Znajdź zawartość

Jedną z najważniejszych barier utrudniających stosowanie nanorobotów aktywnych wewnątrz organizmu jest brak technologii umożliwiających wygodne i bezpieczne ładowanie akumulatorów bez konieczności usunięcia urządzenia z ciała pacjenta. Sytuacja ta może się jednak zmienić dzięki opracowanemu niedawno ogniwu fotowoltaicznemu zdolnemu do pobierania energii niezbędnej do jego pracy przez skórę. Autorami urządzenia są badacze z szanghajskiego Uniwersytetu Donghua oraz Instytutu Maxa Plancka w Poczdamie. Sekretem wynalazku jest możliwość przekazywania energii pod postacią fal podczerwonych, nie zaś światła widzialnego, jak w przypadku tradycyjnych ogniw fotowoltaicznych. Próba opracowania ogniw zasilanych podczerwienią nie była działaniem przypadkowym. Fale te przenikają bowiem przez skórę wielokrotnie lepiej od światła widzialnego. Problemem od kilku lat pozostawało jednak stworzenie ogniw zdolnych do pochłaniania promieniowania o takiej długości fali. Pochłaniające światło materiały opracowane z myślą o ogniwach słonecznych, takie jak krzem czy niektóre barwniki, nie są w stanie efektywnie pochłaniać światła z zakresu bliskiej podczerwieni. (...) W odróżnieniu od nich, światło takie mogą pochłaniać niektóre fosforyzujące nanomateriały na bazie pierwiastków ziem rzadkich, które wykazują następnie luminescencję w zakresie światła widzialnego, tłumaczy jeden z autorów nowego typu ogniw, Zhigang Chen. Do wytworzenia nowego rodzaju ogniw wykorzystano kryształy o wzorze chemicznym Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb,Er. Pochłaniają one padające na nie światło podczerwone, a następnie wypromieniowują pochłoniętą energię w postaci światła widzialnego. To ostatnie jest z kolei pochłaniane przez pokryte specjalnym barwnikiem nanocząstki ditlenku tytanu, na powierzchni których powstaje ładunek elektryczny, który jest przekazywany do elektrod wyprowadzających prąd z ogniwa. Wydajność prototypu testowano poprzez oświetlanie go laserem o mocy 1W przez warstwy świńskich jelit o grubości od ok. 1 mm do ok. 6 mm, symulujących ludzką skórę. Jak się okazało, pomiędzy elektrodami udało się w ten sposób wytworzyć prąd o mocy od 0,02 do 0,28 mW. Wydaje się, że to niewiele, lecz wartość taka powinna wystarczyć do zasilania wielu rodzajów nanorobotów oraz innych rodzajów implantów. Szczegółówy opis urządzenia opublikowało czasopismo Advanced Functional Materials.

Od wielu lat znamy i wykorzystujemy materiały, które po wystawieniu na światło widzialne, emitują światło widzialne. Teraz naukowcom udało się stworzyć materiał, który emituje światło podczerwone w odpowiedzi na ekspozycję na światło widzialne. Nowy materiał może zostać wykorzystany w medycynie oraz w wojsku czy policji. Niewykluczone, że posłuży też do stworzenia doskonalszych ogniw słonecznych. Jeśli wyniesiesz ten materiał poza pomieszczenie, wystarczy 1 minuta działania światła słonecznego, by przez 360 godzin emitował on promieniowanie w bliskiej podczerwieni. Materiał może być też aktywowany przez oświetlenie fluoroscencyjne - mówi profesor Zhengwei Pan. Z nowego materiału można stworzyć nanocząsteczki, które będą wiązały się z komórkami nowotworowymi i pozwolą lekarzom zauważyć nawet najmniejsze guzy. Można będzie z niego tworzyć np. ceramiczne identyfikatory i przyczepiać do ludzi lub pojazdów, by, dzięki okularom działającym na podczerwień, łatwo odróżnić wroga od sojusznika. Materiał można też zmielić na proszek i zmieszać go z farbą, by w ten sposób zaznaczać obiekty przeznaczone dla wtajemniczonych oczu. Pan rozpoczął tworzenie swojego materiału od posiadającego trzy powłoki walencyjne jonu chromu. Po ekspozycji na światło jego elektrony szybko przechodzą ze stanu podstawowego na wyższe stany energetyczne. Gdy elektrony powracają do stanu podstawowego, dochodzi do emisji światła w bliskiej podczerwieni. Emisja ta trwa bardzo krótko, zaledwie przez milisekundy. Innowacja Pena polega na użyciu matrycy z cynku i stopu galu z germanem, w której znajdują się umieszczono jony chromu. Struktura chemiczna matrycy tworzy sieć „pułapek", których zadaniem jest uwięzienie i przechowywanie energii pochodzącej ze wzbudzonych elektronów i przechowywanie jej przez dłuższy czas. Energia ta jest uwalniania w formie termicznej i przekazywana z powrotem do jonów chromu. To powoduje emisję światła w podczerwieni, która trwa niemal przez dwa tygodnie. Nie sądzimy, byśmy znaleźli idealny materiał. Będziemy dopasowywali jego parametry tak, by poprawić jego właściwości - mówi Pen. Nowy materiał był testowany przez rok. Sprawdzano, jak sprawuje się w dni słoneczne, pochmurne i deszczowe, zanurzano go na całe miesiące w wodzie słodkiej, słonej i w roztworze wybielającym - nie zanotowano żadnej utraty wydajności.

Naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze uzyskali w podczerwieni świetnej jakości zdjęcia amidów ze skóry prehistorycznego gada. Znaleziono ją w obrębie liczących sobie 50 mln lat skał eoceńskiej formacji Green River w Utah w USA. To istotne osiągnięcie, ponieważ poliamidami są np. peptydy i białka. Doktorzy Roy Wogelius i Phil Manning posłużyli się najnowszymi technikami obrazowania w podczerwieni, by sporządzić mapę skamieniałej tkanki miękkiej doskonale zachowanego gada. Mapy w podczerwieni połączono z uzyskanymi za pomocą synchrotronu z Uniwersytetu Stanforda mapami przedstawiającymi rozmieszczenie pierwiastków w materiale organicznym sfosylizowanej skóry (akademicy wykorzystali akcelerator jako źródło promieniowania rentgenowskiego). Uzyskano na tyle szczegółowe dane chemiczne, że naukowcy byli w stanie odtworzyć proces, który doprowadził do zakonserwowania. Kiedy oryginalne związki ze skóry zaczęły się rozkładać, doszło do utworzenia chemicznych wiązań z metalami śladowymi, a w wyjątkowych okolicznościach metale te działają jak pomosty dla minerałów z osadów. Zjawisko to chroni materiał skórny przed wymyciem i dalszym rozkładem. Mapy rozkładu związków organicznych i metali śladowych w skórze sprzed 50 mln lat wyglądają jak mapy skóry współczesnych jaszczurek, które kontrolnie sporządziliśmy. Czasem trudno powiedzieć, co jest skamieniałe, a co świeże. Nowe metody rentgenowskie i z użyciem podczerwieni ujawniają złożone wzorce chemiczne, przeoczane przez dekady przez tradycyjne metody – wyjaśnia geochemik Roy Wogelius. A oto triki wykorzystane przez ekipę z Manchesteru. Światło podczerwone wywołuje w skamieniałej skórze wibracje, a naukowcy wpadli na prosty pomysł, jak stworzyć ich mapę. W tym celu nad skamieliną przesuwa się niewielki kryształ, wędrujący od punktu po punktu według wcześniej zaprogramowanej drogi. Tam, gdzie kryształ dotknie skamieniałości, światło odbija się od jego podstawy. Jednak część promienia przechodzi przez kryształ i dociera do badanej skamieliny. Jeśli w danym miejscu będzie znajdował się jakiś składnik organiczny, pochłonie część światła, wywołując możliwe do zmierzenia zmiany w odbitym sygnale. W ten sposób powstaje precyzyjna mapa składników organicznych, uzyskana bez niszczenia badanego obiektu. Możność chemicznego analizowania rzadkich i cennych skamieniałości takich jak ta bez konieczności usuwania materiału i niszczenia okazu to ważne i długo oczekiwane rozwiązanie na polu paleontologii – podsumowuje pierwszy autor studium Nick Edwards.

Profesor John Badding i jego zespół z Penn State University stworzyli pierwszy światłowód wykorzystujący selenek cynku. Materiał ten pozwala na bardziej efektywne i swobodne manipulowanie światłem. Wdrożenie nowej technologii umożliwi udoskonalenie laserów, czujników i światłowodów. Badding wyjaśnia, że możliwości światłowodów zawsze były ograniczone przez stosowane do ich produkcji szkło krzemionkowe. Szkło ma przypadkowo ułożone atomy. W przeciwieństwie do niego w substancjach krystalicznych, takich jak selenek cynku, atomy są uporządkowane. To pozwala na transport światła o większych długościach fali, szczególnie w średnich zakresach podczerwieni - mówi naukowiec. Ponadto, w przeciwieństwie do szkła, selenek cynku jest samoistnym półprzewodnikiem. Od dawna wiemy, że to użyteczny półprzewodnik, który umożliwia takie manipulowanie światłem, na jakie nie można sobie pozwolić w przypadku krzemionki. Problemem jednak było uzyskanie z tego półprzewodnika włókien. Nikomu wcześniej się to nie udało - stwierdza Badding. Jego zespół wykorzystał nowatorską metodę osadzania wysokociśnieniowego, opracowaną przez studenta Justina Sparksa z Wydziału Chemii. Naukowcy osadzili selenek cynku w szklanych rdzeniach światłowodu. Osadzanie wysokociśnieniowe to wyjątkowa technologia, która pozwoliła na uformowanie długich, cienkich rdzeni z włókien selenku cynku - podkreślił profesor Badding. Testy przeprowadzone na nowych światłowodach wykazały, że charakteryzują się one dwiema bardzo interesującymi cechami. Po pierwsze, bardziej efektywnie zamieniają jeden kolor światła w inny. Tradycyjne światłowody nie zawsze pozwalają na uzyskanie wymaganych kolorów. Selenek cynku, dzięki zjawisku nielinearnej konwersji częstotliwości, pozwala na znacznie bardziej swobodne manipulowanie kolorami. Po drugie, nowe włókno jest bardziej wszechstronne, gdyż umożliwia efektywne transportowanie dłuższej fali elektromagnetycznej. To pozwoli na znaczne udoskonalenie laserów. Na przykład wojsko używa obecnie technologii Lidar wykorzystującej fale o długości od 2 do 2,5 mikrona. Urządzenie działające w średnich wartościach podczerwieni, powyżej 5 mikronów, byłoby bardziej dokładne. Nasze włókna mogą transportować światło o długości fali do 15 mikronów - wyjaśnia Badding. Lidar stosowany jest też do badania zanieczyszczeń powietrza, jego udoskonalenie pozwoli zatem na dokładniejsze określanie jego składu.

Uczeni z Rice University odkryli prosty sposób na zmuszenie węglowych nanorurek do tego, by świeciły jaśniej. Nanorurki charakteryzują się pewną naturalną fluoroscencją, jednak reakcje chemiczne zachodzące na ich powierzchni prowadzą do jej zaniku. Bruce Weisman, pionier w badaniu spektroskopii nanorurek, odkrył, że dodanie niewielkiej ilości ozonu do nanorurek posiadających pojedynczą ściankę i wystawienie ich na działanie światła, powoduje, że atomy tlenu łączą się z nanorurkami, a fluoroscencja w bliskiej podczerwieni ulega wzmocnieniu. Odkrycie to pozwoli zastosować nanorurki w wielu dziedzinach nauki. Przydadzą się one zarówno w biologii, gdzie wzmocniona fluoroscencja pozwoli na śledzenie nanorurek wprowadzonych do komórek organizmu żywego, jak i posłużą do budowy laserów. Weisman i jego student Saunab Ghosh odkryli, że kluczowym elementem jest oświetlenie nanorurki. Nie jesteśmy pierwszymi, którzy badają wpływ ozonu na nanorurki. Takie prace prowadzone są od lat. Jednak wcześniej uczeni mieli ciężką rękę i wystawiali nanorurki na działanie dużych ilości ozonu. Wówczas jednak dochodzi do zniszczenia użytecznych właściwości optycznych nanorurek, ich fluoroscencja zostaje całkowicie wyłączona. My postanowiliśmy dodać zaledwie 1 atom tlenu na 2-3 tysiące atomów węgla. To bardzo mało - mówi Weisman. Metoda Weismana i Ghosha jest banalnie prosta. Uczeni zanurzyli nanorurki w wodzie, dodali do niej rozpuszczony ozon i całość oświetlili. Do przeprowadzenia użytecznej reakcji wystarczy nawet światło zwykłej lampki biurowej. W ten sposób powstały nanorurki wzbogacone tlenem, w których zdecydowana większość powierzchni pozostaje w stanie niezmienionym. Nanorurki absorbują zatem światło podczerwone, tworząc ekscytony, kwazicząsteczki mające tendencję do samoistnego przeskakiwania po nanorurkach. Przeskakują tak długo, aż napotkają atom tlenu. W czasie swojego życia ekscyton może odwiedzić dziesiątki tysięcy atomów węgla. Nasz pomysł wykorzystuje ten fakt, gdyż założyliśmy, że ekscyton będzie skakał wystarczająco długo, by napotkać miejsce wzbogacone tlenem. A gdy do tego dojdzie, ekscyton w nim pozostanie, gdyż jest to miejsce energetycznie stabilne. Tlen więzi ekscyton, co prowadzi do emisji fali światło o większej długości światła niż w naturalnej fluoroscencji nanorurek. Mówiąc wprost - większa część nanorurek działa jak antena absorbująca energię i kierująca ją do miejsc wzbogaconych tlenem. Możemy stworzyć nanorurki, w których 80-90% emisji pochodzi z miejsc wzbogaconych - stwierdził Weisman. Testy laboratoryjne wykazały, że tak spreparowane nanorurki utrzymują swoje nowe właściwości przez wiele miesięcy. Weisman zaznacza, że dzięki temu odkryciu, nanorurki można wykrywać światłem niedostrzegalnym dla człowieka. Dlaczego jest to ważne? Ponieważ w wykorzystywanych w biologii systemach wykrywania, za każdym razem gdy posłużymy się światłem widzialnym uzyskamy nieco emisji z tła, z komórek i tkanek, co zaciemnia cały obraz. Korzystając z podczerwieni nie mamy tego problemu - wyjaśnia. Naukowcy przeprowadzili już odpowiednie testy dodając nanorurki do kultur ludzkich komórek. Po zastosowaniu podczerwieni nanorurki emitowały jasne światło i były łatwo dostrzegalne. Przy świetle widzialnym znacznie trudniej było określić miejsce, w którym się znajdują. http://www.youtube.com/watch?v=iVM_5ktGtnw

Australijscy naukowcy opracowali łatwą i prostą metodę pozwalającą na odzyskanie wzroku, jeśli nie całkowite, to przynajmniej częściowe. Niestety, tylko osobom które straciły wzrok z powodu poparzeń słonecznych, ale to już wiele. Nieinwazyjna metoda jest dziełem doktor Krisztiny Valter z The Vision Centre na Australian National University. Wykorzystuje ona naświetlanie uszkodzonego oka promieniowaniem podczerwonym, najlepiej przy tym sprawdza się światło o długości fali 670 nanometrów, czyli tak zwana bliska podczerwień. Naświetlanie powoduje cofanie się uszkodzeń wywołanych bezpośrednią ekspozycją na światło słoneczne oraz wyzwala procesy autoregeneracyjne. Poznano już mechanizm tego zjawiska. Promieniowanie podczerwone jest pochłaniane przez enzym kluczowy dla wewnątrzkomórkowej produkcji energii. Zmienia on ekspresję genów i przebieg procesów energetycznych, blokując aktywację genów potencjalnie zabójczych dla uszkodzonych komórek. To zapobiega narastającym uszkodzeniom w oparzonym oku i pozwala na samoleczenie tkanki. Skuteczność metody potwierdzono już w badaniach na zwierzętach i weszła ona w pierwszą fazę testów na ludziach. Docelowo metoda ma być głównie uzupełnieniem dla zabiegów chirurgicznych, ale w niektórych, lżejszych przypadkach, może być nawet alternatywą.

Niemieccy specjaliści skonstruowali urządzenie wielkości poręcznej walizki, które dzięki wbudowanemu spektrometrowi pozwala na szybkie wykrycie fałszowanego alkoholu (Chemistry Central Journal). Aparatura, o wiele mniejsza od swoich wcześniejszych przenośnych odpowiedników, wykorzystuje spektrometr do analizy zawartości alkoholu w próbce, np. winie czy piwie z pubu. Przez próbkę przepuszczana jest wiązka promieni podczerwonych. Następnie wystarczy porównać spektrum częstotliwości emitowanych przez ciecz z wzorcem dla tzw. próbki referencyjnej. Zajmuje to tylko od 30 do 60 sekund – wyjaśnia Dirk Lachenmeier z agencji Chemisches und Veterinäruntersuchungsamt w Karlsruhe, która uczestniczyła w opracowaniu urządzenia. Podczas testów na zawartość alkoholu w 260 napojach okazało się, że gwarantuje ono niemal taką samą trafność, co aparatura laboratoryjna. Kiedy zaś wynalazcy określali średnią powtarzalność na 6 różnych próbkach wina, wyniosła ona 0,05% ABV (alcohol by volume, alkoholu na jednostkę objętości), a względnie odchylenie standardowe poniżej 0,2%. Za gotowy tester, produkowany przez firmę Unisensor Sensorsysteme z Karlsruhe, trzeba zapłacić 3 tys. euro. Niezwiązani z projektem specjaliści podkreślają, że dzięki niemu można przeprowadzić wstępne badanie produktu, lecz gdyby ktoś chciał skierować sprawę do sądu i tak będzie potrzebował orzeczenia laboratorium.

O ile pojawienie się na rynku patelni okrytych Teflonem umożliwiło smażenie niektórych potraw bez dodawania tłuszczu, o tyle przygotowanie wielu innych, takich jak choćby frytki, zdaniem wielu jest możliwe tylko w głębokim oleju. Wielbiciele tego typu dań mogą jednak zmienić zdanie dzięki technologii rozwijanej na Purdue University. Nowa metoda smażenia, opracowywana przez dr. Kevina Keenera, ma na celu przede wszystkim ograniczenie ilości oleju koniecznego do smażenia przy zachowaniu smaku przygotowywanych potraw. Aby osiągnąć ten cel, badacz proponuje stosowanie kombinacji 10-12 mocnych lamp wytwarzających promieniowanie podczerwone o różnych długościach fal. Ponieważ każdy rodzaj promieniowania przenika do wnętrza smażonej potrawy na nieco inną głębokość, możliwa jest pełna optymalizacja procesu smażenia. Możemy więc zażyczyć sobie np. paluszków rybnych o mocno zarumienionej skórce lub, jeśli nie przepadamy za zapachem ryby, solidnie wypieczonych w środku. Inną zaletą tego rozwiązania jest jego dostosowanie do porcji pożywienia o różnych wielkościach. Co prawda wynalazek udoskonalany przez dr. Keenera nie pozwala na smażenie całkowicie bez tłuszczu, lecz, jak twierdzi autor, ograniczenie zużycia tego wysokokalorycznego dodatku o 30-50% jest jak najbardziej możliwe, a do ich poprawnego usmażenia wystarcza w zupełności warstewka pozostająca po wstępnym, fabrycznym podsmażaniu (dotyczy to np. wspomnianych wcześniej frytek czy paluszków rybnych). Jeśli wierzyć zapewnieniom badacza, smak przygotowywanej w ten sposób żywności w żadnym stopniu nie odbiega od smaku potraw smażonych tradycyjnymi metodami. Prawdopodobnie najważniejszym ograniczeniem nowej technologii jest brak możliwości obróbki produktów o niezbyt regularnych kształtach, takich jak słynny indyk przygotowywany przez Amerykanów w Dniu Dziękczynienia. Wada ta wynika z charakterystyki zastosowanych urządzeń i używania fal o ściśle określonej przenikalności. Smażenie większości produktów nie powinno jednak zdaniem dr. Keenera stanowić problemu. Jeśli wierzyć autorowi "patelni na podczerwień", otrzymał on już kilka telefonów od osób zachęconych zakupem wynalazku do własnych domów. Badacz zastrzega jednak, że w najbliższym czasie zakup aparatu nie będzie możliwy, ponieważ zastosowana w nim technologia wymaga dalszych udoskonaleń.

Hodowanie i precyzyjne pozycjonowanie na krzemowym podłożu mikroskopijnych kryształów tlenku cynku o kształcie włóczni może zwiększyć wydajność baterii słonecznych. Doktor Jay A. Switzer i jego zespół z Missouri University of Science and Technology poinformowali w piśmie Chemistry of Materials, że ich wynalazek przyczyni się też do stworzenia doskonalszych laserów, źródeł oświetlenia czy urządzeń piezoelektrycznych. Naukowcy zanurzyli kryształ krzemu w alkalicznym roztworze zawierającym jony cynku. Doprowadziło to do porastania krzemu niewielkimi kryształami tlenku cynku o średnicy 100-200 nanometrów i długości 1 mikrometra. Tlenek cynku jest w stanie zarówno absorbować, jak i emitować światło. Tak więc w bateriach słonecznych przydadzą się jego właściwości absorpcyjne, a w laserach - emisyjne. Zarówno tlenek cynku jak i krzem są półprzewodnikami, jednak oba materiały absorbują różne spektrum promieniowania. Krzem dobrze absorbuje podczerwień, a tlenek cynku - ultrafiolet. Łącząc je uzyskujemy ogniwo o szerszym spektrum działania. Inni naukowcy już wcześniej wpadli na pomysł łączenia tych materiałów, jednak nikt nie opracował wystarczająco dobrej metody. Łączenia dokonywano metodami próżniowymi, a ze względu na wysoką reaktywność krzemu nie można było osadzać tlenku cynku bezpośrednio na nim, potrzebny był trzeci materiał, pełniący rolę bufora. Metoda taka jest jednak bardzo droga, a ponadto nie dawała gwarancji precyzyjnego osadzania. Odsetek błędów wynosił aż 40%. Switzer i jego koledzy zauważyli, że należy pochylić kryształy tlenku cynku, by można było je precyzyjnie i bez żadnego bufora osadzać na krzemie. Przy nachyleniu rzędu 51 stopni względem powierzchni krzemu, odsetek błędów został zmniejszony do 0,2%. Precyzja jest konieczna, by osiągnąć dobrą wydajność.

Ze względów ekologicznych świat przestawił się z benzyny ołowiowej na bezołowiową, tymczasem Dan Cziczo z Pacific Northwest National Laboratory w Richland twierdzi, że ołów ze spalin pomagał równoważyć skutki globalnego ocieplenia, uczestnicząc w tworzeniu się odbijających część promieniowania słonecznego lodowych chmur. Cziczo i zespół stworzyli w laboratorium sztuczne chmury. Chcieli w ten sposób stwierdzić, jak dobrze różne cząsteczki sprawdzają się w roli jąder kondensacji, na których osiadają kryształki lodu. Okazało się, że aż jedna trzecia kryształów lodu zawierała ołów, co oznacza, że Pb stanowi doskonały kondesator. Podobne proporcje stwierdzono w warunkach naturalnych – w próbkach pyłu mineralnego z obszaru Szwajcarii ołów także stanowił w przybliżeniu 1/3. Zgodnie z wyliczeniami Amerykanina, globalna emisja Ziemi w podczerwieni mogłaby być wyższa o 0,8 wata na metr kwadratowy, gdyby wszystkie unoszące się w atmosferze kryształki lodu zawierały ołów, a nie były czystym lodem. Naukowcy powołują się też na dane, zgodnie z którymi między 1940 a 1980 r. temperatury rosły powoli, a dopiero potem – po wycofaniu paliw ołowiowych – nastąpił gwałtowny skok efektu cieplarnianego.

Złoto to nie tylko piękny materiał stosowany przez jubilerów i uwielbiany przez kobiety. Jego zalety doceniają także inżynierowie zajmujący się m.in. nanotechnologią. Ich najnowszym pomysłem jest system precyzyjnego i selektywnego dostarczania leków oparty o złote nanocząstki o różnych kształtach. Autorami pomysłu są badacze z MIT. Wykorzystuje on właściwości dwóch rodzajów pustych w środku nanocząstek o różnych kształtach, nazwanych przez wynalazców "nanokostkami" oraz "nanokapsułkami". Oba typy mikroskopijnych naczynek reagują na światło podczerwone i topią się po oświetleniu, lecz dzieje się to przy emisji fal o różnych długościach. Ponieważ badane nanocząstki są w środku puste, możliwe jest wypełnienie ich różnymi substancjami, np. lekami. Opracowany system pozwala na bardzo precyzyjne dostarczanie "ładunku" zawartego w nanocząstkach. Przechowywany związek jest uwalniany wyłącznie po oświetleniu światłem podczerwonym, dzięki czemu możliwe jest np. podanie leku dożylnie, a następnie oświetlanie wyłącznie chorej tkanki. Co ważne, przenoszone substancje mogą być też uwalniane w ściśle określonej kolejności, jedna po drugiej. Aby to osiągnąć, wystarczy zastosować w odpowiedniej kolejności fale o różnej częstotliwości. Pierwsze eksperymenty z zastosowaniem wynalazku przeprowadzono na nanokostkach i nanokapsułkach zawierających DNA. Zdaniem autorów nic nie stoi jednak na przeszkodzie, by we wnętrzu nanocząstek umieścić inne substancje. Co więcej, powinno być możliwe opracowanie bardziej złożonego systemu, zdolnego do przenoszenia trzech lub nawet czterech różnych substancji w "pojemnikach" o różnych kształtach, reagujących na ściśle określony i charakterystyczny dla siebie rodzaj fal. Szczegółowe informacje na temat projektu opublikowano w czasopiśmie ACS Nano.

Światło podczerwone stymuluje neurony zlokalizowane w uchu wewnętrznym równie skutecznie, co dźwięk - twierdzą badacze z chicagowskiego Nortwestern University. Odkrycie może oznaczać otwarcie drogi ku nowym, ulepszonym implantom wspomagającym słyszenie. Powierzchnia ucha wewnętrznego jest u zdrowego człowieka pokryta warstwą włosków. Drgają one pod wpływem wpadającego powietrza, a ich ruch jest wykrywany przez neurony, które konwertują te sygnały na impulsy elektryczne wysyłane następnie do mózgu. Zaburzenie funkcjonowania tych delikatnych struktur, np. w wyniku wad wrodzonych lub uszkodzenia, może prowadzić do głuchoty. Aby przywrócić zdolność do słyszenia, niezbędny jest odpowiedni implant. Stosowane obecnie protezy działają w oparciu o miniaturowe elektrody. Niestety, jest ich zbyt mało, by zapewnić dobrą jakość słyszenia - dwadzieścia elektrod w porównaniu z 3000 naturalnych komórek to zdecydowanie zbyt mało, by pozwolić na cokolwiek więcej, niż słyszenie rozmów. Zainstalowanie większej liczby przewodów jest z kolei niemożliwe ze względu na wzajemne zagłuszanie się wysyłanych przez nie sygnałów. Rozwiązaniem problemu może być zastosowanie lasera emitującego światło podczerwone. Pada ono na bardzo małą powierzchnię, a jego odbicia są na tyle słabe, że nie dochodzi do przypadkowej stymulacji sąsiednich komórek. Jak pokazują eksperymenty przeprowadzone przez badaczy z Northwestern University, pomysł taki ma dużą szansę na rozwiązanie problemów związanych ze stosowaniem współczesnych implantów. Autorzy badania, prowadzeni przez Clausa-Petera Richtera, oświetlali laserem wnętrze ucha martwych świnek morskich. Równolegle prowadzono pomiar aktywności elektrycznej wzgórków dolnych, elementów reagujących na wytwarzane w uchu wewnętrznym impulsy. Przeprowadzony eksperyment pokazał, że zastosowanie podczerwieni pozwoliło na uzyskanie świetnej jakości sygnału w obrębie wzgórków dolnych. Oznacza to, że gdyby zwierzęta żyły, najprawdopodobniej usłyszałyby bardzo czysty dźwięk. Obecnie nie wiadomo, w jaki sposób laser aktywuje neurony, gdyż nie zawierają one białek bezpośrednio reagujących na światło. Autorzy badania spekulują, że sygnały powstają w reakcji na ciepło, którego "nośnikiem" jest promieniowanie podczerwone. Jeżeli jest to prawda, będzie to bez wątpienia istotne odkrycie, lecz stanie się ono jednocześnie dużym wyzwaniem. Konieczne będzie bowiem zbadanie, jak neurony znoszą długotrwałe ogrzewanie. Bez tego wyprodukowanie implantów gotowych do zastosowania u ludzi będzie niemożliwe.

Należące do amerykańskiego Departamentu Energii Idaho National Laboratory poinformowało o opracowaniu pierwszego przemysłowego procesu produkcji nanoanten zbierających energię ze Słońca i z innych źródeł na elastycznym podłożu. Oznacza to, że w przyszłości energia słoneczna może zasilać wiele różnych urządzeń, od samochodów po odtwarzacze MP3. Bez trudu będzie bowiem można umieścić na nich lekkie, elastyczne baterie słoneczne. Nanoanteny mogą być też wykorzystane do chłodzenia budynków czy elektroniki. I, co istotne, nie będzie trzeba specjalnie dostarczać do nich energii elektycznej. Nanoanteny wykorzystują promieniowanie w średnim paśmie podczerwieni. Jest ono bez przerwy emitowane przez naszą planetę, która oddaje w ten sposób ciepło uzyskane ze Słońca. Ziemia emituje je również w nocy, co czyni nanoanteny znacznie bardzie przydatne niż korzystające ze światła widzialnego ogniwa fotowoltaiczne. Tymczasem emisja w średnim paśmie podczerwieni to niezwykle bogate źródło energii. Każdy proces przemysłowy generuje odpadowe ciepło. To energia, która obecnie jest marnowana - mówi Steven Novack, jeden z inżynierów w INL. Naukowcy opracowali dotychczas nanoanteny, które potrafią dobrze wykorzystywać energię fal o niższych częstotliwościach np. mikrofal. Korzystanie z energii fali o wyższej częstotliwości, takiej jak fale podczerwone, jest trudniejsze, gdyż zmieniają one właściwości materiałów. Naukowcy z INL zbadali oddziaływanie podczerwieni na wiele różnych substancji, w tym na złoto, mangan i miedź. Na podstawie uzyskanych danych stworzyli komputerowy model nanoanteny. Okazało się, że nanoantena o odpowiednim kształcie i rozmiarach, zbudowana z odpowiednich materiałów, może zebrać aż 92% energii z podczerwieni. Następnie uczeni stworzyli nanoanteny za pomocą tradycyjnych metod. Umieścili je bowiem na krzemowym podłożu. Badania wykazały, że zbierają one ponad 80% energii promieniowania podczerwonego. Później za pomocą procesów drukarskich nałożyli nanoanteny na plastikowe podłoże. Wyniki badań wydajności takich nanoanten powinny być znane w najbliższej przyszłości, jednak wstępne rezultaty są bardzo obiecujące. Uczeni zauważają również, że nanoanteny mogą absorbować energię z podczerwieni i emitować ją w innej postaci, dzięki czemu będą świetnymi pasywnymi systemami chłodzącymi. Jednak, jak podkreślają, minie jeszcze sporo czasu zanim w praktyce wykorzystamy nanoanteny. Praktyczne wykorzystanie prądu powstającego w nanoantenach wymaga bowiem skonstruowania prostownika pracującego z częstotliwościami liczonymi w terahercach. Ponadto urządzenie takie musiałoby być około 1000-krotnie mniejsze, niż obecnie dostępne na rynku prostowniki. Jeśli uda się stworzyć takie urządzenia i będą one odpowiednio tanie, to nanoanteny na elastycznym podłożu staną się tanią, łatwą w produkcji i użyciu oraz bardziej wydajną alternatywą dla ogniw słonecznych. Tym bardziej, że manipulując ich kształtem i wielkością można dostosowywać je do pracy z różnymi długościami fali, a prace naukowców z INL pozwolą produkować je na olbrzymią skalę na plastikowych rolkach. Odpowiednio przycięte płachty plastiku mogą później pokryć dachy budynków czy gadżety elektroniczne.

Nie od dzisiaj wiadomo, że problemu zatłoczonych dróg nie da się rozwiązać jedynie poprzez budowę nowych, szerszych szos. Im bowiem łatwiej można poruszać się samochodem, tym więcej osób to robi i tłok się zwiększa. Jednym z pomysłów na zmniejszenie korków jest zachęcanie obywateli, by nie jeździli samodzielnie, a zabierali pasażerów. W brytyjskim Leeds władze postanowiły ułatwić życie kierowcom z pasażerami. Istnieją tam wydzielone pasy jezdni przeznaczone tylko dla pojazdów, w którym oprócz kierowcy znajduje się jeszcze pasażer. Samochody z jedną osobą w kabinie nie mogą wjeżdżać na te pasy. Dotychczas pilnowano przestrzegania tego przepisu za pomocą zwykłych kamer przemysłowych. Jednak ręczne zliczanie osób w samochodzie jest bardzo pracochłonne, a kamery można było oszukać przewożąc duże psy czy... nadmuchiwane manekiny. Różne warunki oświetleniowe i pogodowe powodują, że skuteczność ręcznego zliczania wynosi 55-60 procent. Uczeni z Loughborougs University znaleźli jednak na to sposób. Opracowali specjalną kamerę, która potrafi odróżnić żywego człowieka od zwierzęcia czy manekina. Oświetla ona samochód dwoma promieniami światła podczerwonego o różnej długości. W ten sposób bada zawartość krwi i wody w widocznym obiekcie. Dzięki odpowiednim algorytmom system potrafi odróżnić skórę człowieka od innych znajdujących się w samochodzie przedmiotów. Następnie dokonuje kolejnych obliczeń, dzięki którym odróżnia głowę od reszty ciała. Teraz wystarczy tylko zliczyć głowy. W ciągu sekundy kamera wie, ile osób jedzie samochodem. Jeśli jest w nim tylko kierowca, urządzenie rejestruje czas przejazdu, prędkość oraz fotografuje tablice rejestracyjne. Informacje przekazywana jest dalej i przetwarzana jest przez ludzi. Twórcy nowej kamery mówią, że jej skuteczność wynosi co najmniej 90% i tylko w wyjątkowych wypadkach może być niższa niż 100%.

Firma Luminetx jest autorem rewolucyjnego systemu obrazowania żył. Dzięki jej wynalazkowi wszelkie procedury medyczne, wymagające wkłucia się w żyły, będą tańsze, bezpieczniejsze i mniej bolesne dla pacjentów. Specjaliści oceniają, że w samych tylko Stanach Zjednoczonych każdego roku lekarze i pielęgniarki wkłuwają się w żyły pacjentów około miliarda razy. Pielęgniarki informują, że jest to jeden z najbardziej bolesnych zabiegów, które wykonują. Z przeprowadzonych badań wynika, że prawidłowe założenie cewnika dożylnego wymaga od 1 do 14 ukłuć. Wszystko dlatego, że żyły są słabo widoczne. Urządzenie VeinViewer ma zaradzić temu problemowi. Oświetla ono określony obszar ciała nieszkodliwym dla człowieka światłem w bliskiej podczerwieni. Światło jest odbijane przez tkankę otaczającą żyły, a same żyły go nie odbijają. Umieszczona w urządzeniu kamera przekazuje obraz do jednostki przetwarzającej obraz, która wykorzystuje technologię Digital Light Processing firmy Texas Instruments i wyświetla w czasie rzeczywistym widzialny dla człowieka obraz na interesującym lekarza czy pielęgniarkę fragmencie ciała pacjenta. VeinViewer jest obecnie testowany w kilku amerykańskich szpitalach.

Lustereczko, powiedz przecie, czy do twarzy mi w tym żakiecie? Słowa złej królowej z Królewny Śnieżki świetnie oddają ideę, jaka przyświecała Christopherowi Enrightowi, który ulepszył nieco zwykłe lustro ze sklepowej przymierzalni. Projektant z Nowego Jorku (pracujący dla firmy IconNicholson) wyposażył lustra w technologię wykorzystującą podczerwień do przesyłania obrazu. W czasie rzeczywistym trafia on do dowolnie wybranego urządzenia: telefonu komórkowego, palmptopa czy na konto e-mailowe. W ten sposób można się udać na zakupy z osobą znajdującą się w danym momencie naprawdę daleko. Twoja mama może być w Paryżu i widzieć, jak przymierzasz suknię ślubną, będąc w Nowym Jorku — powiedział Reuterowi Enright po premierze interaktywnego lustra. Za pomocą lustra druga osoba może wysłać zakupowiczowi wiadomość tekstową z komentarzem dotyczącym wyglądu. Trójpanelowe lustro daje klientowi jeszcze wiele innych możliwości. Po jego lewej stronie znajduje się ekran dotykowy, pozwalający wybrać buty i pozostałe pasujące akcesoria bez konieczności ich przymierzania. Po ich wyświetleniu wystarczy się przyjrzeć i zaopiniować: dobre czy do odrzucenia. Po prawej stronie zamontowano podobny ekran dotykowy. Posługując się nim, znajdziemy wszelkie dostępne dane na temat wybranego produktu, np. paska. Enright wspomina, że nastolatki często wysyłają sobie zrobione aparatem telefonu komórkowego zdjęcia z zakupów. Jego pomysł to zatem nic innego jak uzupełnienie istniejącego zwyczaju rozwiązaniem technologicznym.