότητες που θεωρητικά του αποδίδονται, κυρίως την μετάδοση ηλεκτρισμού χωρίς την παραμικρή θερμική απώλεια. Οι ερευνητές, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature Materials» θα συνεχίσουν να μελετούν το νέο υλικό.

Το στανένιο (από τη λατινική λέξη stannum που σημαίνει κασσίτερος) ανήκει σε μια νέα γενιά δισδιάστατων υλικών, που σχηματίζουν ένα πολύ λεπτό φιλμ πάχους μόνο ενός ατόμου από ένα συγκεκριμένο χημικό στοιχείο. Έτσι, έχει ανακαλυφθεί το πυριτένιο (από άτομα πυριτίου), το φωσφορένιο (από άτομα φωσφόρου), το γερμανένιο (από άτομα γερμάνιου) κ.α., καθώς και άλλα υπερ-υλικά, που συνδυάζουν περισσότερα άτομα χημικών στοιχείων.

Πολλά από αυτά τα «εξωτικά» υλικά είναι εξαιρετικοί αγωγοί του ηλεκτρισμού, αλλά το στανένιο -στη θεωρία τουλάχιστον- είναι το καλύτερο σε αυτό τον τομέα. Γι' αυτό, στο μέτρο που κάτι τέτοιο επιβεβαιωθεί, θα ήταν ιδανικό για τα ηλεκτρονικά κυκλώματα του μέλλοντος.

Ορισμένοι επιστήμονες, όπως ο γερμανός φυσικός Ραλφ Κλάεσεν του Πανεπιστημίου του Βίρτσμπουργκ, εξέφρασαν τις επιφυλάξεις τους κατά πόσο όντως δημιουργήθηκε το πρώτο στανένιο, κάτι που, όπως είπε, πρέπει να επιβεβαιωθεί με τη δημιουργία μεγαλύτερης ποσότητας.

Πηγή : Βήμα Science

Νόμπελ Χημείας για τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης του DNA

Δία τρία μοιράζεται το φετινό Νόμπελ Χημείας: ένας Τούρκος, ένας Αμερικανός και ένας Σουηδός μοιράζονται το μεγάλο βραβείο για τις «μηχανιστικές μελέτες της επιδιόρθωσης του DNA».
Η επιτροπή των Νόμπελ στη Σουηδική Βασιλική Ακαδημία Επιστημών επέλεξε τους Τόμας Λίνταλ από τη Σουηδία, Πολ Μόντριχ από τις ΗΠΑ και Αζίζ Σανζάρ από την Τουρκία.

Οι ανακαλύψεις τους έχουν κεφαλαιώδη σημασία για ασθένειες που οφείλονται σε αποτυχία των μηχανισμών επιδιόρθωσης, με κυριότερο παράδειγμα τον καρκίνο.

Μέχρι τη δεκαετία του 1970, βιολόγοι και χημικοί πίστευαν ότι το μόριο του DNA είναι εξαιρετικά σταθερό. Η πραγματικότητα όμως είναι ότι το γονιδίωμα κάθε κυττάρου αλλάζει συσσωρεύοντας τυχαίες μεταλλάξεις, ακόμα και χωρίς την επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων όπως η υπεριώδης ακτινοβολία και τα καρκινογόνα χημικά.

Ο λόγος που το DNA δεν εκφυλίζεται με την πάροδο του χρόνου είναι οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης του DNA -ουσιαστικά πρωτεΐνες που μαντάρουν την αλυσίδα του DNA και διορθώνουν τυχόν λάθη που εμφανίστηκαν είτε αυθόρμητα είτε κατά την αντιγραφή της γενετικής πληροφορίας.

Καθένας από τους τρεις βραβευθέντες ουσιαστικά ανακάλυψε έναν διαφορετικό μηχανισμό επιδιόρθωσης.
Ο Σουηδός Τόμας Λίνταλ, ο οποίος γεννήθηκε το 1938 και είναι σήμερα ερευνητής στο Ινστιτούτο «Φράνσις Κρικ» της Βρετανίας, ήταν ο πρώτος από τους τρεις νομπελίστες που ασχολήθηκε με το αντικείμενο. Το έργο του ξεκίνησε με την ανακάλυψη ότι το μόριο του DNA αποδομείται με τόσο μεγάλη ταχύτητα ώστε η εξέλιξη της ζωής στη Γη θα έπρεπε να είναι αδύνατη.
Η διερεύνηση της υπόθεσης τον οδήγησε στην ανακάλυψη του μηχανισμού «εκτομής βάσης» -έναν μηχανισμό που αφαιρεί από το DNA βάσεις, ή μεμονωμένα «γράμματα» της γενετικής πληροφορίας, οι οποίες έχουν υποστεί χημική αλλοίωση.

Η προσπάθεια συνεχίστηκε από τον Τούρκο Αζίζ Σανζάρ, ο οποίος γεννήθηκε το 1946 και είναι σήμερα καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας. Οι σημαντικές ανακαλύψεις του άργησαν να πείσουν την ερευνητική κοινότητα, σήμερα όμως η σημασία τους είναι σαφής: ο Σανζάρ χαρτογράφησε σε μοριακό επίπεδο έναν δεύτερο μηχανισμό επιδιόρθωσης, την «εκτομή νουκλεοτιδίων». 

Είναι ο μηχανισμός που επιτρέπει στα κύτταρα να διορθώνουν βλάβες που προκαλούνται από μεταλλαξιγόνους παράγοντες όπως η υπεριώδης ηλιακή ακτινοβολία.

Ένας τρίτος μηχανισμός περιγράφηκε από τον Αμερικανό Πολ Μόντριχ, ο οποίος γεννήθηκε το 1946 και είναι σήμερα ερευνητής στο Ιατρικό Ινστιτούτο «Χάουαρντ Χιουζ» στις ΗΠΑ. Πρόκειται για το μηχανισμό «επιδιόρθωσης σύζευξης βάσεων».

Ο μηχανισμός αυτός εξειδικεύεται στην επιδιόρθωση λαθών κατά τη διάρκεια αντιγραφής των μορίων DNA στο πλαίσιο της κυτταρικής διαίρεσης, όταν μια βάση στη μία αλυσίδα του DNA συνδέεται με λανθασμένη βάση στην απέναντι αλυσίδα.

Συγγενείς ανωμαλίες σε αυτόν τον μηχανισμό μπορούν για παράδειγμα να προκαλέσουν καρκίνο του παχέος εντέρου, επισημαίνει η επιτροπή των Νόμπελ.

Οι τρεις ερευνητές θα μοιραστούν το χρηματικό έπαθλο των 8 εκατ. σουηδικών κορονών, περίπου 860.000 ευρώ.

Υλικό είναι ταυτόχρονα και μονωτής και αγωγός του ηλεκτρισμού

Επιστήμονες στη Βρετανία ανακάλυψαν για πρώτη φορά ένα υλικό, το οποίο έχει μια άκρως ασυνήθιστη και μυστηριώδη ιδιότητα : συμπεριφέρεται ταυτόχρονα ως καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος, όσο και ως μονωτής. Η ανακάλυψη οδηγεί τους επιστήμονες να αναθεωρήσουν την κατανόησή τους, όσον αφορά την συμπεριφορά των υλικών, ενώ δείχνει ότι μπορεί να υπάρχει μια διαφορετική κατάσταση μόνωσης από αυτή που ήταν γνωστή μέχρι σήμερα.

Σε ένα υλικό που δρα ως μονωτής (π.χ. γυαλί ή καουτσούκ), τα ηλεκτρόνια δεν ρέουν ελεύθερα στο εσωτερικό του, όπως συμβαίνει σε ένα άλλο υλικό (όπως μέταλλο), που είναι καλός αγωγός του ρεύματος. Στην περίπτωση του νέου υλικού, που λέγεται εξαβορίδιο του σαμαρίου (SmB₆), αυτό δρα πότε ως μονωτής σε ορισμένες μετρήσεις και πότε ως καλός αγωγός σε άλλες μετρήσεις.

Ερευνητές, με επικεφαλής τη Δρ Σουχίτρα Σεμπάστιαν του διάσημου Εργαστηρίου Φυσικής Κάβεντις του Πανεπιστημίου Κέμπριτζ, δήλωσαν ότι προς το παρόν δεν γνωρίζουν για ποιον ακριβώς λόγο το υλικό συμπεριφέρεται τόσο περίεργα. Δεν αποκλείουν την ύπαρξη μιας τρίτης ενδιάμεσης φάσης, άγνωστης ως τώρα, που δεν είναι ούτε μονωτής, ούτε αγωγός του ρεύματος.

Μέχρι σήμερα είχαν βρεθεί και άλλα υλικά, που συμπεριφέρονταν ταυτόχρονα ως μονωτές και αγωγοί, όμως αυτό το πετυχαίνουν, επειδή έχουν δομή «σάντουιτς», με αποτέλεσμα η επιφάνεια του υλικού να συμπεριφέρεται διαφορετικά από το εσωτερικό του. Όμως στο εξαβορίδιο του σαμαρίου όλο το εσωτερικό του υλικού συμπεριφέρεται σαν μονωτής και αγωγός ταυτόχρονα.

Η ανακάλυψη του νέου υλικού «έχει τη δυνατότητα να ανατρέψει δεκαετίες συμβατικής σοφίας σχετικά με τη θεμελιώδη διχοτόμηση ανάμεσα στα μέταλλα (καλούς αγωγούς) και στους μονωτές», δήλωσε η Σεμπάστιαν.

Πηγή : in.gr

Τα τριαντάφυλλα ξαναβρίσκουν το χαμένο τους άρωμα

Τα τριαντάφυλλα που πωλούνται στα ανθοπωλεία είναι όμορφα και ανθεκτικά, έχουν χάσει όμως το πλούσιο άρωμα των προγόνων τους. 
Ένα γονίδιο που ανακαλύφθηκε σε γαλλικό εργαστήριο υπόσχεται τώρα να αποκαταστήσει την ευωδιαστή φήμη τους.

«Τα τριαντάφυλλα που προορίζονται για την αγορά κομμένων λουλουδιών σπάνια έχουν μυρωδιά» αναφέρει στο περιοδικό New Scientist η Σιλβί Μποντινό, επικεφαλής της μελέτης στο Πανεπιστήμιο της Λυόν στο Σεν Ετιέν. «Ελπίζουμε να βοηθήσουμε τους καλλιεργητές να επαναφέρουν περισσότερα αρώματα» λέει.

Προκειμένου να επιβεβαιώσουν την ανακάλυψη, οι ερευνητές εξάλειψαν το γονίδιο από το DNA αρωματικών ρόδων, οπότε τα άνθη τους έπαψαν να εκπέμπουν τα αιθέρια έλαια. Σε ένα δεύτερο πείραμα, διασταύρωσαν την αρωματική ποικιλία Old Bush με τη λιγότερο ευωδιαστή Rosa wichurana. Οι απόγονοι που κληρονόμησαν την αρωματική βερσιόν του γονιδίου RhNUDX1 είχαν πλούσιο άρωμα, ενώ οι υπόλοιποι όχι.

Η Μποντινό και οι συνεργάτες της αρχικά συνέκριναν τα γονιδιώματα δύο διαφορετικών ρόδων, την αρωματική ποικιλία Papa Meilland και τη συγγενική αλλά μη αρωματική ποικιλία Rouge Meilland. H πρώτη ποικιλία παράγει στα πέταλά της υψηλά επίπεδα αιθέριων ελαίων που ονομάζονται μονοτερπένια.

Η σύγκριση αποκάλυψε ένα γονίδιο, με την ονομασία RhNUDX1, το οποίο εκφράζεται (λειτουργεί) πιο έντονα στα πέταλα της μυρωδάτης ποικιλίας. Το γονίδιο κωδικοποιεί τη σύνθεση ενός ενζύμου που υπάρχει και σε άλλους οργανισμούς και προστατεύει τα κύτταρα από το θερμικό στρες. Στην περίπτωση του τριαντάφυλλου, όμως, σχετίζεται με την παραγωγή μονοτερπενίων.

Η ανακάλυψη ανοίγει τώρα το δρόμο για επιλεκτικές διασταυρώσεις που θα επαναφέρουν τη λειτουργία του γονιδίου στα άοσμα ρόδα. «Το RhNUDX1 μπορεί να φέρει πίσω όσα χάσαμε» σχολιάζει ο αρωματοποιός Μαρτίν Γκρας.

Τα ευρήματα, όμως, θα μπορούσαν να έχουν κι άλλες εφαρμογές, καθώς τα τερπενοειδή δεν αποκλείεται να χρησιμοποιούνται από τα τριαντάφυλλα και άλλα φυτά ως χημικά μηνύματα.

Η περίληψη του άρθρου στο περιοδικό  "Science" εδώ

Πηγή : in.gr

Η χημεία του καρπουζιού : χρώμα, άρωμα, "φυσικό Viagra" και ...εκρήξεις

Το καρπούζι είναι ένα δημοφιλές, δροσιστικό καλοκαιρινό φρούτο. Υπάρχει επίσης μια πολύ ενδιαφέρουσα χημεία πίσω του, από το χρώμα της σάρκας του και την πολυπλοκότητα του αρώματός του μέχρι τις ιστορίες για υποκατάστατο του Viagra και για εκρήξεις καρπουζιών στην Κίνα. Αυτό το άρθρο ρίχνει μια ματιά σε κάθε ένα από αυτά και τα μόρια πίσω τους.

Ας ξεκινήσουμε με το χρώμα. Ο καθένας είναι εξοικειωμένος με τον έντονο ροζ χρωματισμό της σάρκας του καρπουζιού. Φυσικά, υπάρχουν ορισμένες ποικιλίες καρπουζιού που δεν εμφανίζουν στην πραγματικότητα αυτό το χρωματισμό, αλλά το καρπούζι με ροζ-κόκκινη σάρκα είναι μακράν το πιο δημοφιλές. Η αιτία αυτού του χρωματισμού είναι μια χημική ουσία που ονομάζεται λυκοπένιο.

Το λυκοπένιο είναι μια καροτενοειδής χρωστική ουσία, όπως το β-καροτένιο (η ένωση που δίνει στα καρότα το πορτοκαλί χρώμα τους). Επίσης, βρίσκεται στις ντομάτες και είναι υπεύθυνο για το κόκκινο χρώμα τους. Το καρπούζι περιέχει στην πραγματικότητα ακόμη υψηλότερα επίπεδα λυκοπενίου από τις ντομάτες : μπορεί να περιέχει μέχρι και 72 μικρογραμμάρια ανά γραμμάριο, ενώ μια ακατέργαστη ντομάτα εκτιμάται ότι περιέχει 42 μικρογραμμάρια ανά γραμμάριο. Το λυκοπένιο έχει συνδεθεί με μια σειρά από οφέλη για την υγεία, αν και δεν υπάρχει τεκμηριωμένη επιστημονική απόδειξη για την πλειοψηφία από αυτά.

Το άρωμα του καρπουζιού από την άλλη πλευρά, έχει ερευνηθεί εκτενώς. Αυτό είναι ίσως εν μέρει αποτέλεσμα του ότι η γεύση του καρπουζιού είναι εξαιρετικά δύσκολο να παραχθεί τεχνητά και μια σειρά από έρευνες έχουν προσπαθήσει να απομονώσουν τα ακριβή μόρια που συμβάλλουν στο άρωμα και τη γεύση του. 

Η άποψη σχετικά με τα κύρια συστατικά του αρώματος του καρπουζιού διέφερε κατά τη διάρκεια των ετών. Οι αρχικές μελέτες πρότειναν ότι οι υπεύθυνες ενώσεις ήταν αλκοόλες με 6 και 9 άτομα άνθρακα. Η 3,6-εννεαδιεν-1-όλη, συγκεκριμένα, προτάθηκε ως η κύρια ένωση που συμβάλλει στο άρωμα, καθώς έχει μια μυρωδιά που περιγράφεται ως "καρπουζόφλουδα". Οι υποψίες για αυτές τις αλκοόλες υπήρχαν λόγω των σχετικά υψηλών συγκεντρώσεών τους.

Τώρα πιστεύεται ότι είναι οι αλδεΰδες με 6 και 9 άτομα άνθρακα που καθορίζουν το άρωμα στο καρπούζι. Οι προηγούμενοι ερευνητές είχαν αποτύχει να το συνειδητοποιήσουν αυτό, επειδή οι ενώσεις που συλλέγονταν παρέμεναν μεγάλο χρονικό διάστημα, κατά το οποίο οι αλδεΰδες μετατρέπονταν μέσω ενζυματικών δράσεων σε αλκοόλες. Οι επιστήμονες τώρα πιστεύουν ότι η 3,6-εννεαδιενάλη είναι το κυρίαρχο μόριο στο άρωμα του καρπουζιού και ότι πολλές άλλες αλδεΰδες συμβάλλουν επίσης. Μία από αυτές είναι η 3-εξενάλη, η ίδια ένωση που είναι σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνη για την οσμή του νωπού χόρτου - αυτό βοηθά να εξηγηθεί γιατί πολλοί άνθρωποι μπορούν να βρουν τα δύο αρώματα παρόμοια.

Ενώ η 3,6-εννεαδιενάλη μπορεί να είναι η ένωση που δίνει στο καρπούζι το άρωμα και τη γεύση του, δυστυχώς διασπάται εύκολα, γεγονός που περιορίζει τις δυνατότητες για χρήση της ως τεχνητό άρωμα. Προσπάθειες να παραχθούν εστέρες που μπορεί να έχουν ένα παρόμοιο άρωμα και γεύση επίσης δεν έχουν στεφθεί με επιτυχία μέχρι σήμερα.

H χημεία του καρπουζιού έχει γίνει είδηση ​​για πολλούς λόγους. Ένας από αυτούς είναι ότι το καρπούζι υποτίθεται ότι έχει αποτέλεσμα σαν το Viagra - με αποτέλεσμα ορισμένες ιστοσελίδες να αναφέρονται σε αυτό ως "Viagra της φύσης". Η χημική αιτιολογία είναι ότι τα καρπούζια περιέχουν ένα ικανοποιητικό επίπεδο του αμινοξέος κιτρουλίνη, που μεταβολίζεται σε αργινίνη στο σώμα. Η αργινίνη είναι ένα αμινοξύ που εμπλέκεται στη σύνθεση του μονοξειδίου του αζώτου (ή νιτρικού οξειδίου) στο σώμα, το οποίο με τη σειρά του συνδέεται με τη διεύρυνση των αιμοφόρων αγγείων. Αυτό επιτυγχάνεται με την αύξηση των επιπέδων της κυκλικής μονοφωσφορικής γουανοσίνης (cGMP).

Το Viagra λειτουργεί διασπώντας ένα ένζυμο (τη φωσφοδιεστεράση τύπου 5), το οποίο είναι υπεύθυνο για τη διάσπαση της cGMP. Το καρπούζι δεν έχει καμία επίδραση σε αυτό το ένζυμο, έτσι η φήμη ως φυσική εναλλακτική λύση του Viagra είναι ανακριβής. Επιπλέον, ακόμη και αν το καρπούζι είχε ένα τέτοιο συγκεκριμένο αποτέλεσμα, θα έπρεπε να φάει κάποιος πάρα πολλά καρπούζια για να ενισχύσει σημαντικά τα επίπεδα της αργινίνης, αλλά εκτός από αυτό δεν υπάρχει καμία απόδειξη ότι η αργινίνη από μόνη της θα δρούσε όπως το Viagra.

Μια διασκεδαστική ιστορία στη χημεία του καρπουζιού ήρθε στο προσκήνιο το 2011. Οι αγρότες στην Ανατολική Κίνα ήρθαν αντιμέτωποι με το κωμικό θέαμα ολόκληρα στρέμματα καρπούζια να εκρήγνυνται αυθόρμητα σε διάστημα λίγων ημερών. Όπως αποδείχθηκε, ήταν πολύ πιθανό να οφείλεται στην κακή χρήση ενός αυξητικού χημικού, παραγώγου της φαινυλουρίας που ονομάζεται "forchlorfenuron". Το forchlorfenuron έχει εγκριθεί για χρήση στα ακτινίδια, σταφύλια, σταφίδες και ενώ η χρήση του είναι απολύτως ασφαλής, δεν θεωρείται κατάλληλο για χρήση σε καρπούζια. Ο λόγος για αυτό είναι ότι οδηγεί σε παραμορφωμένο φρούτα και αλλάζει επίσης το χρώμα των σπόρων σε λευκό. Πιστεύεται οι Κινέζοι αγρότες που χρησιμοποιούν πάρα πολύ χημικές μεθόδους ανάπτυξης για τα καρπούζια τους, το χρησιμοποίησαν και μάλιστα σε λάθος εποχή του χρόνου, δηλαδή κατά τη διάρκεια μιας ιδιαίτερα υγρής περιόδου...

Για το κατ' εξοχήν καλοκαιρινό φρούτο ο Διονύσης Σαββόπουλος τραγουδάει

"...καλοκαίρι

με τη φέτα το καρπούζι στο 'να χέρι

με φιλιά μισολιωμένα, καλοκαίρι..."

Πηγή : compoundchem.com

Υγρή πανοπλία "σταματά τις σφαίρες καλύτερα από το Kevlar"

Ερευνητές πολωνικής εταιρείας που παράγει αλεξίσφαιρα γιλέκα αναπτύσσουν μια νέα τεχνολογία θωράκισης που βασίζεται σε ένα "μη νευτώνειο ρευστό", το οποίο στερεοποιείται απότομα όταν χτυπηθεί από σφαίρα.

To υγρό της εταιρείας Moratex, με την ονομασία STF (Shear-Thickening Fluid), δεν υπακούει στους νόμους των νευτώνειων ρευστών όπως το νερό. 

Στα ρευστά αυτά η δύναμη που απαιτείται για να κινηθεί ταχύτερα το υγρό αυξάνεται εκθετικά, και η αντίστασή του στην κίνηση εξαρτάται από τη θερμοκρασία.

Αντίθετα, το STF στερεοποιείται σε οποιαδήποτε θερμοκρασία όταν δεχθεί απότομες δυνάμεις.

H ακριβής σύσταση του υγρού είναι γνωστή μόνο στη Moratex και τους εφευρέτες του στο Στρατιωτικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας Θωράκισης στη Βαρσοβία. Εργαστηριακές δοκιμές έδειξαν πάντως ότι μπορεί να σταματήσει ένα μεγάλο εύρος βλημάτων, καθώς η ενέργεια της πρόσκρουσης εκτονώνεται σε μια μεγάλη επιφάνεια του ρευστού.

"Το ιξώδες του υγρού (δηλαδή το πόσο παχύρρευστο είναι) αυξάνεται χάρη στην διάταξη των σωματιδίων στη δομή του υγρού, τα οποία σχηματίζουν έναν φραγμό έναντι ενός εξωτερικού διατρητικού παράγοντα" δήλωσε η Καρολίνα Ολσέφσκα, η οποία πραγματοποιεί δοκιμές για λογαριασμό της Moratex.

Σύμφωνα με τον Μαρσίν Στρούζτσικ, αναπληρωτή διευθυντή ερευνών στην εταιρεία, το STF προσφέρει ανώτερο επίπεδο ασφάλειας σε σχέση με τα παραδοσιακά αλεξίσφαιρα γιλέκα, τα οποία κατασκευάζονται συνήθως από Kevlar.

Ο λόγος είναι ότι τα παραδοσιακά γιλέκα παραμορφώνονται περισσότερο κατά την πρόσκρουση και υποχωρούν σε βάθος μέχρι τέσσερα εκατοστά. Αυτό "μπορεί να προκαλέσει τραυματισμό στο στέρνο,  έμφραγμα του μυοκαρδίου ή θανατηφόρο βλάβη στον σπλήνα" είπε ο Στρούζτσικ. "Εξαλείψαμε αυτόν τον κίνδυνο κατά 100%, καθώς μειώσαμε την παραμόρφωση από τα τέσσερα εκατοστά στο ένα εκατοστό" υποστήριξε. Πρόσθεσε ότι τα παραδοσιακά αλεξίσφαιρα γιλέκα είναι επίσης βαρύτερα και εμποδίζουν περισσότερο τις κινήσεις του χρήστη.

Εκτός από το STF, η Moratex πειραματίζεται και με ένα "μαγνητορεολογικό" ρευστό, το οποίο αλλάζει απότομα ιξώδες όταν εκτεθεί σε μαγνητικό πεδίο.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, και τα δύο υγρά θα μπορούσαν να έχουν και άλλες πρακτικές εφαρμογές, όπως σε αθλητικά είδη και προφυλακτήρες αυτοκινήτων.

Πηγή : in.gr

Α' Παγκόσμιος Πόλεμος : ο "πόλεμος των χημικών"

(Γράφημα από το www.compoundchem.com)

Έχει εκφραστεί η άποψη ότι ο Α΄ Παγκόσμιος Πόλεμος ήταν ο "πόλεμος των χημικών", επειδή έγινε για πρώτη φορά ευρεία χρήση πολεμικών χημικών ουσιών και υπήρξε μεγάλη πρόοδος στη σύνθεση εκρηκτικών υλών.

Αυτός ο χημικός πόλεμος ήταν ένα σημαντικό συστατικό του πρώτου παγκόσμιου πολέμου και του πρώτου ολοκληρωτικού πολέμου του 20ού αιώνα.

Οι τύποι των χημικών όπλων που χρησιμοποιήθηκαν κυμαίνονταν από χημικές ουσίες που έκαναν τους στρατιώτες ανίκανους να πολεμήσουν, όπως δακρυγόνα και το καυστικό αέριο μουστάρδας, μέχρι θανατηφόρες ουσίες, όπως το φωσγένιο και το χλώριο.

Τα χημικά άρχισαν να χρησιμοποιούνται μετά τη παγίωση των θέσεων των δύο αντιπάλων στα χαρακώματα. Οι Γάλλοι χρησιμοποίησαν χειροβομβίδες 26 χιλιοστών οι οποίες περιείχαν δακρυγόνο αέριο, το οποίο δεν ήταν ικανό να φτάσει σε υψηλές συγκεντρώσεις σε ανοικτό χώρο γιατί γρήγορα διαλυόταν και γι' αυτό σταμάτησαν να τις χρησιμοποιούν. 

Αντιστοίχως, οι Γερμανοί έριξαν οβίδες με χλωροσουλφονική διανισιδίνη, η οποία ήταν γνωστό ότι προκαλεί ερεθισμό στους βλεννογόνους. Τις 27 Οκτωβρίου 1914, οι Γερμανοί έριξαν 3.000 τέτοιες οβίδες σε Βρετανούς στρατιώτες κοντά στο Νεβ-Σαπέλ, των οποίων όμως η υγεία δεν επηρεάστηκε από το αέριο. Οι Γερμανοί συνέχισαν να πειραματίζονται με τα αέρια και στις 31 Ιανουαρίου 1915 έριξαν στους Ρώσους περίπου 18.000 οβίδες οι οποίες περιείχαν ξυλυλοβρωμίδιο (μεθυλοβενζυλοβρωμίδιο), αλλά, λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών, το υλικό δεν εξαχνώθηκε και έτσι η επίθεση των Γερμανών αποκρούστηκε.

Οι Γερμανοί άλλαξαν το τρόπο με το οποίο διοχετευόταν το αέριο, καθώς το αέριο το οποίο διοχετευόταν με οβίδες δεν έφτανε σε υψηλή συγκέντρωση και αντ' αυτών, ύστερα από συμβουλή του καθηγητή Φριτς Χάμπερ, χρησιμοποίησαν κυλίνδρους αποθήκευσης αερίου.

Η πρώτη επιτυχημένη επίθεση με αέριο σε κυλίνδρους έλαβε χώρα τις 22 Απριλίου 1915, όταν οι Γερμανοί απελευθέρωσαν 168 τόνους χλωρίου κοντά στην πόλη Υπρ. Το αέριο κινήθηκε με τον άνεμο προς τις θέσεις των συμμάχων και προκάλεσε ένα ρήγμα στις θέσεις των Γάλλων μήκους 15 χιλιομέτρων περίπου. Παρόλα αυτά, οι Γερμανοί, έκπληκτοι με την επιτυχία τους, δεν κατάφεραν να εκμεταλλευτούν την κατάσταση. Επίσης, εξαιτίας του χλωρίου, το πεδίο της μάχης άλλαξε τελείως, καθώς τα φύλλα των δέντρων έγιναν λευκά και τα λουλούδια έχασαν το χρώμα τους.

Οι Γερμανοί χρησιμοποίησαν ξανά το χλώριο σε άλλο σημείο του μετώπου 36 ώρες αργότερα. Εκεί, ένας Καναδός λοχαγός ονόματι Μπέρτραντ, χημικός, αναγνώρισε το χλώριο και γνωρίζοντας ότι η ουρία το εξουδετερώνει, έδωσε εντολή στους άντρες του να βρέξουν με ούρα κομμάτια υφάσματος και να αναπνέουν μέσα από αυτά. Παρόλα αυτά, οι ποσότητες χλωρίου ήταν τέτοιες που εξουδετέρωσαν την ουρία και περνούσαν στο αναπνευστικό σύστημα των στρατιωτών.

Το 1915 εμφανίστηκαν και άλλα αέρια. Το φωσγένιο ήταν πιο αποτελεσματικό από το χλώριο γιατί ήταν άχρωμο και μύριζε σαν "μουχλιασμένο άχυρο" και έτσι ήταν πολύ δύσκολο να αναγνωριστεί. Επίσης χρησιμοποιήθηκε και το διφωσγένιο. Αυτά τα δύο αέρια προκάλεσαν το 80% των θανάτων που συνολικά προήλθαν από ασφυξιογόνα αέρια. Το φωσγένιο χρησιμοποιήθηκε πρώτα από τους Γερμανούς, στις 19 Δεκεμβρίου του 1915 και έξι μήνες αργότερα από τους Βρετανούς, των οποίων υπήρξε το κύριο χημικό όπλο (χρησιμοποίησαν 1.500 τόνους σε 15 επιθέσεις).

Ένα άλλο είδος χημικού όπλου που χρησιμοποιήθηκε ήταν το καυστικό αέριο μουστάρδας. Χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ως χημικό όπλο στις 12 Ιουλίου 1917, εναντίον των βρετανικών στρατευμάτων στην Υπρ σε οβίδες. Οι Γάλλοι το ονόμασαν υπερίτη, από το όνομα της πόλης Υπρ, ενώ οι Γερμανοί LOST, από τα αρχικά των Γερμανών χημικών Λόμμελ και Στάινκοφ, που είχαν την έμπνευση να χρησιμοποιηθεί ως πολεμικό χημικό όπλο. 

Στη συνέχεια, οι Σύμμαχοι το χρησιμοποίησαν εναντίον των Γερμανών και σε μία από αυτές τις επιθέσεις, στις 14 Οκτωβρίου 1918, ένα από τα θύματα ήταν ο νεαρός δεκανέας Αδόλφος Χίτλερ, ο οποίος πέρασε μήνες στο νοσοκομείο στο Πάσεβαλκ, κοντά στο Βερολίνο, με φριχτούς πόνους στα μάτια...

Πηγή : wikipedia

«Τετράγωνος πάγος» δημιουργήθηκε σε θερμοκρασία δωματίου

Ένας από τους δύο φυσικούς που βραβεύτηκαν με Νόμπελ για την ανακάλυψη του γραφενίου το 2014 καμαρώνει τώρα για μια νέα επιτυχία: χρησιμοποιώντας αυτή τη θαυματουργή μορφή άνθρακα, κατάφερε να δημιουργήσει μια νέα μορφή πάγου, και μάλιστα σε θερμοκρασία δωματίου.
Ο λεγόμενος «τετράγωνος» πάγος, στον οποίο τα μόρια νερού διατάσσονται σε σχήμα κύβου, είναι εντελώς διαφορετικός από τον πάγο που γνωρίζουμε, γνωστό ως πάγο I_h, που αποτελείται από μόρια νερού συνδεδεμένα σε εξάγωνα.

Σχεδόν όλος ο πάγος που υπάρχει στη Γη είναι πάγος I_h. Μέχρι σήμερα, όμως, οι φυσικοί έχουν ανακαλύψει ή δημιουργήσει ακόμα 16 μορφές πάγου, οι οποίες σχηματίζονται σε διαφορετικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

Για παράδειγμα ο πάγος I_c, υπάρχει έχει εντοπιστεί σε παγοκρυστάλλους ψηλά στην ατμόσφαιρα, ενώ μια τρίτη μορφή, ο πάγος ΧΙ, έχει βρεθεί σε αρχαίους πάγους της Ανταρκτικής.

Μια ακόμα μορφή πάγου, η οποία έχει μικρότερη πυκνότητα από όλες τις υπόλοιπες μορφές, δημιουργήθηκε στο εργαστήριο το 2014 και βαφτίστηκε πάγος XVI.

Ο νέος, τετράγωνος πάγος θα μπορούσε να αναγνωριστεί σύντομα ως η 18η γνωστή στερεά φάση του νερού. Δημιουργήθηκε από τον Αντρέ Γκέιμ, βρετανό φυσικό ρωσικής καταγωγής, ο οποίος βραβεύτηκε με το Νόμπελ Φυσικής το 2010 μαζί με τον συνάδελφό του Κονσταντίν Νοβοσέλοφ.
Οι δύο ερευνητές τιμήθηκαν για την ανακάλυψη του γραφενίου, μιας εξωτικής και άκρως υποσχόμενης μορφής άνθρακα, αποτελούμενης από άτομα άνθρακα που διατάσσονται όλα στο ίδιο επίπεδο.

Σε προηγούμενες μελέτες του, ο Γκέιμ είχε παρατηρήσει ότι το νερό μπορεί να περνάει ανεμπόδιστα μέσα από φύλλα γραφενίου, κάτι που δεν μπορούν να κάνουν άλλα μόρια, ακόμα και τα πολύ μικρότερα μόρια ήλιου. Η νέα μελέτη της ομάδας του εξηγεί το γιατί.

Ο Γκέιμ και οι συνεργάτες του τοποθέτησαν μια μικρή σταγόνα νερού πάνω σε ένα φύλλο γραφενίου, το οποίο κάλυψαν στη συνέχεια με ένα δεύτερο φύλλο του ίδιου υλικού.

Καθώς το νερό σταδιακά εξατμιζόταν, τα δύο φύλλα πλησίαζαν όλο και περισσότερο μεταξύ τους, μέχρι που έφτασαν σε απόσταση μόλις ενός νανομέτρου. Στην απόσταση αυτή, τα άτομα άνθρακα του γραφένιου διαταράσσουν τα ηλεκτρόνια των γειτονικών ατόμων με αποτέλεσμα να έλκονται μεταξύ τους.

Λόγω αυτής της έλξης, τα δύο φύλλα γραφενίου ασκούσαν στο νερό που υπήρχε ανάμεσά τους ακραία πίεση της τάξης των 10.000 ατμοσφαιρών.

Η πίεση ουσιαστικά ισοπέδωσε τα μόρια νερού και τα ανάγκασε να πάρουν τετραγωνική διάταξη ακόμα και σε θερμοκρασία δωματίου. Σε κάθε στρώμα του τετράγωνου πάγου, όλα τα άτομα διατάσσονται στο ίδιο επίπεδο και οι δεσμοί οξυγόνου-υδρογόνου σχηματίζουν ευθείες γωνίες. Ο πάγος που δημιούργησαν οι ερευνητές περιείχε δύο με τρία τέτοια στρώματα, με τα άτομα οξυγόνου των διαδοχικών στρωμάτων να κάθονται το ένα ακριβώς πάνω από το άλλο, σχηματίζοντας έτσι κύβους.

Ο λόγος που το νερό περνάει τόσο εύκολα μέσα από το γραφένιο είναι ότι ένα ελαφρύ σπρώξιμο στη μία άκρη του στρώματος πάγου αρκεί για να μετακινηθεί ολόκληρο το στρώμα σχεδόν χωρίς καθόλου τριβές.

Τα ευρήματα της μελέτης, λένε οι ερευνητές, είναι χρήσιμα για την κατανόηση της ροής του νερού σε πολύ στενούς χώρους, για παράδειγμα μέσα σε νανοσηλώνες άνθρακα ή διαμέσου των κυτταρικών μεμβρανών.

Θεωρητικά, μάλιστα, η δημιουργία τετράγωνου πάγου σε μεγάλες ποσότητες θα έδινε τετράγωνες χιονονιφάδες, αντί τις εξαγωνικές χιονονιφάδες που γνωρίζουμε στην καθημερινή ζωή.

Το παρακάτω βίντεο δείχνει τον τετράγωνο πάγο στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο :

150 χρόνια από τη δομή του Kekulé για το βενζόλιο

O Friedrich August Kekulé (1829-1896) ήταν γιος δημοσίου υπαλλήλου και γεννήθηκε στο Darmstadt. Μετά την αποφοίτησή του από το γυμνάσιο, το φθινόπωρο του 1847 εισήλθε στο Πανεπιστήμιο του Giessen , με την πρόθεση να σπουδάσει αρχιτεκτονική. Αφού άκουσε τις διαλέξεις του Justus von Liebig  κατά το πρώτο εξάμηνο του, αποφάσισε να σπουδάσει χημεία. Μετά από τέσσερα έτη σπουδών σε Giessen και μια σύντομη υποχρεωτική στρατιωτική θητεία, πήρε προσωρινές θέσεις βοηθού στο Παρίσι (1851-1852), στο Chur  της Ελβετίας (1852-1853) και στο Λονδίνο (1853-1855), όπου επηρεάστηκε αποφασιστικά από τον Alexander  Williamson. To  διδακτορικό του δίπλωμα απονεμήθηκε το καλοκαίρι του 1852.

Ο Kekulé και το βενζόλιο

Το πιο διάσημο έργο του Kekulé ήταν σχετικά με τη δομή του βενζολίου. Το 1865 δημοσίευσε ένα έγγραφο στα γαλλικά (γιατί βρισκόταν τότε στο γαλλόφωνο Βέλγιο), που υποδηλώνει ότι η δομή περιείχε ένα εξαμελή δακτύλιο ατόμων άνθρακα με εναλλασσόμενους απλούς και διπλούς δεσμούς.  Την επόμενη χρονιά έκανε μια πολύ μεγαλύτερη δημοσίευση στα γερμανικά για το ίδιο θέμα. Ο εμπειρικός τύπος για το βενζόλιο ήταν προ πολλού γνωστός, αλλά ο προσδιορισμός της δομής του ήταν μια πρόκληση. Ο Archibald Scott Couper το 1858 και o Joseph  Loschmidt  το 1861 πρότειναν πιθανές δομές που περιείχαν πολλαπλούς διπλούς δεσμούς ή πολλαπλά δαχτυλίδια, αλλά η μελέτη των αρωματικών ενώσεων ήταν στα πρώτα χρόνια της και πολύ λίγα στοιχεία ήταν διαθέσιμα τότε στους χημικούς.

Από τα στοιχεία που ήταν διαθέσιμα το 1865, ιδίως όσον αφορά τις σχέσεις των αρωματικών ισομερών, ο  Kekulé υποστήριξε την προτεινόμενη δομή του, εξετάζοντας τον αριθμό των ισομερών που παρατηρήθηκαν για τα παράγωγα του βενζολίου. Για κάθε μονοπαράγωγο του βενζολίου μόνο ένα ισομερές υπήρχε, πράγμα που σημαίνει ότι όλα τα έξι άτομα άνθρακα είναι ισοδύναμα, ούτως ώστε η υποκατάσταση σε οποιοδήποτε άνθρακα δίνει μόνο ένα δυνατό προϊόν. Για τα διπαράγωγα παρατηρήθηκαν τρία ισομερή, για τα οποία ο Kekulé πρότεινε δομές με τα δύο υποκατεστημένα άτομα άνθρακα να χωρίζονται από ένα, δύο και τρεις δεσμούς άνθρακα-άνθρακα. Αυτά αργότερα ονομάστηκαν ορθο-, μετα- και παρα- ισομερή αντίστοιχα.

Ωστόσο η δομή αυτή αμφισβητήθηκε έντονα από πολλούς, μεταξύ των οποίων οι Hermann Kolbe και Albert Ladenburg. Ο πρώτος θεωρούσε ότι η θεωρία διατυπώθηκε βεβιασμένα, ενώ ο δεύτερος υπέδειξε ότι τα δι- παράγωγα του βενζολίου θα έπρεπε να είναι περισσότερα από τρία αφού θα μπορούσε το σημερινό ορθο- παράγωγο να είναι διαφορετικό αν μεταξύ των δύο ατόμων άνθρακα με την υποκατάσταση μεσολαβούσε απλός ή διπλός δεσμός. Τα ισομερή αυτά δεν ανιχνεύθηκαν ποτέ κι αυτό έδωσε στον Kekulé τη βάση για να διατυπώσει το 1872 την πιο προχωρημένη από τις θεωρίες του, αυτή της "ταλάντωσης" του βενζολίου μεταξύ δύο ισοδύναμων δομών που διέφεραν στη σχετική θέση των απλών και διπλών δεσμών.

Αυτό σημαίνει ότι και οι έξι δεσμοί άνθρακα-άνθρακα είναι ισοδύναμοι, καθώς ο καθένας είναι απλός στο μισό του χρόνου και διπλός στο άλλο μισό. Μια πιο σταθερή θεωρητική βάση για μια παρόμοια ιδέα προτάθηκε αρκετά αργότερα, το 1928, από τον Linus Pauling, ο οποίος αντικατέστησε την ταλάντωση με την έννοια του "συντονισμού" μεταξύ των δομών.

Το όνειρο με τον ουροβόρο

Η σημασία της δομής του βενζολίου και κατ' επέκταση όλων των αρωματικών ενώσεων ήταν τόση ώστε η Γερμανική Χημική Κοινότητα οργάνωσε το 1890 έναν εορτασμό για τα 25 χρόνια από την πρόταση της δομής από τον Kekulé. Στον εορτασμό αυτό μίλησε ο ίδιος ο Kekulé για τη δημιουργία της θεωρίας. Είπε ότι είχε ανακαλύψει το σχήμα του δακτυλίου του μορίου βενζολίου μετά από ένα όνειρο που είδε μια μέρα : ενός φιδιού που έτρωγε την ουρά του (αυτό είναι ένα αρχαίο σύμβολο γνωστό ως ουροβόρος). Η εικόνα αυτή δεν είναι βέβαια καθημερινό φαινόμενο στη ζωή αποτελεί όμως ένα γνωστό αλχημιστικό μοτίβο και προφανώς ήταν στο γνωστικό υπόβαθρο του Kekulé όπως και πολλών από τους ακροατές του.

Πηγή : Wikipedia