Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'światło' .
Znaleziono 77 wyników
-
Najnowsze eksperymenty przeprowadzone przez Grupę Fotoniki Kwantowej w DTU Fotonik oraz Instytut Nielsa Bohra z Uniwersytetu Kopenhaskiego dowodzą, że kwantowe kropki... nie są kropkami. Odkrycie to ma kolosalne znacznie, gdyż otwiera drogę dla nowych zastosowań kropek. Kwantowa kropka to specyficzne źródło światła, które emituje pojedyncze fotony. Składa się ona z tysięcy atomów. Dotychczas sądzono, że rzeczywiście jest to kopka, czyli punktowe źródło światła. Uczeni doszli jednak do wniosku, że kropka nie jest kropką. Podczas przeprowadzonego eksperymentu naukowcy rejestrowali emisję fotonów z kwantowych kropek umieszczonych blisko metalicznego lustra. Punktowe źródło światła ma takie same właściwości niezależnie od swojego ułożenia - standardowego czy odwróconego do góry nogami. Uczeni zaobserwowali jednak, że po odwróceniu kropki symetria zostaje zaburzona, a zatem właściwości emisji są zależne od ułożenia. To wskazuje, że kropki nie są kropkami. Mogą zatem być bardziej użyteczne niż dotychczas sądzono. Na powierzchniach metalicznych luster pojawiają się plazmony, a plazmonika to bardzo obiecująca dziedzina nauki, która może znaleźć zastosowanie w informatyce kwantowej czy pozyskiwaniu energii słonecznej. Fakt, że właściwości światła emitowanego z kwantowych kropek mogą być znacząco zmieniane oznacza, że światło takie może z jeszcze większym prawdopodobieństwem niż przypuszczano prowadzić do wzbudzania plazmonów. Kwantowe kropki mogą zatem współpracować z nimi bardziej efektywnie, a zatem mogą być wydajnym źródłem światła w urządzeniach nanofotoniczych. Najnowsze odkrycie znajdzie też zastosowanie w innych niż plazmonika dziedzinach wiedzy, takich jak elektrodynamika kwantowa czy badania nad fotonicznymi kryształami.
-
Dwoje naukowców z Instytutu Oceanografii imienia Scripps Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego zbadało tajemnicze rozbłyski oślepiającego luminescencyjnego światła, emitowane przez ślimaka morskiego Hinea brasiliana. Wg nich, mają one służyć odstraszaniu drapieżników, stwarzając złudzenie, że migające zwierzęta są większe niż w rzeczywistości. Mięczaki te występują przeważnie w ciasnych skupiskach wzdłuż skalistych brzegów. Amerykanie zauważyli, że zamiast wytwarzać skoncentrowany promień światła, H. brasiliana wykorzystują muszlę do rozpraszania i rozprzestrzeniania na wszystkie strony zielonej poświaty. Dimitri Deheyn przeprowadził eksperymenty w uniwersyteckim akwarium. Dzięki temu udokumentował, w jaki sposób ślimak włącza świecenie. Podczas badań konfrontował mięczaka z krabem lub pływającą w pobliżu krewetką. Nerida Wilson, która w międzyczasie przeszła do Muzeum Australijskiego w Sydney, pomagała koledze, zbierając ślimaki u wybrzeży Australii. To rzadkość, by jakiekolwiek żyjące przy dnie ślimaki wykorzystywały bioluminescencję. Jeszcze bardziej zdumiewa, że nasz mięczak ma tak skutecznie maksymalizującą sygnał muszlę – podkreśla Wilson. Odkrycie mechanizmu, za pośrednictwem którego H. brasiliana świeci, zaskoczyło naukowców. Dotąd żółtawą, nieprzezroczystą muszlę postrzegano bowiem jako strukturę uniemożliwiającą transmisję światła. Tymczasem okazuje się, że działa ona jak filtr. Gdy ciało ślimaka zaczyna świecić, muszla rozprasza tylko zielone promieniowanie. W przyszłości akademicy zamierzają dokładniej zbadać to zjawisko. Najprawdopodobniej znajdzie ono zastosowanie przemysłowe.
-
Chcesz uniknąć depresji? Wyłącz wieczorem komputer
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Psychologia
Badania na chomikach syberyjskich wskazują, że rozproszone światło nocą, pochodzące choćby z ekranu telewizora czy komputera, może wywoływać zmiany w mózgu, które prowadzą do zaburzeń nastroju, np. depresji. Na razie nie wiadomo, czy u ludzi występuje podobne zjawisko, wiele jednak wskazuje na to, że tak. Swego rodzaju potwierdzeniem wydają się być pracownicy zmian nocnych, u których kontakt ze światłem w normalnej porze odpoczynku zwiększa ryzyko zaburzeń nastroju. Zespół Tracy Bedrosian, doktorantki z Uniwersytetu Stanowego Ohio, umieszczał chomiki w dwóch środowiskach. W jednym zwierzęta wystawiano na działanie 16 godzin światła dziennego i 8 godz. kompletnych ciemności. Przy drugim scenariuszu gryzonie także przybywały 16 godzin w świetle, lecz w nocy nie wyłączano w pełni lamp (intensywność oświetlenia przypominała wartości osiągane w ciemnym pokoju z działającym telewizorem). Po 2 miesiącach naukowcy sprawdzali, czy u chomików nie występują zachowania świadczące o depresji, np. czy nadal interesują je czynności sprawiające przyjemność, w tym picie słodkiej wody. Obu grupom gryzoni dano do wyboru wodę z kranu i wodę posłodzoną. Okazało się, że zwierzęta z grupy oświetlanej nocą piły w przybliżeniu takie same ilości obu rodzajów wody, nie wykazywały więc preferencji typowych dla swojego gatunku. Bedrosian uważa, że można to uznać za reakcję przypominającą depresję. Zmianom zachowania towarzyszyły zmiany w budowie mózgu, a konkretnie hipokampa. W komórkach nerwowych tego rejonu występowało mniej kolców dendrytycznych – bogatych w aktynę wyrostków, które pokrywają dendryty neuronów pobudzających. To również pokrywa się z wynikami badań na ludziach, ponieważ wcześniej ustalono, że pacjenci z głęboką depresją mają mniejsze hipokampy. Amerykanie sądzą, że zmiany mózgowe są skutkiem wahań w wytwarzaniu melatoniny. Hormon te sygnalizuje organizmowi, że nadszedł czas na odpoczynek, ale światło nocą zaburza jego produkcję. Jako że melatonina wykazuje pewne działanie przeciwdepresyjne, ograniczenie jej ilości obniża nastrój. -
Kiedyś miasta oświetlały latarnie gazowe, olejowe czy naftowe, potem elektryczne, teraz przyszedł, być może, czas na żywe latarnie z drzew. Tajwańscy badacze odkryli bowiem, że wprowadzenie do liści nanocząstek złota powoduje, że nocą emitują one czerwonawe światło. Na to, że nanocząstki złota mogą wywoływać luminescencję liści, wpadł dr Yen-Hsun Su z Centrum Badawczego Nauk Stosowanych na Academia Sinica. Jego artykuł ukazał się w piśmie Nanoscale. Diody LED zastąpiły tradycyjne źródła światła w wielu wyświetlaczach i ulicznych latarniach. Sporo emitujących światło diod wykorzystuje do uzyskania różnych długości fal luminescencyjny proszek [luminofor]. Jest on jednak wysoce toksyczny i drogi. Stąd pomysł doktora Yen-Hsun Wu, by wynaleźć metodę zastąpienia go czymś bezpieczniejszym – opowiada prof. Shih-Hui Chang. Tajwańczycy umieścili nanocząstki złota w liściach bakopy karolińskiej (Bacopa caroliniana), która jest popularną rośliną akwariową, ponieważ w naturze występuje na bagnach i dobrze rośnie w półzanurzeniu. Oświetlenie ultrafioletem prowadziło do niebiesko-fioletowej fluorescencji nanocząstek, a w konsekwencji do emisji czerwonawego światła przez otaczający chlorofil. W wywiadzie udzielonym pismu Chemistry World Yen-Hsun Su roztacza interesującą wizję przyszłości. Bio-LED-y z roślin oświetlają w niej drogi, co prowadzi do ograniczenia zanieczyszczenia światłem sztucznym, a dodatkowo spadku zanieczyszczenia dwutlenkiem węgla. Nie tylko nie trzeba bowiem korzystać z elektryczności, ale i biodiody nadal przeprowadzają fotosyntezę w swoich chloroplastach. Profesorowie Wei-Min Zhang i Shih-Hui Chang oraz doktor Yen-Hsun Su zaznaczają, że technologię i efektywność bioluminescencji trzeba jeszcze poprawić.
-
Naukowcy z Imperial College London opracowali teoretyczną koncepcję manipulowania światłem przechodzącym w pobliżu obiektu. To oznacza, że teoretycznie możliwe jest ukrycie przed obserwatorem rozgrywających się wydarzeń tak, by nie zdawał on sobie z tego sprawy. Jak wcześniej donosiliśmy, profesor John Pendry z UCL opracował ideę czapki-niewidki stworzonej z metamateriałów. Teraz zespół pracujący pod kierunkiem profesora Martina McCalla matematcznie rozszerzył pomysł Pendry'ego na ukrywanie całych zdarzeń, a nie tylko obiektów. Światło zwalnia gdy wnika w materiał. Jednak teoretycznie możliwe jest manipulowanie promieniami światła tak, by niektóre przyspieszały, a inne zwalniały - mówi McCall. Twierdzi on, że w ten sposób można spowodować, iż część światła dotrze do obserwatora przed zdarzeniem, a część się znacznie spóźni. W efekcie przez krótki czas wydarzenie nie będzie oświetlone i nie będziemy mogli go obserwować. To z kolei prowadzi do teoretyczej możliwości niezauważalnej dla obserwatora manipulacji energię, informacją i materią. Jak mówi McCall, gdy będziemy obserwowali osobę poruszającą się korytarzem, sprawi to na nas takie wrażenie, jakby używała ona znanego ze StarTreka transportera, gdyż nagle pojawi się w innym miejscu, niż była jeszcze przed chwilą. Teoretycznie osoba ta mogłaby zrobić coś, czego obserwator nie dostrzeże. Ukrywanie poruszających się ludzi to wciąż jedynie wizja z dziedziny science-fiction, jednak model zespołu McCalla może znaleźć praktyczne zastosowanie w optyce czy elektronice. Doktor Paul Kinsler opracował już prototypową architekturę dla łączy optycznych i układów logicznych, która korzysta z koncepcji McCalla. Pomysł Kinslera zakłada, że przesył danych mógłby zostać zatrzymany w celu przeprowadzenia obliczeń, których wyniki powinny dotrzeć wcześniej. Z punktu widzenia innych części układu scalonego czy sieci przetwarzanie informacji wyglądałoby na ciągłe. Uzyskano by w ten sposób "przerwanie bez przerwania". Alberto Favaro, jeden z członków zespołu badawczego, wyjaśnia to w ten sposób: wyobraźmy sobie kanał przesyłu danych komputerowych jako autostradę pełną samochodów. Chcemy, by przez autostradę przeszedł pieszy, ale by nie prowadziło to do zatrzymania ruchu. Spowalniamy więc samochody znajdujące się przed przejściem, a te, które są na nim i za nim, przyspieszamy. Tworzymy w ten sposób przerwę, którą pieszy może przejść. W tym samym czasie obserwator stojący na dalszym odcinku autostrady nie zauważy niczego oprócz płynnie poruszających się samochodów. Uczeni, tworząc swoją koncepcję, musieli zmierzyć się z problemem przyspieszenia przesyłanych danych bez naruszania praw teorii względności. Favaro poradził sobie z tym, projektując teoretyczny materiał, którego właściwości zmieniają się w czasie i przestrzeni. Jesteśmy pewni, że koncepcja czasoprzestrzennej czapki-niewidki otwiera przed nami wiele różnych możliwości. Jednak na obecnym etapie to praca czysto teoretyczna i musimy dopracować szczegóły potencjalnych zastosowań - mówi McCall.
-
Badacze z Laboratorium Energetyki Laserowej Univeristy of Rochester opracowali błonę, która nie przepuszcza gazu, gdy na jej powierzchnię rzutowane jest światło ultrafioletowe, i uwalnia go, kiedy barwa, czyli długość fali, ulega zmianie (w tym przypadku na promieniowanie fioletowe). Wynalazcami pierwszej kontrolowanej w ten sposób membrany są student Eric Glowacki i jego opiekun naukowy Kenneth Marshall. Błonę wykonano z kawałka plastiku, w którym wydrążono otwory. Znajdują się w nich ciekłe kryształy i barwnik. Kiedy na błonę pada fioletowe światło, cząsteczki barwnika prostują się, a kryształy ustawiają się w rzędzie, co zapewnia bezproblemowy przepływ gazu. Po zmianie światła na ultrafioletowe molekuły barwnika wyginają się, przybierając kształt bumerangów czy, jak kto woli, bananów. Kryształy rozchodzą się w przypadkowych kierunkach, blokując gazowi przejście. Glowacki tłumaczy, że kontrolowanie przepuszczalności błony za pomocą światła, a nie temperatury czy elektryczności – dwóch często używanych obecnie metod – jest dużo wygodniejsze. Po pierwsze, można to robić zdalnie. Po drugie, kolor światła padającego na membranę daje się zmieniać bardzo precyzyjnie i właściwie natychmiast. Rozgrzewanie lub chłodzenie wymagają za to czasu, a powtarzanie tych procesów prowadzi niekiedy do uszkodzenia błony. Po trzecie, światło nie doprowadza do zapłonu, co ma niebagatelne znaczenie przy pracy z węglowodorami i innymi palnymi gazami. Po czwarte wreszcie, ilość energii świetnej potrzebnej do "przełączenia" membrany jest minimalna. Choć z pozoru prosta, nowatorska błona powstaje w kilku etapach. Na początku okrągły kawałek plastiku jest bombardowany strumieniem neutronów. W wyniku tego powstają równej wielkości otworki o średnicy ok. 1/100 mm. Następnie plastik zanurza się w roztworze ciekłych kryształów i barwnika, który wypełnia dziurki dzięki zjawiskom kapilarnym. Na końcu membranę umieszcza się w wirówce, by usunąć z powierzchni nadmiar kryształów. Amerykanie mają nadzieję, że w przyszłości ich wynalazek przyda się do dostarczania leków czy kontrolowania procesów przemysłowych. Na razie udało mu się zadebiutować na branżowej konferencji.
-
Naukowcy z The Australian National University są autorami najbardziej efektywnej jak dotychczas kości kwantowej pamięci. Udało im się zatrzymać i kontrolować światło oraz manipulować elektronami. Wszystko w krysztale schłodzonym do temperatury -270 stopni Celsjusza. Światło wpadające do kryształu jest zwalniane aż do zatrzymania się i pozostaje tam tak długo, jak chcemy. Otrzymujemy w ten sposób trójwymiarowy hologram, dokładny do ostatniego fotonu - mówił Morgan Hedges, główny autor badań. Dodał przy tym, że z fakt, iż taki hologram można odczytać tylko raz, czyni całość bardzo dobrym narzędziem służącym bezpiecznej komunikacji. Australijscy naukowcy mają też nadzieję, że uda się przeprowadzić testy pokazujące, jak kwantowe splątanie ma się do teorii względności. Możemy splątać stany kwantowe w dwóch układach pamięci, to znaczy w dwóch kryształach. Zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, odczytanie stanu jednego z nich doprowadzi do zmiany stanu drugiego, niezależnie od odległości dzielących oba kryształy. Zgodnie z teorią względności, to w jaki sposób płynie czas dla układu pamięci zależy od tego, jak się on porusza. Jeśli będziemy mieli dobre kości kwantowej pamięci, to do zbadania interakcji pomiędzy obiema teoriami wystarczy wsadzić jeden z kryształów do bagażnika samochodu i wybrać się na przejażdżkę - stwierdza doktor Matthew Sellars. Zespół Sellarsa już wcześniej pokazał, jak można zatrzymać światło w krysztale na ponad sekundę, czyli 1000-krotnie dłużej, niż było to możliwe wcześniej. Teraz uczeni połączyli wysoką wydajność z możliwością zatrzymania światła na całe godziny.
-
Mark Fromhold wraz z zespołem z University of Nottingham opracował teoretyczny model pokazujący, w jaki sposób urządzenia półprzewodnikowe mogą zamieniać dźwięk w światło o częstotliwości liczonej w terahercach. Takie światło umożliwia wykrywanie np. raka skóry zanim jeszcze ujawni się on na powierzchni. Przyda się ono również w systemach bezpieczeństwa. Emisja terahercowa mieści się pomiędzy podczerwienią a mikrofalami. Fale takie przechodzą przez tworzywa sztuczne i włókna naturalne, ale są odbijane przez materiały wybuchowe i metal. Mogą zatem zastąpić kontrowersyjne skanery wykorzystywane obecnie na niektórych lotniskach, a pokazujące dokładny zarys ciała człowieka. Fale terahercowe reagują też na zmiany w tkankach wywołane np. rozwijającym się nowotworem. Brytyjscy naukowcy pokazali matematyczny model tego, co dzieje się, gdy kryształy składające się z naprzemiennych warstw dwóch półprzewodników (np. arsenku galu i arsenku glinowo-galowego) zostaną poddane działaniu fali dźwiękowej o częstotliwości około 60 GHz. W takich warunkach pojawia się skompresowana fala, która rozprzestrzenia się w krysztale, wyłapuje wolne elektrony i je ze sobą unosi. Jednak gdy amplituda fali przekracza pewną wartość to, jak wynika z opracowanego właśnie modelu, elektrony są uwalniane przez falę i zaczynają oscylować wokół siatki krystalicznej. Pojawia się zjawisko zwane oscylacjami Blocha, które jest zwykle obserwowane po przyłożeniu napięcia do kryształu. Oscylujące elektrony działają jak dipole i emitują fotony o terahercowej częstotliwości. Urządzenie wykorzystujące opisany przez Fromholda model musiałoby używać źródła dźwięku o wysokiej częstotliwości. Takie źródło już powstało i jest nim wynaleziony niedawno saser. Najpoważniejszą przeszkodą w praktycznym zastosowaniu modelu Fremholda jest fakt, że używany półprzewodnik musi być schłodzony do temperatury 4,2 kelwinów, gdyż tylko to daje pewność, iż w półprzewodniku nie pojawią się wibracje spowodowane temperaturą, co zniszczyłoby oscylacje Blocha. Prace Brytyjczyków chwali Arkadii Krokhin z University of North Texas: Wyliczenia są piękne. Pomysł zupełnie nowy. Nigdy nie słyszałem o zamienianiu dźwięku w terahercowe światło.
-
Dzięki luminescencji spodnia część ciała niektórych rekinów emituje światło. W ten sprytny sposób zwierzęta stają się niewidzialne zarówno dla ofiar, jak i dla innych drapieżników. Świeci ok. 50 gatunków, czyli ponad 10% znanych rekinów. Pierwsze badania eksperymentalne nad luminescencją tych ryb chrzęstnoszkieletowych przeprowadził zespół Juliena Claesa z Laboratorium Biologii Morskiej na Uniwersytecie Katolickim w Leuven. Belgowie skupili się na jednym ze świecących gatunków – kolczaku czarnym (Etmopterus spinax), który naturalnie występuje w północnym Atlantyku i Morzu Śródziemnym. Jak tłumaczy Claes, rekiny zawdzięczają swój połysk zlokalizowanym na brzuchu narządom świetlnym, inaczej fotoforom. Ponieważ wiele drapieżników ma skierowane ku górze oczy, to powszechna metoda kamuflażu w strefie mezopelagialu (rozciągającej się od 200 do 1000 m głębokości). U rekinów zademonstrowano ją jednak po raz pierwszy. Na potrzeby studium schwytano samce i samice kolczaków czarnych z okolic Bergen w Norwegii. Ryby przetransportowano potem do Espeland Marine Station, gdzie przebywały – jak na wolności - w zbiornikach z zimną, ciemną wodą. W takich warunkach Belgowie zmierzyli luminescencję każdego osobnika. Po kilku dniach operację powtórzono, tym razem jednak najpierw nad głową rekinów umieszczono źródło światła. Tuż po schwytaniu u wielu zwierząt odnotowano spontaniczne długotrwałe świecenie. Czasem utrzymywało się ono nawet godzinę. Widmo światła było dopasowane do warunków panujących w fiordzie – brzuch emitował intensywne zielone lub niebieskawe światło. Po stymulacji okazało się, że ryby potrafią w pewnym stopniu uzgodnić swoje reakcje z zewnętrznymi zmianami oświetlenia. Oznacza to, że kolczaki wykorzystują informacje docierające do oczu i szyszynki. Ponieważ otwór gębowy E. spinax znajduje się po spodniej stronie ciała, oszukana ofiara, np. kryl, zostaje pożarta w mgnieniu oka. Luminescencja jest także pociągająca dla płci przeciwnej. Luminescencja służy także do komunikowania, ponieważ z bliska niektóre części ciała wydają się bardziej rozświetlone. Dotyczy to m.in. rejonu miednicy, gdzie znajdują się narządy płciowe – opowiada Claes.
-
Naukowcy wykazali, że idealną porą na poranną przerwę kawową – tak w domu, jak i w biurze - jest godzina jedenasta. Profesor Charles Spence z Wydziału Psychologii Eksperymentalnej Uniwersytetu Oksfordzkiego ułożył równanie, uwzględniając wiele czynników, w tym towarzystwo, oświetlenie, muzykę czy aromat naparu. Jak widać, nie chodzi wyłącznie o jakąkolwiek małą czarną czy kawopodobny smak. Wyliczając najprzyjemniejszy moment na kawę (M), badacz wziął pod uwagę smak (S), otoczenie (O), naczynie, w którym jest ona podawana (N), towarzystwo (T) oraz porę dnia, na którą przypada przerwa ©. A oto ułożone na tej podstawie równanie: M=0,5xS+0,5xO+0,3xN+0,15xT+0,05xC. Brytyjczyk odkrył, że najlepiej raczyć się małą czarną o 11 w dobrze oświetlonym pomieszczeniu bądź w słońcu na łonie natury. O tej bowiem porze podniebienie przeciętnego człowieka osiąga swoją szczytową formę. Warto przy tym słuchać włoskiej opery bądź wokalisty o niskim i chropawym głosie. Dbając o jakość doświadczenia, należy się zaopatrzyć w kawę o silnym aromacie, ponieważ 80% smaku napojów i pokarmów pochodzi z nosa, a nie języka. W żadnym razie nie wolno pić kawy w samotności. Co ważne, ciepły napar sprawia, że postrzegamy innych w korzystniejszym niż zazwyczaj świetle. Spostrzeżenia Spence'a zostały ujęte w artykule pt. Zmieniające smaki. Autor objaśnia w nim krok po kroku, jak wskazówki środowiskowe wpływają na przeprowadzaną przez mózg interpretację smaku i przyjemność wynikającą z jedzenia czy picia.
-
Specjaliści IBM-a dokonali niezwykle ważnego kroku na drodze do zastąpienia połączeń elektrycznych optycznymi w układzie scalonym. Inżynierowie zaprezentowali nanofotoniczny fotodetektor lawinowy. To najszybsze tego typu urządzenie, które umożliwi zbudowanie eksaflopowych komputerów. Urządzenie korzysta z obserwowanego w germanie "efektu lawiny". Podobnie jak lawina rozpoczyna się od ruchu niewielkiej ilości śniegu, tak w tym przypadku wykorzystywany jest fakt, że początkowo impuls świetlny (foton) uwalnia niewiele nośników ładunku (elektron), ale one uwalniają kolejne, te - następne i w efekcie otrzymujemy "lawinę" ładunków. Konwencjonalne fotodetektory lawinowe nie są w stanie wykryć szybkich sygnałów optycznych. Urządzenie IBM-a jest w stanie odbierać z prędkością 40 Gbps sygnały optyczne i jednocześnie pomnażać je dziesięciokrotnie. Co więcej, do pracy urządzenie wymaga zasilania rzędu 1,5 wolta, czyli 20 razy mniej, niż standardowe fotodetektory lawinowe. Innymi słowy, wiele urządzeń IBM-a można zasilić z pojedynczej baterii AA. Tymczasem obecnie dostępne podobne urządzenia potrzebują źródeł zasilania o napięciu 20-30V. Tak znaczące ulepszenie wydajności to wynik manipulowania w skali kilkudziesięciu atomów właściwościami elektrycznymi i optycznymi. Dzięki temu osiągnęliśmy wydajność przekraczającą zwykłe fizyczne możliwości. Te niewielkie urządzenia są w stanie wykryć niezwykle słabe impulsy światła i zwielokrotnić je w niespotykanym dotychczas zakresie, dodając przy tym bardzo mało niechcianego szumu - mówi doktor Solomon Assefa. W fotodetektorze IBM-a zwielokrotnienie zachodzi na przestrzeni zaledwie kilkudziesięciu nanometrów. Dzięki małym rozmiarom szum powodowany zwielokrotnieniem sygnału zostaje zredukowany o 50-70 procent w porównaniu ze standardowym fotodetektorem lawinowym. Dodatkowa zaleta produktu IBM-a jest taka, iż powstał z krzemu i germanu przy użyciu standardowych technik wykorzystywanych w przemyśle półprzewodnikowym.
-
Naukowcy z University of Pennsylvania stworzyli pierwszy obwód elektryczny, który sam się zasila tak długo, jak długo jest wystawiony na działanie światła słonecznego. Tego typu obwody mogą zostać wykorzystane do zasilania urządzeń przenośnych czy też posłużą, w dalekiej przyszłości, do stworzenia modelu ludzkiego mózgu. Dawn Bonnell, szef zespołu badawczego, który opracował obwód, mówi, że dzięki nowemu wynalazkowi np. ekran dotykowy tabletu czy smartfona będzie działał równocześnie jak bateria słoneczna, zapewniając zasilanie podzespołom urządzenia. Na razie jednak ze wspomnianego obwodu udaje się uzyskać niezwykle mało energii. Zbyt mało, by można było zasilać nią jakiekolwiek urządzenie. Uczeni twierdzą, że wkrótce ilość pozyskiwanej w ten sposób energii powinna się gwałtownie zwiększyć. Bonnel twierdzi, że teoretycznie można będzie stworzyć obwód o średnicy ludzkiego włosa i długości 2,5 centymetra, który wygeneruje prąd o napięciu 1 wolta i natężeniu 1 ampera.
-
Dermatolog dr Greg Pearson jest twórcą aplikacji na iPhone'a, która podczas rozmowy telefonicznej rozprawia się ponoć ze zmarszczkami i zmianami trądzikowymi na skórze właściciela. Emitowane światło niebieskie o długości fali wynoszącej 420 nanometrów oraz czerwone (550 nm) pomagają eliminować bakterie, działają przeciwzapalnie i stymulują wzrost kolagenu. Za dostępną od września ubiegłego roku aplikację trzeba zapłacić 1,99 dol. Można ją zainstalować również na iPodzie. Zanim będę mógł ocenić skuteczność AcneApp, musi jeszcze przejść wiele testów klinicznych – powiedział Pearson w komentarzu dla gazety The New York Times. Inni dermatolodzy są sceptycznie nastawieni do pomysłu kolegi po fachu. W badaniach, które przeprowadziliśmy, dane wskazywały na niską skuteczność światła niebieskiego i czerwonego w leczeniu trądziku. Potrzeba było aż [...] 88 sesji, zanim zobaczyliśmy jakiekolwiek efekty – opowiada dr Macrene Alexiades-Armenakas.
-
Naukowcy z MIT-u zaprezentowali pierwszy laser z germanu, który generuje fale światła o długości przydatnej w komunikacji. To jednocześnie pierwszy laser germanowy działający w temperaturze pokojowej. German, w przeciwieństwie do wielu innych materiałów, może być łatwo wykorzystany we współczesnym przemyśle półprzewodnikowym. Ponadto, co niezwykle ważne, skonstruowanie wspomnianego lasera dowodzi, że, wbrew wcześniejszym przewidywaniom, półprzewodniki z pośrednim pasmem wzbronionym mogą posłużyć do produkcji laserów. To niezwykle ważny krok w kierunku budowy komputerów przesyłających dane, a niewykluczone że i dokonujących obliczeń, za pomocą światła w miejsce elektryczności. Rosnąca wydajność obliczeniowa układów scalonych oznacza, że pomiędzy poszczególnymi komponentami komputera trzeba przesyłać coraz więcej danych. Wykorzystywanie do tego celu prądu elektrycznego ma tę wadę, że im szybciej chcemy przesłać informacje, tym więcej energii musimy zużyć. Znacznie bardziej wydajną metodą jest użycie światła, jednak tutaj pojawia się konieczność opracowania taniego sposobu integracji podzespołów optycznych i elektronicznych w jednym układzie scalonym. Wprowadzenie każdego nowego rodzaju podzespołów do układu scalonego to poważne wyzwanie. Trzeba bowiem znaleźć taki materiał, który pozwala na wyprodukowanie pożądanego podzespołu o potrzebnych właściwościach, a który jednocześnie dobrze wiąże się chemicznie z warstwami układu scalonego znajdującymi się pod nim i nad nim. Ponadto proces nakładania nowego podzespołu musi odbywać się w temperaturach i środowisku chemicznym odpowiednich dla innych materiałów tworzących układ scalony. Wiele takich materiałów źle "współpracuje" z krzemem, dlatego np. proces umieszczania w chipie laserów z arsenku galu jest bardzo skomplikowany i kosztowny. Tymczasem techniki pracy z germanem są dobrze poznane, znacznie prostsze i tańsze. German wykorzystywany jest od lat przez większość producentów półprzewodników. Służy on do produkcji rozciągniętego krzemu, w którym elektrony poruszają się szybciej, niż w zwykłym krzemie. We współczesnej elektronice wykorzystywane są takie półprzewodniki jak krzem, german czy arsenek galu. Ten ostatni jest materiałem o bezpośrednim paśmie wzbronionym. W środowisku naukowym krążyła opinia, że materiały z pośrednim pasmem wzbronionym nigdy nie wygenerują światła laserowego - mówi Jurgen Michel z Electronic Materials Research Group, który brał udział w opracowaniu germanowego lasera. Tego uczą w szkole - wtóruje mu profesor Lionel Kimerling, szef grupy badawczej. Dzieje się tak dlatego, gdyż w półprzewodniku elektron znajdujący się w paśmie przewodzenia może przyjąć jeden z dwóch stanów. W jednym z nich uwalnia energię w postaci fotonu, w drugim - w inny sposób, np. w postaci ciepła. W materiałach o bezpośrednim paśmie wzbronionym stan, w którym emitowany jest foton, jest niższym stanem energetycznym. W półprzewodnikach o paśmie pośrednim, niższym stanem jest drugi z nich. Tak więc w sposób naturalny elektron emituje foton tylko w półprzewodnikach o paśmie bezpośrednim. Naukowcom z MIT-u udało się jednak zmusić elektrony germanu do przejścia w wyższy, emitujący fotony, stan energetyczny. Jedna z metod to wzbogacenie kryształu germanu o fosfor, który posiada pięć zewnętrznych elektronów, podczas gdy german ma ich cztery. Każdy atom fosforu daje zatem jeden dodatkowy elektron, który wypełnia niższy stan energetyczny powodując, że pobudzone elektrony germanu pozostają w stanie wyższym i emitują foton. Z wyliczeń uczonych wynika, że optymalny poziom domieszkowania germanu wynosi 1020 atomów fosforu na każdy centymetr sześcienny germanu. Obecnie udało im się opracować technologię, pozwalającą na domieszkowanie na poziomie 1019 i już zaobserwowano emisję światła laserowego. Drugim sposobem na zmuszenie elektronów germanu do przyjęcia wyższego stanu energetycznego jest zmniejszenie różnicy pomiędzy stanem wyższym a niższym, co zwiększa prawdopodobieństwo, iż elektrony znajdą się w wyższym stanie. Aby tego dokonać, uczeni rozciągnęli german umieszczając go w podwyższonej temperaturze na krzemie. Po schłodzeniu krzem nie skurczył się, a stygnące atomy germanu, próbując dopasować się do atomów krzemu, nieco zwiększyły odległości pomiędzy sobą. Odpowiednio manipulując kątem i odległościami wiązań atomowych, uczeni byli w stanie zmienić wartości poziomów energetycznych. Przy okazji, jak pochwalił się Kimerling, jego zespół wynalazł technikę umieszczania germanu na krzemie i kontrolowania całego procesu.
-
Brytyjscy naukowcy z uniwersytetów w Bristolu, Glasgow i Southampton wykorzystali matematyczną teorię węzłów, do stworzenia hologramu, w którym światło tworzy optyczne wiry. Dzięki temu pokazali, jak można w praktyce zastosować abstrakcyjną teorię. Ich prace przyczynią się do lepszego zrozumienia światła i będą miały duże znaczenie dla rozwoju laserów. Światło porusza się w przestrzeni w sposób podobny do wody w rzece. Co prawda bardzo często porusza się po liniach prostych,może jednak tworzyć optyczne wiry. Wzdłuż nich intensywność światła jest równa zero. Całe światło wokół nas jest wypełnione tymi ciemnymi liniami - mówi doktor Mark Dennis. Linie te można zauważyć tworząc odpowiedni hologram. Zdaniem profesora Miles Padgetta, hologram, który powstał dzięki teorii węzłów, przyda się w przyszłości do tworzenia doskonalszych laserów.
-
Jednym z objawów często spotykanych u osób cierpiących na migrenę jest pojawienie się lub wzmocnienie bólu głowy w reakcji na światło. Co ciekawe jednak, ten sam symptom pojawia się często także u... niewidomych. Dlaczego tak się dzieje, wyjaśniają badacze z Harvard Medical School w Bostonie. Związek pomiędzy migreną i światłowstrętem interesował badaczy od dawna. Kompletnie nie mieliśmy pojęcia, w jaki sposób światło i ból współgrają ze sobą w mózgu, wspomina główny autor odkrycia, dr Rami Burstein. Jego zespół zidentyfikował jednak mechanizm odpowiedzialny za to zjawisko, o czym świadczy publikacja zamieszczona w internetowym wydaniu prestiżowego czasopisma Nature Neuroscience. Do udziału w badaniach koledzy dr. Burnsteina zaprosili 20 niewidomych cierpiących na migrenę. Czternaścioro z nich uskarżało się na światłowstręt (osoby te potrafiły więc, oczywiście, odróżniać światło od ciemności, lecz nie były w stanie dostrzegać jakichkolwiek obrazów). U pozostałych światłowstrętu nie stwierdzono, a dodatkowo osoby te posiadały całkowicie nieaktywne nerwy wzrokowe. Dzięki zastosowaniu pomiaru aktywności pojedynczych komórek nerwowych badaczom udało się zidentyfikować neurony odpowiedzialne za "bolesną" reakcję na światło. Jak się okazało, są one zlokalizowane we wzgórzu - części mózgu odpowiedzialnej za wstępne przetwarzanie bodźców wzrokowych - zaś ich aksony (długie wypustki odpowiedzialne za odbieranie bodźców) sięgały bezpośrednio do siatkówki oka. Niezwiązany z autorami studium dr Richard Lipton, szef Montefiore Headache Center, komentuje: [to odkrycie] dostarcza anatomicznych i fizjologicznych podstaw dla pospolitego wrażenia - światło wzmacnia ból, i to nie dlatego, że jest się płaczkiem, lecz dlatego, że istnieje anatomiczna ścieżka łącząca system odpowiedzialny za widzenie oraz szlak odpowiedzialny za powstawanie bólu głowy. Niestety, stworzenie leków pozwalających na wyregulowanie aktywności odkrytych komórek może zająć wiele lat. Identyfikacja potencjalnego celu dla takiej terapii jest jednak bez wątpienia kamieniem milowym w badaniach nad migreną.
-
Inżynierowie z MIT-u odkryli, że za pomocą żółtozielonego światła można wyłączyć neurony z ogniska padaczkowego. Najpierw w komórkach tych należy jednak umieścić pewne białko. Efekt takiego zabiegu jest natychmiastowy i odwracalny. Odkrycia zespołu Edwarda Boydena pozwalają nie tylko na leczenie zaburzeń neurologicznych, ale także rzucają nieco – nomen omen - światła na rolę spełnianą przez różne typy neuronów w prawidłowych obwodach neuronalnych. Dzięki temu da się stwierdzić, co konkretnie ulega zakłóceniu i na czym polega usterka. Mamy nadzieję umożliwić stworzenie szerokiej platformy molekularnych narzędzi do kontrolowania aktywności mózgu. Oznacza to nowe narzędzia terapeutyczne, ale również nowe sposoby badania funkcjonowania mózgu – przekonuje Boyden. Po raz pierwszy Amerykanin zademonstrował użycie światła do zmniejszenia aktywności mózgu w 2007 roku. Próby prowadzono jednak na komórkach, a nie na żywych organizmach i dodatkowo wyciszenie nie było zbyt precyzyjne. Obecnie naukowcy z MIT-u wykorzystali inne białko o nazwie Arch. Silniej hamuje ono neurony, oddziałuje na większą część tkanki i może być pobudzane wielokrotnie, ponieważ w ciągu milisekund od aktywacji światłem powraca do stanu pierwotnego. Z białkiem Arch wyciszanie mózgu jest niesamowicie precyzyjne i cyfrowe. To drugie było bardziej jak gałka do skręcania i pogłaśniania dźwięku. Amerykanie odwołali się do podejścia zwanego optogenetyką. Najpierw, a to działka inżynierów genetycznych, należało sprawić, by w neuronach żywych myszy dochodziło do ekspresji białka Arch, które działa jak pompa protonowa – przeprowadza protony przez błonę komórkową, by zmienić napięcie komórki. Pompy protonowe są światłoczułe, dlatego pod wpływem pobudzenia żółtozielonym światłem usuwają protony z komórki. Wskutek tego dochodzi do spadku napięcia wewnątrz neuronu i zatrzymania wyładowywania się, czyli przesyłania informacji. Wcześniej badacze posługiwali się inną światłoczułą pompą – integralnym białkiem błonowym halorodopsyną. Zmienia ona napięcie komórki, wprowadzając do wnętrza jony chlorkowe. Wyniki ich jednak nie zadowoliły, dlatego szukali lepszej pompy chlorkowej wśród licznych bakterii, roślin i grzybów. Szybko okazało się, że żadna pompa chlorkowa nie zapewniała żądanego stopnia kontroli, ale u archeowców Halorubrum sodomense z Morza Martwego odkryto idealną pompę protonową Arch. Nowa pompa regeneruje się w ciągu milisekund. Zanim halorodopsyna nadawała się do ponownego użycia, mijały minuty. To daje szanse na szybkie porównywanie pracy poszczególnych rodzajów neuronów w różnych warunkach, np. przy wykonywaniu różnorakich zadań. Na potrzeby eksperymentu naukowcy z MIT-u wszczepiali do mózgów myszy zewnętrznie sterowane źródła światła. Były one bezprzewodowe, co znacznie ułatwiło obsługę. By ocenić bezpieczeństwo i potencjał metody w zakresie leczenia padaczki, przewlekłego bólu i zespołu stresu pourazowego, grupa Boydena prowadzi przedkliniczne testy z udziałem nieczłowiekowatych naczelnych. Pracownicy MIT-u odkryli również inne pompy protonowe, którą aktywuje się za pomocą światła niebieskiego bądź czerwonego. W przyszłości zamierzają wypróbować nowe narzędzia na obwodach związanych z poznaniem i emocjami oraz określić, czy są one skuteczne i niegroźne dla małp.
-
Miłośnicy serialu Star Trek z pewnością pamiętają fazery, broń, która potrafi m.in. paraliżować ofiarę. Naukowcom z Kanady udało się wykorzystać światło do tymczasowego "zamrożenia" i "odmrożenia" żywego organizmu. Zespół Neila Branda z Simon Fraser University opracowali specjalną światłoczułą odżywkę, którą podano nicieniom. Zwierzęta umieszczono na szalce Petriego, na której znajdowała się odżywka. Pod mikroskopem sprawdzono, że ją wchłonęły. Wówczas włączono światło ultrafioletowe. Nicienie zmieniły kolor na niebieski i przestały się poruszać. Zostały sparaliżowane. Zmiana koloru była wywołana reakcją odżywki ze światłem. Zwierzęta nie potrafiły się poruszyć nawet wówczas, gdy ultrafiolet wyłączono. Odzyskały władzę nad swoimi ciałami dopiero po włączeniu światła widzialnego. Część z nich nie przeżyła jednak eksperymentu. Naukowcy sądzą, że nicienie doznały paraliżu, gdyż odżywka zaburzyła transport elektronów w systemach odpowiedzialnych za poruszanie się.
-
Naukowcy z australijskiego University of Adelaide dokonali odkrycia, które zmienia poglądy na, przynajmniej niektóre, właściwości światła. Uczonym udało się "ścisnąć" światło przepływające przez światłowód bardziej, niż wydawało się to możliwe. Światłowody działają jak rurociągi przesyłające światło. Nie mogą one jednak mieć nieskończenie małej średnicy. Gdy sięga ona kilkuset nanometrów, światłowód przestaje spełniać swoją rolę, gdyż światło zaczyna się w nim rozpraszać. Australijskim naukowcom udało się teraz "ścisnąć" światło w światłowodzie co najmniej dwukrotnie bardziej, niż było to osiągalne. Dokonali tego dzięki teoretycznym pracom opisującym zachowanie światła w nanoskali oraz wynalezieniu nowego typu światłowodu. Dzięki temu możliwe będzie skonstruowanie doskonalszych narzędzi do przetwarzania danych w sieciach telekomunikacyjnych, nowych źródeł światła czy lepszych komputerów optycznych. Odkrycie pozwoli też użyć światłowody nie tylko w roli "rurociągów" ale również czujników, umożliwiających np. wykrywanie wirusa grypy na lotniskach, ułatwiających prace podczas procedury sztucznego zapłodnienia czy też informujących o korozji w poszczególnych elementach samolotu.
-
Choć fototerapia, czyli leczenie intensywnym światłem, jest jedną z najskuteczniejszych metod leczenia objawów depresji, okazuje się, że nadmierna ekspozycja na światło może wywołać efekt dokładnie odwrotny od zamierzonego. Przekonali się o tym naukowcy z Ohio State University. Eksperyment, prowadzony pod okiem magistrantki Laury Fonken, przeprowadzono na 24 myszach. Zwierzęta podzielono na dwie grupy. Pierwszą z nich przetrzymywano w warunkach ciągłej ekspozycji na światło, zaś w klatkach zamieszkiwanych przez pozostałe zwierzęta po 16 godzinach naświetlania lampy wyłączano na 8 godzin. Dodatkowo każdą grupę podzielono jeszcze raz na pół. Klatki mieszczące zwierzęta należące do pierwszej podgrupy wyposażono w przezroczyste rurki pełniące funkcję legowiska i sypialni, zaś zwierzęta z drugiej podgrupy otrzymały podobny ekwipunek, lecz dodatkowo, dzięki brakowi przezroczystości, zapewniał on możliwość ucieczki przed światłem. Po trzech tygodniach od rozpoczęcia eksperymentu przeprowadzono testy behawioralne. Jak się okazało, myszy stale eksponowane na światło i niemające szansy na ucieczkę przed nim wykazywały liczne objawy depresji. Co ciekawe, u "zdołowanych" myszy stwierdzono obniżenie (a nie podwyższenie, jak ma to miejsce u ludzi) poziomu kortykosteronu - jednego z tzw. hormonów stresu. Badacze znaleźli jednak wytłumaczenie tego zjawiska. Po pierwsze, badane gryzonie niemal nie spały, zaś w normalnych okolicznościach poziom kortykosteronu podnosi się dopiero po przebudzeniu. Po drugie, myszy są zwierzętami nocnymi, przez co schematy wydzielania hormonów mogą być u nich zupełnie inne, niż u ludzi. Po trzecie wreszcie, długotrwała ekspozycja na nietypowe warunki mogła sprawdzić, że organizmy zwierząt przyzwyczaiły się do nietypowych warunków, przez co sygnał zagrożenia w postaci kortykosteronu nie był potrzebny. Przeprowadzony eksperyment potwierdza po raz kolejny, że opanowanie przez ludzi umiejętności wytwarzania światła, choć jest nieodzownym elementem cywilizacji, może mieć także swoje wady. Dokładne zrozumienie zaburzeń powstających w związku z zaburzeniem rytmu dobowego może na szczęście pomóc w leczeniu ich konsekwencji.
-
Fizykom z uniwersytetu w São Paulo, Erlangen-Nuremberg i Instytutu Maksa Plancka udało się doprowadzić do kwantowego splątania trzech wiązek światła o różnych długościach. Dotychczas udawało się to w przypadku dwóch wiązek, a autorzy badań mówią, że dopiero trzy splątane wiązki mogą służyć jako węzły przyszłych sieci kwantowych. Nad komputerami i sieciami kwantowymi pracuje wiele grup badawczych. Prowadzą one bardzo różne projekty i już teraz możemy stwierdzić, że żadne pojedyncze rozwiązanie nie pozwoli na zbudowanie kwantowych sieci i maszyn. Każde z nich ma pewne zalety, ale i wady. Stąd też najprawdopodobniej systemy kwantowe będą systemami hybrydowymi, wykorzystującymi różne rozwiązania do osiągnięcia jednego celu. Jak mówi Paulo Nussenzveig z uniwersytetu w São Paulo, wśród obiecujących kandydatów do budowy systemów kwantowych znajdują się techniki tworzenia pułapek jonowych, kropki kwantowe, polarytony. W badaniach wykorzystuje się też nadprzewodniki, pole magnetyczne czy mikrofale. To obrazuje stopień skomplikowania i pokazuje, iż prawdopodobnie będziemy mieli do czynienia z systemem, na który złoży się wiele rozwiązań. Jednak rozwiązania te będą charakteryzowały się różnymi właściwościami, a więc w różny sposób będzie przebiegała ich interakcja ze światłem. Stąd konieczność stworzenia systemu przesyłu informacji, który poradzi sobie z tym zadaniem i dlatego tak ważne są badania przeprowadzone przez niemiecko-brazylijski zespół. By to zobrazować, Nussenzveig posługuje się następującym przykładem. Wyobraźmy sobie, że chcemy przesłać informację składowaną w atomach rubidu do odległego węzła sieci. Atomy drgają w odpowiedzi na światło o długości 780 nanometrów, ale fala taka słabo rozprzestrzenia się w sieciach optycznych. Musimy więc zmienić jej długość na 1550 nm. A na drugim końcu łącza mamy kropki kwantowe, w których chcemy zapisać przesłane informacje. Kropki reagują na światło o długości fali 800 nm. Dzięki splątaniu trzech fal możemy dokonać takiej operacji. Dodaje przy tym, że to, co zostało obecnie osiągnięte to jedynie dowód, że splątanie trzech długości fali jest możliwe. Na razie techniki tej nie da się wykorzystać w praktyce. Splątania trzech fali dokonano za pomocą parametrycznego oscylatora optycznego. Naukowcom udało się dzięki niemu uzyskać fale o długości 532, 1062 i 1066 nanometrów. Podczas badania splątanych fali okazało się, że czasem może dość do nagłej utraty stanu splątania, co zaburzy komunikację. Kolejne eksperymenty dowiodły jednak, że nie zdarza się to przy każdych częstotliwościach, co oznacza, że stany splątane nie mają identycznej natury. Ta obserwacja będzie przydatna na innych polach, gdyż wskazuje, że jeszcze jest sporo do odkrycia na temat natury i dynamiki splątania kwantowego. Większość ludzi sądzi, że wiemy już niemal wszystko o splątanych stanach Gaussa. My jednak zaobserwowaliśmy dwa stany Gaussa, oba ze splątaniem trzech elementów, które charakteryzowały się różną trwałością. Miały więc różne właściwości. Dlaczego tak się dzieje? Jak możemy przewidzieć, czy pewne splątane stany Gaussa będą trwałe czy też nie? Sądzimy, że ciągle czeka nas znalezienie odpowiedzi na podstawowe pytania - mówi Nussenzveig.
-
Doktor Hashem Akbari z Lawrence Berkeley National Laboratory dowodzi, że pomalowanie na biało dachów i dróg w 100 największych miastach świata pomogłoby zniwelować efekty zwiększonej emisji gazów cieplarnianych w ciągu najbliższej dekady. Jasne powierzchnie odbijają więcej światła od ciemnych. Gdyby rozświetlić metropolie w zaproponowany przez Amerykanina sposób, ilość odbitego przez Ziemię promieniowania wzrosłaby o 0,03%. Dzięki temu udałoby się zrównoważyć emisję 44 mld ton dwutlenku węgla. Wg Akbariego, wnętrza białych budynków nie nagrzewałyby się, a przynajmniej nie do tego stopnia, co wcześniej. Spadłoby użycie klimatyzatorów, a więc i rachunki za prąd. Przemalowywanie po kolei wszystkich dachów to inicjatywa, którą można z powodzeniem koordynować lokalnie. Nie jest zbyt kosztowna, a zaoszczędzone środki warto przeznaczyć np. na żarówki energooszczędne. Akbari nie przyznaje otwarcie, że powinno się zrobić coś więcej niż ograniczać do likwidowania skutków efektu cieplarnianego. Możemy dać atmosferze ziemskiej czas na odsapnięcie. Nie widzę minusów tego pomysłu. Skorzysta na tym każdy, nie potrzeba też negocjacji, by rozpocząć realizację projektu. Do zdobywającej popularność na całym świecie teorii odbijania dorzucają swoje trzy grosze także badacze z Uniwersytetu Bristolskiego. Uważają oni, że wybierając odpowiednie odmiany roślin uprawnych, można w czasie letniego okresu wegetacyjnego ochłodzić Europę i Amerykę Północną aż o 1°C. W perspektywie globalnej oznacza to spadek temperatury rocznej o ponad 0,1°C, a to 20% wartości, o jaką wskazania termometrów wzrosły od rewolucji przemysłowej. Rośliny uprawne odbijają więcej światła niż dziko rosnące. Poszczególne odmiany hodowlane także różnią się pod względem albedo (stosunku promieniowania odbitego do padającego). W przeszłości padały też propozycje, by zwiększyć areały zajmowane przez rośliny szczególnie uprzywilejowane pod względem białości, np. soję, pszenicę czy jęczmień. Jeszcze inni ekolodzy chcieli, by pokryć pustynie plastikowymi matami, czyszczonymi okresowo przez roboty. Najbardziej kosmiczny, i to dosłownie, był jednak pomysł pomalowania na biało... Księżyca.
-
Alkohol rozregulowuje ludzki rytm dobowy i to m.in. z tego powodu osobom z kacem trudno się podnieść rano z łóżka. Przepicie powoduje, że organizm nie reaguje na ważne wskazówki świetlne, np. wschód słońca, aby podtrzymać naturalny dla niego cykl snu i czuwania (American Journal of Physiology). Doktor Christina Ruby z Kent State University przeprowadziła eksperyment z 3 grupami chomików, które prowadzą co prawda nocny tryb życia, ale podobnie jak my, mają zegary biologiczne regulowane za pomocą światła. Chomiki upijano w różnym stopniu i wystawiano na oddziaływanie jasnego i przyćmionego światła. Zwierzęta upijano, dodając alkohol do wody. Grupa kontrolna dostała czystą wodę, a pozostałe dwie wodę z dodatkiem 10% i 20% alkoholu. Kiedy gryzoniom pozostawiano wybór, wolały alkohol, który szybko metabolizowały. Zwierzęta mogły pić, ile chciały i żyły w laboratoryjnym środowisku, zapewniającym 14 godz. światła i 10 godzin ciemności na dobę. Badacze utrwalali aktywność przedstawicieli wszystkich 3 grup. Pod koniec cyklu ciemnego, mniej więcej 3 godz. przed czasem, gdy zwierzęta nocne zwykle kładą się spać, Amerykanie włączyli na pół godziny przyćmione światło (przypominające świt). Innym razem uruchomili jaśniejsze światło, takie jak to spotykane w biurach. Chomiki, które pod koniec cyklu aktywności zetknęły się ze światłem, powinny położyć się spać o tej samej porze, co zwykle, lecz zbudzić się nieco wcześniej. Taki zabieg oznacza przesunięcie wskazówek zegara biologicznego do przodu. Poza wymienionymi wyżej czynnikami, biolodzy śledzili też czas, po jakim alkohol docierał do głównego zegara w mózgu, czyli parzystego jądra nadskrzyżowaniowego (SCN, suprachiasmatic nuclei). Regularnie oceniali podskórny poziom alkoholu, który jest podobny do stężenia we krwi. Pod koniec eksperymentu chomiki pojone alkoholem przestawiono na czystą wodę, by ocenić skutki abstynencji. Chomikom, które piły alkohol, trudniej było się dostosować do zmian rytmu dobowego po włączeniu stłumionego światła, a im więcej procentów pochłonęły, tym większe miały kłopoty. Po włączeniu przyćmionego światła zwierzęta pijące wyłącznie wodę wstawały o 72 min wcześniej niż zwykle. Grupa z niższą dawką alkoholu podrywała się z legowiska o 30 min wcześniej, a grupa z największą tylko o 18 min wcześniej. Ekspozycja na jasne światło pomogła gryzoniom spożywającym alkohol obudzić się wcześniej, co zmniejszyło różnice w czasie wstawiania między grupami. Zwierzęta kontrolne wstały 102 min wcześniej niż zwykle, a osobniki z grupy pijącej wodę zmieszaną z 20% alkoholu 84 min wcześniej. Czas spędzany aktywnie w ciągu doby był we wszystkich grupach taki sam. U chomików spożywających alkohol występowało jednak mniej dłuższych skoków aktywności, a w grupie kontrolnej więcej krótszych. Zwierzęta piły najmocniej na samym początku cyklu ciemnego, kiedy naturalnie powinny być najbardziej aktywne. Alkoholowy szczyt docierał do jądra nadskrzyżowaniowego po 20 min. Amerykanie uważają, że chroniczne picie wpływa na ludzkie wzorce aktywności, przez co alkoholicy stają się mniej aktywni w ciągu dnia, a pobudzeni, gdy nie powinni, czyli późną nocą. Przywrócenie prawidłowego działania zegara biologicznego może być bardzo trudne, co stanowi jedną z przyczyn, dla których alkoholicy często wracają do nałogu. Tym bardziej że zaburzone okresy aktywności powodują, iż niepijący alkoholik nie jest w stanie wydajnie pracować w dzień ani dobrze odpoczywać w nocy. Co ciekawe, zauważono, że rytm dobowy pozostaje zaburzony jeszcze po 24 godzinach od konsumpcji alkoholu. Ratunkiem może być tutaj poranna ekspozycja na jasne światło, które niweluje zaburzenia spowodowane alkoholem. Profesor David Glass, który współpracował z dr Ruby, uważa, że alkohol nie dopuszcza, by informacje związane ze światłem w ogóle dotarły do mózgu, a to dane kluczowe dla dziennej aktywności. Ponieważ ciało nie jest w stanie określić godziny, nie może prawidłowo funkcjonować.
-
Nowe badania nad brązową tkanką tłuszczową (BAT), obecną w dużych ilościach u niemowląt i hibernujących zwierząt, mogą przyczynić się do opracowania nowych sposobów zapobiegania otyłości. Od dawna już wiadomo, że aktywność BAT jest u otyłych dorosłych mniejsza, niż u szczupłych. To z kolei każe przypuszczać, że zwiększenie aktywności BAT może zapobiegać efektowi jo-jo lub w ogóle redukować otyłość. Zespół profesora Michaela Symondsa z University of Nottingham wykazał, że głównym czynnikiem kontrolującym BAT jest światło słoneczne. Dawniej organizmy ludzi aktywowały BAT w zimie, gdyż tłuszcz ten jest 300-krotnie bardziej efektywny w produkcji ciepła niż inne rodzaje tkanki. Jednak rozpowszechnienie się centralnego ogrzewania i globalne ocieplenie zaburzyły ten mechanizm. Brytyjczycy zebrali u ponad 3500 pacjentów dane dotyczące zmiany ilości BAT, nasłonecznienia i temperatury otoczenia. Okazało się, że BAT jest bardziej rozpowszechniony wśród kobiet, a jego aktywność jest mocniej związana z nasłonecznieniem niż temperaturą. Nasze badania pokazały bardzo duże sezonowe zmiany obecności BAT. Skupiliśmy się nad badaniem wpływu światła i temperatury na funkcjonowanie BAT u małych ssaków. To, co odkryliśmy może pozwolić na stworzenie sposobu pobudzania aktywności BAT szczególnie w zimie - mówi profesor Symonds.
-
Od 2005 roku specjaliści spekulowali na temat istnienia w świetle sił odpychania i przyciągania. Już jakiś czas temu naukowcy z Yale University udowodnili istnienie siły przyciągania, a teraz odkryli siłę odpychania. Dzięki ich pracom w przyszłości przełącznikami w układach scalonych będzie można sterować tylko i wyłącznie za pomocą światła, bez pośrednictwa elektryczności. To uzupełnia obraz. Udowodniliśmy, że w świetle istnieje dwubiegunowa siła, w skład której wchodzą siły przyciągania i odpychania - mówi Hong Tang, szef zespołu badawczego. Już wcześniej naukowcy pracujący pod jego kierunkiem pokazali, że za pomocą światła można poruszyć nanoprzełącznik, przyciągając go w kierunku źródła światła. Nie byli jednak w stanie odepchnąć go, by powrócił do pierwotnej pozycji, Teraz stało się to możliwe. Trzeba przy tym podkreślić, że odkryte przez zespół Tanga siły są czym innym, niż znane ciśnienie promieniowania światła, które pozwala popychać przedmioty. W celu uzyskania siły odpychającej, naukowcy rozdzielili promień światła podczerwonego na dwa osobne promienie i wymusili na nich przebycie różnej długości drogi w falowodzie. W ten sposób fazy fali obu promieni przestały się ze sobą zgadzać i wytworzyła się siła odpychania. Uczeni są w stanie kontrolować tę siłę - im większa różnica pomiędzy fazami, tym mocniejsze odpychanie. Możemy kontrolować interakcję pomiędzy promieniami. To nie jest możliwe w otwartej przestrzeni. Można to osiągnąć tylko w falowodach w skali nano, które umieszczone są blisko siebie na chipie - mówi Mo Li, jeden z autorów projektu. Działające siły są bardzo ciekawe, gdyż działają inaczej niż siły pomiędzy naładowanymi obiektami. Obiekty o przeciwnym ładunku przyciągają się, tymczasem promienie światła o różnej fazie odpychają się - dodał Wolfram Pernice. Zastosowanie światła w miejsce elektryczności przyniesie ze sobą liczne korzyści. Urządzenia telekomunikacyjne będą działały szybciej, a jednocześnie zużyją mniej prądu. Ponadto w świetlnym układzie scalonym niemal nie będą występowały interferencje.