Znajdź zawartość

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

Oceany są tak czułe na poziom dwutlenku węgla w atmosferze, że zmniejszenie jego emisji szybko prowadzi do mniejszego pochłaniania go przez wodę. Autorzy najnowszych studiów uważają, że w bieżącym roku oceany pochłoną mniej CO2, gdyż w związku z epidemią COVID-19 ludzkość mniej go wyemitowała. Galen McKinley z należącego do Columbia University Lamont-Doherty Earth Observatory uważa, że w bieżącym roku oceany nie będą kontynuowały obserwowanego od wielu lat trendu, zgodnie z którym każdego roku pochłaniają więcej węgla niż roku poprzedniego. Nie zdawaliśmy sobie sprawy z tego zjawiska, dopóki nie przeprowadziliśmy badań na temat wymuszania zewnętrznego. Sprawdzaliśmy w ich ramach, jak zmiany wzrostu koncentracji atmosferycznego dwutlenku węgla wpływają na zmiany jego pochłaniania przez ocean. Uzyskane wyniki nas zaskoczyły. Gdy zmniejszyliśmy emisję i tempo wzrostu koncentracji CO2, oceany wolniej go pochłaniały. Autorzy raportu, którego wyniki opublikowano właśnie w AGU Advances, chcieli sprawdzić, co powoduje, że w ciągu ostatnich 30 lat oceany pochłaniały różną ilość dwutlenku węgla. Takie badania pozwalają lepiej przewidywać zmiany klimatyczne i reakcję oceanów na nie. Oceany są tym środowiskiem, które absorbuje największą ilość CO2 z atmosfery. Odgrywają więc kluczową rolę w ochronie planety przed ociepleniem spowodowanym antropogeniczną emisją dwutlenku węgla. Szacuje się, że oceany pochłonęły niemal 40% całego CO2 wyemitowanego przez ludzkość od początku epoki przemysłowej. Naukowcy nie rozumieją jednak, skąd bierze się zmienne tempo pochłaniania węgla. Od dawna zastanawiają się np., dlaczego na początku lat 90. przez krótki czas pochłaniały więcej CO2, a później tempo pochłaniania zwolniało do roku 2001. McKinley i jej koledzy wykorzystali różne modele za pomocą których sprawdzali i analizowali różne scenariusza pochłaniania dwutlenku węgla i porównywali je z tym, co działo się w latach 1980–2017. Okazało się, że zmniejszenie pochłaniania dwutlenku węgla w latach 90. najlepiej można wyjaśnić przez zmniejszenie jego emisji. W tym bowiem czasie z jednej strony poprawiono wydajność procesów przemysłowych i doszło do upadku ZSRR, a gospodarki jego byłych satelitów przeżywały poważny kryzys. Stąd spowolnienie pochłaniania w latach 90. Skąd zaś wzięło się krótkotrwałe przyspieszenie tego procesu na początku lat 90? Przyczyną była wielka erupcja wulkanu Pinatubo na Filipinach z roku 1991. Jednym z kluczowych odkryć było stwierdzenie, że takie wydarzenia jak erupcja wulkanu Pinatubo mogą odgrywać ważną rolę w zmianach reakcji oceanów na obecność węgla w atmosferze, wyjaśnia współautor badań Yassir Eddebbar ze Scripps Institution of Oceanography. Erupcja Pinatubo była drugą największą erupcją wulkaniczną w XX wieku. Szacuje się, że wulkan wyrzucił 20 milionów ton gazów i popiołów. Naukowcy odkryli, że z tego powodu w latach 1992–1993 oceany pochłaniały więcej dwutlenku węgla. Później ta ilość zaczęła spadać i spadała do roku 2001, kiedy to ludzkość zwiększyła emisję, co pociągnęło za sobą też zwiększenie pochłaniania przez oceany. McKinley i jej zespół chcą teraz bardziej szczegółowo zbadać wpływ Pinatubo na światowy klimat i na oceany oraz przekonać się, czy rzeczywiście, zgodnie z ich przewidywaniami, zmniejszenie emisji z powodu COVID-19 będzie skutkowało zmniejszeniem pochłaniania CO2. Uczona zauważa, że z powyższych badań wynika jeszcze jeden, zaskakujący wniosek. Gdy obniżymy antropogeniczną emisję dwutlenku węgla, oceany będą mniej go wchłaniały, więc nie będą kompensowały emisji w tak dużym stopniu jak w przeszłości. Ten dodatkowy, niepochłonięty przez oceany, węgiel pozostanie w atmosferze i przyczyni się do dodatkowego ocieplenia. Musimy przedyskutować ten mechanizm. Ludzie muszą rozumieć, że po obniżeniu emisji nastąpi okres, gdy i ocean obniży swoją efektywność jako miejsce pochłaniania węgla, mówi McKinley. « powrót do artykułu

Dzięki „szczęśliwemu wypadkowi” naukowcy z University of Massachusetts w Lowell otrzymali nową stabilną formę węgla. Wydaje się mieć ona wyjątkowe właściwości: jest twardsza od stali, równie dobrze przewodzi prąd, a jej powierzchnia jest połyskliwa jak polerowanego aluminium. Najbardziej zaś zaskakujący jest fakt, iż nowa forma wydaje się ferromagnetykiem i utrzymuje tę właściwość w temperaturach dochodzących do 125 stopni Celsjusza. O odkryciu poinformował fizyk Joel Therrien podczas International Symposium on Clusters and Nanomaterials. Słuchający jego wystąpienia specjaliści byli podekscytowani, ale i ostrożnie podeszli do tych rewelacji. Qian Wang, fizyk z Uniwersytetu Pekińskiego, stwierdziła: gdy opublikują wyniki swoich badań i zostaną one potwierdzone przez innych, spotka się to z olbrzymim zainteresowaniem. Jeśli materiał ten wykazuje właściwości magnetyczne, to może być bardzo użyteczny przy budowie bioczujników czy nośników leków. Uczona zwraca uwagę, że węgiel jest lżejszy niż inne ferromagnetyki, a ponadto nie jest toksyczny. Robert Whetten, materiałoznawca z Northern Arizona University, stwierdził, że on dał się przekonać Therrienowi. Przypomina, że gdy w połowie lat 80. ogłaszano odkrycie kulistego fullerenu C60, to spotkało się to z równie dużym sceptycyzmem. Przypomina jednak, że już wcześniej pojawiły się twierdzenia o odkryciu magnetyzmu w czystym węglu, a później okazywało się, iż próbki były zanieczyszczone. Na razie naukowcom udało się uzyskać jedynie cienkie warstwy nowego materiału, które badali za pomocą mikroskopów elektronowych i spektrometrów rentgenowskich. Wszyscy zwracają uwagę, że potrzebne są kolejne badania. Sumio Iijima, ekspert od nanomateriałów z Meijo University, który w 1991 roku odkrył węglowe nanorurki mówi, że zaprezentowane dane „nie są wystarczająco dobre”, by przekonać go, iż Amerykanie odkryli nowy alotrop węgla. Chce, by na większej próbce przeprowadzono badania metodą krystalografii rentgenowskiej. Dopiero to pozwoli na określenie struktury materiału. Therrien mówi, że nowy materiał uzyskano podczas nieudanych próby syntezy pentagrafenu. To teoretycznie przewidywana forma węgla, w której atomy są połączone w kształt pierścieni składających się z pięciu elementów. Dotychczas nikt jej nie uzyskał. Uczony chciał wykorzystać technikę pozwalającą na wymuszenie nietypowej struktury atomowej. Do komory służącej do chemicznego osadzania z fazy gazowej włożył folię miedzianą spełniającą formę katalizatora i podgrzał ją do temperatury około 800 stopni Celsjusza. Zamiast jednak wpompować do środka prosty gaz, jak metan, użył bardziej złożonego 2,2 dimetylbutanu. Po skończeniu zajęć ze studentami Therrien wrócił do laboratorium i poczuł zapach smoły. Wnętrze komory było pokryte czarnym osadem, jednak na miedzianej folii pojawiła się jasna, błyszcząca warstwa. Po dwóch latach eksperymentów z różnymi heksanami jego zespół nauczył się odtwarzać uzyskaną substancję na podłożach o grubości do 1 mikrometra i długości kilku centymetrów. Naukowcy twierdzą, że otrzymują w ten sposób pofałdowane warstwy węgla złożone pierścieni, na których składa się 6 lub 12 atomów połączonych wiązaniami kowalencyjnymi. Podczas wspomnianego sympozjum pokazano film, na którym widać, że zawieszone w kroplach wody kawałki nowego materiału reagują na magnes, a najbardziej sensacyjnym jest stwierdzenie, iż właściwości magnetyczne występują w temperaturze d0 125 stopni, czyli w takim zakresie, w jakim pracują silniki czy komputery. Therrien mówi, że próbowano zarysować nowy materiał za pomocą stali i się nie udało. Zarysowuje go diament. Inną niezwykłą właściwością jest wysoki połysk. Dotychczasowe pomiary wykazały, że materiał odbija ponad 90% światła w zakresach od dalekiego ultrafioletu po połowę podczerwieni. Nowy materiał przewodzi ładunki elektryczne niemal równie dobrze jak stal, a po poddaniu go powolnemu wyżarzaniu do temperatury 1000 stopni Celsjusza, pojawia się w nim pasmo zabronione, staje się więc półprzewodnikiem. Naukowcy nie nadali mu jeszcze nazwy. « powrót do artykułu

Na University of Texas w San Antonio (UTSA) dokonano przełomowego odkrycia, które będzie miało olbrzymie znaczenie dla prac nad nowymi lekami. Odkrycie ma związek z fluorem, który tworzy najsilniejsze, po krzemie, wiązania atomowe z węglem. Fluor, w postaci fluorków, używany jest zarówno do uzdatniania wody pitnej i w pastach do zębów, jak i szeroko stosowany w chemii medycznej do leczenia nowotworów, w antybiotykach, antydepresantach, sterydach i innych lekach. Fluor stosuje się w lekach, gdyż je stabilizuje i zwiększa ich aktywność biologiczną. Przez wiele lat naukowcy z UTSA badali tiole, organiczne związki chemiczne, odpowiedniki alkoholi. W organizmach ssaków tiole mają wpływ na wiele funkcji biologicznych, jak równowaga energetyczna, przesyłanie sygnałów między komórkami, zdrowie serca, stan układu immunologicznego i neurologicznego. Gdy poziomy tioli są stabilne, jesteśmy generalnie w dobrym stanie zdrowia. Gdy rosną i przez dłuższy czas utrzymują się na podwyższonym poziomie, mogą pojawić się takie choroby jak reumatoidalne zapalenie stawów, nowotwory piersi, choroby Alzheimera i Parkinsona. Za regulację poziomu tioli odpowiadają dioksygenaza cysteinowa (CDO) i dioksygenaza cystaminowa (ADO). Gdy poziom tioli rośnie, CDO i ADO tworzą wzmacniacze katalizy, które szybko usuwają nadmiar tioli z organizmu. Jako, że nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób te wzmacniacze są tworzone, uczeni z UTSA postanowili to zbadać. I wówczas dokonali ważnego odkrycia. Na potrzeby swoich badań stworzyli nową formę CDO z wyjątkowo silnymi wiązaniami węgiel-fluor. Sądzili, że enzymy nie będą w stanie rozerwać tych wiązań i nie powstanie wzmacniacz. Okazało się jednak, że zmodyfikowane CDO nadal było w stanie rozerwać wiązania i stworzyć katalizator. W ten sposób po raz pierwszy wykazano, że wiązania węgiel-fluor mogą być rozrywane w proteinach na drodze utleniania. To zaś oznacza, że w organizmie człowieka również może zachodzić taki proces. To bardzo ważne odkrycie. Ponad 20% leków zawiera fluor. Wiązania węgiel-fluor są odporne na procesy metaboliczne w organizmie, przez co zawierający je lek może dłużej w nim przebywać. Fluorek pomaga też lekom na przenikanie przez ściany komórkowe. Od dawna sądzono, że wiązania węgiel-fluor są odporne na zrywanie. Najnowsze odkrycie pokazuje, że tak nie jest, mówi Michael Doyle, dziekan wydziału Chemii Medycznej na UTSA. Okazuje się zatem, i jest to odkrycie niezwykle ważne dla rozwoju leków, że wiązania C-F mogą być w organizmie mniej trwałe niż sądzono, a tym samym słabiej chronią substancje lecznicze przed procesami metabolicznymi organizmu. « powrót do artykułu

Podczas dyskusji na temat różnych metod produkcji energii najczęściej bierze się pod uwagę koszty finansowe oraz środowiskowe. Tymczasem naukowcy ze szwajcarskiego Instytutu Paula Scherrera postanowili zbadać, która z metod produkcji energii pociąga za sobą najwięcej ofiar w ludziach wskutek poważnych wypadków. Pod uwagę wzięli 1800 wypadków, które wydarzyły się w ciągu ostatnich 30 lat w krajach OECD. Brano pod uwagę tylko takie wydarzenia, w których straciło życie co najmniej 5 osób. Nie policzono awarii elektrowni atomowej w Czernobylu ani ostatniej w Fukushimie. Warto przy okazji zauważyć, że dla różnych form produkcji energii różnie rozkłada się ryzyko. W przypadku spalania węgla najbardziej ryzykowane jest jego wydobycie, w przypadku elektrowni atomowych do wypadków dochodzi przede wszystkim w samych elektrowniach. Z kolei w przemyśle naftowym i gazowym najwięcej ofiar śmiertelnych pociąga dystrybucja. Niewątpliwie najbardziej bezpieczną metodą pozyskiwania energii jest energetyka słoneczna (0,02 przypadków śmierci na 100 gigawatów energii/rok), następnie energetyka geotermalna (0,17 śmierci na 100 gigawatów) i energetyka wiatrowa (0,19 śmierci). Te sposoby produkcji energii są jednak na tyle mało rozpowszechnione, że trudno było zebrać dane opisujące, w którym miejscu łańcucha produkcji i dystrybucji dochodzi do wypadków. Najmniej „śmiercionośnym" spośród rozpowszechnionych rodzajów produkcji energii jest energetyka wodna. Na sto gigawatów energii wygenerowanej w roku dochodzi tam do 0,27 wypadku śmiertelnego. Wszystkie lub prawie wszystkie (od 61 do 100 procent przypadków) mają miejsce w momencie generowania energii. Niemal trzykrotnie bardziej ryzykowna (0,73 wypadku śmiertelnego na 100 gigawatów/rok) jest energetyka jądrowa. Także i tutaj od 61 do 100 procent wypadków śmiertelnych zdarza się podczas produkcji energii. Korzystanie z naturalnego gazu to już utrata 7,19 żyć ludzkich na 100 gigawatów/rok energii. Od 6 do 15 procent wypadków śmiertelnych ma miejsce podczas wydobycia, kolejne 6-15% to wypadki, do których dochodzi w czasie długodystansowego transportu. Największe śmiertelne żniwo (31-60%) zbiera dystrybucja gazu na szczeblu lokalnym. Ryzykowane jest też (16-30%) generowanie energii z gazu. Kolejna na niechlubnej liście jest ropa naftowa. W przemyśle tym na każde 100 gigawatów energii życie traci 9,37 osób. Największym ryzykiem obarczone są (po 16-30%) transport na dalekie odległości oraz dystrybucja na szczeblu lokalnym. Mniej ryzykowne (6-15%) jest wydobycie. Za najwięcej ofiar śmiertelnych odpowiedzialne jest spalanie węgla, gdzie na każde 100 gigawatów energii życie traci 12 osób. Jak łatwo się domyślić giną one przede wszystkim (61-100%) w kopalniach. Najmniej ryzykowne, we wszystkich rodzajach produkcji energii - chociaż nie we wszystkich po równo - są przetwarzanie i składowanie paliwa oraz przechowywanie odpadów. Te elementy procesu produkcji przyczyniają się od 0 do 5% przypadków śmiertelnych. Musimy przy tym pamiętać, że powyższe dane pochodzą z krajów rozwiniętych. W krajach rozwijających się liczba wypadków jest znacznie wyższa. Więcej prac jest tam bowiem wykonywanych ręcznie, istniejące maszyny są w gorszym stanie, a obowiązujące przepisy i metody pracy niosą ze sobą większe ryzyko. Trudno jednak podać dane z takich krajów, gdyż tamtejsze statystyki są często niepełne lub celowo fałszowane. Należy jednak zwrócić uwagę, że największe koszty i ofiary generuje nie sam proces produkcji energii, ale zanieczyszczenia wywoływane spalaniem paliw kopalnych. Z badań przeprowadzonych przez Pascale Scapecchiego na zlecenie OECD wynika, że z powodu zanieczyszczenia pyłem corocznie w Polsce umiera co roku 32 850 osób powyżej 30. roku życia oraz 94 niemowlęta. U 14 680 osób powyżej 27. roku życia rozwija się chroniczne zapalenie oskrzeli, 6110 osób zgłasza się od szpitali z powodu problemów z układem oddechowym, a 3770 jest przyjmowanych z powodu problemów z układem krążenia. Oszacowano też, że wiąże się to w sumie z niemal 35 milionami dni o obniżonej aktywności. Bardziej szczegółowe dane, pochodzące z USA, pokazują, że w 2000 roku wskutek emisji przez elektrownie pyłów utracono ponad 5 milionów dni roboczych, a obniżenie aktywności dotyczyło ponad 26 milionów dni. Z kolei dwóch hiszpańskich naukowców, Monzon i Guerrero, oszacowali społeczne i zdrowotne koszty jakie poniesiono w samym tylko Madrycie w 1996 roku w związku z zanieczyszczeniami powietrza emitowanymi przez transport. Biorąc pod uwagę koszty związane z przypadkami śmierci, przyjęciami do szpitali, utratą produktywności oraz cierpieniem całość strat oszacowano na ponad 682,5 miliona dolarów. O tym, że nie są to przesadzone kwoty mogą świadczyć wyliczenia dokonane przez Ontario Medical Association. Kanadyjczycy, chcąc obliczyć straty związane z zanieczyszczeniem powietrza stwierdzili, że stracony czas, koszty opieki zdrowotnej, przedwczesnych zgonów oraz cierpienia wyniosły w 2005 roku w Kanadzie 6 miliardów 430 milionów USD. Jak zatem widzimy, największe straty przynoszą długofalowe skutki wykorzystywania technologii zanieczyszczających środowisko naturalne.

Działalność człowieka zaczęła zmieniać cykl obiegu wody i energii w Amazonii. Artykuł opublikowany w najnowszym Nature pokazuje, że istnieje związek pomiędzy wycinką lasów, pożarami a zmianami klimatycznymi, a całość tych zjawisk może wpłynąć na obieg węgla, opady oraz poziom wody w rzekach. Badania prowadzone były pod kierownictwem specjalistów z Woods Hole Research Center przez 13 brazylijskich i amerykańskich uczelni, agend rządowych i organizacji pozarządowych. W ramach programu Large-Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazon (LBA) badany jest związek pomiędzy zmianami klimatu, zwiększaniem areałów ziemi uprawnej, wycinką drzew a ryzykiem wystąpienia pożarów. Jednym z bardzo ważnych wskaźników poważnego zachwiania równowagi jest duża liczba wielkich pożarów, które są produktem ubocznym celowego wypalania lasu. Takie pożary występują niezwykle często, co kilka lat, podczas gdy w przeszłości zdarzały się raz na kilkaset lat - mówi Jennifer K. Balch, współautorka badań. W ostatnich dziesięcioleciach aktywność człowieka w basenie Amazonki gwałtownie się zwiększa, a wskutek działalności Homo sapiens zaczyna dochodzić do zachwiania równowagi ekosystemu. Jego zniszczenie może mieć katastrofalne skutki dla całej planety, gdyż z Amazonii pochodzi około 20% światowych zasobów słodkiej wody, a w tamtejszych lasach uwięzione jest około 100 miliardów ton węgla. Tymczasem naukowcy dowodzą, że już w tej chwili można zauważyć zmiany w przepływie rzek, tworzeniu się osadów i przedłużaniu okresu suchego w południowych i wschodnich częściach basenu Amazonki. To czy zmiany takie wystąpią też w innych jego częściach będzie zależało od decyzji, które ludzie podejmą w najbliższych latach oraz od zmian klimatycznych - mówi Eric Davidson z Woods Hole. Badania wykazały też, że Amazonia jest odporna na coroczne zmiany klimatyczne, jednak nie radzi sobie z przedłużającymi się lub szczególnie ciężkimi suszami. Brazylia odniosła już pewne sukcesy w walce o zachowanie Amazonii. Przed ośmioma laty corocznie wycinano niemal 28 000 kilometrów kwadratowych lasu. W 2010 roku liczba ta spadła do 7000 km2. Niestety, w tym samym czasie nie zmniejszyła się liczba wielkich pożarów, które prowadzą do dalszej degradacji lasu.

Na Northwestern University powstała nowa anoda dla akumulatorów litowo-jonowych. Umożliwia ona przechowywanie 10-krotnie więcej ładunku niż obecne elektrody, a sam akumulator można załadować 10-krotnie szybciej. Odkryliśmy sposób na dziesięciokrotne wydłużenie życia baterii litowo-jonowej. Nawet po 150 cyklach ładowania/rozładowywania, co zajmie rok lub więcej, nasz akumulator będzie pięciokrotnie bardziej wydajny niż współcześnie stosowane rozwiązania - mówi profesor Harold H. Kung. Współczesne baterie litowo-jonowe działają dzięki przesyłaniu jonów litu pomiędzy dwoma elektrodami - anodą i katodą. Gdy używamy energii, jony litu przemieszczają się z anody, przez elektrolit, do katody. Gdy ładujemy akumulator, podróż odbywa się w odwrotną stronę. Obecnie wydajność akumulatorów Li-Ion jest ograniczona dwoma czynnikami. Ich pojemność zależy od tego, jak wiele jonów litu może przechować anoda lub katoda. Z kolei prędkość rozładowywania, a zatem dostarczania energii, zależy od prędkości przemieszczana się jonów pomiędzy elektrolitem a anodą. We współczesnych akumulatorach anoda wykonana jest z węgla i na każde 6 jego atomów przechowuje jeden atom litu. Eksperymentowano z zastąpieniem węgla krzemem, który ma większą pojemność, gdyż przechowuje atom litu na każde 4 atomy krzemu. Jednak podczas pracy krzem znacznie zmienia swoje rozmiary, co prowadzi do uszkodzenia elektrody i spadku pojemności baterii. Ponadto poszczególne warstwy węgla w elektrodzie są bardzo cienkie, jednak długie. Podczas procesu ładowania każdy jon musi przebyć całą drogę od krawędzi by dotrzeć do kolejnych warstw. To zajmuje sporo czasu, a ponadto powoduje, że na krawędziach powstaje „korek" z jonów oczekujących na możliwość wyruszenia w drogę. Zespół Kunga postanowił za jednym zamachem rozwiązać oba problemy. Po pierwsze warstwy krzemu poprzedzielał warstwami węgla. Mamy dzięki temu znacznie większą pojemność energii, gdyż wykorzystaliśmy krzem, a jego poprzedzielanie zmniejszyło straty pojemności spowodowane rozszerzaniem się i kurczeniem krzemu - wyjaśnia Kung. Uczeni wykorzystali też proces utleniania do uzyskania niewielkich (10x20 nanometrów) dziur w warstwach węgla. Dziury te tworzą skróty, dzięki którym jony litu nie muszą podróżować przez całą warstwę. Pozwoliło to na 10-krotne skrócenie czasu ładowania baterii. Po udoskonaleniu anody uczeni chcą zająć się pracami nad katodą. Mają też zamiar opracować nowy elektrolit, który będzie powodował, że w wysokich temperaturach akumulator automatycznie przerwie pracę, dzięki czemu będzie bezpieczniejszy w użytkowaniu. Technologia Kunga i jego zespołu powinna trafić na rynek w ciągu 3-5 lat.

Uczeni z należącego do Carnegie Institution Laboratorium Geofizycznego odkryli nową formę węgla, która jest tak wytrzymała jak diament. Zespół badawczy, na którego czele stała Wendy L. Mao z Uniwersytetu Stanforda, rozpoczął swoją pracę od węgla szklistego, który po raz pierwszy został zsyntetyzowany w latach 50. ubiegłego wieku. Próbkę takiego materiału poddano ciśnieniu 400 000 razy większemu niż ciśnienie atmosferyczne. W ten sposób powstała nowa, niezwykle wytrzymała odmiana węgla. Dalsze badania wykazały, że jest ona w stanie przetrwać przyłożone w jednym kierunku ciśnienie 1,3 miliona razy większe od ciśnienia atmosferycznego, a w innych kierunkach - 600 000 razy większe. Dotychczas jedynie diament wykazywał się taką wytrzymałością. Jednak w przeciwieństwie do diamentu nowa forma nie ma struktury krystalicznej. To materiał amorficzny. Dalsze badania powinny wykazać, czy ma ona dzięki temu pewną przewagę nad diamentem. Dzięki amorficznej budowie twardość nowej formy może być izotropowa, czyli może być ona jednakowo twarda we wszystkich kierunkach. W przypadku diamentu twardość zależy od orientacji kryształu. Nowy materiał może posłużyć do budowy niezwykle twardych kowadełek przydatnych w badaniach laboratoryjnych, może też stać się zaczątkiem nowych bardzo gęstych i wytrzymałych materiałów.

W przyszłym miesiącu w piśmie Climatic Change Letters ukażą się wyniki badań, z których wynika, że zastąpienie węgla gazem nie będzie miało większego wpływu na klimat. Badania zostały przeprowadzone przez U.S. National Center for Atmospheric Research (NCAR). Dowiadujemy się z nich, że jeśli nawet do roku 2050 połowa spalanego węgla zostanie zastąpiona naturalnym gazem, to co prawda znacząco zmniejszy się emisja dwutlenku węgla, ale nie wpłynie to na światowy klimat. Spalanie naturalnego gazu przyczynia się do około 50% redukcji emisji dwutlenku węgla w porównaniu ze spalaniem węgla. Do atmosfery trafi zatem mniej gazu, wywołującego efekt cieplarniany. Jednak wraz ze spalaniem węgla do atmosfery trafiają też inne zanieczyszczenia, jak np. dwutlenek siarki, które przyczyniają się do chłodzenia planety. Ponadto naturalny gaz w większości składa się z metanu. Nowe badania wykazują zaś, że podczas wydobycia gazu ziemnego do atmosfery trafia więcej metanu niż dotychczas sądzono. Tom Wigley, autor badań prowadzonych przez NCAR, na podstawie symulacji komputerowych stwierdził, że nawet jeśli uda się zatrzymać wszystkie wycieki metanu podczas wydobycia gazu, to i tak do roku 2050 globalne temperatury będą rosły. Jeśli zaś wycieki utrzymają się na obecnym poziomie, to pierwsze pozytywne efekty rezygnacji z węgla na rzecz gazu Ziemia odczuje dopiero w przyszłym stuleciu i będą miały one stosunkowo niewielkie znaczenie. Wigley podkreśla jednocześnie, że nie dysponujemy dokładnymi danymi dotyczącymi emisji metanu czy długofalowej emisji dwutlenku siarki, która w dużym stopniu zależy od jakości węgla. Ponadto w przyszłości mogą się zmieniać zarówno technologie jak i regulacje prawne. Dlatego też do wyników badań należy podchodzić z ostrożnością. Jednak z dużym prawdopodobieństwem można przyjąć, że rezygnacja z węgla oznaczałaby powstawanie mniejszej liczby czynników wpływających na ocieplenie oraz ochłodzenie klimatu.

Badania fińsko-amerykańskiego zespołu wykazały, że lasy Europy i Ameryki Północnej absorbują coraz więcej węgla, mimo że ich powierzchnia się nie zwiększa. Dzieje się tak dzięki coraz większej gęstości lasów. Nawet w Ameryce Południowej, gdzie mamy do czynienia z wycinaniem lasów na dużą skalę, poziom węgla w atmosferze nie zwiększa się zbytnio, właśnie dzięki rosnącej gęstości terenów zielonych. Naukowcy z Rockefeller University, Connecticut's Agricultural Experiment Station oraz Uniwersytetu Helssińskiego przeanalizowali dane z 68 krajów, w których znajduje się 72% światowych lasów. Uczeni doszli do wniosku, że nie tylko zwiększanie powierzchni lasów, ale dbanie o to, by lasy były gęste, powoduje absorbowanie przez nie większych ilości dwutlenku węgla. Jeśli mówimy o zdolności do absorbowania węgla, musimy wyjść poza samo mierzenie powierzchni i zastosować metody wykorzystywane do pomiaru masy produkowanego drewna - mówi Paul E. Waggoner z Connecticut's Agricultural Experiment Station. Lasy są jak miasta. Mogą rosnąć albo rozprzestrzeniając się, albo zwiększając zagęszczenie - dodaje Iddo Wernick z Rockefeller University. Uczni dodają, że w niemal wszystkich krajach leżących w umiarkowanej strefie klimatycznej można zauważyć utrzymywanie się powierzchni lasów na niezmienionym poziomie. Po setkach lat niszczenia zasobów leśnych proces ten został zatrzymany. Pekka Kauppi, z Uniwersytetu w Helsinkach powiedział, że badania wykazały, iż w 45 spośród 68 badanych krajów zwiększyła się zarówno powierzchnia jak i gęstość lasów. Ponadto zmiany w powierzchni i gęstości miały pozytywny wpływ na pochłanianie węgla w 51 krajach.

Świeżo upieczony magister Stony Brook University Qiang Zhu wraz z profesorem Artemem R. Oganovem i doktorem Andriejem O. Lyakhovem oraz naukowcami z hiszpańskiego Universidad de Oviedo przewidzieli teoretycznie istnienie trzech nowych form węgla. Węgiel to wyjątkowy pierwiastek. Dość wspomnieć że występuje on w tak różnych formach jak bardzo miękki grafit i niezwykle twardy diament. Tworzy też karbeny, fullereny czy dwuwymiarowy grafen. Wszystkie one mają bardzo interesujące właściwości, które już teraz wykorzystywane są na najróżniejsze sposoby. Spośród materiałów występujących na Ziemi najgęstsze upakowanie atomów występuje w jednej z odmian węgla - diamencie. Teraz wspomniani naukowcy przewidują, że można stworzyć trzy nowe struktury węgla, które będą o ponad 3% gęstsze od diamentu. Większa gęstość oznacza, że elektrony w takim materiale będą miały wyższą energię kinetyczną, a zatem będą poruszały się szybciej. Wyliczenia przeprowadzone przez uczonych pokazały, że nowe formy byłyby niemal tak twarde jak diament i charakteryzowałyby się przerwą energetyczną rzędu od 3 do 7,3 eV. Ta druga wartość to największa przerwa ze wszystkich znanych form węgla. Tak duży zakres przerw w przewidywanych materiałach oznacza, że będzie można dobierać ich właściwości elektroniczne. Wśród innych interesujących właściwości należy wymienić niezwykle małą ściśliwość, mniejszą nawet niż ma diament. Od diamentu różnią się też większym indeksem refrakcyjnym i silniejszym rozpraszaniem światła. Jeśli uda się zsyntetyzować przewidziane przez nas formy węgla, to odegrają one ważną rolę w technologii - stwierdził profesor Oganov.

Gaz naturalny jest postrzegany jako paliwo bardziej przyjazne środowisku niż węgiel. Biorąc bowiem pod uwagę wartość energetyczną metanu, głównego składnika naturalnego gazu, ma skutkować mniejszą niż w przypadku węgla emisją CO2 do atmosfery. Stąd też, m.in., rosnące zainteresowanie gazem łupkowym. I stąd też olbrzymia burza, jaką wywołały badania uczonych z Cornell University, które zostaną opublikowane w najbliższym numerze pisma Climate Change. Uczeni z Cornell dowodzą bowiem, że w perspektywie 20 lat gaz łupkowy może przynieść środowisku więcej szkody niż spalanie węgla. Tradycyjne źródła gazu też są zagrożeniem, ale szczególnie niebezpieczny ma być właśnie gaz łupkowy, który w najbliższej przyszłości stanie się głównym źródłem gazu wydobywanego w USA. Gaz łupkowy bardziej zanieczyści atmosferę z powodu wykorzystywanych metod produkcji, które już podczas wydobycia prowadzą do emisji metanu do atmosfery. Jak uważa biogeochemik Robert Howarth i jego koledzy, od 0,6 do 3,2% gazu łupkowego trafia do atmosfery podczas procesu wydobycia. Jest to tym bardziej niebezpieczne, że zawiera on metan, gaz znacznie silniej wpływający na globalne ocieplenie niż dwutlenek węgla. Badania zespołu Howartha już zostały skrytykowane przez firmy zajmujące się wydobyciem gazu. Badania są niewiarygodne i pełne sprzeczności. Ich główny autor jest biologiem ewolucyjnym i aktywistą organizacji sprzeciwiających się wydobyciu gazu naturalnego, a jako taki nie jest wiarygodny - mówi Russell Jones, doradca ekonomiczny American Petroleum Institute. Niezależni eksperci zgadzają się, że badania są co najmniej kontrowersyjne, a jednym z największych problemów jest przyjęcie 20-letniego horyzontu czasowego. To prawda, że metan ma ponad 70-krotnie silniejszy wpływ na ocieplenie niż dwutlenek węgla - mówią. Jednak, dodają, trzeba pamiętać, że metan rozpada się w atmosferze. Po 100 latach jest on tylko 25-krotnie silniejszy, podczas gdy dwutlenek węgla utrzymuje się przez setki lub tysiące lat. Inni eksperci nie są jednak aż tak krytyczni. Zauważają, że główna krytyka związana jest z... relacjami prasowymi, wyciągającymi z raportu najbardziej sensacyjne stwierdzenia. Alan Krupnick z Resources for the Future stwierdza, że badania nie mówią o tym, że gaz naturalny jest gorszy. „Zaprezentowano tam wyniki symulacji dla dwóch okresów - 20-letniego i 100-letniego" - mówi. Zwraca też uwagę, że w okresie 100-letnim gaz łupkowy nadal jest bardziej szkodliwy niż spalanie węgla, co rzeczywiście każe stawiać pod znakiem zapytania ekologiczne argumenty wysuwane przez jego zwolenników. Zdaniem krytyków badań, Howarth nie powinien porównywać dżuli, a kilowatogodziny wyprodukowanej energii. Jeśli by to zrobił, badania wykazałyby, że gaz łupkowy jest bardziej ekologiczny. Zgadzają się jednak z uczonym z Cornell, iż konieczne są badania pól wydobycia gazu. Niektóre z nich są podziurawione jak szer szwajcarski, a przez nieużywane otwory do atmosfery może trafiać metan. Sam Howarth przyznaje, że konkretne dane to poważna słabość jego badań. Zgadzam się z tym, że dane nie są takie, jakie powinny być. Ale mam nadzieję, że ten raport wymusi na przemyśle wydobywczym, by w końcu udostępnił swoje dane, których obecnie nie chce ujawnić. Dzięki temu każdy z nas będzie dysponował lepszym materiałem niż to, co udało mi się uzyskać.

Porównanie mszywiołów (Bryozoa), które trafiły do próbek pobranych 100 lat temu podczas wyprawy antarktycznej Roberta Scotta, ze współczesnymi okazami wykazało, że rzeczywiście z biegiem czasu wzrastały pobór i akumulacja dwutlenku węgla w Oceanie Południowym. Międzynarodowy zespół naukowców badał warstwy przyrostu rocznego w szkielecie mszywiołów z gatunku Cellarinella nutti. Zebrano je w Morzu Rossa, części Oceanu Południowego u wybrzeży Antarktydy Zachodniej, w ramach Spisu Antarktycznego Życia Morskiego. Porównanie z kolekcjami muzealnymi z Wielkiej Brytanii, USA i Nowej Zelandii, w tym okazów pochodzących z wyprawy Scotta, unaoczniło, że od lat 90. mszywioły rosną szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Wydaje się, że powodem jest większa dostępność pożywienia w postaci fitoplanktonu. Zaobserwowane przyspieszenie wzrostu stanowi ważny mechanizm transferu węgla w okolice dna morza. Po zebraniu wszystkich danych naukowcy zauważyli, że od 1890 do 1970 r. mszywioły, bezkręgowce przypominające zewnętrznie polipy stułbiopławów, rosły w przybliżeniu w tym samym tempie. Potem od lat 90. zaczęły się powiększać coraz szybciej, a obecnie wskaźnik wzrostu jest ponad 2-krotnie większy od średniej odnotowanej w XX wieku. Specjaliści z British Antarctic Survey (BAS) uważają, że dzieje się tak, ponieważ Bryozoa odżywiają się dłużej, pochłaniając więcej fitoplanktonu wykorzystującego rozpuszczony w wodzie CO2. To ważne, ponieważ prowadzi do uwolnienia węgla – tłumaczy dr David Barnes, główny autor opracowania, które ukazało się w Current Biology. Szybszy wzrost oznacza, że mszywioły prędzej osiągają rozmiary, przy których zostają oderwane przez prądy oceaniczne. Pseudoramiona łatwo ulegają przysypaniu osadami i obieg węgla zostaje zahamowany. Naukowcy uważają, że w ten sposób powiększa się magazyn węgla (ang. carbon sink) w Oceanie Południowym. Po raz pierwszy byliśmy w stanie wykorzystać tak długi zapis wzrostu zwierząt jako dowód na zachodzące ostatnio szybkie zmiany w obrębie życia na dnie morskim. Biologiczne kolekcje Scotta są cenne pod względem jakościowym i ilościowym, a będą może jeszcze cenniejsze przez wzgląd na pomoc w ustaleniu, jak bentos reaguje na zmiany zachodzące w otoczeniu. Zaledwie kilka badań Antarktydy dotyczy okresu sprzed ponad 30 lat, dlatego te dane są tak wyjątkowe [...] – podkreśla Barnes, dodając, że Scott przestanie dla niego być synonimem niepowodzenia (Amundsen dotarł na biegun południowy przed nim).

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.

W piśmie Proceedings of the National Academies of Science (PNAS) ukaże się artykuł, którego autorzy ostrzegają, iż realizacja planów dotyczących produkcji biopaliw zagraża lasom Amazonii. Wiele argumentów przeciwko biopaliwom spowodowało, że w USA czy Europie Zachodniej spotkały się one z dość chłodnym przyjęciem. Inaczej jest jednak w Brazylii, której rząd przyjął plan rozwoju produkcji biopaliw z soi i trzciny cukrowej do roku 2020. Artykuł autorstwa naukowców z niemieckiego uniwersytetu w Kassel ostrzega, że aby zrealizować rządowe plany trzeba będzie znacząco zwiększyć areał upraw soi i trzciny cukrowej. Nawet jeśli weźmie się pod uwagę wzrost wydajności upraw, to obecne areały nie wystarczą. Niemcy wyliczyli, że do roku 2020 konieczne będzie zajęcie 57 000 kilometrów kwadratowych pod uprawy trzciny i 110 000 km2 pod uprawy soi. Biorąc pod uwagę obecne trendy w brazylijskim rolnictwie, uczeni stwierdzili, że 90% tych terenów można pozyskać z obecnych obszarów hodowli bydła. To z kolei oznacza, że zmniejszenie emisji węgla do atmosfery zostanie osiągnięte dopiero po 4 latach produkcji paliwa z trzciny i po 35 latach z soi. Jednak znacznie gorszą wiadomością jest fakt, że bydło wypasane na ziemiach, które zostaną zajęte pod uprawy roślin na potrzeby biopaliw, będzie przemieszczane na inne, nieużytkowane rolniczo tereny. Niemcy obliczyli, że zajmie ono ponad 160 000 kilometrów kwadratowych ziemi, w tym ponad 120 000 km2 będą stanowiły lasy, które trzeba będzie wyciąć pod pastwiska. To oznacza nie tylko utratę dżungli amazońskiej, ale też uwolnienie do atmosfery olbrzymich ilości węgla. W wyliczaniu całościowego bilansu biopaliw z soi i trzciny musimy zatem uwzględnić i węgiel, który zostanie uwolniony do atmosfery wskutek wycięcia lasów. Z obliczeń niemieckich uczonych wynika w tym przypadku, że zmniejszenie ilości trafiającego do atmosfery węgla uzyskamy po 44 latach w przypadku biopaliw z trzciny i po 250 latach w przypadku soi. Jako, że możemy być niemal pewni, iż za 250 lat ludzkość nie będzie posługiwała się silnikami z wewnętrznym spalaniem, z wyliczeń Niemców wynika, iż brazylijski program rozwoju biopaliw przyniesie olbrzymie szkody. Rozwiązaniem problemu byłoby zastąpienie upraw soi palmą olejową. Na jej uprawy trzeba by przeznaczyć jedynie 4200 km2 i nieco (o 1 sztukę na 10 hektarów) ścieśnić bydło na pastwiskach. Jednak dzięki takiemu działaniu pozytywny wpływ na emisję węgla uzyskano by już po 7 latach.

Łuski ryżu zawierają duże ilości dwutlenku krzemu (SiO2), będącego ważnym składnikiem betonu. Od kilkudziesięciu lat próbowano uzyskać ryżowy cement, lecz po spaleniu powstawał popiół w zbyt dużym stopniu zanieczyszczony węglem, by dało się go spożytkować. Z problemem poradził sobie zespół Rajana Vempatiego z ChK Group z Plano. Nad rozwiązaniem warto było popracować, gdyż przy produkcji 1 tony zwykłego cementu do atmosfery ulatywała tona dwutlenku węgla, który jest przecież gazem cieplarnianym. Na całym świecie na cementownie przypada 5% generowanego przez człowieka CO2. Amerykanie zauważyli, że podgrzewanie łusek ryżowych do temperatury 800 stopni Celsjusza w pozbawionym tlenu piecu pozwala usunąć węgiel. W ten prosty sposób otrzymuje się czysty dwutlenek krzemu. Powstaje przy tym taka ilość dwutlenku węgla, która zostaje rocznie wykorzystana przez pola ryżowe. Dodanie popiołu ryżowego powoduje, że beton staje się mocniejszy i bardziej odporny na korozję. Zespół Vempatiego przypuszcza, że można by uzyskać doskonałe rezultaty, zastępując nim do 20% cementu zużywanego przy budowie drapaczy chmur, mostów i innych obiektów powstających w pobliżu wody. Obecnie Teksańczycy przygotowują się do testów, które pozwolą dopracować nową metodę. Jeśli wszystko pójdzie po ich myśli, powstanie dużo większy piec, wytwarzający do 15 tys. ton ryżowego popiołu rocznie. Na technologii z pewnością skorzystają kraje rozwijające się, których gospodarka bazuje na ryżu, w tym Chiny czy Indie. Nawet przy stawce 500 dol. za tonę jest to wielomiliardowa gałąź przemysłu – podsumowuje Vempati.

Naukowcy z Cornell University przeprowadzili największe jak dotąd badania sadzy w gruncie i na ich podstawie stwierdzili, że większość modeli klimatycznych dotyczących globalnego ocieplenia daje fałszywy obraz. Ich zdaniem, groźba ocieplenia klimatu jest mniejsza, niż sądzimy. Zespół pod kierunkiem biogeochemika profesora Johannesa Lehmanna zbadał poziom sadzy w gruncie w 452 obszarach dwóch australijskich sawann. Obecnie uważa się, że wskutek ocieplania klimatu i związanego z tym ocieplania się gruntu, dochodzi do uwolnienia coraz większych ilości dwutlenku węgla z gruntu, co z kolei przyspiesza ocieplanie klimatu. W stosowanych modelach klimatycznych uwzględnia się węgiel uwalniany z gruntu, ale uzyskiwane wyniki znacznie się różnią, w zależności od tego, czy uwzględnimy w nich sadzę czy tez nie. W gruncie znajduje się wiele różnych postaci węgla. Mamy węgiel organiczny, powstały wskutek rozkładu roślin oraz sadzę, która tworzy się przy spalaniu materii organicznej. O ile węgiel organiczny jest uwalniany do atmosfery w ciągu kilku lat, to sadza potrzebuje od 1000 do 2000 lat by zostać zamieniona w dwutlenek węgla. Amerykanie zbadali rzeczywiste poziomy sadzy w australijskim gruncie, a następnie dane te wprowadzili do modeli klimatycznych. Okazało się wówczas, że rzeczywisty poziom emisji dwutlenku węgla z gruntu jest na przestrzeni 100 lat o około 20% niższy, niż dotychczas przypuszczano. Wyliczenia te są niezmiernie ważne, gdyż emisja dwutlenku z gruntu to największe źródło węgla w atmosferze. Jest ona 10-krotnie wyższa, niż cała emisja powodowana przez człowieka. W przeprowadzonych badań wiemy, że zmiany klimatyczne są bardziej gwałtowne, niż wcześniej przypuszczano. Jednak ten jeden czynnik, stabilność sadzy w glebie, jeśli zostanie uwzględniony w modelach klimatycznych, nieco łagodzi dramatyczne przewidywania - mówi profesor Lehmann.

Profesor Harry Dorn z Virginia Tech to światowej sławy specjalista zajmujący się badaniami nad fullerenami. Właśnie odkrył nową dziedzinę chemii tych związków, dzięki której być może zostaną użyte do obliczeń kwantowych i znajdą zastosowanie jako półprzewodniki. Już w 1999 roku Dorn pokazał, w jaki sposób do składającej się z 80 atomów węgla fullerenowej "klatki" można wprowadzić atomy i jak zmieniać ich liczbę. Badania Dorna przyczyniły się do powstania doskonalszych materiałów do rezonansu magnetycznego i medycyny nuklearnej. Ostatnimi czasy Dorn próbował umieścić w fullerenie atomy gadolinu. W tym celu najpierw do fullerenu składającego się z 80 atomów węgla wprowadził dwa jony itru. Później jeden z atomów węgla "klatki" zastąpił atomem azotu. Wówczas jeden z elektronów azotu pozostał wolny. Dorn odkrył, że elektron ten, zamiast pozostać na powierzchni "klatki", przemieścił się do wnętrza, pomiędzy jony itru. Uzyskaliśmy w ten sposób bardzo niezwykłe uwięzienie elektronu pomiędzy dwoma atomami itru - mówi Dorn. Zjawisko to zostało potwierdzone obliczeniami profesora chemii Daniela Crawforda oraz badaniami krystalograficznymi przeprowadzonymi na Uniwersytecie Kalifornijskim przez profesora Alana Balcha. W ciągu ostatnich kilku dni Dorn przekonał się, że wspomniany elektron można usunąć z klatki. Możliwość manipulacji nim może być bardzo ważna dla rozwoju spintroniki czy obliczeń kwantowych. Połączenie dwóch atomów itru z jednym elektronem wykazuje unikatowe właściwości spinu, które można zmieniać. Poprzez zwiększenie polaryzacji spinu możemy zwiększyć czułość MRI oraz NMR. Dorn widzi jednak również znacznie ciekawsze zastosowanie dla swoich badań. Jeśli podmienimy jeden atom węgla nie azotem a borem, będziemy mieli o jeden elektron za mało. Uzyskamy w ten sposób materiał do stworzenia półprzewodnika - mówi profesor.

Węglowe nanorurki - podstawowy element wielu zaawansowanych badań związanych z nanotechnologiami - mogą zyskać konkurenta. Kolejnym materiałem, który ma szansę stać się budulcem technologii przyszłości, okazały się nanorurki wykonane z boru. Jak wynika z symulacji przeprowadzonych przez badaczy z Tsinghua University w Pekinie, pewne właściwości elektryczne nowego materiału mogą być lepsze niż w wypadku węgla. Osiągnięcie naukowców przede wszystkim polega na znalezieniu odpowiedniej struktury atomowej nanorurek z boru. Zapożyczona z węgla sześciokątna siatka okazała się niestabilna, więc problem rozwiązano przez umieszczenie dodatkowych atomów boru w środku niektórych sześciokątów. Jak obliczono, układ taki powinien oferować dość ciekawe właściwości: szersze nanorurki mogą pełnić rolę przewodników, węższe natomiast - półprzewodników, z których można budować elementy nanoelektroniczne. W wypadku wersji przewodzącej, nanorurki borowe powinny być lepszymi przewodnikami niż te wykonane z węgla, spodziewana jest też wyższa temperatura występowania efektu nadprzewodnictwa. Chińscy badacze proponują, aby nowy materiał wykonać za pomocą metody chemicznego osadzania fazy gazowej (CVD - Chemical Vapour Deposition). Choć jest to ta sama technika co w wypadku węgla, jeszcze nie została ona dopasowana do wymagań boru, zatem żadne z opisanych właściwości do tej pory nie zostały potwierdzone doświadczalnie.

Specjaliści z firmy LifeGem wyprodukowali 3 sztuczne diamenty, ekstrahując najpierw niewielką ilość węgla z pukla włosów Ludwiga van Beethovena. To pierwsza znana osoba, którą postanowiono upamiętnić w ten właśnie sposób. Jasnobłękitny 0,56-karatowy kamień ma być sprzedany na eBayu. Trwająca 30 dni aukcja rozpoczyna się 19 września. Niewykluczone, że cena sięgnie nawet miliona dolarów. Do tej pory złożono 23 oferty, najwyższa to 73.100 dol. Zysk zostanie przeznaczony na cele charytatywne. Drugi brylant należy do Johna Reznikoffa, który podarował pukiel producentowi, a trzeci pozostanie w LifeGem, by zapoczątkować całą serię kamieni znanych osobistości. Dziesięć włosów słynnego kompozytora pozyskano z kolekcji włosów sławnych osób University Archives w Westport. Eksperci z Chicago spalili włosy bez dopływu tlenu. Uzyskali 130 miligramów węgla. Podzielili go na 3 kupki i poddali działaniu bardzo wysokich temperatur (3000 stopni Celsjusza), a przez następne dwa tygodnie wysokich ciśnień. Potem jublierzy zajęli się szlifowaniem kamieni. Szefostwo firmy liczy na duże zainteresowanie aukcją brylantu. Mamy nadzieję, że kupią go wysokiej klasy muzycy, tacy jak sir Elton John czy Paul McCartney – podsumowuje dyrektor wykonawczy LifeGem David Hampson. Na eBayu będzie jednak dostępny dla każdego. John Reznikoff, szef University Archives, trafił do Księgi rekordów Guinnessa za sprawą największej i najcenniejszej kolekcji włosów należących do znanych współcześnie osób i postaci historycznych, m.in. Napoleona, Alberta Einsteina oraz Abrahama Lincolna. W przeszłości obcinanie włosów i chowanie ich w medalionie było niezwykle modne. Reznikoff zbiera włosy od przeszło 50 lat. Szacuje się, że pukiel Beethovena ma ok. 200 lat. Jego autentyczność została potwierdzona. Na Beethovena zdecydowano się z dwóch powodów. Po pierwsze, jest znany na całym świecie. Po drugie, nie był politykiem, nie wzbudza więc szczególnych kontrowersji.

Grecki rolnik z Elassony odnalazł szczękę nosorożca żyjącego najprawdopodobniej ok. 9 mln lat temu. Kości znajdowały się wewnątrz bryły węgla. Jak poinformowała agencja prasowa Ekatherimini, ich autentyczność potwierdzili naukowcy z Uniwersytetu Ateńskiego. Szczątki starożytnego nosorożca trafią na wystawę w Muzeum Historii Naturalnej w Kozani. Eksperci nie potrafili określić dokładnego wieku skamieliny, uznali, że ma ona 5-9 mln lat. Evangelos Velitzelos, profesor geologii, uważa, że odnalezienie szczęki nosorożca jest bardzo ważnym odkryciem, ponieważ oznacza, że w okolicach Elassony mogą się znajdować także inne podobne szczątki. Wcześniej natrafiono tu na największe na świecie kły mastodonta.

Naukowcy długo spierali się o pochodzenie czarnych diamentów. Doskonale czarne, z wyglądu przypominające hematyt, występują niezwykle rzadko. Swoją barwę zawdzięczają częściowym zmianom struktury krystalicznej, dużej zawartości rozproszonych drobinek grafitu (nie da się ich zauważyć nawet po dużym powiększeniu pod mikroskopem) lub sporej koncentracji jonów azotu. Teraz badacze znaleźli dowody na to, że pochodzą z przestrzeni kosmicznej. Stephen Haggerty i Jozsef Garai z Florida International University analizowali zawartość wodoru w próbkach czarnych diamentów. Posłużyli się detektorami podczerwieni z Brookhaven National Laboratory i odkryli, że ilość pierwiastka wskazuje na powstanie kamieni podczas wybuchu supernowej. Czarnych diamentów nie znaleziono nigdy w żadnym światowym złożu, w dodatku mechanizmy ich powstania są inne niż kamieni o innych barwach. "Ziemskie" diamenty powstają głęboko pod powierzchnią ziemi, gdzie olbrzymie ciśnienie doprowadza do przekształcenia się zwykłego węgla w jego odmianę alotropową, czyli diament. Dzięki wybuchom wulkanów drogocenne kamienie dostają się na powierzchnię i tam mogą być wydobywane. Od 1900 roku sprzedano ok. 600 ton zwykłych diamentów. Czarne diamenty występują tylko w pewnych utworach geologicznych na terenie Brazylii i Republiki Środkowoafrykańskiej. Wcześniej Haggerty sugerował, że czarne diamenty spadły na Ziemię miliardy lat temu z deszczem meteorytów. Nierównomierne rozmieszczenie złóż można wyjaśnić czasem formowania się kontynentów (Astrophysical Journal Letters).

Nowe badania wykazały, że nanodiamenty są bezpieczne i można je wykorzystywać jako cząsteczki dostarczające leki, substancję powlekającą implanty, nanoroboty i inne urządzenia medyczne (The Journal of Physical Chemistry B). Liming Dai z University of Adyton, Saber M. Hussain i inni wyjaśniają, że dzięki postępom technologicznym udało się wytworzyć kolejną (udoskonaloną) generację nanodiamentów. Chociaż diamenty (odmiana alotropowa węgla) są nieczynne chemicznie i biokompatybilne, nanomateriały zachowują się często inaczej niż ich zwykłe wersje. Stąd wzięły się obawy, że diamenty w skali nano mogą toksycznie oddziaływać na komórki. Jako pierwsi ocenialiśmy cytotoksyczność nanodiamentów różnej wielkości: od 2 do 10 nm. Wykluczyliśmy tego typu ryzyko w odniesieniu do całej gamy komórek. Wyniki sugerują, że nanodiamenty mogą znaleźć zastosowanie w rozmaitych aplikacjach [...].

Naukowcy z Brigham Young University opracowali test, który pomaga diagnozować zaburzenia odżywiania poprzez analizę włosa. Dr Kent Hatch i zespół opisali swoją metodę w internetowym wydaniu Rapid Communications in Mass Spectrometry. Zarówno bulimię, jak i anoreksję charakteryzuje element zaprzeczania. Pacjenci nie chcą lub nie są w stanie zauważyć u siebie symptomów chorobowych i przyznać się do nieprawidłowych zachowań. Postawienie diagnozy często utrudnia fakt, że anorektyczki czy bulimiczki nie udzielają dokładnych informacji na temat swoich nawyków żywieniowych. Dlatego specjalistom z pewnością przyda się obiektywne narzędzie. Badacze, klinicyści oraz pacjenci będą mogli czerpać korzyści z obiektywnych biologicznych pomiarów, wspomagających stwierdzenie zaburzeń odżywiania — napisali naukowcy. Hatch i zespół badali włosy 20 kobiet, u których zdiagnozowano anoreksję i/lub bulimię. Leczyły się one szpitalnie w Utah. Dla porównania na Brigham Young University przetestowano włosy 23 zdrowych kobiet. Każda przedstawicielka płci pięknej musiała sobie na potrzeby badań wyrwać 5 włosów. Akademicy określali zawartość węgla i azotu. Stężenie tych pierwiastków ma ponoć najlepiej odzwierciedlać aktualną dietę danego człowieka. Test wykazał się 80-proc. trafnością w identyfikowaniu pań z anoreksją lub z anoreksją i bulimią. Za pomocą opisywanej metody nie da się jednak odróżnić bulimiczek od kobiet niewykazujących zaburzeń odżywiania. Powód może być prosty: anorektyczki są dużo częściej niedożywione niż chore z bulimią. Warto zwrócić uwagę na to, że Amerykanki jedzą więcej kukurydzy od Europejek i Japonek. Zmiany w diecie, zależne od miejsca pobytu czy pory roku, również nie są obojętne dla uzyskiwanych w teście wyników.