Znajdź zawartość

Galaktyki, gwiazdy, planety i ich księżyce obracają się wokół własnych osi. Teraz międzynarodowy zespół badawczy dodał do tych obiektów kosmiczne włókna, skupiska gromad i supergromad galaktyk, które rozciągają się na odległość setek milionów lat świetlnych. Tym samym są to największe obracające się obiekty w przestrzeni kosmicznej. Ich ruch może wyjaśniać, dlaczego galaktyki i inne obiekty tak chętnie wirują wokół własnej osi. Naukowcy nie do końca rozumieją fenomen obracania się wokół własnej osi na skalę kosmiczną. Jednym ze sposobów zrozumienia tego zjawiska jest próba poznania obszarów, w których rotacja ustaje. Naukowcy z Instytutu Astrofizyki im. Leibnitza w Poczdamie, pracujący pod kierunkiem Noama Liebskinda, postanowili sprawdzić, czy włókna galaktyczne również się obracają. Struktury te mają długość setek milionów, a szerokość zaledwie kilku milionów lat świetlnych. Przypominają gigantyczne mosty, łączące ze sobą gromady galaktyk. Już wcześniejsze badania sugerowały, że włókna mogą być miejscami, gdzie rotacja ustaje. Jednak grupa Liebskinda, we współpracy z uczonymi z Francji, Chin i Estonii, wywróciła te przekonania do góry nogami. Galaktyki, wędrujące wzdłuż włókien, poruszają się po orbitach przypominających helisę czy też korkociąg, krążąc wokół środka włókna. Nigdy wcześniej nie obserwowaliśmy takiego ruchu obrotowego na tak wielką skalę. To wskazuje, że musi istnieć nieznany mechanizm fizyczny napędzający ten ruch, mówi Liebskind. Naukowcy odkryli ten ruch analizując dane ze Sloan Digital Sky Survey, w ramach którego gromadzone są informacje o świetle docierającym do nas z setek tysięcy galaktyk. Jako że nie jesteśmy w stanie mierzyć obrotu w tak gigantycznej skali, naukowcy badali przesunięcie galaktyk ku czerwieni i ku światłu niebieskiemu. W ten sposób mogli określić, jak szybko galaktyki przybliżają się i oddalają od nas. Aby tego dokonać przeanalizowali tysiące włókien i zbadali prędkość galaktyk równolegle do włókien. Gdy większość galaktyk z jednej strony włókien podążała ku widmu niebieskiemu, a większość z drugiej – ku czerwonemu, uczeni doszli do wniosku, że włókna wirują wokół własnej osi. Prędkość tego wirowania oszacowali na niemal 100 km/s. Innym ważnym spostrzeżeniem jest odkrycie, iż włókna przy końcach bardziej masywnych gromad galaktyk wirują szybciej. Liebskind przyznaje, że nie rozumie do końca tego zjawiska, ale być może istnieje związek grawitacyjny pomiędzy obrotem włókien a zbiorami galaktyk. Być może efekt pływowy lub pole grawitacyjne tych gromad w jakiś sposób napędza lub wywołuje obrót. « powrót do artykułu

Na Northwestern University powstało włókno, które jest bardziej wytrzymałe niż kewlar. Horacio Espinosa i jego zespół stworzyli nowe włókno łącząc węglowe nanorurki i polimer. Testy w skali nano i makro wykazały, że jest ono niezwykle wytrzymałe i odporne na uszkodzenia. Wielkim osiągnięciem jest fakt, że włókno to jest jednocześnie plastyczne i wytrzymałe. Może zaabsorbować i rozproszyć olbrzymie ilości energii zanim ulegnie uszkodzeniu. Nigdy wcześniej nie obserwowaliśmy takiej wytrzymałości. Włókno może znaleźć zastosowanie w przemyśle obronnym, lotniczym i kosmicznym - mówi profesor Espinosa. Badania jego zespołu to część programu Multidisciplinary University Research Initiative (MURI) prowadzonego przez Departament Obrony. W jego ramach zespół Espinosy otrzymał 7,5 miliona dolarów na badania nad włóknami i materiałami kompozytowymi do produkcji kamizelek kuloodpornych, spadochronów, pojazdów, samolotów i satelitów. Naukowcy rozpoczęli swoje prace od węglowych nanorurek. Same nanorurki są jednym z najbardziej wytrzymałych materiałów, jednak gdy się je łączy, tracą swoje właściwości, gdyż ześlizgują się po sobie. Naukowcy dodali więc polimer, który łączył nanorurki i z tak uzyskanego materiału wyprodukowali przędzę. Następnie wykorzystali skanningowy mikroskop elektronowy do zbadania jej właściwości, podczas gdy sama przędza była poddawana najróżniejszym oddziaływaniom zewnętrznym. Poznaliśmy funkcjonowanie tego materiału w różnej skali. Chcemy zrozumieć, jak działają poszczególne molekuły, by w przyszłości stworzyć jeszcze bardziej wytrzymałe włókna - mówi Tobin Filleter z zespołu Espinosy. Już teraz wiadomo, że nowe włókno jest bardziej wytrzymałe niż kewlar - materiał powszechnie używany do produkcji kamizelek kuloodpornych i hełmów. Uczeni przyznają jednocześnie, że materiał może być znacznie wytrzymalszy. Węglowe nanorurki, czyli budulec naszej przędzy, są 50 razy bardziej wytrzymałe, niż przędza którą stworzyliśmy. Jeśli będziemy w stanie poprawić łączenia, wyprodukujemy wytrzymalszy materiał - mówi Mohammad Naraghi. Jednym ze sposobów na wzmocnienie przędzy może być wykorzystanie emisji elektronowej o wysokiej energii do kowalencyjnego połączenia ze sobą nanorurek pomiędzy poszczególnymi włóknami.

Grafen, który ma w przyszłości zmienić oblicze elektroniki, jest bardzo trudny w produkcji. Wkrótce może się to zmienić, dzięki najnowszym osiągnięciom zespołu z Rice University i Izraelskiego Instytutu Technologii Technion. Profesor Matteo Pasquali z Rice, który przewodził grupie badaczy, mówi: Istnieją wydajne metody produkcji tlenku grafenu, który nie jest tak dobrym przewodnikiem jak grafen, oraz mało wydajne metody produkcji czystego grafenu. Nasza metoda pozwalana wytworzenie bardzo czystego materiału i korzysta z wydajnego procesu produkcyjnego, od dawna używanego w przemyśle chemicznym. Naukowcy stwierdzili, że grafit można rozpuszczać w kwasie chlorosiarkowym i szukali nowych metod pomiaru właściwości takiego roztworu. W trakcie prac okazało się, że kwas spowodował, iż z grafitu spontanicznie oddzieliły się warstwy tworzącego go grafenu. Dalsze prace pozwoliły na rozpuszczenie aż dwóch gramów grafenu w litrze kwasu, co oznacza co najmniej 10-krotnie większą wydajność pozyskiwania grafenu, niż w dotychczas stosowanych metodach. Następnie, by zbadać jakość grafenu, uczeni wynaleźli nowatorką technikę kriogeniczną, potrzebną do obrazowania warstw grafenu w kwasie za pomocą mikroskopu elektronowego. Badania wykazały wysoką czystość uzyskanego materiału. Następnie udało się uzyskać z niego przezroczyste warstwy, które przewodziły prąd. Te mogą posłużyć do produkcji wyświetlaczy dotykowych, tańszych niż obecnie używane urządzenia. Jakby tego było mało, naukowcom udało się również wyprodukować ciekłe kryształy. Jeśli potrafisz zrobić ciekłe kryształy, możesz wyciągnąć włókna. W ciekłych kryształach poszczególne warstwy układają się w domeny, a mając informacje na temat ich ułożenia możesz wykorzystać krawędzie materiału do tworzenia włókien - mówi James Tour, jeden z autorów badań. Teraz pozostaje mieć nadzieję, że nowo opracowana metoda pozwoli produkować grafenowe włókna na skalę przemysłową.

Naukowcy z MIT-u opracowali wrażliwą na światło tkaninę, która działa jak aparat fotograficzny. W przyszłości będzie można wyprodukować z niej np. mundur, a noszący go żołnierz, dzięki umieszczonemu przy hełmie wyświetlaczowi, będzie mógł na bieżąco śledzić to, co dzieje się z tyłu lub z boku. Takie zastosowania to na razie dość odległa przyszłość, jednak prace na tym polu postępują bardzo szybko. Już w tej chwili tkanina jest w stanie przechwycić i wyświetlić prostą ikonę uśmiechniętej twarzy. Kiedyś będzie ona mogła działać jak rodzaj kamery bez soczewek. Takie rozwiązanie ma wiele zalet, a jedną z najważniejszych jest fakt, iż tkanina nie ulega tak łatwo uszkodzeniom, a uszkodzona nadal będzie przekazywała obraz, czego nie można powiedzieć o soczewkach. Nowa tkanina składa się z włókien, których grubość jest mniejsza niż milimetr. Te z kolei stworzono z warstw światłoczułych materiałów umieszczonych jeden w drugim. Warstwy te zawierają dwa pierścienie wrażliwego na światło półprzewodnika, z których każdy jest izolowany za pomocą polimeru.. Do półprzewodników na całej długości włókna podłączonych jest osiem metalowych elektrod. Podczas testów pomiędzy źródłem światła a materiałem umieszczono ikonę śmiejącej się twarzy. Włókna mierzyły intensywność światła i konwertowały dane na sygnały elektryczne. Były też w stanie różnie reagować na różne długości, czyli kolory, fali światła. Następnie odpowiedni algorytm przekładał uzyskane dane na obraz. Prace finansowane są przez amerykańską armię, Narodową Fundację Nauki oraz Departament Energii.

Doktorzy Subhash Appidi i Ajoy Sarkar, dwaj chemicy z Uniwersytetu Stanowego Kolorado, pracują nad ulepszeniem ubiorów z bambusa. Zależy im, by tkaniny wytwarzane z tej wieloletniej trawy zapewniały ochronę przed promieniowaniem UV oraz miały właściwości antybakteryjne. Materiały z bambusa są bardzo popularne w Japonii, Indiach i Chinach. Ceni się je ze względu na delikatność, elastyczność i trwałość. Bambusoideae to jedne z najszybciej rosnących roślin świata. Osiągają dojrzałość po 3-4 latach, podczas gdy innym gatunkom zajmuje to od 25 do 70 lat. Są przyjazne środowisku, ponieważ na uprawach nie stosuje się pestycydów ani innych chemikaliów. Zwyczajnie nie ma takiej potrzeby... Niestety, jest też kilka minusów. Surowa tkanina bambusowa przepuszcza niemal całe promieniowanie ultrafioletowe. W dodatku wszystkie włókna celulozowe pozwalają wnikać wilgoci [nie tylko wodzie, ale i potowi – przyp. red.], dostarczając bakteriom pożywki. To dlatego mają się one znacznie lepiej na włóknach naturalnych niż sztucznych – wyjaśnia Appidi. Bakterie się namnażają, rozkładają pot i powstaje nieprzyjemny zapach. Amerykanie pracują nad bambusową tkaniną na ubiory dla personelu medycznego, niemal w 100% antybakteryjną i zabezpieczającą przed promieniowaniem UV. To drugie da się uzyskać, zanurzając dostępne w sprzedaży bambusowe ubrania w barwniku z domieszką związków absorbujących promienie ultrafioletowe. Appidi sprawdzał, jaką ich ilość należy optymalnie zastosować. Przeprowadził w związku z tym serię testów. W porównaniu do zwykłej tkaniny bambusowej, dzięki Tinosanowi liczbę bakterii udało się zmniejszyć aż o 75-80%. Uzyskano też znaczną poprawę ochrony przed UV. Za wskaźnik stopnia ochrony wyrobów włókienniczych przed promieniowaniem ultrafioletowym uznaje się wskaźnik UPF (ang. ultraviolet protection factor). Gdy jest on mniejszy od 50, tkanina jest całkowicie bezpieczna. Chemikom z Kolorado udało się zejść do wartości 56. Obecnie trwają testy innych związków antybakteryjnych. Appidi ma nadzieję, że dzięki nim osiągnie 99% ochronę przed drobnoustrojami. Trzeba też sprawdzić, co dzieje się z właściwościami tkaniny po wielokrotnym praniu. Wstępne badania wykazały, że nie ulegają one zmianie.

Pajęcze nici – lżejsze od piór i pięciokrotnie wytrzymalsze od stali – zawsze fascynowały człowieka. Im więcej dowiadywaliśmy się o tych niezwykłych włóknach, tym częściej próbowano znaleźć dla nich praktyczne zastosowania. Niestety, pajęcza natura uniemożliwiała jakąkolwiek hodowlę tych zwierząt dla przędzy: nie dość, że toczyły one walki terytorialne, to jeszcze wzajemnie się pożerały. Jednak dzięki japońskim badaczom z Shinshu University już za kilka lat będzie można kupić pierwsze "pajęcze" produkty. Jak informują naukowcy, udało im się wprowadzić geny pająka Nephila clavata do jajeczek jedwabnika. Powstałe z nich larwy wytworzyły swe kokony z nici, które okazały się znacznie wytrzymalsze i zarazem bardziej miękkie od zwykłego jedwabiu. Sukces naukowców nie jest co prawda zupełny, bowiem uzyskane włókno zawiera jedynie 10% pajęczych białek, ale już można mówić o sporym osiągnięciu. Mocniejsze włókna można bowiem produkować na skalę masową, podobnie jak tradycyjny jedwab. Prowadzący badania Masao Nakagaki twierdzi, że celem jego zespołu jest zwiększenie udziału wzmacniającej domieszki nawet do 50%. Komercyjnym wykorzystaniem nowej przędzy zajmuje się już japońska firma Okamoto z miasta Nara. Według niej, ultracienkie i bardzo wytrzymałe skarpetki można będzie kupić około 2010 roku. Rzecz jasna, to nie jedyne zastosowania tego materiału. Niemal oczywiste jest użycie tkaniny do budowy kamizelek kuloodpornych (obecnie wykorzystywany jest w nich znacznie słabszy kevlar), wspomina się również o niciach chirurgicznych, strunach do rakiet tenisowych, oraz o sieciach rybackich, które zamiast zaśmiecania wybrzeży, będą ulegały biodegradacji.

Na międzynarodowej konferencji biotechnologów w Toronto (World Congress on Industrial and Biotechnology and Bioprocessing) zorganizowano nietypowy pokaz mody. Modelki paradowały po wybiegu w designerskich strojach, wykonanych ze sfermentowanego cukru kukurydzianego. Wszystko odbywało się pod hasłem "zielone może być seksowne". W projekt zaangażowali się znani projektanci, m.in. Oscar de la Renta, Stephen Burrows, Elisa Jimenez. Wynikiem ich pracy były, np.: beżowa suknia balowa bez ramiączek, kremowa sukienka w stylu baby-doll (ze wstążeczką i jedną przewiewną warstwą) oraz żółto-różowa minispódniczka z tafty ze srebrnym topem z poliestru z odzysku. Trzeba trzech kroków, by z cukru kukurydzianego otrzymać polimer stosowany do uszycia ubrań — tłumaczył po pokazie mody Christopher Ryan, specjalista ds. technologii Natureworks LLC, producenta biowłókna. Na początku cukier jest fermentowany do kwasu mlekowego, ten z kolei jest przetwarzany na laktydy [będące monomerami — przyp. red.]. Potem z laktydów powstaje PLA (poli-L-laktyd), czyli, inaczej mówiąc, polimer. Zajmuje to kilka godzin. Z PLA najczęściej produkuje się przyjazne dla środowiska, biodegradowalne opakowania, ale można także uzyskać uniwersalne włókno (nazwane przez Naturework Ingeo), któremu nadaje się wygląd jedwabiu, poliestru, skóry lub rozciągliwego materiału. Natureworks jest pierwszą firmą, która zastosowała biodegradowalne, uzyskiwane z corocznie odnawialnych zasobów włókna w produktach komercyjnych. Poza wymienionymi, na pokazie zaprezentowano jeszcze inne kreacje, m.in. niebieski blezer, przezroczystą męską koszulę wizytową, czarną suknię bez ramiączek oraz różowy sweter z kapturem, z nadrukowanym motywem roślinnym.