Dynamiczne opłaty remedium na korki drogowe?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z jednych z najlepszych uczelni i instytutów badawczych z USA, Niemiec, Wielkiej Brytanii i Szwecji są pierwszymi, którzy prześledzili w czasie rzeczywistym ruch pojedynczego elektronu podczas całej reakcji chemicznej. Podczas niezwykłego eksperymentu wykorzystali ekstremalnie jasne źródło promieniowania X, Linac Coherent Light Source znajdujące się w SLAC National Accelerator Laboratory. Osiągnięcie to pozwoli lepiej zrozumieć reakcje chemiczne na najbardziej podstawowym poziomie i lepiej kontrolować wyniki takiej reakcji. Taką wiedzę można zaś wykorzystać podczas opracowywania materiałów i technologii przyszłych generacji.
Kluczową rolę w reakcjach chemicznych odgrywają elektrony walencyjne, znajdujące się na najbardziej zewnętrznej powłoce atomu. Ich obrazowanie jest jednak niezwykle trudne. Nie tylko – jak wszystkie elektrony – są niezwykle małe, ale tworzą wiązania chemiczne w czasie femtosekund, biliardowych części sekundy.
Uczeni od lat próbowali zobrazować elektron podczas tworzenia wiązań chemicznych. Dotychczas się nie udawało, gdyż niezwykle trudno jest wyizolować pojedynczy elektron z atomu, a jeszcze trudniej jest śledzić go w czasie femtosekund. Dopiero teraz wyczynu tego dokonał zespół, na którego czele stali Ian Gabalski, doktorant z Uniwersytetu Stanforda, profesor Philip Bucksbaum ze Stanford PULSE Institute oraz profesor Nanna List ze szwedzkiego Królewskiego Instytutu Technologii.
Chcąc śledzić elektrony naukowcy stworzyli pojemnik z gęstym amoniakiem w stanie gazowym i wzbudzili gaz za pomocą ultrafioletowego lasera. W tym momencie włączono LCLS i promieniowanie rentgenowskie trafiło w elektrony i na nich się rozproszyło.
W większości molekuł liczba elektronów powłok wewnętrznych znacznie przewyższa liczbę elektronów walencyjnych. Jednak w niewielkich lekkich molekułach, jak amoniak – przypomnijmy, że składa się on z atomu azotu i trzech atomów wodoru – to elektrony walencyjne mają znaczną przewagę liczbową. A to oznacza, że sygnał pochodzący z promieniowania rentgenowskiego rozproszonego na elektronach walencyjnych jest wystarczająco silny, by obserwować właśnie ten rodzaj elektronów.
Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że wzbudzone za pomocą światła molekuły amoniaku przechodzą ze struktury, w której atomy tworzą piramidę, do takiej, w której leżą na jednej płaszczyźnie. W końcu jeden z atomów wodoru wyłamuje się z tej struktury i dochodzi do przegrupowania. Badacze byli teraz w stanie śledzić ruch elektronu związany z tą zmianą struktury.
Zwykle musimy zakładać, jak elektrony walencyjne poruszają się w czasie reakcji, jednak tutaj mogliśmy bezpośrednio zmierzyć ten ruch, mówi Nanna List, która wykonała obliczenia wyjaśniające zarejestrowane dane.
Ian Gabalski tak wyjaśnia znacznie dokonanej obserwacji: Gdy próbujesz zsyntetyzować molekułę nowego leku lub materiału, dochodzi do reakcji chemicznych, które przebiegają zarówno w sposób pożądany, jak i niepożądany. Te niepożądane reakcje skutkują pojawieniem się produktów ubocznych. Jednak gdy rozumiesz, jak to wszystko działa, możesz opracować metodę sterowania reakcją tak, by osiągać tylko oczekiwane rezultaty. To może być potężne narzędzie w całej dziedzinie chemii.
Eksperyment opisano szczegółowo na łamach Physical Review Letters.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Od wielu lat inżynierowie z Uniwersytetu Harvarda tworzą elastyczne robotyczne stroje dla osób z upośledzeniem ruchu w wyniku udarów czy chorób neurodegeneracyjnych. Stroje takie służą nie tylko pomocą przy wykonywaniu codziennych czynności, ale równie pomagają przy terapii, której celem jest odzyskanie mobilności. Jednak nie ma dwóch identycznych osób, a nasz sposób poruszania się jest wysoce zindywidualizowany. Szczególnie jest to widoczne u osób z zaburzeniami mobilności. To zaś powoduje, że bardzo trudno jest stworzyć urządzenie, które nadawałoby się dla różnych osób.
Rozwiązaniem tego problemu może być wykorzystanie systemów maszynowego uczenia się. Profesor Conor Walsh i jego zespół z John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) na Uniwersytecie Harvarda od sześciu lat współpracują z lekarzami z Massachusetts General Hospital oraz naukowcami z Harvard Medical School. Efektem współpracy ze specjalistą od udarów i rehabilitacji układu nerwowego doktorem Dawidem Linem oraz specjalistką od stwardnienia rozsianego doktor Sabriną Paganoni jest specjalna kamizelka zdolna do uczenia się ruchów indywidualnego pacjenta i pomagająca mu poruszać kończyną wymagającą rehabilitacji.
Problemem dla osób z upośledzeniami ruchomości jest na przykład wykonanie serii powtarzalnych ruchów, potrzebnych na przykład przy myciu zębów czy jedzeniu. Mają problemy z uniesieniem ramienia na odpowiednią wysokość, utrzymaniem go, ramię bardzo szybko się męczy, gdy trzeba takie ruchy powtarzać. Wstępne wersje samouczącej się kamizelki zwracały uwagę tylko na ruchy pacjenta. Okazało się, że gdy kamizelka pomogła unieść ramię, chorzy mieli problem z jego opuszczeniem. Niektórzy nie mieli siły, by przezwyciężyć opór robota. Dlatego też w nowej wersji dodano model fizyczny, który przewiduje minimalną siłę, potrzebną do pomocy w poruszeniu kończyny. Dzięki temu pacjenci nie tylko odczuwają pomoc jako bardziej naturalną, ale nie mają większych problemów z samodzielnym opuszczaniem ramienia.
Nowe urządzenie przetestowano na 9 osobach, 5 po udarach i 4 ze stwardnieniem zanikowym bocznym. Dla osób ze stwardnieniem rozsianym najważniejszymi aspektami są komfort, łatwość użycia i dostosowywanie się urządzenia do ich specyficznych potrzeb i wzorców ruchu. Personalizacja jest tutaj kluczowym elementem pozwalającym pacjentom na osiągnięcie niezależności i poprawienie jakości ich życia. Nasze urządzenie ma potencjał znaczącej poprawy funkcjonowania górnych kończyn, zwiększenia aktywności pacjentów oraz redukcji wykonywanych przez nich ruchów kompensujących, stwierdza Paganoni.
Testy wykazały, że już obecna wersja kamizelki jest w stanie z 94-procentową dokładnością odróżniać ruchy ramienia, pozwala chorym uzyskać większy zakres ruchu ramienia, łokcia i nadgarstka, dzięki czemu nie muszą oni całym ciałem kompensować niedoborów. To zaś powoduje, że ich sposób poruszania się jest bardziej dokładny i efektywny.
Więcej informacji: Personalized ML-based wearable robot control improves impaired arm function.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Virginia Tech wykazali, że lodowy dysk może sam się napędzać na odpowiednio przygotowanej powierzchni, podobnie do kropli wody, na którą działa zjawisko Leidenfrosta. Każdy z nas obserwował, że kropla wody upuszczona na gorącą powierzchnię, odparowuje przez długi czas, poruszając się po powierzchni. Amerykańscy uczeni odkryli, że kawałek lodu może samodzielnie napędzać się na powierzchni o wzorze przypominającym układ rybich ości.
Badaczy z Virginia Tech zainspirowała rozwiązana ledwie przed 11 laty zagadka wędrujących głazów z Racetrack Playa z kalifornijskiej Doliny Śmierci. Tam kry, przesuwające się pod wpływem wiatru, przesuwają kamienie. Jonathan Boreyko postanowił stworzyć takie warunki, by lód samodzielnie się przesuwał. Wraz z zespołem przez trzy lata prowadził eksperymenty. Gdy zaś udało się doprowadzić do samodzielnego ruchu lodowego dysku, przez kolejne dwa lata naukowcy tworzyli model wyjaśniający obserwowane zjawisko.
Kluczem do sukcesu była aluminiowa powierzchnia ponacinana we wzór rybich ości. Wystarczy, że powierzchnia zostanie rozgrzana powyżej temperatury topnienia – nie jest więc potrzebna, jak w zjawisku Leidenfrosta, bardzo wysoka temperatura – by lód zaczął się poruszać. Jest on napędzany przez kierunkowy przepływ wody w nacięciach na powierzchni. Początkowo kawałek lodu rusza bardzo wolno, by gwałtownie przyspieszyć.
Niezwykle interesujące okazało się spryskanie powierzchni aluminium cieczą hydrofobową. Naukowcy spodziewali się, że spowoduje to przyspieszenie lodu. Tymczasem dysk w ogóle się nie przesunął. To pozwoliło badaczom wyjaśnić obserwowane zjawisko. Doszli do wniosku, że na powierzchni pokrytej płynem hydrofobowym woda z roztapiającego się lodu zostaje ściśnięta i lodowy dysk utyka na krawędziach wyżłobień. Woda ciągle płynie kanalikami, ale lód nie jest już w stanie się na niej unosić.
Bez powłoki hydrofobowej woda po jednej stronie lodowego dysku tworzy kałużę, jej obecność powoduje nierównowagę napięcia powierzchniowego po obu stronach lodu, co powoduje, że zaczyna się on poruszać.
Boreyko uważa, że odkryte przezeń zjawisko być może posłuży do celów praktycznych. Wyobraźmy sobie, że wzór na powierzchni tworzy okręgi, a nie proste linie. Wówczas roztapiający się obiekt kręciłby się w kółko. A teram wyobraźmy sobie, że na powierzchni lodu umieszczamy magnesy. One też by się obracały, co można by wykorzystać do produkcji energii, stwierdza uczony.
Badania zostały opublikowane na łamach ACS Applied Materials & Interfaces.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed kilkoma dniami amerykańska NOAA (Narodowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna) prowadziła kolejne badania wraku lotniskowca USS Yorktown (CV-5). Ten piąty w historii lotniskowiec US Navy rozpoczął służbę w 1937 roku, a 7 czerwca 1942 roku zatonął w czasie bitwy o Midway. Wrak okrętu został odkryty w 1998 roku na głębokości ponad 5 kilometrów. Okazało się, że jest w doskonałym stanie. Teraz NOAA przeprowadziła pierwsze badania hangaru USS Yorktown i dokonała tam zaskakującego odkrycia.
Od czasu znalezienia jednostka była badana już kilkanaście razy, a kolejne ekspedycja pozwalają na coraz lepsze poznanie jednostki. Często w ich trakcie dokonywane są zaskakujące odkrycia. Tym razem największym z nich był samochód sfotografowany w hangarze. To czarny Ford Super Deluxe Woody Wagon, z roku 1940 lub 1941. Na tablicy rejestracyjnej udało się odczytać częściowo widoczny napis „SHIP SERVICE... NAVY”. Badacze przypuszczają, że samochód należał do kontradmirała Franka Jacka Fletchera, który dowodził w czasie bitwy pod Midway, a jego okrętem flagowym był właśnie USS Yorktown, kapitana Elliotta Buckmastera, dowódcy lotniskowca, lub innego wysokiego rangą oficera, któremu służył w czasie wizyt w obcych portach.
Tajemnicą jest, dlaczego samochód pozostał na pokładzie okrętu. Dlaczego nie został wyładowany podczas krótkich, 2-dniowych napraw w Pearl Harbor, gdy było wiadomo, że USS Yorktown weźmie udział w bitwie pod Midway. A przede wszystkim, dlaczego nie został wyrzucony za burtę w czasie bitwy. USS Yorktown został w jej trakcie poważnie uszkodzony przez japońskie samoloty i załoga wyrzuciła wiele sprzętu – w tym działa przeciwlotnicze i samoloty – by utrzymać jednostkę na powierzchni. Samochód nie został jednak wyrzucony. Być może miał duże znaczenie dla załogi lotniskowca i liczono, że ocaleje. Lotniskowiec został jednak dobity salwą torped z japońskiego okrętu podwodnego.
Innym ze znaczących odkryć ekspedycji NOAA było znalezienie pierwszych wraków samolotów biorących udział w bitwie pod Midway. Dotychczas znajdowano jedynie zatopione okręty. Teraz w hangarze USS Yorktown znaleziono pierwsze samoloty, które wzięły udział w słynnym starciu. To bombowce nurkujące Douglas SBD Dauntless. Jeden z nich, prawdopodobnie należący do sił rezerwowych USS Yorktown, jest w pełni uzbrojony. Inny, z widocznym oznaczeniem B5, to prawdopodobnie samolot z USS Enterprise. Wiadomo, że w czasie bitwy na USS Yorktown lądowały dwa poważnie uszkodzone samoloty z USS Enterprise, które ucierpiały podczas ataku na japoński lotniskowiec Kaga.
Bitwa o Midway rozegrała się między 4 a 7 lipca 1942 roku. Japończycy, chcąc wywabić i zniszczyć amerykańską Flotę Pacyfiku – przede wszystkim lotniskowce, których nie zniszczyli w Pearl Harbor – ruszyli na Midway. Wpadli jednak w pułapkę zastawioną przez Amerykanów. Stracili wszystkie 4 lotniskowce oraz ciężki krążownik. Straty amerykańskie to 1 lotniskowiec i 1 niszczyciel. Porażka pod Midway było równoznaczne z utratą przez Japonię przewagi morskiej na Pacyfiku. Dzięki temu USA mogły przejść do ofensywy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Paliwa, których używamy, nie są zbyt bezpieczne. Parują i mogą się zapalić, a taki pożar trudno jest ugasić, mówi Yujie Wang, doktorant chemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside. Wang i jego koledzy opracowali paliwo, które nie reaguje na płomień i nie może przypadkowo się zapalić. Pali się jedynie wtedy, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny. Palność naszego paliwa jest znacznie łatwiej kontrolować, a pożar można ugasić odcinając zasilanie, dodaje Wang.
Gdy obserwujemy pożar współcześnie używanych paliw płynnych, to w rzeczywistości widzimy nie palący się płyn, a jego opary. To molekuły paliwa w stanie gazowym zapalają się pod wpływem kontaktu z ogniem i przy dostępie tlenu. Gdy wrzucisz zapałkę do pojemnika z benzyną, to zapalą się jej opary. Jeśli możesz kontrolować opary, możesz kontrolować pożar, wyjaśnia doktorant inżynierii chemicznej Prithwish Biswas, główny autor artykułu opisującego wynalazek.
Podstawę nowego paliwa stanowi ciesz jonowa w formie upłynnionej soli. Jest podobna do soli stołowej, chlorku sodu. Nasza sól ma jednak niższą temperaturę topnienia, niższe ciśnienie oparów oraz jest organiczna, wyjaśnia Wang. Naukowcy zmodyfikowali swoją ciecz jonową zastępując chlor nadchloranem. Następnie za pomocą zapalniczki spróbowali podpalić swoje paliwo.
Temperatura płomienia zapalniczki jest wystarczająco wysoka. Jeśli więc paliwo miałoby płonąć, to by się zapaliło, stwierdzają wynalazcy. Gdy ich paliwo nie zapłonęło od ognia, naukowcy przyłożyli doń napięcie elektryczne. Wtedy doszło do zapłonu paliwa. Gdy odłączyliśmy napięcie, ogień gasł. Wielokrotnie powtarzaliśmy ten proces: przykładaliśmy napięcie, pojawiał się dym, podpalaliśmy dym, odłączaliśmy napięcie, ogień znikał. Jesteśmy niezwykle podekscytowani opracowaniem paliwa, które możemy podpalać i gasić bardzo szybko, mówi Wang. Co więcej, im większe napięcie, tym większy pożar, co wiąże się z większym dostarczaniem energii z paliwa. Zjawisko to można więc wykorzystać do regulowania pracy silnika spalinowego. W ten sposób można kontrolować spalanie. Gdy coś pójdzie nie tak, wystarczy odciąć zasilanie, mówi profesor Michael Zachariah.
Teoretycznie ciecz jonowa nadaje się do każdego rodzaju pojazdu. Jednak zanim nowe paliwo zostanie skomercjalizowane, konieczne będzie przeprowadzenie jego testów w różnych rodzajach silników. Potrzebna jest też ocena jego wydajności.
Bardzo interesującą cechą nowej cieczy jonowej jest fakt, że można ją wymieszać z już istniejącymi paliwami, dzięki czemu byłyby one niepalne. Tutaj jednak również trzeba przeprowadzić badania, które wykażą, jaki powinien być stosunek cieczy jonowej do tradycyjnego paliwa, by całość była niepalna.
Twórcy nowego paliwa mówią, że z pewnością, przynajmniej na początku, będzie ono droższe niż obecnie stosowane paliwa. Cieczy jonowych nie produkuje się bowiem w masowych ilościach. Można się jednak spodziewać, że masowa produkcja obniżyłaby koszty produkcji. Główną zaletą ich paliwa jest zatem znacznie zwiększone bezpieczeństwo. Warto bowiem mieć na uwadze, że w ubiegłym roku w Polsce straż pożarna odnotowała 8333 pożary samochodów spalinowych.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.