Znajdź zawartość

UWAGA: artykuł opisujący te badania został wycofany z Nature w związku z podejrzeniami o manipulowanie danymi. Naukowcy z University of Rochester poinformowali o osiągnięciu nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej. Nadprzewodnictwo to stan, w którym ładunek elektryczny może podróżować przez materiał nie napotykając żadnych oporów. Dotychczas udawało się je osiągnąć albo w niezwykle niskich temperaturach, albo przy gigantycznym ciśnieniu. Gdyby odkrycie się potwierdziło, moglibyśmy realnie myśleć o bezstratnym przesyłaniu energii, niezwykle wydajnych silnikach elektrycznych, lewitujących pociągach czy tanich magnesach do rezonansu magnetycznego i fuzji jądrowej. Jednak w mamy tutaj nie jedną, a dwie łyżki dziegciu. O nadprzewodnictwie wysokotemperaturowym mówi się, gdy zjawisko to zachodzi w temperaturze wyższej niż -196,2 stopni Celsjusza. Dotychczas najwyższą temperaturą, w jakiej obserwowano nadprzewodnictwo przy standardowym ciśnieniu na poziomie morza jest -140 stopni C. Naukowcy z Rochester zaobserwowali nadprzewodnictwo do temperatury 20,6 stopni Celsjusza. Tutaj jednak dochodzimy do pierwszego „ale“. Zjawisko zaobserwowano bowiem przy ciśnieniu 1 gigapaskala (GPa). To około 10 000 razy więcej niż ciśnienie na poziomie morza. Mimo to mamy tutaj do czynienia z olbrzymim postępem. Jeszcze w 2021 roku wszystko, co udało się osiągnąć to nadprzewodnictwo w temperaturze do 13,85 stopni Celsjusza przy ciśnieniu 267 GPa. Drugim problemem jest fakt, że niedawno ta sama grupa naukowa wycofała opublikowany już w Nature artykuł o osiągnięciu wysokotemperaturowego nadprzewodnictwa. Powodem był użycie niestandardowej metody redukcji danych, która została skrytykowana przez środowisko naukowe. Artykuł został poprawiony i obecnie jest sprawdzany przez recenzentów Nature. Profesor Paul Chig Wu Chu, który w latach 80. prowadził przełomowe prace na polu nadprzewodnictwa, ostrożnie podchodzi do wyników z Rochester, ale chwali sam sposób przeprowadzenia eksperymentu. Jeśli wyniki okażą się prawdziwe, to zdecydowanie mamy tutaj do czynienia ze znaczącym postępem, dodaje uczony. Z kolei James Walsh, profesor chemii z University of Massachusetts przypomina, że prowadzenie eksperymentów naukowych w warunkach wysokiego ciśnienia jest bardzo trudne, rodzi to dodatkowe problemy, które nie występują w innych eksperymentach. Stąd też mogą wynikać kontrowersje wokół wcześniejszej pracy grupy z University of Rochester. Ranga Dias, który stoi na czele zespołu badawczego z Rochester zdaje sobie sprawę, że od czasu publikacji poprzedniego artykułu jego zespół jest poddawany bardziej surowej ocenie. Dlatego też prowadzona jest polityka otwartych drzwi. "Każdy może przyjść do naszego laboratorium i obserwować, jak dokonujemy pomiarów. Udostępniliśmy recenzentom wszystkie dane", dodaje. Uczony dodaje, że podczas ponownego zbierania danych na potrzeby poprawionego artykułu współpracowali z przedstawicielami Argonne National Laboratory oraz Brookhaven National Laboratory. Dokonywaliśmy pomiarów w obecności publiczności, zapewnia. Materiał, w którym zaobserwowano nadprzewodnictwo w temperaturze ponad 20 stopni Celsjusza, to wodorek lutetu domieszkowany azotem. Profesor Eva Zurek ze State University of New York mówi, że potrzebne jest niezależne potwierdzenie wyników grupy Diasa. Jeśli jednak okaże się, że są one prawdziwe, uczona uważa, że opracowanie nadprzewodnika ze wzbogaconego azotem wodorku lutetu pracującego w temperaturze pokojowej lub opracowanie technologii nadprzewodzących pracujących przy umiarkowanym ciśnieniu powinno być stosunkowo proste. « powrót do artykułu

Po raz pierwszy udało się zsyntetyzować i jednocześnie przeanalizować materiał poddany ciśnieniu przekraczającemu terapaskal (1000 gigapaskali). Tak gigantyczne ciśnienie, trzykrotnie większe niż ciśnienie w jądrze Ziemi, możemy spotkać np. w jądrze Urana. Naukowcy z Uniwersytetu w Bayreuth we współpracy z badaczami z Niemiec, Szwecji, Francji i USA opisali na łamach Nature metody uzyskania i analizy materiału poddanego tak wysokiemu ciśnieniu. Analizy teoretyczne przewidują pojawianie się niezwykłych struktur i właściwości w materiałach poddanych bardzo wysokiemu ciśnieniu. Jednak dotychczas przewidywania te udawało się eksperymentalnie zweryfikować przy ciśnieniu nie przekraczającym 200 megapaskali. Niemożność przekroczenia granicy 200 GPa wynikała z jednej strony z dużej złożoności technicznej procesu uzyskiwania wysokich ciśnień, z drugiej zaś – z braku metod jednoczesnej analizy materiału poddanego tak wysokiemu ciśnieniu. Opracowana przez nas metoda pozwala – po raz pierwszy – na syntetyzowanie nowego materiału przy ciśnieniu przekraczającym terapaskal i analizowaniu go in situ, to znaczy w czasie trwania eksperymentu. W ten sposób widzimy nieznane dotychczas stany, właściwości i struktury krystaliczne, które mogą znacząco poszerzyć nasze rozumienie materii jako takiej. Możemy uzyskać w ten sposób wiedzę przydatną w eksploracji planet typu ziemskiego oraz przy syntezie materiałów, które wykorzystamy w technologiach przyszłości, mówi profesor doktor Leonid Durovinsky z Uniwersytetu w Bayreuth. Naukowcy uzyskali mieszankę renu z azotem i zsyntetyzowali azotek renu (Re7N3). Związki te uzyskali w dwustopniowej komorze diamentowej podgrzewanej za pomocą laserów. Do pełnego scharakteryzowania materiałów wykorzystano metodę rozpraszania rentgenowskiego. Dwa i pół roku temu byliśmy bardzo zaskoczeni, gdy udało się nam uzyskać supertwardy metaliczny przewodnik z renu i azotu, który mógł wytrzymać niezwykle wysokie ciśnienie. jeśli w przyszłości będziemy mogli wykorzystać krystalografię wysokociśnieniową w zakresach terapaskali, możemy dokonać kolejnych zadziwiających odkryć. Otworzyliśmy szeroko drzwi do kreatywnych badań nad materiałami, które pozwolą na stworzenie i zwizualizowanie niezwykłych struktur pod ekstremalnym ciśnieniem, dodaje profesor doktor Natalia Dubrovinskaia z Uniwersytetu w Bayreuth. « powrót do artykułu

Fizycy z University of Rochester poinformowali o stworzeniu pierwszego w historii nadprzewodnika działającego w temperaturze pokojowej. Uzyskany przez nich związek wodoru, węgla i siarki wykazuje właściwości nadprzewodzące w temperaturze dochodzącej do 15 stopni Celsjusza. Po raz pierwszy w historii można rzeczywiście stwierdzić, że osiągnięto nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej, mówi Ion Errea z Uniwersytetu Kraju Basków, fizyk-teoretyk zajmujący się materią skondensowaną. Wyniki badań opublikowano na łamach Nature. Naukowcy od dawna poszukują nadprzewodników działających w temperaturze pokojowej. Materiały takie zrewolucjonizowałyby wiele dziedzin życia. Pozwoliłyby na bezstratne przesyłanie energii liniami wysokiego napięcia, budowę lewitujących pociągów wielkich prędkości czy stworzenie znacznie bardziej wydajnych komputerów. Niestety, opracowany przez Amerykanów materiał nigdy nie posłuży do stworzenia wspomnianych urządzeń, gdyż wykazuje właściwości nadprzewodzące przy ciśnieniu sięgającym 75% ciśnienia panującego w ziemskim jądrze. Ludzie od dawna marzą o nadprzewodnikach. Dlatego też mogą nie docenić tego, co zostało osiągnięte, gdyż potrzebujemy do tego wysokich ciśnień, mówi Chris Pickard z University of Cambridge. Teraz, gdy udowodniono, że nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej jest możliwe, należy jeszcze znaleźć materiał, który będzie nadprzewodnikiem przy ciśnieniu atmosferycznym. Na szczęście niektóre cechy nowego związku sugerują, że możliwe będzie znalezienie odpowiedniego materiału. Opór elektryczny to zjawisko, które ma miejsce, gdy przemieszczające się elektrony zderzają się z atomami metalu, w którym podróżują. W 1911 roku odkryto, że w niskich temperaturach elektrony wywołują drgania w sieci atomowej metallu, a w wyniku tych drgań elektrony łączą się w pary Coopera. Różne prawa fizyki kwantowej powodują, że pary takie przemieszczają się przez sieć krystaliczną metalu, nie napotykając na żaden opór. Jakby jeszcze tego było mało, tworzą one „nadprzewodzący płyn”, który posiada silne pole magnetyczne, pozwalające np. na osiągnięcie magnetycznej lewitacji nad nadprzewodzącymi szynami kolejowymi. W 1968 Neil Ashcroft z Cornell University stwierdził, że w osiągnięciu nadprzewodnictwa powinny pomóc atomy wodoru. Co prawda potrzeba jest niezwykle wysokich ciśnień, by uzyskać sieć krystaliczną wodoru, jednak praca Ashcrofta dawała nadzieję, że uda się znaleźć taki związek wodoru, dzięki któremu będzie to możliwe przy niższych ciśnieniach. Szybkich postępów zaczęto dokonywać w XXI wieku, kiedy to z jednej strony pojawiły się potężniejsze komputery, pozwalające na przeprowadzanie teoretycznych obliczeń i warunków, jakie powinny być spełnione, by osiągnąć nadprzewodnictwo, z drugiej zaś rozpowszechniło się użycie kompaktowych komór diamentowych, pozwalających na osiąganie bardzo wysokich ciśnień. Badania tego typu są bardzo kosztowne, o czym świadczy chociażby przykład z Rochester. Zespół naukowy, który pochwalił się osiągnięciem nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej, posiłkował się obliczeniami i intuicją. Podczas prac testowano wiele związków wodoru, z różną zawartością wodoru. Konieczne było bowiem znalezienie odpowiednich proporcji tego pierwiastka. Jeśli będziemy mieli zbyt mało wodoru, nie uzyskamy dobrego nadprzewodnika. Jeśli będzie go zbyt dużo, to formę metaliczną przybierze on przy ciśnieniach, które niszczą diamentowe ostrza komory. W czasie swoich badań uczeni zniszczyli dziesiątki par takich ostrzy, z których każda kosztuje 3000 USD. Budżet na diamenty to największy problem, przyznaje Ranga Dias, szef zespołu badawczego. Dzisiejszy sukces był możliwy dzięki wykorzystaniu osiągnięć niemieckich naukowców, którzy w 2015 roku uzyskali nadprzewodzący siarkowodór w temperaturze -70 stopni Celsjusza. Amerykanie również rozpoczęli swoją pracę od siarkowodoru. Dodali do niego metan, a całość przypiekli laserem. Byliśmy w stanie wzbogacić całość i wprowadzić do systemu odpowiednią ilość wodoru, by utrzymać pary Coopera w wysokich temperaturach, wyjasnia Ashkan Salamat. Naukowcy przyznają, że nie wiedzą dokładnie, jak wygląda ich materiał. Wodór jest zbyt mały, by było go widać w standardowym próbkowaniu struktury, nie wiadomo zatem, jak dokładnie wygląda sieć krystaliczna uzyskanego związku, ani nawet jaka jest jego dokładna formuła chemiczna. Uzyskane wyniki nie do końca zgadzają się też z wcześniejszymi teoretycznymi przewidywaniami. Niewykluczone, że wysokie ciśnienie w jakiś nieprzewidywalny sposób zmieniło badaną substancję, dzięki czemu udało się uzyskać tak dobre nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej. Obecnie Dias i jego grupa pracują nad dokładnym określeniem budowy swojej substancji. Gdy już będą to wiedzieli, teoretycy będą mogli przystąpić do obliczeń, pozwalających na dalsze udoskonalenie przepisu na nadprzewodnik w temperaturze pokojowej. Dotychczas udowodniono, że próba uzyskania działającego w temperaturze pokojowej nadprzewodnika złożonego z wodoru i jeszcze jednego pierwiastka to ślepy zaułek. Jednak trójskładnikowe związki mogą być rozwiązaniem problemu. Szczególnie obiecująco wygląda tutaj dodanie węgla do całości. Węgiel ma bardzo silne wiązania kowalencyjne i, jak się wydaje, zapobiega on rozpadaniu się par Coopera przy mniejszym ciśnieniu. Ciśnienie atmosferyczne będzie tutaj bardzo dużym wyzwaniem. Ale jeśli do równania dodamy węgiel, to jest to bardzo dobry prognostyk na przyszłość, mówi Eva Zurek z zespołu obliczeniowego, który współpracuje z grupą Diasa. « powrót do artykułu

Węgiel, jeden z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków we wszechświecie, jest podstawowym budulcem organizmów żywych. Cieszy się więc szczególnym zainteresowaniem naukowców. Wiemy, że struktura krystaliczne węgla ma wpływ na jego właściwości. Naukowcy obliczyli, że przy ciśnieniu przekraczającym 1000 GPa powinno dojść do zmiany struktury atomowej tego pierwiastka. Naukowcy z Oksfordu i LLNL poddali właśnie węgiel rekordowemu ciśnieniu 2000 GPa. To 5-krotnie więcej niż w jądrze Ziemi. Takie ciśnienie może panować we wnętrzach niektórych egzoplanet. Odkryliśmy, że – ku naszemu zaskoczeniu – w takich warunkach nie doszło do żadnej przewidywanej zmiany fazy w węglu. Zachował on swoją krystaliczną strukturę do najwyższego ciśnienia, jakiemu go poddaliśmy. Te same ultrasilne wiązania, które są odpowiedzialne za to, że przy ciśnieniu atmosferycznym diament bezterminowo zachowuje swoją strukturę, prawdopodobnie zapobiegają zmianie fazy przy ciśnieniu przekraczającym 1000 GPa, mówi główna autorka badań, fizyk Amy Jenei z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Eksperymenty były prowadzone w ramach programu Discovery Science, dzięki któremu zewnętrzne zespoły badawcze mają łatwy dostęp do jednego z flagowych ośrodków LLNL – National Ignition Facility (NIF). Profesor Justin Wark z University of Oxford, który odpowiadał za teoretyczną część badań stwierdził, że, prowadzony przez NIF projekt Discovery Science przynosi olbrzymie korzyści środowisku akademickiemu. Nie tylko daje nam możliwość przeprowadzenia eksperymentów, których nigdzie indziej przeprowadzić się nie da, ale – co bardzo ważne – daje studentom, którzy przecież w przyszłości będą naukowcami, szansę pracy w unikatowej jednostce badawczej. Podczas eksperymentów, w których udział brali też naukowcy z University of Rochester i University of York, wykorzystano wysokoenergetyczne źródło laserów w NIF do poddania stałej formy węgla ciśnieniu sięgającemu 2000 GPa. Strukturę próbki badano za pomocą rentgenografii strukturalnej. Jednocześnie niemal 2-krotnie pobito rekord ciśnienia, przy którym wykorzystano tę technikę. Badania wykazały, że nawet przy tak ekstremalnych ciśnieniach węgiel zachował swoją strukturę, co wskazuje na istnienie wysokoenergetycznych barier zapobiegających przejściu fazowemu. Wciąż otwarte pozostaje pytanie, czy we wnętrzach egzoplanet istnieje mechanizm pozwalający przezwyciężyć tę barierę i umożliwiający pojawienie się przewidywanych form węgla. Potrzebne są kolejne badania z wykorzystaniem alternatywnych metod kompresji lub innej formy węgla, wymagającej mniejszych energii do wywołania zmiany struktury. O wynikach badań poinformowano na łamach Nature. « powrót do artykułu

Jednym ze schorzeń, w których najczęściej przepisuje się medyczną marihuanę, jest jaskra. Tymczasem naukowcy z Indiana University odkryli, że ważny składnik marihuany zwiększa ciśnienie w gałce ocznej, a to właśnie wzrost ciśnienia jest przyczyną rozwoju jaskry. Związkiem chemicznym, który zwiększa ciśnienie w gałce ocznej jest kannabidiol (CBD). W wielu stanach USA zatwierdzono go np. do leczenia epilepsji u dzieci, jest coraz powszechniej dodawany do gum do życia, kremów czy zdrowej żywności. Tymczasem naukowcy z Indiany ostrzegają, że CBD może mieć zgubny wpływ na oczy. Wyniki ich badań opublikowano właśnie w piśmie Investigative Ophthalmology & Visual Science. Nasze badania każą zadać poważne pytania o związek pomiędzy głównym składnikiem konopi a zdrowiem. Wskazują też, że powinniśmy dowiedzieć się więcej o potencjalnych skutkach ubocznych CBD, szczególnie u dzieci, mówi główny autor badań Alex Straiker. Prowadzone na myszach badania wykazały, że CBD zwiększa ciśnienie w gałce ocznej o 18% i efekt ten utrzymuje się przez co najmniej 4 godziny od podania. Z kolei THC, główny składnik psychoaktywny marihuany, zmniejsza ciśnienie w gałce ocznej. Jednak w połączeniu z CBD efekt ten jest blokowany. Badacze z Indiany zauważyli też, że po podaniu myszom THC doszło do zmniejszenia ciśnienia w gałce ocznej, a efekt ten był większy u samców niż u samic. To wskazuje, że THC słabiej działa na samice, nie wiadomo jednak, czy dotyczy to też psychoaktywnego działania tego związku. Różnice pomiędzy samcami a samicami oraz fakt, że CBD zwiększa ciśnienie w gałce ocznej, co jest najważniejszym czynnikiem ryzyka w jaskrze, to ważne spostrzeżenia tych badań. Istotnym jest też stwierdzenie, że CBD znosi dobroczynne efekty THC, mówi Straiker. Najnowsze badania są też pierwszymi, podczas których zidentyfikowano dwa konkretne neuroreceptory – CB1 i GPR18 – za pośrednictwem których THC zmniejsza ciśnienie w gałce ocznej. « powrót do artykułu

Od dawna do obniżania ciśnienia wykorzystywane są zioła, takie jak lawenda czy rumianek. Ostatnio Kalifornijczykom udało się wskazać mechanizm molekularny, który odpowiada za ich hipotensyjne działanie. Badanie, którego wyniki ukazały się w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), pokazuje, że wiele z roślin wykorzystywanych do obniżenia ciśnienia aktywuje specyficzny kanał potasowy (KCNQ5) w naczyniach krwionośnych. Ekspresja KCNQ5 i innych kanałów potasowych, w tym KCNQ1 i KCNQ4, zachodzi w mięśniówce gładkiej naczyń. Aktywowany KCNQ5 rozkurcza naczynia; to mechanizm, który przynajmniej po części odpowiada za hipotensyjny (obniżający ciśnienie) wpływ pewnych roślin. Odkryliśmy, że aktywacja KCNQ5 może być mechanizmem molekularnym, wspólnym dla zróżnicowanego zestawu roślinnych hipotensyjnych leków tradycyjnych. Analizowaliśmy m.in. lawendę wąskolistną (Lavandula angustifolia). Zauważyliśmy, że należy ona do najefektywniejszych aktywatorów kanału KCNQ5, podobnie jak wyciąg z nasion kopru włoskiego i ekstrakt z rumianku - opowiada prof. Geoff Abbott z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine. « powrót do artykułu

Pamięć pogarsza się z wiekiem, bo mózg przejmuje na siebie większe obciążenie związane z biciem serca. Z upływem czasu duże tętnice sztywnieją, co ostatecznie prowadzi do uszkodzenia naczyń kapilarnych w mózgu. Jak można się domyślić, nie służy to tkankom i sprawnemu przebiegowi procesów poznawczych. Proponujemy ciąg wydarzeń, który tłumaczy, w jaki sposób starzenie mózgu i naczyń są ze sobą powiązane - podkreśla prof. Lars Nyberg z Uniwersytetu w Umeå. Nyberg i Anders Wåhlin stworzyli model, który rozpoczyna się od bicia serca. Bazuje on na licznych badaniach z ostatnich 5 lat i wyjaśnia, czemu niektóre procesy poznawcze mogą być szczególnie zagrożone. Gdy ludzkie ciało się starzeje, duże tętnice, np. aorta, sztywnieją i tracą sporą część zdolności do absorbowania wzrostów ciśnienia generowanych w momencie wyrzutu krwi do tętnic. Pulsacyjne zmiany ciśnienia są więc przenoszone na mniejsze naczynia, między innymi w mózgu. Najdrobniejsze naczynia w mózgu, kapilary, są poddawane zwiększonemu stresowi powodującemu uszkodzenia komórek znajdujących w ścianach naczyń i w ich otoczeniu, a należy pamiętać, że są one ważne dla regulacji mikrokrążenia mózgowego. Jeśli najmniejsze naczynia są uszkodzone, ma to negatywny wpływ na zdolność zwiększania dostaw krwi do mózgu w sytuacji, kiedy mamy sobie poradzić z wymagającymi procesami poznawczymi. Wg Szwedów, szczególnie podatną strukturą jest hipokamp, czyli część mózgu odpowiedzialna m.in. z pamięć epizodyczną. Dzieje się tak, bo znajduje się on w pobliżu dużych naczyń i jest stosunkowo wcześnie wystawiany na wpływ zwiększonego obciążenia. « powrót do artykułu