Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Rok 2022 – początek wodorowej rewolucji?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Od XIX wieku nauka wie, że zdolność materiałów do absorbowania promieniowania elektromagnetycznego jest równoważna ich zdolności do emitowania tego promieniowania. Zjawisko to odkrył w 1859 roku Gustaw Kirchhoff, który sformułował prawo promieniowania cieplnego nazwane jego nazwiskiem. W ostatniej dekadzie naukowcy zaczęli poszukiwać metamateriałów zdolnych do złamania tego prawa. Udało się przed 2 laty, jednak obserwowane zjawisko było słabe. Teraz naukowcy z Pennsylvania State University donieśli o „dramatycznym” odejściu od prawa Kirchhoffa. Daje to nadzieję, że w przyszłości osiągnięcia tego typu można będzie wykorzystać w praktyce.
Możliwość silnego naruszenia prawa Kirchhoffa to nie tylko nowy sposób na kontrolowanie promieniowania cieplnego, to też metoda znaczącego poprawienia działania urządzeń do wytwarzania użytecznej energii czy jej rejestrowania. Na przykład ogniwa fotowoltaiczne muszą – zgodnie z prawem Kirchhoffa – wyemitować energię z powrotem w kierunku Słońca. Ta energia jest dla nas stracona. Jeśli jednak ogniwa słoneczne emitowałyby tę energię w innym kierunku niż obecnie, moglibyśmy umieścić tam kolejne ogniwo, które zaabsorbowałoby część tej energii, zwiększając efektywność całego panelu. Taka strategia zbliżyłaby nas do pozyskiwania energii słonecznej z wydajnością bliską granicy wyznaczonej przez prawa termodynamiki, mówi główny autor badań Zhenong Zhang.
Naukowcy z Penn State stworzyli materiał, który składa się z pięciu 440-nanometrowych warstw arsenku galu indu (InGaAs) domieszkowanych elektronowo. Im głębiej położona była warstwa, tym większe było domieszkowanie. Całość umieszczono na 100-nanometrowej warstwie srebra, a całość przeniesiono na krzemowe podłoże. Tak przygotowaną próbkę podgrzano do temperatury 267 stopni Celsjusza i poddano oddziaływaniu pola magnetycznego o natężeniu 5T. W takich warunkach stosunek zdolności absorpcji do emisji wyniósł 0,43, podczas gdy zgodnie z prawem Kirchhoffa powinien wynieść 1. Co więcej, złamanie symetrii zaobserwowano w szerokim zakresie kątów padania promieniowania oraz w zakresie promieniowania podczerwonego rozciągającym się od 13 do 23 mikrometrów.
Autorzy badań uważają, że dalszy postęp na tym polu może doprowadzić do stworzenia nowej klasy diod czy tranzystorów, bardziej efektywnych ogniw fotowoltaicznych i innych urządzeń związanych z zarządzaniem energią cieplną.
Źródło: Observation of Strong Nonreciprocal Thermal Emission, https://arxiv.org/pdf/2501.12947
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Szwajcarii powstaje „żywy” materiał, który w sposób aktywny pobiera dwutlenek węgla z atmosfery. Wewnątrz materiału znajdują się cyjanobakterie, które wiążą CO2 na dwa różne sposoby. Nad niezwykłym projektem, którego celem jest połączenie konwencjonalnych materiałów z bakteriami, grzybami czy glonami pracują naukowcy z Politechniki Federalnej w Zurychu. Ich celem jest stworzenie materiałów, które dzięki metabolizmowi mikroorganizmów nabierają nowych pożądanych właściwości. Na przykład usuwają dwutlenek węgla z powietrza.
Zespół pracujący pod kierunkiem profesora Marka Tibbitta z katedry Inżynierii Makromolekularnej stworzył właśnie żel zawierający cyjanobakterie. Można go kształtować za pomocą drukarki 3D. Niezwykłe jest to, że żel – mimo że jest miękki – ma być materiałem budowlanym. A jedyne, czego potrzebuje, by się nim stać, to światło słoneczne i słona woda zawierająca proste do uzyskania składniki odżywcze. Oraz dwutlenek węgla z atmosfery. Jakby tego było mało, materiał absorbuje więcej CO2 niż wiążą zawarte w nim cyjanobakterie. Dzieje się tak, gdyż przechowuje on atmosferyczny węgiel nie tylko w postaci biomasy, ale również w postaci mineralnej.
Cyjanobakterie to jedne z najstarszych form życia na Ziemi. Przeprowadzają bardzo efektywną fotosyntezę i nie potrzebują wiele światła, by z CO2 i wody wytwarzać biomasę. Jednocześnie, w wyniku przeprowadzanej przez nie fotosyntezy, dochodzi do zmiany środowiska chemicznego wokół komórki i tworzenia się węglanów. Węglany deponowane są wewnątrz żelu, wzmacniają go, a jednocześnie same pochłaniają atmosferyczny dwutlenek węgla, przechowując go w bardziej stabilnej formie niż bakterie. Badania wykazały, że taki żel pochłania węgiel przez 400 dni i przechowuje 26 miligramów CO2 na każdy gram. To znacząco więcej niż wiele innych materiałów.
Twórcy żelu chcą w przyszłości zbadać, czy sprawdzi się on na przykład jako powłoka, którą można będzie pokrywać i zamieniać je w miejsca pochłaniające dwutlenek węgla z atmosfery.
Źródło: Dual carbon sequestration with photosynthetic living materials, https://www.nature.com/articles/s41467-025-58761-y
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ksenon to gaz szlachetny, który obecnie używany jest w medycynie jako anestetyk oraz substancja ochronna podczas leczenia urazów mózgu. W Science Translational Medicine ukazał się artykuł, którego autorzy omawiają zastosowanie ksenonu w leczeniu choroby Alzheimera. Uczeni z Mass General Brigham i Wydziału Medycyny Washington University zauważyli, że wdychanie ksenonu zmniejsza stan zapalny układu nerwowego, atrofię mózgu i chroni neurony myszy z alzheimerem. Wyniki badań są tak obiecujące, że wkrótce rozpocznie się 1. faza badań klinicznych na zdrowych ochotnikach.
Okazuje się, że samo wdychanie tego obojętnego gazu wywiera silny ochronny wpływ na układ nerwowy. Jedna z głównych przeszkód na polu badań nad chorobą Alzheimera polega na olbrzymiej trudności w zaprojektowaniu leków, które przekraczałyby barierę krew-mózg. A ksenon to potrafi, mówi doktor Oleg Butovsky Brigham and Women's Hospital.
Niezwykle ekscytujący jest fakt, że w obu zwierzęcych modelach różnych aspektów choroby Alzheimera, zarówno w modelu patologii płytek amyloidowych, jak i w modelu patologii splątków tau, ksenon miał korzystny wpływ, dodaje doktor David M. Holtzman.
Obecnie nauka do końca nie rozumie powodów rozwoju choroby Alzheimera. Jej cechą charakterystyczną jest gromadzenie się mózgu nieprawidłowych białek, w tym splątków tau i płytek amyloidowych, które niszczą komórki nerwowe, prowadząc do uszkodzeń i w końcu do śmierci. Komórki mikrogleju, które są najważniejszą linią obrony mózgu, ulegają rozregulowaniu w przebiegu alzheimera. Nie posiadamy też obecnie żadnego lekarstwa na tę chorobę.
Podczas najnowszych, prowadzonych na myszach, badaniach, naukowcy zauważyli, że wdychanie ksenonu zmniejszyło stopień atrofii mózgu i stan zapalny u myszy z alzheimerem. Poprawiło się też funkcjonowanie zwierząt. Ksenon okazał się środkiem, który może poprawić działanie mikrogleju i zmniejszyć zniszczenia spowodowane chorobą. Dlatego też w ciągu najbliższych miesięcy z Brigham and Women's Hospital maja rozpocząć się badania kliniczne na zdrowych ochotnikach. Mają one na celu zbadanie bezpieczeństwa terapii i określenie właściwych dawek ksenonu. Jednocześnie prowadzone będą badania nad mechanizmami, przez które ksenon działa na mózg oraz nad potencjalnym zastosowaniem tego gazu w innych chorobach, jak stwardnienie rozsiane, choroba Lou Gehriga czy choroby oczu związane z utratą neuronów. Uczeni będą szukać też sposobów na bardziej efektywne podawanie ksenonu oraz jego potencjalny recykling.
Jeśli badania kliniczne wypadną dobrze, może to otworzyć nowe drogi pomocy pacjentom z chorobami neurologicznymi, mówi doktor Howard Weiner, który będzie głównym naukowcem odpowiedzialnym za badania kliniczne.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Unii Europejskiej transport drogowy jest jedynym ważnym sektorem działalności gospodarczej, w którym emisja CO2 wciąż rośnie od 1990 roku. Niewykluczone jednak, że właśnie jesteśmy świadkami zmiany tego trendu. Międzynarodowa Rada Czystego Transportu (International Council on Clean Transportation, ICCT), niedochodowa organizacja doradczo-badawcza, opublikowała nową edycję swojego raportu Vision 2050, w którym analizuje globalne polityki dotyczące czystego transportu oraz rozwoju rynkowego.
Analizie poddawane są trendy w sprzedaży samochodów, przepisy prawne, rozwiązania polityczne, zużycie energii, analizowane możliwe scenariusze rozwoju wydarzeń do roku 2050. W tegorocznym raporcie szczególnie skupiono się na rozwiązaniach politycznych wprowadzonych w ciągu ostatnich 3 lat. Analitycy ICCT przewidują, że w bieżącym roku emisja z transportu drogowego sięgnie na terenie UE niemal 800 milionów ton dwutlenku węgla i będzie to maksymalna wartość historyczna. Od przyszłego roku emisja z pojazdów będzie spadała i około roku 2035 zmniejszy się o około 25% w porównaniu z rokiem bieżącym.
Z naszej analizy wynika, że europejski sektor transportowy znajduje się w historycznym punkcie przegięcia. Dekadę po podpisaniu Porozumienia Paryskiego w Europie dochodzi do zmiany i przejścia na pojazdy elektryczne, które są bardziej efektywne energetycznie i charakteryzują się znacznie mniejszą emisją. Jednak nasza analiza zawiera też ostrzeżenie, odejście od obecnych celów redukcji CO i złagodzenie wymagań wobec producentów samochodów może spowodować, że do spadku emisji nie dojdzie, stwierdził Felipe Rodriguez, zastępca dyrektora ICCT na Europę.
Analitycy ICCT porównali stan prawny obowiązujący w Unii Europejskiej w 2021 roku z przepisami wprowadzonymi w ciągu kolejnych 3 lat. Stwierdzili, że nowe przepisy i standardy emisji dla ciężarówek w znaczący sposób zbliżają kraje UE do osiągnięcia celów Porozumienia Paryskiego. Podobny pozytywny trend widać też w skali globalnej. Być może i w skali całego globu konsumpcja paliw płynnych i emisja z transportu osiągną szczyt w 2025 roku, a później zaczną spadać. Dużo bowiem wskazuje na to, że zmniejszenie emisji z transportu w Chinach, UE i USA będzie większe, niż jej zwiększenie na pozostałych obszarach planety.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Węgiel i inne pierwiastki nie dryfują bezwładnie w przestrzeni kosmicznej, zauważyli naukowcy z USA i Kanady. Okazuje się, że w aktywnych galaktykach – takich jak Droga Mleczna – w których wciąż powstają nowe gwiazdy, pierwiastki są transportowane w formie wielkich strumieni. Krążą w galaktyce, wychodzą poza nią i wracają, zanim w wyniku oddziaływania grawitacji i innych sił nie utworzą planet, gwiazd, księżyców czy asteroid. To zaś oznacza, że pierwiastki w naszych organizmach, zanim do nich trafiły, mogły spędzić sporo czasu w przestrzeni międzygalaktycznej, wchodząc w skład ośrodka okołogalaktycznego (CGM).
Pomyślmy o ośrodku okołogalaktycznym jak o wielkiej stacji kolejowej. Bez przerwy wypycha materiał na zewnątrz i go z powrotem zasysa. Ciężkie pierwiastki, które powstały w gwiazdach, są wypychane z ich galaktyk macierzystych w wyniku eksplozji supernowych i trafiają do przestrzeni międzygalaktycznej, a następnie są z powrotem wciągane do galaktyki, gdzie biorą udział w tworzeniu gwiazd i planet, mówi doktorantka Samantha Garza z University of Washington, jedna z autorek pracy opublikowanej na łamach Astrophysical Journal Letters.
Naukowcy zauważają, że odkrycie tego procesu ma olbrzymie znaczenie dla naszego zrozumienia procesu ewolucji galaktyk. Jego implikacje dla ewolucji oraz natury dostępnych rezerwuarów węgla są ekscytujące. Ten sam węgiel, który tworzy nasze ciała, prawdopodobnie spędził dużo czasu poza galaktyką, mówi profesor Jessica Werk.
W 2011 roku po raz pierwszy potwierdzono hipotezę, że aktywne galaktyki są otoczone przez ośrodek okołogalatyczny, olbrzymią chmurę materiału zawierającą gorące gazy. Teraz Garza, Werk i ich współpracownicy odkryli, że w ośrodku tym krążą również pierwiastki powstające w niższych temperaturach, takie jak węgiel. Możemy potwierdzić, że ośrodek okołogalaktyczny działa jak gigantyczny rezerwuar zarówno węgla jak i tlenu. I, przynajmniej w odniesieniu do galaktyk tworzących gwiazdy, uważamy, że materiał ten wraca do galaktyki w procesie recyklingu, stwierdza Garza.
Jedna z postawionych przez naukowców hipotez mówi, że to spowolnienie lub zaprzestanie tego recyklingu pomiędzy galaktyką a ośrodkiem okołogalaktycznym jest odpowiedzialne za przerwanie procesu tworzenia się nowych gwiazd.
Badacze wykorzystali instrument Cosmic Origin Spectrograph, który znajduje się na Teleskopie Hubble'a, do obserwacji, w jaki sposób ośrodek okołogalaktyczny 11 galaktyk tworzących gwiazdy wpływa na światło z 9 odległych kwazarów. W ten sposób odkryli, że część tego światła je pochłaniana przez węgiel znajdujący się w medium. I że tego węgla jest dużo. Okazało się również, że węgiel ten można wykryć w odległości nawet 400 tysięcy lat świetlnych od macierzystej galaktyki.
Teraz celem naukowców jest opisanie innych pierwiastków wchodzących w skład ośrodka okołogalaktycznego, określenie różnic pomiędzy składem ośrodka wokół poszczególnych galaktyk i porównanie tego składu pomiędzy galaktykami, w których wciąż powstają gwiazdy, a tymi, w którym proces formowania gwiazd w dużej mierze się zatrzymał.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.