Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Znaleziono nowe superatomy

Recommended Posts

Uczeni z Virginia Commonwealth University poinformowali o odkryciu nowej klasy superatomów, czyli stabilnych klastrów atomów, które wykazują właściwości innych pierwiastków  tablicy okresowej. Wspomniane superatomy zawierają magnetyczne atomy magnezu, pierwiastku, który naturalnie nie wykazuje właściwości magnetycznych.

Nowo odkryte klastry składają się z jednego atomu żelaza i ośmiu atomów magnezu. Magnez wykazuje właściwości magnetyczne dzięki obecności żelaza.

Nasze badania otwierają nową drogę do nadawania właściwości magnetycznych pierwiastkom naturalnie niemagnetycznych poprzez ich połączenie z pojedynczym magnetycznym atomem. Ważnym elementem jest odkrycie, jaka kombinacja atomów prowadzi do powstania stabilnego połączenia i umożliwia zestawienie razem wielu takich pierwiastków - powiedział Shiv N. Khanna, profesor na Wydziale Fizyki.

Nowy klaster wykazuje się momentem magnetycznym rzędu czterech magnetonów Bohra, czyli jest on niemal dwukrotnie większy niż moment magnetycznych atomu żelaza w stałych magnesach z tego pierwiastka. Jedynie dziewięć pierwiastków z tablicy okresowej wykazuje właściwości magnetyczne w formie ciała stałego.

Takie połączenie pierwiastków, jakie znaleźliśmy, może prowadzić do znaczących postępów na polu elektroniki molekularnej, gdyż tego typu struktury umożliwiają sterowanie przepływem elektronów o konkretnej orientacji spinu, co jest bardzo pożądane np. w komputerach kwantowych. Takie molekularne urządzenia prawdopodobnie pozwolą też stworzyć gęstsze zintegrowane urządzenia, umożliwić szybsze przetwarzanie danych i zapewnić inne korzyści - mówi Khanna.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Materiały stosowane w biomedycynie muszą cechować się kontrolowaną biodegradowalnością, odpowiednią wytrzymałością i całkowitym brakiem toksyczności dla ludzkiego organizmu. Poszukiwanie takich materiałów nie jest więc prostym zadaniem. W tym kontekście naukowcy od dłuższego czasu interesują się magnezem. Wykorzystując między innymi spektroskopię anihilacji pozytonów, badaczom udało się wykazać, że magnez poddany powierzchniowej obróbce mechaniczno-ściernej uzyskuje niezbędne dla materiału biokompatybilnego właściwości.
      W ostatnim czasie coraz większe zainteresowanie zyskują materiały korodujące w sposób kontrolowany. W szczególności dotyczy to biomedycyny, gdzie stosuje się implanty wykonane z polimerów naturalnych lub syntetycznych. Ich zaletą jest łatwość dostosowania szybkości rozkładu w warunkach fizjologicznych. Z drugiej strony, właściwości mechaniczne tych materiałów ulegają pogorszeniu w środowisku organizmu ludzkiego, przez co nie nadają się do zastosowań narażonych na duże obciążenia. Z tego powodu dobrym rozwiązaniem wydają się implanty metaliczne, stworzone na bazie całkowicie nieszkodliwego dla ludzkiego organizmu magnezu.
      Ze względu na swoje właściwości mechaniczne, termiczne i elektryczne oraz biodegradowalność, a także kontrolowane tempo korozji, magnez wzbudza duże zainteresowanie badaczy zajmujących się biokompatybilnymi implantami. Pomimo tych zalet, zastosowanie magnezu jako biomateriału używanego przy produkcji implantów okazało się niełatwe ze względu na stosunkowo wysoką szybkość korozji w środowisku ludzkiego ciała. Problem ten da się jednak pokonać, stosując odpowiednie powłoki.
      W trakcie wieloletnich badań zauważono, że rozdrobnienie mikrostruktury materiałów nie tylko poprawia ich właściwości mechaniczne, ale może także wyraźnie zwiększyć odporność korozyjną. Dlatego międzynarodowy zespół naukowy, kierowany przez dr hab. Ewę Dryzek z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie, postawił sobie za cel ilościowe zbadanie wpływu powierzchniowej obróbki mechaniczno-ściernej SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) komercyjnego magnezu na jego odporność korozyjną. W tej metodzie duża liczba twardych kulek o średnicy kilku milimetrów uderza w powierzchnię obrabianego materiału, powodując odkształcenie plastyczne warstwy przypowierzchniowej lub warstwy leżącej tuż pod nią. Odkształceniu plastycznemu towarzyszy wytworzenie dużej liczby defektów sieci krystalicznej.
      Do scharakteryzowania mikrostruktury zastosowano typowe techniki badawcze, np. mikroskopię świetlną i elektronową, dyfrakcję promieni rentgenowskich oraz elektronów rozproszonych wstecznie, a także pomiary mikrotwardości.
      Badania mikroskopowe ujawniły stopniowo zmieniającą się mikrostrukturę warstwy wierzchniej materiału powstałej podczas obróbki SMAT. Zaobserwowaliśmy znaczne rozdrobnienie ziaren w pobliżu obrobionej powierzchni. Głębiej widoczne były bliźniaki odkształcenia, których gęstość malała wraz ze wzrostem odległości od tej powierzchni – wyjaśnia dr hab. Dryzek.
      W ramach opisywanych prac po raz pierwszy użyto również spektroskopii anihilacji pozytonów PAS (Positron Annihilation Spectroscopy). Technika ta jest metodą nieniszczącą i pozwala na identyfikację defektów sieci krystalicznej na poziomie atomowym. Polega ona na tym, że gdy pozytony trafiające do próbki materiału napotykają swoje antycząstki – elektrony – anihilują i zamieniają się w fotony, które można rejestrować. Pozyton, który na swojej drodze znajdzie puste miejsce w sieci krystalicznej, może zostać schwytany, co wydłuża czas do momentu jego anihilacji. Pomiar czasu życia pozytonów daje badaczom obraz struktury próbki na poziomie atomowym.
      Celem zastosowania tej metody było, między innymi, uzyskanie informacji na temat rozkładu defektów sieci krystalicznej w warstwie powierzchniowej powstałej w wyniku obróbki SMAT, a także badanie warstwy materiału o grubości rzędu kilku mikrometrów, leżącej tuż pod obrobioną powierzchnią oraz powiązanie uzyskanych informacji z własnościami korozyjnymi. Jest to o tyle ważne, że defekty sieci krystalicznej determinują kluczowe właściwości materiałów. Z tego względu procedura ta znajduje również zastosowanie w metalurgii i technologiach półprzewodnikowych.
      Średni czas życia pozytonów w warstwie o grubości 200 mikrometrów, uzyskanej w wyniku trwającej 120 sekund obróbki SMAT, wykazuje wysoką stałą wartość 244 pikosekund. Oznacza to, że wszystkie emitowane ze źródła pozytony docierające do tej warstwy anihilują w defektach struktury, którymi są wakancje – czyli braki atomów w węzłach sieci krystalicznej – związane z dyslokacjami. Warstwa ta odpowiada silnie odkształconemu obszarowi z rozdrobnionymi ziarnami. Głębiej średni czas życia pozytonów maleje, co wskazuje na zmniejszającą się koncentrację defektów, osiągając w odległości około 1 milimetra od powierzchni wartość charakterystyczną dla dobrze wygrzanego magnezu o stosunkowo małej gęstości defektów struktury, który stanowił materiał porównawczy – opisuje szczegóły prac doktorant Konrad Skowron, główny autor artykułu i pomysłodawca badań.
      Proces SMAT w istotny sposób wpłynął także na zachowanie próbek magnezu podczas elektrochemicznych testów korozyjnych. Zmiany struktury wywołane przez SMAT zwiększyły podatność magnezu na utlenianie anodowe, intensyfikując tworzenie się powłoki wodorotlenkowej na powierzchni oraz w konsekwencji prowadząc do lepszej odporności na korozję. Potwierdzają to dane uzyskane dzięki użyciu wiązki pozytonów w Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej. Wyniki pokazują, że oprócz granic ziaren i podziaren obecnych na powierzchni, także inne defekty krystaliczne, takie jak dyslokacje i wakancje, mogą odgrywać istotną rolę w zachowaniu korozyjnym magnezu.
      Obecnie prowadzimy analogiczne badania dla tytanu. Tytan jest metalem szeroko stosowanym w lotnictwie, motoryzacji, energetyce i przemyśle chemicznym. Służy również jako materiał do produkcji urządzeń i implantów biomedycznych. Ekonomicznie akceptowalna metoda, umożliwiająca uzyskanie czystego tytanu o mikrostrukturze gradientowej z ziarnem o wielkości nanometrycznej w warstwach przylegających do powierzchni, może otworzyć szersze perspektywy zastosowania tytanu w wyrobach ważnych dla gospodarki i dla poprawy komfortu życia człowieka – mówi dr hab. Dryzek.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy, na czele którego stali specjaliści z University of Edinburgh, zidentyfikował geny powiązane ze starzeniem się i wyjaśnia, dlaczego proces starzenia się przebiega tak różnie u różnych ludzi. Wyniki badań sugerują, że utrzymywanie odpowiedniego poziomu żelaza we krwi pomaga starzeć się lepiej i żyć dłużej.
      Naukowcy oparli swoje badania na na analizie danych genetycznych ponad miliona osób. Jesteśmy bardzo podekscytowani tymi wynikami. Mamy tutaj silną sugestię, że zbyt wysoki poziom żelaza we krwi zmniejsza liczbę zdrowo przeżytych lat oraz że utrzymywanie odpowiedniego poziomu żelaza pozwala kontrolować proces starzenia się. Sądzimy, że nasze odkrycia dotyczące metabolizmu żelaza pozwoli wyjaśnić, dlaczego spożywanie bogatego w żelazo czerwone mięso wiąże się z różnymi schorzeniami wieku starszego, jak na przykład z chorobami serca, mówi główny badać doktor Paul Timmers.
      Wraz z wiekiem nasz organizm powoli traci zdolność do homeostazy, czyli utrzymywania równowagi pomiędzy poszczególnymi parametrami. Brak tej równowagi jest przyczyną wielu chorób, a w końcu śmierci. Jednak przebieg procesu starzenia się jest bardzo różny u różnych ludzi. U niektórych pojawiają się poważne chroniczne schorzenia już w dość młodym wieku i ludzie ci szybko umierają, inni z kolei żyją w zdrowiu przez bardzo długi czas i do końca swoich dni są w dobrej kondycji.
      Autorzy najnowszych badań przyjrzeli się genom i odkryli dziesięć regionów odpowiedzialnych za długość życia, długość życia w zdrowiu oraz długość życia w idealnych warunkach. Naukowcy zauważyli, że istnieje silna korelacja pomiędzy tymi trzema czynnikami, a poziomem żelaza we krwi. Badania statystyczne przeprowadzone metodą randomizacji Mendla potwierdziły, że poziom żelaza ma najbardziej istotny wpływ na długość życia w zdrowiu.
      Na poziom żelaza we krwi wpływ ma nasza dieta. Zbyt wysoki lub zbyt niski jego poziom jest powiązany z chorobami wątroby, chorobą Parkinsona, a w starszym wieku wiąże się z obniżeniem zdolności organizmu do zwalczania infekcji. "Możliwości syntezy hemu spadają wraz z wiekiem. Jego niedobory prowadzą do akumulacji żelaza, stresu oksydacyjnego i dysfunkcji mitochondriów.
      Akumulacja żelaza pomaga patogenom w podtrzymaniu infekcji, co jest zgodne z obserwowaną u osób starszych podatnością na infekcje. Z kolei nieprawidłowa homeostaza żelaza w mózgu wiąże się z chorobami neurodegeneracyjnymi, jak choroba Alzheimera, Parkinsona czy stwardnienie rozsiane, piszą autorzy badań.
      Naukowcy zastrzegają, że kwestie te wymagają dalszych badań, ale już przewidują, że ich odkrycie może doprowadzić do opracowania leków, które zmniejszą niekorzystny wpływ starzenia się na zdrowie, wydłużą nie tylko ludzkie życie, ale też okres życia w zdrowiu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Studenci ekonomii z Lehigh University w Pensylwanii wyliczyli, ile kosztowałoby zbudowanie Gwiazdy Śmierci - bojowej stacji kosmicznej z "Gwiezdnych wojen".
      Wg Amerykanów, średnica pierwszej stacji wynosiła 140 km. Założono, że stosunek stali do objętości konstrukcji jest taka, jak we współczesnych okrętach wojennych. Po dokonaniu obliczeń okazało się, że w takim przypadku do budowy Gwiazdy Śmierci trzeba by 1,08x1015 ton stali. Przyjmując, że dzisiejsze tempo produkcji stali to 1,3 mld ton rocznie, wstępny (odlewniczy) etap prac zakończyłby się dopiero po 833315 latach. Koszt operacji wynosiłby 852.000.000.000.000.000 dol. (wg cen z br.). To odpowiednik światowego produktu krajowego brutto pomnożonego przez 13 tysięcy.
      Skoro potrzebowalibyśmy 1,08x1015 ton stali, oznacza to, że na Ziemi znajduje się tyle żelaza, że dałoby się z tego skonstruować ponad 2 mld Gwiazd Śmierci. Jak napisano na blogu Centives, przy realizacji projektu obliczonego na miliardy stacji budowniczy musieliby wykorzystać całe żelazo ze skorupy ziemskiej i sięgnąć po to z jądra.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ponad 3 tys. lat temu w Afryce Środkowej zniknęły duże połacie lasu deszczowego, który został zastąpiony sawannami. Do tej pory zakładano, że powodem była zmiana klimatu, jednak najnowsze badania pokazały, że zaobserwowanych przekształceń nie da się wyjaśnić wyłącznie w ten sposób. Tym, co mogło wspomóc działanie klimatu, była działalność człowieka.
      Zespół Germaina Bayona z Francuskiego Instytutu Badania Morza w Plouzané analizował rdzenie osadów dennych z ostatnich 40 tys. lat z ujścia rzeki Kongo. Poszukiwano markerów geochemicznych, w tym wodoru wskazującego na poziom opadów, potasu i glinu.
      Rdzenie ujawniły, że nasilone wietrzenie chemiczne rozpoczęło się ok. 1500 r. p.n.e., co pokrywa się z pojawieniem się na tym terenie ludów Bantu. Wietrzenie chemiczne w próbkach z wcześniejszych okresów odpowiadały zmianom w opadach, jednak po 1000 r. p.n.e. już tak nie było.
      Wietrzenie chemiczne może być wywołane naturalnie przez opady deszczu i erozję, ale przyspiesza je też wycinka drzew oraz intensywny rozwój rolnictwa. Ponieważ ok. 3000 lat temu zrobiło się bardziej sucho, naukowcy spodziewali się ograniczenia wietrzenia, a nie wzrostu, który ujrzeli w rdzeniach. Bayon sugeruje, że Bantu intensywnie ścinali drzewa, by zrobić miejsce pod pola i dymarki do wytopu żelaza. Przekształcając wzorce erozji gleby, wspomogli zmianę klimatu. Naukowcy nie umieją ustalić, w jakim dokładnie stopniu działalność ludzi odpowiadała za zastąpienie lasu deszczowego sawanną, ale biorąc pod uwagę osady, sądzą, że w znacznym.
      Wg Francuzów, uzyskane wyniki pomogą zinterpretować procesy zachodzące w dzisiejszych lasach deszczowych, np. w Amazonii, gdzie w pierwszej dekadzie XXI w. odnotowano dwie susze.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od ok. 300 lat w Nuanquan w prowincji Hebei na zakończenie Święta Latarni odbywa się niecodzienny pokaz - Dashuhua. Wbrew pozorom, uczestnicy nie są pirotechnikami, tylko kowalami i nie korzystają ze sztucznych ogni, lecz ze stopionego żelaza. Rozbryzgując gorący metal o ścianę, chronią się słomkowym kapeluszem i narzutką z owczej skóry (współcześnie niektórzy uzupełniają strój rękawicami i kombinezonem hutniczym).
      Gdy nabrany chochlą, a następnie wyrzucony w powietrze gorący metal zderza się z chłodną ceglaną ścianą, powstają widowiskowe pióropusze tężejącej surówki.
      Bogaci Chińczycy mogli sobie pozwolić na prawdziwe fajerwerki. Biedni kowale nie, ale wykorzystali zjawisko, z którym stykają się w pracy. Z czasem chlustanie żelazem zaczęło się ludziom podobać bardziej od sztucznych ogni, dlatego przynosili rzemieślnikom skrawki metalu, by jakoś wspomóc ulubione widowisko. Obecnie zostało tylko 4 kowali kultywujących tradycję Dashuhua. Na szczęście została ona uznana za niematerialne dziedzictwo ludzkości i przez to objęto ją ochroną.
       
       
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...