Znajdź zawartość

Związki występujące w opakowaniach mogą upośledzać wchłanianie w przewodzie pokarmowym. Odkryliśmy, że nanocząstki tlenku cynku (ZnO) w dawkach odpowiadających temu, co normalnie zjadamy z posiłkiem lub w ciągu dnia, mogą zmieniać sposób, w jaki jelita wchłaniają składniki odżywcze albo oddziaływać na ekspresję genów [...] - opowiada prof. Gretchen Mahler z Binghamton University. Mahler wyjaśnia, że ze względu na właściwości przeciwbakteryjne ZnO jest wykorzystywany w wyściółce puszek. W ramach studium Amerykanie sprawdzali za pomocą spektrometrii mas, jak dużo cząstek dostaje się do puszkowanego tuńczyka, kukurydzy, szparagów i kurczaka. Okazało się, że pokarm zawiera 100-krotność dozwolonej dziennej dawki cynku. Mając to na uwadze, zespół zajął się wpływem nanocząstek na układ pokarmowy. Inni naukowcy patrzyli wcześniej na wpływ nanocząstek na komórki jelita, ale zwykle wybierali naprawdę wysokie dawki i szukali oznak oczywistej toksyczności, np. śmierci komórkowej. My skupiliśmy się na czymś bardziej subtelnym, a mianowicie na działaniu komórek i analizowaliśmy dawki nanocząstek bliższe temu, z czym się naprawdę stykamy. Okazuje się nanocząstki mają tendencję do osiadania na komórkach układu pokarmowego. Powodują remodelowanie bądź utratę mikrokosmków, które zwiększają powierzchnię odpowiadającą za wchłanianie. W dużych dawkach niektóre nanocząstki uruchamiają sygnalizację prozapalną. Zjawisko to może zaś zwiększyć przepuszczalność modelu jelit [...]. Ponieważ badania prowadzono w laboratorium na hodowlach komórkowych, trudno określić, jaki może być długoterminowy wpływ spożycia nanocząstek na ludzkie zdrowie. Mogę tylko powiedzieć, że nasz model pokazuje, że nanocząstki mają swoje oddziaływania w modelu in vitro i że zrozumienie ich wpływu na funkcje przewodu pokarmowego to ważna dziedzina badania bezpieczeństwa konsumenckiego. Podczas dalszych badań na kurach uzyskano podobne wyniki jak na hodowlach. Okazało się także, że nanocząstki oddziałują na mikrobiom.   « powrót do artykułu

Zespół z University of California, Riverside stworzył półprzewodnikową technologię, która może pozwolić na budowę niezwykle wszechstronnego lasera ultrafioletowego, przydatnego zarówno do zabijania wirusów jak i zwiększania pojemności DVD. Lasery ultrafioletowe są szeroko stosowane w przechowywaniu danych czy biologii, jednak są to urządzenia duże, kosztowne i wymagające użycia dużych ilości energii. Obecne lasery ultrafioletowe bazują na azotku galu. Profesor Jianlin Liu i jego współpracownicy dokonali przełomu tworząc falowód lasera z tlenku cynku, co pozwala na produkcję mniejszych i tańszych laserów, które będą charakteryzowały się większą energią promienia i mniejszymi długościami fali. Dotychczas tlenek cynku nie nadawał się do budowy laserów, gdyż brakowało mu typu p. Liu rozwiązał ten problem domieszkując go antymonem tworząc półprzewodnik typu p. Nanokable tlenku cynku typu p połączono z tlenkiem cynku typu n tworząc diodę p-n. Przyłożenie napięcia wywołało emisję światła laserowego z końcówek nanokabli. „Od dziesięciu lat naukowcy zajmujący się tlenkiem cynku próbowali osiągnąć taki wynik. Nasze badania prawdopodobnie popchną naprzód całą technologię". Odkrycie uczonych z Kalifornii pozwoli na stworzenie laserów odczytujących i zapisujących znacznie gęściej zapisane dane, gdyż długość fali światła ultrafioletowego jest znacznie mniejsza niż wykorzystywanego obecnie światła czerwonego. W biologii i medycynie ultrafioletowy laser może penetrować wnętrze żywych komórek, zmieniać ich funkcje, służyć do dezynfekcji wody pitnej. W fotonice pojawią się dzięki niemu urządzenia przetwarzające i przesyłające dane znacznie szybciej niż ma to miejsce obecnie. Profesor Liu zauważa, że potrzebne są dalsze prace nad zwiększeniem stabilności półprzewodnika typu p z tlenku cynku.

Po pięciu latach badań laboratorium kierowane przez Zhong Lin Wanga z Georgia Technology Institute, poinformowało o stworzeniu nanogeneratorów zdolnych do zasilania konwencjonalnych urządzeń elektronicznych. Nanogeneratory Wanga zbudowane są z materiałów piezoelektrycznych, takich jak tlenek cynku. Pod wpływem ruchu uginają się one i prostują, generując energię elektryczną. Zespół Wanga stworzył nanogeneratory zdolne do wytworzenia energii o napięciu trzech woltów i natężeniu 300 nanoamperów. To wystarczy do zasilenia niewielkich wyświetlaczy ciekłokrystalizcnych, LED-ów czy diod laserowych. Jeśli uda nam się utrzymać obecne tempo udoskonalania naszego produktu, to będziemy w stanie wbudowywać go w urządzenia medyczne, elektronikę osobistą czy urządzenia do monitorowania środowiska - mówi Wang. Pierwsze wersje nanogeneratorów z tlenku cynku zakładały hodowanie nanoprzewodów na sztywnym podłożu i dołączanie do nich metalowych elektrod. Najnowsze nanogeneratory wykorzystują polimery i są znacznie łatwiejsze w produkcji. Naukowcy z Georgia Technology Institute (Gatech) najpierw hodują nanoprzewody na substracie, a następnie odcinają je od niego i umieszczają w roztworze alkoholu. Całość podlega wysuszeniu na cienkiej metalowej elektrodzie i cienkim kawałku elastycznego polimeru. Po wysuszeniu pierwszej warstwy, jest na niej układana kolejna i jeszcze następna. Proces jest łatwo skalowalny i pozwala na produkcję wydajnych nanogeneratorów. Takie urządzenie o wymiarach 1,5x2 centymetry jest już w stanie zasilić wyświetlacz kalkulatora. Wang mówi, że w najbliższym czasie zaprezentuje nanogeneratory zdolne do zasilania urządzeń monitorujących środowisko pod kątem obecności toksycznych gazów i wysyłających ostrzeżenie. Taki system mógłby zawierać niewielkie kondensatory, gromadzące energię po to, by w miarę potrzeby wysłać silny sygnał ostrzegawczy. Grupa Wanga czyni tak szybkie postępy, że nanogeneratory zdolne do zasilania nowoczesnych odtwarzaczy MP3 czy rozruszników serca powinny powstać w ciągu 3-5 lat. Wystarczy bowiem przypomnieć, że obecne pokolenie nanogeneratorów jest 100-krotnie bardziej wydajne niż to sprzed roku. W przyszłości postęp będzie zapewne równie szybki, gdyż grupa Wanga opracowała metodę prostszej produkcji nanowłókien tworzonych na bazie cyrkonu i tytanianu ołowiu. Nanowłókna takie są trudne w produkcji, gdyż do wzrostu wymagają temperatury 650 stopni Celsjusza. Opracowana na Gatech metoda dekompozycji hydrotermalnej pozwala na obniżenie tej temperatury do 230 stopni.

Technologia baterii słonecznych rozwija się skokami. Najpierw były wytwarzane z krzemu w procesie wzorowanym na elektronice użytkowej. Później zaczęto stosować cienkie krzemowe błony, lepiej dostosowane do wychwytywania promieni słonecznych. Jeszcze później pojawiły się różne kierunki rozwoju, jedne skoncentrowane na maksymalnym zwiększeniu efektywności - zwykle jednak drogie, inne zaś na jak największym obniżeniu kosztu produkcji. Ram Mehra z indyjskiego Sharda University zaproponował tanią technologię zwiększenia efektywności ogniw słonecznych z wykorzystaniem powszechnie dostępnych barwników. Wspólnie ze współpracownikami z University of Delhi, Ram Mehra pracował nad zwiększeniem efektywności tanich baterii słonecznych opartych na tlenku cynku. Pomysł indyjskich uczonych opiera się na wykorzystaniu substancji używanych powszechnie na przykład w barwieniu żywności lub w medycynie. Aplikacja barwników na ogniwa słoneczne nie odbiega od procesu farbowania materiału w domowej pralce i nie wymaga żadnych kosztownych urządzeń. Zespół badawczy testował różne mieszanki pigmentów. Jedna z najlepszych receptur opiera się na zielonym barwniku spożywczym E143 (nazywanym też Fast Green FCF), używanym do barwienia żywności w puszkach, zmieszanym z 4,5,6,7-tetrachloro-2',4',5',7'-tetrajodofluoresceiną (inaczej Rose Bengal), różowym barwniku używanym w medycynie. Potraktowane taką miksturą ogniwa słoneczne działają o 8% efektywniej. Ze względu na prostotę i znikomą cenę technologii, każdy może szukać mieszanek jeszcze skuteczniejszych, lub dopasowanych do konkretnych zastosowań. Praca Rama Mehry na ten temat została opublikowana w periodyku Journal of Renewable and Sustainable Energy, publikowanym przez American Institute of Physics (Amerykański Instytut Fizyki).

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.

Słońce, wiatr czy woda nie są jedynymi potencjalnymi źródłami odnawialnej energii. Tę można pozyskiwać też np. z ludzkiego ciała. Wydzielamy ciepło, poruszamy się, oddychamy wydatkując przy tym energię, którą, teoretycznie, można by odzyskać. Problem w tym, że energia biomechaniczna jest nieprzewidywalna i do tej pory nie było możliwe jej efektywne pozyskanie. Naukowcy z Georgia Institute of Technology (Gatech) zaprezentowali pierwszy system, który umożliwia efektywną konwersję nieregularnej energii biomechaniczną w energię elektryczną. Technologia ta może przetworzyć każdy ruch mechaniczny w energię elektryczną - mówi profesor Zhong Lin Wang z Wydziału Nauk Materiałowych i Inżynierii. Podczas zorganizowanego przed kilkoma dniami pokazu zademonstrowano nanogeneratory, które były w stanie odzyskać energię np. z ruchu strun głosowych, flagi łopoczącej na wietrze, palców stukających o stół czy z chomika biegnącego w kołowrotku. Do zbudowania nanogeneratorów wykorzystano materiał piezoelektryczny, tlenek cynku. Wykonane z niego niewielkie kable o długości 100-500 mikrometrów i średnicy 100-800 nanometrów zginając się, wytwarzają ładunek elektryczny. Pojedynczy kabel zamknięto w elastycznym polimerze. Z obu końców połączone go z obwodami elektrycznymi, z tym, że w jednym z końców zastosowano barierę Shottky'ego. Zestaw składający się z czterech nanogeneratorów umieszczony na grzbiecie chomika był w stanie zapewnić prąd o natężeniu do 0,5 nanoampera. Profesor Wang ocenia, że do zasilanie urządzenia przenośnego konieczne będzie wyprodukowanie generatora korzystające z tysięcy generatorów. Opisane nanogeneratory wytwarzają prąd zmienny, a więc konieczne było odpowiednie zsynchronizowanie pracy czterech generatorów, by uzyskać maksymalną produkcję energii. Synchronizację tę uzyskano, stosując specjalny polimer, który zgina się tylko w jedną stronę. Profesor Wang uważa, że w przyszłości uda się tę technologię znacznie ulepszyć i poprawić synchronizację pracy generatorów. Problemem był również... obiekt do pozyskania energii. Początkowo chciano eksperymentować na szczurach, ale te nie okazały się zbyt chętne do biegania w kołowrotku, więc zatrudniono chomiki. Futrzaki były jednak najbardziej aktywne po godzinie 23, więc badania odbywały się w nocy. Sądzimy, że to pierwszy pokaz użycia żywych zwierząt do otrzymania prądu elektrycznego za pomocą nanogeneratorów. Dowodzi on, że można wykorzystać ruch ludzi i zwierząt do wyprodukowania energii - mówi Wang. Chociaż badania tego typu wyglądają dość zabawnie, warto uświadomić sobie, że w przyszłości dzięki nim możliwe będzie np. zasilanie rozruszników serca dzięki przepływowi krwi w ciele pacjenta.

Naukowcy z Duke University odkryli, jak dzięki dodaniu siarki do tlenku cynku można uzyskać wyjątkowo białe światło. Jest ono znacznie bliższe światła naturalnego niż to, co udaje się obecnie otrzymać ze sztucznych źródeł. Tym samym jest zdrowsze dla ludzkich oczu. Odkrycia dokonali profesorowie Henry Everitt (fizyk), Jie Liui (chemik) oraz ich student John Foreman. Wystarczyło podgrzać tlenek cynku do temperatury 1100 stopni Celsjusza i dodać siarkę. Otrzymana substancja, po potraktowaniu jej niewidocznym dla ludzkiego oka światłem ultrafioletowym, emitowała naturalne, białe światło. Odpowiednio przygotowany luminofor można zastosować w ultrafioletowej diodzie LED, otrzymujące pożądane światło. Uczeni pracują teraz nad skomponowaniem odpowiedniej mieszanki obu składników, badają jej właściwości fizyczne i chemiczne oraz opracowują technologię, która pozwoli zastosować ich wynalazek na skalę przemysłową. Badania finansowane są przez Armię USA, która poszukuje wydajnych źródeł naturalnego światła. Obecnie stosowane diody LED nie spełniają wysokich wymagań wojska, gdyż nie emitują światła o dobrej jakości. Dodatkową zaletą nowej technologii jest jej bezpieczeństwo dla człowieka i środowiska naturalnego. Dzisiejsze źródła światła często zawierają toksyczne chemikalia. Tlenek cynku jest natomiast całkowicie bezpieczny. Od dawna wiedziano, że tlenek cynku może być źródłem światła ultrafioletowego, a po dodaniu siarki otrzyma się nieco światła białego. Zasługą Liu, Everitta i Foremana jest stworzenie odpowiedniej nanostruktury i takiego wzbogacenia siarką, by uzyskać jak najlepsze rezultaty.