Znajdź zawartość

W roku 2002 Paul Koehler wraz z kolegami z Oak Ridge Electron Linear Accelerator (ORELA) mierzyli rezonans neutronów w czterech różnych izotopach platyny. Uzyskane wyniki były inne od oczekiwanych. Dodatkowe, niedawno przeprowadzone badania sugerują, że obowiązujące obecnie teorie dotyczące struktury jądra atomowego mogą być błędne. Teorie te mówią bowiem, że nukleony powinny poruszać się chaotycznie. Tymczasem badacze z Oak Ridge National Laboratory odkryli, że ich ruch jest regularny. Nowe badania sugerują, że 200 nukleonów w jądrze platyny działa zgodnie a nie chaotycznie. Biorąc pod uwagę dość duże energie i wielką liczbę nukleonów, takie kolektywne działanie jest niespodziewane i nie potrafimy go wyjaśnić - napisali badacze. Ich zdaniem, eksperymenty pozwalają stwierdzić z 99,997% prawdopodobieństwem, że współczesna teoria o macierzach przypadkowych jest nieprawdziwa w odniesieniu do badanych jąder. Jednak by potwierdzić te odkrycia należy przeprowadzić eksperymenty na innych jądrach niż jądra platyny. Może bowiem okazać się, że tylko platyna wykazuje niespotykane właściwości niepasujące do teorii. Problem jednak w tym, że ze względu na oszczędności budżetowe ORELA został zamknięty i nie wiadomo, czy projekt kiedykolwiek ponownie ruszy. Jak informuje Koehler, obecnie jedynym miejscem na świecie, gdzie można przeprowadzić takie eksperymenty, jakie prowadził jego zespół, jest belgijski Geel Electron Linear Accelerator (GELINA). Badania Koehlera mogą mieć praktyczne zastosowanie w energetyce jądrowej. Zajmujący się nią specjaliści polegają bowiem na teorii o macierzach przypadkowych do oceny prawdopodobieństwa ucieczki neutronów, a zatem do wyliczenia właściwości osłon dla reaktorów i składowisk paliwa.

Badania nad procesami zachodzącym we wnętrzu gwiazd mogą przyczynić się do skuteczniejszej walki z nowotworami. Astronomowie z Ohio State University współpracują ze specjalistami ds. radiologii onkologicznej w celu stworzenia urządzenia, które będzie bardziej zabójcze dla guzów nowotworowych, a jednocześnie łagodniejsze dla zdrowej tkanki. Urządzenie ma wykorzystywać zauważone w gwiazdach i wokół czarnych dziur zjawisko absorbowania i emisji promieniowania przez metale. Zauważono bowiem, że np. żelazo poddane działaniu promieni X emituje niskoenergetyczne elektrony. Niewykluczone zatem, że implant stworzony z ciężkich atomów metali umożliwi silne napromieniowanie guza, a jednocześnie zdrowa tkanka otrzyma dawkę promieniowania mniejszą niż jest to obecnie możliwe. Symulacje przeprowadzone na Ohio State University (OSU) wykazały, że poddanie oddziaływaniu promieniami X o określonej częstotliwości pojedynczego atomu złota lub platyny powoduje, że atom ten emituje ponad 20 wolnoenergetycznych elektronów. Sądzimy, że nanocząsteczki wprowadzone do guza mogą efektywnie absorbować promienie X i emitować elektrony, które zabiją guza - mówi Sultana Nahar z OSU. Nahar wraz z profesore astronomii Andile Pradhanem odkryli, że przy odpowiednich częstotliwościach promieniowania X elektrony w atomach ciężkich metali wpadają w wibracje i uwalniają się ze swoich orbit, tworząc niewielkie skupiska plazmy wokół atomów. Jeśli udałoby się w ten sposób wykorzystać promienie X, to byłby to najprawdopodobniej największy postęp tej techniki od czasu odkrycia ich pożytecznych właściwości w 1890 roku. Od dawna wiadomo, że gdy z orbity wypadnie jeden z elektronów blisko jądra, to elektron z dalszej powłoki może zająć jego miejsce. Proces ten jest związany z uwolnieniem się energii. Mamy wówczas do czynienia z samojonizacją, czyli efektem Augera. To zjawisko emisji elektronów przez atom, zachodzące dzięki energii uwalnianej podczas „opadania" elektronów z wyższych powłok walencyjnych na niższe. Często uwalniająca się energia jest na tyle duża, że dochodzi do wybicia kolejnych elektronów. Te tzw. wolne elektrony Augera mają niską energię, ale jest ich na tyle dużo, że, jak sądzą uczeni, mogą skutecznie zbombardować guza uszkadzając jego DNA. Jako, że platyna jest już używana w walce z nowotworami, profesor Pradhan ma nadzieję, że nowa metoda będzie łączyła chemio- i radioterapię. Najpierw do guza zostaną wprowadzone cząsteczki platyny, a następnie za pomocą promieni X zostaną one aktywowane i przystąpią do niszczenia nowotworu.

Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory oraz University of Califronia, Berkeley odkryli nowy tani katalizator, który efektywnie pozwala uzyskać wodór z wody. Nasz nowy katalizator oparty jest na aldehydzie molibdenowym, który jest około 70-krotnie tańszy od platyny, najszerzej używanego katalizatora do rozbijania cząstek wody - mówi Hemamala Karunadasa. Ponadto nasz katalizator nie wymaga dodatków organicznych, może działać w wodzie o odczynie obojętnym, nawet w brudnej. Pracuje też w wodzie morskiej, najbogatszym źródle wodoru na ziemi - dodaje uczona. Jest ona, wraz z Christopherem Changiem i Jeffreyem Longiem, współautorką badań oraz opisującego ich wyniki artykułu w piśmie Nature. Wodór jest postrzegany jako paliwo przyszłości. Obecnie największym jego źródłem w USA są paliwa kopalne. Uzyskiwany w ten sposób wodór jest tani, ale jego produkcja przyczynia się do zanieczyszczenia środowiska. Wodór można otrzymywać z elektrolizy wody. To czysta metoda, szczególnie jeśli energia, wykorzystywana do jej przeprowadzenia, pochodzi ze źródeł naturalnych. Jednak wymaga użycia dużych ilości energii bądź katalizatora. Powszechnie wykorzystywana platyna jest bardzo droga. Stąd też konieczność znalezienia materiału, który będzie tani i równie wydajny. Karundasa, Chang i Long odkryli, że takim materiałem jest (PY5Me2)Mo-oxo.

Zespół profesora Yang Shao-Horna z MIT-u, który specjalizuje się w badaniach nad bateriami litowo-powietrznymi, dokonał bardzo ważnego odkrycia dającego nadzieję, że na rynek trafią baterie o największej dostępnej gęstości mocy. Baterie litowo-tlenowe korzystają z lekkich porowatych elektrod węglowych oraz powietrza atmosferycznego, dzięki czemu są znacznie lżejsze niż dominujące obecnie na rynku baterie litowo-jonowe. W swoim najnowszym artykule, który ukazał się w Electrochemical and Solid-State Letters, zespół Shao-Horna oraz współpracujący z nimi profesor Hubert Gasteiger donoszą, iż elektrody ze złota lub platyny są znacznie bardziej aktywne, niż elektrody węglowe. Pozwalają zatem na osiągnięcie wyższej wydajności. Badania uczonych z Massachusetts Institute of Technology kładą podstawy pod dalsze badania nad bateriami litowo-powietrznymi i mogą doprowadzić do powstania znacznie lepszych elektrod niż dotychczas. Naukowcy poinformowali o opracowaniu metody oceny aktywności różnych katalizatorów, co pozwoli na badania nad różnymi materiałami. Będą mogli określić warunki, jakie powinien spełniać pożądany katalizator i przewidzieć zachowanie różnych materiałów. Technologia litowo-powietrzna daje nadzieję na stworzenie baterii, które będą znacznie bardziej pojemne, a przy tym lżejsze niż urządzenia, z jakich obecnie korzystamy. Na drodze do ich skomercjalizowania pozostało jednak jeszcze tak wiele przeszkód, że, zdaniem niektórych specjalistów, nie trafią one na rynek szybciej niż za 10 lat.

Jak uniknąć konsekwencji wyczerpania się złóż rzadkich pierwiastków? Najbardziej oczywistym rozwiązaniem wydaje się poszukiwanie substancji o podobnych właściwościach. Jak wynika z badań przeprowadzonych przez prof. A. Welforda Castlemana z Penn State University, zadanie to może być znacznie prostsze, niż się wydaje. Ponieważ wiele właściwości chemicznych pierwiastków zależy od konfiguracji tzw. powłoki walencyjnej, czyli zgrupowania elektronów najbardziej oddalonych od jądra atomu, badacz z amerykańskiej uczelni chciał sprawdzić, czy proste związki mogą posłużyć jako "elektronowe imitacje" metali. Powodzenie takiego eksperymentu oznaczałoby, że w niektórych zastosowaniach substancje te mogłyby z powodzeniem zastępować czyste metale, przynosząc w ten sposób niemałe oszczędności. W swoich badaniach prof. Castleman poszukiwał odpowiedników niklu, palladu (6. najdroższego pierwiastka świata w przeliczeniu na masę) oraz platyny (2. miejsce na tej samej liście). Właściwości analizowanych metali oraz kandydatów do ich zastąpienia porównywano dzięki spektroskopii fotoelektronowej. Metoda ta polega na ocenie ilości energii potrzebnej do oderwania elektronów z powłok walencyjnych atomów znajdujących się w różnych stanach energetycznych. Porównywalne wyniki analiz dwóch pierwiastków bądź związków mogą być w związku z tym zapowiedzią ich podobnych właściwości chemicznych. Jak wykazano na podstawie przeprowadzonych analiz, atomy niklu wykazują w spektroskopii fotoelektronowej niemal identyczny obraz jak tlenek tytanu (II). Pallad przypomina z kolei cząsteczki tlenku cyrkonu (II), zaś platyna - molekuły węgliku wolframu. Związki "naśladujące" badane metale można więc zaliczyć do tzw. superatomów, czyli cząsteczek o właściwościach podobnych do znanych pierwiastków. Prawdopodobnie najważniejszym aspektem dokonanego odkrycia jest fakt, iż dane zebrane na podstawie badań zespołu prof. Castlemana układają się w logiczne i dające się przewidzieć serie. Oznacza to, że dla wielu drogich lub trudno dostępnych metali stosowanych np. jako elementy konstrukcyjne bądź katalizatory można znaleźć tanie i równie efektywne superatomowe zamienniki. Niewykluczone, że wdrożenie tej wiedzy do zastosowania w przemyśle może więc wywołać niemałe zamieszanie zarówno na giełdach surowcowych, jak i na rynkach produktów wytworzonych przy pomocy superatomów.

Brytyjska firma ACAL Energy opracowała sposób na wyeliminowanie aż 90% platyny z ogniwa paliwowego, dzięki czemu tego typu urządzenia mogą być nawet o 40% tańsze niż obecnie. Platyna wykorzystywana jest w wodorowych ogniwach paliwowych do przyspieszania reakcji. Metal ten jest bardzo drogi, co znacząco zwiększa cenę ogniw. Inżynierowie z ACAL zastąpili większość platyny roztworem zawierającym tanie molibden i wanad. Gęstość energetyczna nowego ogniwa wynosi 600 miliwatów na centymetr kwadratowy przy napięciu 0,6 wolta. Co prawda standardowa gęstość dla samochodowych ogniw wynosi 900 miliwatów, jednak testowe ogniwo ACAL pracowało w warunkach ciśnienia atmosferycznego. Podniesienie ciśnienia powinno zwiększyć gęstość energetyczną urządzenia. Andrew Creeth, współzałożyciel i główny technolog ACAL Energy, mówi, że w niedalekiej przyszłości jego firmie uda się osiągnąć gęstość rzędu 1,5 wata na centymetr kwadratowy. Już teraz wyprodukowano jednokilowatowe ogniwo, które w przyszłym roku powinno trafić do klientów. Firma planuje początkowo sprzedaż systemów o mocy od 1 do 10 kilowatów. Później chce skupić się również na bardziej wydajnych ogniwach. Ogniwa paliwowe coraz bardziej się rozpowszechniają, jednak poważną przeszkodą jest ich cena, a jej znaczący odsetek to właśnie koszt platyny. W ciągu ostatnich trzech lat średnia cena tego metalu wahała się w granicach 1200 dolarów za uncję (28,349 grama). Z pewnością będzie ona znacząco rosła, w miarę rosnącego zapotrzebowania na ogniwa paliwowe. Stąd też poszukiwania alternatywnego materiału. Obecnie ogniwa paliwowe wymagają użycia 0,5 grama platyny na każdy kilowat. Wiele ośrodków naukowych pracuje nad zmniejszeniem ilości platyny w ogniwach lub jej całkowitym wyeliminowaniem. Proponowane są różne rozwiązania, od użycia żelaza, polimerów czy mieszaniny palladu i platyny, po produkcję ogniw alkalicznych. Wszystkie one mają jednak poważne wady, do których należą znacząco zmniejszona gęstość energetyczna oraz szybki spadek wydajności ogniwa, który następuje już po kilkuset godzinach. ACAL Energy zapewnia, że testy firmowego ogniwa pokazały, iż dobrze się ono sprawuje po ponad 1500 godzinach pracy. Dodatkową zaletą brytyjskiego ogniwa jest też fakt, że, dzięki użyciu płynnego katalizatora, nie musi być ono chłodzone i można z niego wyeliminować system dbający o to, by membrana była wilgotna.

Według uczestników międzynarodowych targów biżuterii w Vicenzie, gdzie rodzą się i wychodzą na jaw nowe trendy, żółte złoto będzie najmodniejszym metalem tego lata. Żółte złoto będzie miało swój wielki come back, po tym jak na długi czas zostało zdetronizowane przez białe złoto i platynę. Tu chodzi o dotyk. Żółte złoto przesyła ciepło. Białe złoto jest chłodniejsze, bardziej anonimowe — wyjaśnia Paladino Orlandini, włoski projektant ekskluzywnej biżuterii. Coraz modniejsze stają się niemal starożytne w stylu i ciężkie ozdoby, których twórców zainspirowała sztuka Greków, Rzymian, mitologia etruska oraz znaleziska archeologiczne. Na popularności zyskuje także różowe złoto. Taka à la bizantyjska biżuteria spodobała się Rosjanom. Obecnie wydaje się, że trafiła w gusta także zachodnich klientów, którym odpowiada jej przeładowanie szlachetnymi kamieniami. Projektanci podkreślają, że często różowe złoto łączy się też z unowocześnionymi z wyglądu perłami i diamentami. Jubilerzy z Indii chcą podobno "zdemokratyzować" diamenty. Zależy im na tym, by mogli je nabyć nie tylko najbardziej zamożni klienci.