Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Search the Community

Showing results for tags 'molekuła'.



More search options

  • Search By Tags

    Type tags separated by commas.
  • Search By Author

Content Type


Forums

  • Nasza społeczność
    • Sprawy administracyjne i inne
    • Luźne gatki
  • Komentarze do wiadomości
    • Medycyna
    • Technologia
    • Psychologia
    • Zdrowie i uroda
    • Bezpieczeństwo IT
    • Nauki przyrodnicze
    • Astronomia i fizyka
    • Humanistyka
    • Ciekawostki
  • Artykuły
    • Artykuły
  • Inne
    • Wywiady
    • Książki

Find results in...

Find results that contain...


Date Created

  • Start

    End


Last Updated

  • Start

    End


Filter by number of...

Joined

  • Start

    End


Group


Adres URL


Skype


ICQ


Jabber


MSN


AIM


Yahoo


Lokalizacja


Zainteresowania

Found 9 results

  1. Na łamach Nature poinformowano o stworzeniu pierwszego napędzanego prądem silnika z pojedynczej molekuły. Urządzenie przyda się zarówno w nanotechnologii jak i medycynie. Już poprzednio tworzono silniki z molekuł napędzane światłem lub reakcjami chemicznymi, jednak działały one w dużych grupach. Jednocześnie pracowało wiele takich silników. Charles Snykes, chemik z Tufts University mówi, że wynalazek jego i jego kolegów jest o tyle wyjątkowy, iż pozwala na uruchamianie pojedynczych molekuł. Molekułę siarczku butylowo-metylowego umieszczono na powierzchni pokrytej miedzią. Za pomocą końcówki dźwigienki mikroskopu elektronowego do molekuły dostarczono ładunek elektryczny i obserwowano jej pracę. Molekuła kręcisię w obu kierunkach z prędkością do 120 obrotów na sekundę. W dłuższym czasie, po uśrednieniu liczby obrotów, zaobserwowano przewagę obrotów w jednym kierunku. Doktor Sykes uważa, że po niewielkiej modyfikacji molekuła może zostać wykorzystana do generowania mikrofal lub w roli systemu nanoelektromechanicznego. Naukowcy chcą w najbliższym czasie połączyć kilka molekuł w łańcuch i obserwować, w jaki sposób będzie się w nim rozprzestrzeniał ruch obrotowy. Tego typu systemy mogą być w przyszłości używane np. do precyzyjnego dostarczania leków w konkretne miejsca organizmu.
  2. Powstał pierwszy molekularny silnik, którego efekty pracy można wykorzystać w praktyce. Dotychczas tego typu urządzenia były jedynie ciekawostkami, gdyż nie istniało żadne połączenie pomiędzy nimi a światem zewnętrznym. Tymczasem Martin McCullagh, Ignacio Franco, Mark A. Ratner i George C. Schatz z Northwestern University wykorzystali molekułę DNA do zamiany światła w pracę mechaniczną. Wyniki swoich badań opublikowali w Journal of the American Chemical Society. Wspomniana molekuła to fragment DNA o strukturze spinki do włosów, w skład której wchodzą dwie pary zasad guanina-cytozyna połączone azobenzenem. Końcówka jednej pary zasad jest przytwierdzona do podłoża, a końcówka drugiej - do dźwigni mikroskopu sił atomowych. To właśnie mikroskop służy za interfejs łączący molekularny silnik ze światem zewnętrznym. Urządzenie działa dzięki temu, że azobenzen pod wpływem światła przechodzi izomeryzację, zmieniając się pomiędzy izomerami trans i cis. Jest ona związana ze zmianą kształtu azobenzenu, co prowadzi do poruszania się całego silnika. Proces jest odwracalny, można więc przeprowadzać go wielokrotnie. Naukowcy wiedzą, w jaki sposób uzyskać pracę netto z całego systemu. Najpierw molekułę znajdującą się w trybie cis rozciągają za pomocą końcówki mikroskopu sił atomowych, następnie światło zmienia izomer cis w bardziej sztywny izomer trans. Teraz izomer trans jest ściskany do oryginalnej wielkości silnika, po czym drugie źródło światła zmienia strukturę w izomer cis. Jako, że molekuła jest bardziej sztywna podczas jej ściskania niż rozciągania, uzyskujemy pracę netto. Energia włożona w rozciągnięcie jest bowiem mniejsza, niż energia uzyskana ze ściśnięcia. Całość działa dzięki indukowanym światłem zmianom w molekule z DNA i azobenzenu. Ze względu na konstrukcję, integralną częścią silnika jest mikroskop sił atomowych. Praca musi być wykonana na molekule i dźwigni podczas rozciągania, a energia jest pozyskiwana w czasie ściskania. Jeśli molekuła jest sztywniejsza w czasie ściskania, uzyskujemy energię netto - mówi Schatz. Naukowcy oszacowali pozyskaną energię na maksymalnie 3,4 kcal/mol przy maksymalnej wydajności 2,4%. Można to porównać z 7,3 kcal/mol pozyskiwanej z hydrolizy ATP, która jest głównym źródłem energii dla procesów biologicznych. Pozyskaliśmy obiecującą ilość energii, ale prawdziwym celem tych badań jest poszukiwanie nowych sposobów na jej konwersję. Zaproponowany przez nas silnik to punkt wyjścia do dalszych usprawnień. Pozwoli nam on ocenić możliwości maszyn zbudowanych z pojedynczej molekuły. To z kolei jest bardzo ważnym krokiem w kierunku zmiany takich maszyn z naukowej ciekawostki w źródło energii dla procesów odbywających się w nanoskali - dodaje Schatz.
  3. Grupa europejskich naukowców zaobserwowała ruch elektronów w molekułach. To niezwykle istotne osiągnięcie, które ułatwi obserwowanie i rozumienie reakcji chemicznych. Uczeni, pracujący pod kierunkiem profesora Marca Vrakkinga z Instytutu Maksa Borna, wykorzystali attosekundowe impulsy lasera. Dopiero to pozwoliło na przeprowadzenie niedostępnych wcześniej obserwacji. Attosekunda to 10-18 sekundy. W tym czasie światło zdąży przebyć odległość zaledwie jednej milionowej milimetra, czyli tyle, ile mierzy sobie średnica wielu molekuł. Dzięki attosekundowym impulsom światła możliwe było wykonanie "zdjęć" elektronów w molekułach. Uczeni badali molekułę wodoru, składającą się z dwóch protonów i dwóch elektronów. Laser został wykorzytany do sprawdzenia, w jaki sposób w molekule zachodzi jonizacja. Podczas tego procesu jeden elektron jest usuwany z molekuły i zmienia się stan energetyczny drugiego. Najpierw potraktowaliśmy molekułę wodoru attosekundowym impulsem lasera. To doprowadziło do usunięcia elektronu - molekuła została zjonizowana. Ponadto podzieliliśmy molekułę na dwie części za pomocą lasera podczerwonego. W ten sposób mogliśmy zbadać, jak ładunek rozkłada się pomiędzy dwoma fragmentami. Jako, że jednego elektronu brakowało, jedna z części była naładowana dodatnio, a druga była obojętna. Wiedzieliśmy, że brakujący elektron jest w części obojętnej - mówi profesor Vrakking. Od dziesiątków lat naukowcy próbowali przeprowadzić podobne obserwacje. Używano do tego celu jednak lasera femtosekundowego, którego impuls trwa 1000-krotnie dłużej niż w przypadku lasera attosekundowego. Przy tej skali można było obserwować ruch atomów i molekuł, ale nie elektronów.
  4. Naukowcy z IBM-a wykonali fotografie pojedynczej molekuły w niespotykanej dotychczas rozdzielczości. Udało się to dzięki wykorzystaniu techniki bezkontaktowej mikroskopii sił atomowych. Uczeni użyli mikroskopu pracującego w próżni w temperaturze -268 stopni Celsjusza. Wykonali zdjęcia pojedynczej molekuły pentacenu. Po raz pierwszy w historii udało się zobaczyć pojedyncze atomy w molekule. Dotychczas były one zasłaniane przez chmurę elektronów. Molekuła pentacenu składa się z 22 atomów węgla i 14 atomów wodoru. Jej długość wynosi zaledwie 1,4 nanometra, a odległości pomiędzy sąsiednimi atomami węgla to 0,14 nm. To milion razy mniej niż wynosi średnica ziarna piasku. Tak dokładne obrazowanie było możliwe dzięki uzyskaniu niezwykle małej odległości pomiędzy molekułą a ostrzem mikroskopu. Zwykle w technice bezkontaktowej ostrze znajduje się w odległości 10-100 nanometrów od badanego przedmiotu. W takiej odległości urządzenie nie zarejestrowałoby jednak wystarczająco dobrego obrazu. Dlatego też naukowcy z IBM-a postanowili zbliżyć ostrze na znacznie mniejszą odległość. Problem jednak w tym, że wskutek oddziaływania z atomami mogło ono zostać odepchnięte lub też molekuła mogła się doń przyczepić. W obu przypadkach uzyskanie odpowiedniego obrazu nie byłoby możliwe. Specjaliści odpowiednio przygotowali ostrze, najpierw umieszczając na nim molekułę tlenku węgla. Dzięki temu, próbując różnych odległości, udało im się uzyskać najlepszy obraz w chwili, gdy ostrze znajdowało się zaledwie 0,5 nanometra nad molekułą. Aby uzyskać pełną trójwymiarową mapę sił atomowych, mikroskop musiał być niezwykle stabilny zarówno mechanicznie jak i termicznie, co gwarantuje, że zarówno czubek ostrza jak i molekuła pozostaną niezmienione przez 20 godzin, w czasie których zbierane były dane - mówi Fabian Mohn, doktorant z IBM Research z Zurichu.
  5. Po raz pierwszy w historii udało się zbudować tranzystor złożony z jednej molekuły. Dokonali tego uczeni z Yale University oraz Instytutu Nauki i Technologii Gwangju z Korei Południowej. Amerykańsko-koreański zespół udowodnił, że podłączona do złota molekuła benzenu działa tak, jak krzemowy tranzystor. Byli w stanie manipulować stanami energetycznymi molekuły za pomocą napięcia, a dzięki temu mogli kontrolować prąd przepływający przez molekułę. Jednym z autorów najnowszego odkrycia jest profesor Mark Reed. Tranzystor z molekuły mógł powstać dzięki jego wcześniejszym badaniom, gdyż to on w latach 90. ubiegłego wieku udowodnił, że możliwe jest uwięzienie pojedynczej molekuły pomiędzy dwoma stykami elektrycznymi. Od tamtego czasu wraz z profesorem Takhee Lee opracowywał technikę, która pozwoliła im "zobaczyć" co się dzieje z taką molekułą. Opracowali też metody produkowania miniaturowych styków elektrycznych, zidentyfikowali molekuły, które mogą z nimi współpracować, dowiedzieli się w jaki sposób umieścić je pomiędzy stykami i jak podłączyć całość do prądu. Profesor Reed rozwiewa jednak nadzieje tych, którzy chcieliby w niedalekiej przyszłości zobaczyć urządzenia z molekularnymi tranzystorami. Nie skonstruujemy następnej generacji układów scalonych. Jednak po latach pracy osiągnęliśmy nasz cel i pokazaliśmy, że molekuły mogą działać jak tranzystory - mówi Reed. Od molekularnych komputerów, o ile te w ogóle powstaną, dzielą nas dziesiątki lat.
  6. Jak wiele związków chemicznych może zostać zsyntetyzowanych w odpowiednio zaopatrzonym laboratorium? Zdaniem badaczy z Uniwersytetu w Bernie, liczba takich substancji wynosi aż... 970 milionów. Ta astronomiczna liczba jest efektem symulacji przeprowadzonej przez Lorenza C. Bluma i Jeana-Louisa Reymonda, pracowników Wydziału Chemii i Biochemii Uniwersytetu w Bernie. Założenia projektu były proste. Jego celem było ustalenie liczby związków, które mogą zostać zsyntetyzowane z maksymalnie pięciu pierwiastków: węgla, azotu, tlenu, siarki oraz chloru. Dodatkowym warunkiem było występowanie w wirtualnej molekule maksymalnie 13 atomów każdego z pierwiastków. Oprócz tego konieczne było potwierdzenie, że każdy z hipotetycznych związków jest możliwy do zsyntetyzowania i na tyle stabilny, by możliwe było jego wykorzystanie. Efektem kalkulacji była właśnie oszałamiająca liczba 970 milionów substancji. Powstała w ten sposób baza danych (czy też, jak wolą ją nazywać autorzy, "przestrzeń chemiczna") jest rekordowo długą listą związków nadających się do wytworzenia i potencjalnego użycia np. w terapii. Co ważne, zawartość całej "przestrzeni" została opublikowana, dzięki czemu każdy zainteresowany badacz może z niej korzystać i wytwarzać opisane substancje. Wydaje się, że najważniejszym odbiorcą bazy stworzonej przez Bluma i Reymonda będą firmy farmaceutyczne. Dzięki orientacyjnym danym na temat właściwości "wirtualnych związków" ich pracownicy będą mogli przewidzieć, które substancje warto syntetyzować i badać w kierunku ich przydatności w leczeniu.
  7. Od jak dawna w naturze funkcjonuje dobór naturalny? Zwykliśmy uważać, że od początku życia na Ziemi. Badacze z Uniwersytetu Harvarda uważa jednak, że... jest starszy od najstarszych form ożywionych. Dwaj naukowcy zajmujący się zagadnieniami z pogranicza matematyki i biologii, prof. Martin Nowak oraz dr Hisashi Ohtsuki, opracowali model obliczeniowy ewolucji prostych związków chemicznych obecnych na Ziemi na bardzo wczesnych etapach jej istnienia. Model ich autorstwa opiera się na założeniu, że na samym początku na naszej planecie były dostepne wyłacznie najprostsze związki chemiczne. Z nich, w zależności od szeregu uwarunkowań, mogły powstawać kolejne, coraz bardziej złożone. Zgodnie z opracowanym modelem, z czasem powinno dochodzić do wzrostu ilości jednych substancji i eliminacji innych ze względu na ich wykorzystanie do syntezy nowych związków. Najważniejszymi czynnikami regulującymi tę zależność są: dostepność substratów ("surowców") do przeprowadzenia kolejnych syntez oraz prawdopodobieństwo zajścia określonej reakcji. Stworzona symulacja jest, oczywiście, znacznie uproszczona i nie uwzględnia informacji o wielu czynnikach mogących wpływać na "ewolucję" związków chemicznych. Mimo to wykonane obliczenia pokazują w prostej i przystępnej formie, że ewolucja mogła zachodzić na Ziemi znacznie wcześniej, niż powstały pierwsze organizmy żywe. Jeżeli model ten jest prawdziwy, oznacza to, że bardzo ciężko o uchwycenie momentu, w którym "zaczyna się" życie. Jaka jest najważniejsza, zdaniem badaczy, cecha "związku ożywionego"? Ich zdaniem kluczową właściwością takiej substancji jest jej zdolność do replikacji (cechę taką wykazuje m.in. DNA). Im wiekszy jest jej potencjał do namnażania, tym szybciej pochłaniałaby ona cząsteczki innych substancji i tym samym zwiększałby się jej udział w mieszaninie. Jak uważa prof. Nowak, o życiu możemy mówić wtedy, gdy związek zdolny do replikacji osiąga wyraźną przewagę nad pozostałymi: Ostatecznie życie niszczy prażycie, tłumaczy. Pożera rusztowanie, na którym samo powstało. Prosta symulacja opracowana przez prof. Nowaka pokazuje, w jaki sposób systemy nieożywione mogły stopniowo ewoluować do postaci, którą możemy uznać za formę życia. Zdaniem naukowca w ogromnej mieszaninie związków nieożywionych wciąż dochodzi do "testowania" nowych substancji pod kątem ich zdolności do nabycia cech organizmu żywego. Nie wszyscy naukowcy podzielają entuzjazm autora badań. Część z nich uważa, że projekt ten, choć bardzo atrakcyjny i interesujący, wnosi niewiele informacji przydatnych dla specjalistów nauk eksperymentalnych. Pracująca na tej samej uczelni Irene Chen ocenia, że podchwytliwym zadaniem jest dokładne ustalenie, jakich związków użyć [dla symulacji powstawania życia - red.]. Dodaje: model Martina jest w tej kwestii po prostu agnostyczny.
  8. Naukowcy z dwóch sławnych kalifornijskich uczelni – Politechniki Kalifornijskiej (Caltech) oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego z Los Angeles (UCLA) – opracowali rekordowo gęsty układ pamięci. W pojedynczej komórce można przechować 160 kilobitów danych. Gęstość kości wynosi 100 gigabitów na centymetr kwadratowy, a uczeni informują, że możliwe jest jej zwiększenie do 1000 gigabitów na cm2. Nowa technologia nieprędko jednak zagości w naszych domach. Jak mówi szef zespołu badawczego, profesor chemii James Heath, w tej chwili chcemy się po prostu nauczyć, jak produkować działające obwody elektroniczne w skali molekularnej. Sukces amerykańskich naukowców oznacza, że ważność prawa Moore'a (sformułowane w 1965 roku przez Gordona Moore'a, współzałożyciela Intela, głosi, że liczba tranzystorów w układzie scalonym podwaja się co 18-24 miesiace) zostanie przedłużona do roku 2020. Dotychczasowe postępy techniki wskazywały, że straci ono ważność około 2013 roku. Wspomniane 160 000 bitów w komórce ułożonych jest na czymś, co przypomina kratę. Składa się ona z 400 silikonowych kabli, które przecinają 400 kabli tytanowych. Pomiędzy krzyżującymi się kablami umieszczono warstwę molekularnych przełączników. Każde skrzyżowanie reprezentuje 1 bit. Szerokość takiego bita wynosi zaledwie 15 nanometrów, czyli 1/10 000 grubości ludzkiego włosa. Dla porównania, analogiczny element w obecnie stosowanych najgęstszych układach ma szerokość 140 nm. Każdy z molekularnych przełączników, zwany rotaksanem, składa się z dwóch elementów: molekularnego pierścienia, który obejmuje molekułę w kształcie sztangi. Pierścień umieszczony jest na "gryfie” sztangi. Przełączanie powoduje zmianę położenia pierścienia, który przesuwa się raz bliżej jednej, raz drugiej, strony molekuły. Zmiana pozycji pierścienia powoduje zmianę przewodnictwa całego przełącznika. W ten sposób właśnie reprezentowane są wartości 0 i 1.
  9. Badacze IBM-a zaprezentowali z Zurychu przełącznik składający się z pojedynczej molekuły. Jego ustawienia można zmieniać pomiędzy stanami "włączony" i "wyłączony" za pomocą impulsów elektrycznych. Oba stany są stabilne, a odczyt danych nie prowadzi do zmiany stanu przełącznika. Podczas pokazu badacze IBM-a Heike Riel i Emanuel Lörtscher zmienili stan przełącznika ponad 500 razy. Wykorzystana molekuła organiczna ma średnicę 1,5 nanometra, jest więc około stukrotnie mniejsza niż elementy obecnie wykorzystywane do tych zamych zadań. Molekułę wyprodukował zespół profesora Jamesa M. Toura z Rice University w Houston. Technologia CMOS, którą wykorzystują obecne komputery, osiągnie granicę swych fizycznych możliwości za 10 do 15 lat. Najmniejsze stosowane obecnie struktury w układach scalonych mają wielkość około 40 nanometrów. Ich dalsze zmniejszanie jest koniecznością, jeśli Prawo Moore'a ma zachować ważność. Zakłada ono, że gęstość upakowania tranzystorów w półprzewodniku zwiększa się dwukrotnie co 18 miesięcy. Naukowcy przewidują, że po przekroczeniu granicy 20 nanometrów pojawią się poważne, trudne do przezwyciężenia przeszkody. Poniżej 10 nanometrów technologia CMOS osiągnie swe fizyczne granice. Badania IBM-a dają nadzieję na to, że w przyszłości molekuły organiczne posłużą do budowanie układów pamięci i obwodów logicznych. Elektronika molekularna, korzystająca z molekuł o średnicy jednego nanometra (jedna milionowa milimetra) pozwoli na dalszą, daleko bardziej posuniętą miniaturyzację niż jest to możliwe przy wykorzystaniu współczesnych technik.
×
×
  • Create New...