Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Stopili złoto w temperaturze pokojowej

Recommended Posts

Międzynarodowy zespół naukowy roztopił złoto w temperaturze pokojowej. Do odkrycia doszło przypadkiem.
Ludvig de Knoop z Chalmers University of Technology chciał zobaczyć, jak na tomy złota wpływa największe powiększenie ich w mikroskopie elektronowym. Byłem naprawdę zaskoczony, mówił de Knoop. Tym, co go tak zadziwiło było odkrycie, że w temperaturze pokojowej, pod wpływem działania mikroskopu, wierzchnia warstwa złota uległa stopieniu.

To niezwykłe zjawisko, które daje nam nową podstawową wiedzę o złocie, stwierdził uczony. Modelowanie komputerowe wykazało, że do stopienia złota nie doszło wskutek wzrostu temperatury, a w wyniku oddziaływania niedoskonałego pola elektrycznego, które wzbudziło atomy.
Odkrycie, że złoto może w ten sposób zmienić swoją strukturę jest nie tylko spektakularne, ale też ma przełomowe znaczenie dla nauki, mówią naukowcy. Będzie to miało olbrzymi wpływ na nauki o materiałach.

Uczeni odkryli też, że możliwe jest przełączanie pomiędzy strukturą stałą a stopioną, dzięki czemu mogą powstać nowe typy czujników, katalizatorów czy tranzystorów. Jako, że możemy kontrolować i zmieniać właściwości atomów na powierzchni otwierają się nam nowe możliwości zastosowań materiału, stwierdziła współautorka badań profesor Eva Olsson.

Warto tutaj podkreślić, że zmiana stanu skupienia na powierzchni zaszła w próbce o szerokości liczonej w nanometrach. Uzyskanie podobnego efektu na próbkach większych rozmiarów wymagałoby zastosowania napięcia elektrycznego, jakiego nie jesteśmy w stanie osiągnąć.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

"Modelowanie komputerowe wykazało, że do stopienia złota nie doszło wskutek wzrostu temperatury, a w wyniku oddziaływania niedoskonałego pola elektrycznego, które wzbudziło atomy."

Pole, które wzbudziło atomy. Czyli te atomy dostały jakąś porcję energii. To co to za energia, jeśli nie związana ze wzrostem temperatury? Skoro doszło do przemieszczenia się atomów i zerwania wiązań z sąsiadami, to przecież same z siebie się nie rozlazły, tylko musiało dojść do zwiększenia drgań tych wzbudzonych atomów, czyli do wzrostu ich temperatury.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Niekoniecznie musiało dojść do wzbudzenia i zwiększenia drgań - zerwanie wiązań mogła spowodować sama duża niejednorodność pola. By trzeba zajrzeć do oryginału, pewnie jest tam coś więcej.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Do oryginału w Phys. Rev. włamać mi się nie udało, ale tu można sobie obejrzeć jak wyglądało po mikroskopem elektronowym:

 

On 11/30/2018 at 10:52 AM, Sławko said:

Czyli te atomy dostały jakąś porcję energii. To co to za energia, jeśli nie związana ze wzrostem temperatury? Skoro doszło do przemieszczenia się atomów i zerwania wiązań z sąsiadami, to przecież same z siebie się nie rozlazły, tylko musiało dojść do zwiększenia drgań tych wzbudzonych atomów, czyli do wzrostu ich temperatury. 

Z tego, co na ten temat wyczytałem, nie wynika, że doszło do zwiększenia drgań temicznych - wzbudzenie polega na zmianie poziomów energetycznych powłok elektronowych, a to jest wystarczające do zniszczenia struktury (krystalicznej) przez te powłoki tworzonej.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale tu chodziło o nietermiczne "stopienie" -  zniszczenie struktury krystalicznej przez samo wzbudzenie powłok elektronowych.

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

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W odległości zaledwie 900 kilometrów od Bieguna Południowego odkryto pozostałości lasu deszczowego sprzed 90 milionów lat. Analiza znalezionej tam gleby z okresu kredy wykazała obecność korzeni, pyłków i zarodników. To dowodzi, że klimat był wówczas znacznie cieplejszy niż dotychczas sądzono.
      Odkrycia dokonał niemiecko-brytyjski zespół naukowy z Centrum Badań Polarnych i Morskich w Niemczech oraz Imperial College London. Współautorka badań profesor Tina van de Flierdt z Imperial, powiedziała: zachowanie pozostałości po lesie sprzed 90 milionów lat jest czymś wyjątkowym, jednak jeszcze bardziej zaskakujące jest to, czego się dowiadujemy. Nawet w czasie nocy polarnej bagniste lasy deszczowe mogły rosnąc w pobliżu Bieguna Południowego, pokazując nam, ze klimat był wówczas cieplejszy niż sądziliśmy.
      To również sugeruje, że poziom CO2 w atmosferze był w tym okresie wyższy, niż przypuszczano, co może być przyczynkiem do zmian w modelach klimatycznych dla tamtego okresu. Środkowy okres kredy (115–80 milionów lat temu) to okres największego rozkwitu dinozaurów i jednocześnie najgorętszy okres ostatnich 140 milionów lat. Poziom oceanów był wówczas o 170 metrów wyższy niż obecnie, a średnie temperatury w tropikach mogły sięgać 35 stopni Celsjusza.
      Niewiele jednak wiemy o warunkach, jakie wówczas panowały w okolicach bieguna południowego. Teraz naukowcy odkryli tam pozostałości lasu deszczowego, który mógł być podobny do lasów występujących obecnie na Nowej Zelandii. I to mimo faktu, żę przez cztery miesiące w roku panuje na tym terenie mrok. Obecność lasu deszczowego sugeruje że średnie temperatury wynosiły tam około 12 stopni Celsjusza. Mało prawdopodobne, by był tam jakikolwiek lód.
      Pozostałości gleby z tropikalnego lasu pochodzą z osadów pobranych w pobliżu lodowców Pine Island i Thwaites w Zachodniej Antarktyce. Uwagę naukowców przykuła część osadów o nietypowym kolorze. Przeprowadzili więc skanowanie tomografem komputerowym i ujawnili gęstą siec korzeni, które były tak dobrze zachowane, iż można było zobaczyć strukturę poszczególnych komórek. Próbka zawierała też olbrzymią ilość pyłków i zarodników, w tym pierwsze znalezione na tej szerokości geograficznej pozostałości roślin kwitnących.
      Wykonana przez naukowców rekonstrukcja klimatu wykazała, że średnia roczna temperatura na tamtym obszarze wynosiła około 12 stopni Celsjusza, czyli była sporo wyższa niż w Polsce. Z kolei średnia temperatura w miesiącach letnich to około 19 stopni Celsjusza. Temperatura wody w rzekach i bagnach dochodziła do 20 stopni Celsjusza, a ilość opadów dorównywała obecnej ilości opadów w Walii.
      Przed naszymi badaniami uznawano, że w kredzie koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze wynosiła około 1000 ppn. Jednak z modeli uwzględniających zdobyte przez nas dane wynika, że taka jak opisywana temperatura na Antarktyce może być osiągnięta przy koncentracji CO2 rzędu 1120–1680 ppm, mówi główny autor badań, doktor Johann Klages z Centrum Badań Morskich i Polarnych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jedną z największych niewiadomych dotyczących koronawirusa SARS-CoV-2 jest jego zachowanie w zależności od pór roku. Fizycy z University of Utah otrzymali w ramach projektu Rapid Response Research grant z Narodowej Fundacji Nauki. Kwota 200 000 dolarów ma im wystarczyć na zalezienie odpowiedzi, jak wirus będzie się rozprzestrzeniał i zachowywał w zmieniających się porach roku.
      Tworzymy wiarygodną replikę zewnętrznej otoczki wirusa (kapsydu), która utrzymuje wszystko razem. Chcemy sprawdzić, co powoduje, że wirus się rozpada, że ginie, mówi Michael Vershinin. To nie jest szczepionka. Te badania nie rozwiążą problemu. Będą one stanowiły jedynie informację przydatną do podejmowania decyzji, dodaje uczony.
      Najpierw naukowcy zdobyli informacje o w pełni zsekwencjonowanym genomie wirusa. Następnie przeanalizowali geny odpowiedzialne za jego integralność strukturalną. Teraz syntetyzują te geny w żywych komórkach i pozwalają ich proteinom odtworzyć cząsteczkę wirusa.
      Koronawirus rozprzestrzenia się podobnie do wirusa grypy – w kropelkach zawieszonych w powietrzu. Panuje dominujący pogląd, który mówi, że wirusy tracą swoją efektywność, gdyż ich cząstki tracą integralność. O tym, jak bardzo zaraźliwy jest wirus decydują zjawiska fizyczne wpływające na ewolucję tych kropelek w zmieniającej się temperaturze i wilgotności, dodaje drugi autor badań, Saveez Saffarian.
      Vereshinin i Saffarian od samego początku epidemii zaczęli czytać literaturę specjalistyczną, by dowiedzieć się jak najwięcej o koronawirusach i podobnych wirusach, jak wirus grypy. Zauważyli, że autorzy wielu badań skupiali się na rozprzestrzenianiu się grypy na poziomie epidemiologicznym. Dysponujemy za to znacznie mniejsza liczbą badań nad pojedynczą cząsteczką wirusa i jej zachowaniu w różnych warunkach atmosferycznych.
      Obaj naukowcy od dawna prowadzą badania w skali nano. Laboratorium Vershinina specjalizuje się w użyciu optycznych szczypców, które pozwalają na próbkowanie pojedynczych molekuł. Z kolei laboratorium Saffariana bada wirusy RNA i ich zachowanie.
      Ich laboratoria współpracują w ramach Center for Cell and Genome Sciences, gdzie fizycy, chemicy i biolodzy prowadzą badania interdyscyplinarne.
      Tutaj mamy wgląd nie tylko na to, co dzieje się w makroskali. Przyjrzenie się pojedynczej cząsteczce wirusa to kluczowy element do tego, by dowiedzieć się, co się tak naprawdę dzieje. Współczesna biologia i biofizyka pozwalają nam na prowadzenie badań, jakie wcześniej nie były możliwe, mówi Vershinin.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pomiędzy latem 2015 a wiosną 2016 roku między Alaską a Kalifornią ocean wyrzucił na brzeg około 62 000 martwych nurzyków zwyczajnych. Większość z nich wykazywała oznaki śmierci głodowej. Gdy naukowcy zaczęli temu przyglądać i ekstrapolowali liczbę martwych ptaków na cały obszar, stwierdzili, że we wspomnianym okresie musiało zginąć około miliona ptaków.
      Rodziło się więc pytanie, w jaki sposób milion ptaków mogło zginąć mniej więcej w tym samym czasie na przestrzeni 6000 kilometrów. I co było przyczyną ich śmierci, mówi John Piatt z US Geological Survey.
      Nurzyki ginęły już masowo w przeszłości, ale zjawisko to obserwowano tylko lokalnie i na mniejszą skalę. Tymczasem to, co zauważono w latach 2015-2016 było tym bardziej niezwykłe, że ptaki te są dobrze przystosowane do swojego środowiska. Potrafią głęboko nurkować by zdobywać ryby, będące głównym źródłem ich pożywienia.
      Po kilku latach badań ptaków, temperatury wody i danych z połowów Piatt i jego zespół doszli do wniosku, że nurzyki zabiła... wysoka temperatura wody i wywołana nią konkurencja ze strony innych drapieżników.
      Pomiędzy końcem roku 2013 a rokiem 2016 u zachodnich wybrzeży Ameryki Północnej woda miała rekordowo wysoką temperaturę. W takiej wodzie wiele zmiennocieplnych drapieżników, jak na przykład dorsz, muszą jeść więcej, by utrzymać prawidłową temperaturę ciała. Dorsze mają jednak nad nurzykami przewagę. Ptaki muszą bowiem zjeść każdego dnia pokarm o wadze odpowiadającej połowy masy ich ciała i giną po 3–5 dniach bez pożywienia. Tymczasem dorszowi wystarczy, że w ciągu dnia zje pożywienie o masie 1% masy jego ciała. Dorszom więc łatwiej się pożywić, ale gdy zjadają więcej ryb, mniej i pozostaje dla nurzyków, które są bardziej wrażliwe na niedostatki pokarmu.
      To jedyne logiczne wyjaśnienie śmierci tak wielu nurzyków na tak dużym obszarze w tak krótkim okresie. Tym bardziej, że Piatt wykluczył, iż śmierć ptaków spowodowały zakwity toksycznych glonów. Badania padłych ptaków wykazały bowiem, że ilość toksyn w ich organizmach jest niższa niż podczas wcześniejszych pomorów wywoływanych właśnie przez glony.
      Problem może stanowić to, że fale upałów i obszary gorącej wody mają pojawiać się coraz częściej. Już zresztą pojawiły się informacje wskazujące, na ponowne formowanie się gorącego bloba u zachodnich wybrzeży Ameryki Północnej. Ma on jednak znacznie mniejszy rozmiar, więc jego wpływ będzie też mniejszy.
      Piatt mówi, że nurzyki nie są zagrożone wyginięciem, ale populacja będzie odradzała się przez dziesięciolecia, gdyż proces ten będą spowalniały kolejne wydarzenia tego typu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na ETH Zurich powstało niezwykle lekkie, 18-karatowe złoto, do którego wytworzenia użyto plastikowej matrycy w miejsce stopu metali. Lekkie złoto znajdzie zastosowanie w jubilerstwie, przede wszystkim przy produkcji zegarków, gdzie niewielkie zwiększenie wagi może być bardzo uciążliwe ale posiadacza zbyt ciężkiego zegarka.
      Lekkie złoto to dzieło Leonie van't Hag z zespołu profesora Raffaele Mezzengi. Waży ono od 5 do 10 razy mniej niż standardowe 18-karatowe złoto, które jest zwykle wykonane z 3/4 złota i 1/4 miedzi. Taki stop ma gęstość około 15 g/cm3.
      Gęstość nowego materiału wynosi zaledwie 1,7 g/cm3 i wciąż jest to jak najbardziej prawdziwe 18-karatowe złoto. Zamiast stopu metali van't Hagn, Mezenga i ich zespół wykorzystali włókna proteinowe i polimer, z których utworzyli matrycę, na którą nałożyli cienkie nanokryształy złota. Same nanokryształy zawierają też wiele pustych niewidocznych gołym okiem przestrzeni. Uczeni opisali swoje badania na łamach Advanced Functional Materials.
      Cały proces produkcyjny przebiegał następująco: najpierw wszystkie składniki umieścili w wodzie, tworząc układ dyspersyjny. Po dodaniu soli zamienił się on w żel. Następnie wodę zastąpiono w nim alkoholem. Całość umieszczono w specjalnej komorze, gdzie w warunkach wysokiego ciśnienia i w atmosferze nadkrytycznego CO2 doszło do wymieszania się alkoholu i dwutlenku węgla. Po zmniejszeniu ciśnienia całość zamieniła się w homogeniczny aerożel. Następnie za pomocą wysokiej temperatury pozbyto się polimerów i nadano całości ostateczny kształt.
      To złoto ma właściwości plastiku. Gdy upadnie na twardą powierzchnię, wydaje taki dźwięk, jak tworzywo sztucznej. Jednak ma połysk złota, można go polerować i obrabiać jak złoto. Co więcej można też dopasować jego twardość do przewidywanych zastosowań. Można też zmienić jego kolor zmieniając kształt tworzących go nanocząstek. Jeśli np. użyjemy sferycznych nanocząstek, złoto będzie miało fioletowy połysk. Możemy w ten sposób uzyskać wszystkie rodzaje złota o potrzebnych nam właściwościach.
      Mezzenga mówi, że „plastikowe” złoto będzie szczególnie użyteczne w jubilerstwie i wytwarzaniu zegarków, gdzie dużą rolę odgrywa waga produktu. Nadaje się też do roli katalizatora, do zastosowania w elektronice czy w osłonach przed promieniowaniem.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rośliny potrzebują dwutlenku węgla do przeprowadzania fotosyntezy. Zatem więcej dwutlenku węgla w atmosferze zwiększa wzrost roślin (mechanizm ten, o czym informowaliśmy, w tak prosty sposób działa jedynie w warunkach laboratoryjnych). Jednocześnie jednak więcej CO2 w atmosferze oznacza wyższą temperaturę, co może m.in. spowodować niedobory wody potrzebnej rośliną, ograniczać ich wzrost i zwiększać ryzyko usychania. Na łamach PNAS ukazał się właśnie artykuł, którego autorzy stwierdzają, że od poziomu CO2 czy ogólnego wzrostu temperatury ważniejszy dla roślin jest stosunek obu tych czynników.
      Korzyścią, jaką lasy odnoszą ze zmiany klimatu, jest zwiększony poziom atmosferycznego CO2, dzięki czemu drzewa mogą zużywać mniej wody przy bardziej intensywnej fotosyntezie. Jednak problemem związanym ze zmianą klimatu są rosnące temperatury, które powodują, że drzewa zużywają więcej wody, a fotosynteza przebiega wolniej. Na podstawie realistycznego modelu fizjologii drzew zbadaliśmy wpływ tych przeciwstawnych sobie zjawisk, czytamy w artykule.
      Z badań wynika, że niekorzystny wpływ wzrostu temperatury tylko do pewnej granicy będzie kompensowany przez wzrost stężenia dwutlenku węgla. Jeśli wzrost temperatury będzie szybszy niż wzrost CO2, a proporcje pomiędzy oboma zjawiskami przekroczą pewien poziom, lasy mogą sobie nie poradzić. Jak mówią naukowcy, istniały pewne różnice pomiędzy różnymi typami lasów, ale ogólny wpływ obserwowanych zjawisk był prawdziwy dla wszystkich lasów.
      Wspomniana granica, powyżej której lasy przestaną sobie radzić, zależy od tego, jak szybko będą w stanie dostosować się do zmian klimatu. Niektóre gatunki drzew są w stanie zareagować fizycznymi zmianami na suszę czy inne stresory środowiskowe i dzięki nim zmaksymalizować wykorzystanie dostępnych zasobów. Drzewa te mogą na przykład zmienić kształt liści czy dostosować tempo fotosyntezy.
      Autorzy badań przyjrzeli się wpływowi wzrostowi CO2 i temperatury na lasy w USA. Sprawdzili też, czy zdolności aklimatyzacyjne różnych gatunków drzew będą odgrywały tutaj rolę.
      Okazało się, że jeśli lasy będą w stanie się zaaklimatyzować, to dodatkowa koncentracja CO2 na każdy 1 stopień wzrostu temperatury musi wynieść co najmniej 67 ppm, by drzewa nadal mogły rosnąć. Taki scenariusz rozwoju sytuacji przewiduje 71% modeli klimatycznych wykorzystanych na potrzeby obecnych badań. Jeśli zaś drzewom nie uda się zaaklimatyzować, to wzrost koncentracji CO2 musi wynieść co najmniej 89 ppm na każdy stopień. Taki scenariusz jest przewidywany przez nieco ponad połowę wykorzystanych modeli. To zaś oznacza, że wciąż istnieje olbrzymia niepewność co do tego, co stanie się z lasami.
      Dodatkowym problemem jest fakt, że nawet jeśli wspomniany stosunek CO2 do temperatury wykroczy poza określoną granicę na jeden sezon lub podobnie krótki czas, drzewa mogą zacząć wymierać. Ponadto autorzy badań nie brali pod uwagę wzrostu temperatur na pasożyty drzew czy pożary lasów.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...