Dzięki śluzowcom zmienimy nasz stosunek do elektroniki i zmniejszymy liczbę odpadów?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Sprzątacz wyłączył zamrażarkę w uczelnianym laboratorium, ponieważ zepsuty sprzęt wydawał drażniący dźwięk. W ten sposób zniszczył próbki i inne materiały, niwecząc przeszło dwie dekady badań. Rensselaer Polytechnic Institute w Troy domaga się od firmy, która go zatrudniła, ponad 1 mln dolarów. Kwota ta ma stanowić odszkodowanie i pokryć opłaty prawne.
Uczelnia nie pozwała sprzątacza, ale zatrudniającą go firmę Daigle Cleaning Systems Inc., wskazując na niewłaściwe przeszkolenie i nadzorowanie personelu. Daigle Cleaning Systems Inc. świadczyła uczelni usługi przez kilka miesięcy 2020 roku (kontrakt opiewał na 1,4 mln dol.).
Michael Ginsberg, prawnik reprezentujący Rensselaer Polytechnic Institute, podkreślił w wypowiedzi dla CNN-u, że zaistniała sytuacja jest skutkiem ludzkiego błędu. Kluczem do jej interpretacji jest fakt, że firma nie przeszkoliła odpowiednio swojego personelu. Sprzątacz nie powinien bowiem próbować rozwiązywać problemów elektrycznych.
W zamrażarce znajdowały się m.in. hodowle komórkowe i próbki, w przypadku których, jak napisano w pozwie złożonym w Sądzie Najwyższym Hrabstwa Rensselaer, niewielkie wahania temperatury rzędu trzech stopni mogły wyrządzić katastrofalne szkody.
Materiał przechowywany w zamrażarce wymagał zachowania temperatury -80°C. Prof. K.V. Lakshmi, dyrektorka Baruch '60 Center For Biochemical Solar Energy Research, stwierdziła, że alarm włączył się ok. 14 września 2020 r., bo temperatura wzrosła do -78°C. Zespół naukowców ustalił, że mimo to próbkom i kulturom nic się nie stało. Ponieważ przez ograniczenia pandemiczne naprawa mogła się rozpocząć dopiero po tygodniu, na drzwiczkach zamrażarki umieszczono ostrzegający napis: Urządzenie piszczy, bo znajduje się w naprawie. Proszę go nie przesuwać ani nie odłączać. Nie ma potrzeby sprzątania tego obszaru. Jeśli chcesz wyłączyć dźwięk, przez 5-10 s przyciśnij guzik wyciszania alarmu. Zamiast tego 17 września sprzątacz wyłączył obwód zasilający zamrażarkę.
Nim naukowcy zorientowali się, co się stało, temperatura podniosła się aż o 50 stopni. Większość próbek uległa zniszczeniu. W raporcie sporządzonym przez uczelniany zespół ds. bezpieczeństwa publicznego napisano, że sprzątacz myślał, że włącza obwód zasilający, tymczasem w rzeczywistości było dokładnie na odwrót. Podczas rozmów z prawnikami nadal wydaje się przekonany, że nie zrobił nic złego i próbował po prostu pomóc.
Badania nad fotosyntezą prowadzone przez prof. K.V. Lakshmi mogły być przełomowe dla dalszego rozwoju paneli słonecznych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Podzespoły elektroniczne tworzy się integrując olbrzymią liczbę urządzeń na płaskim podłożu. Przemysł używa i doskonali tę technikę od dziesięcioleci. Jednak pojawia się coraz większe zapotrzebowanie na podzespoły elektroniczne o zakrzywionych kształtach, które byłyby lepiej dostosowane do zastosowań biologicznych czy medycznych. Z pomocą może przyjść tutaj... rafinowany cukier.
Gary Zabow z amerykańskich Narodowych Instytutów Standardów i Technologii (NIST) przygotowywał dla kolegów z laboratorium biomedycznego mikroskopijne magnetyczne kropki. Umieszczał je na podłożu, a następnie zabezpieczał cukrem. Naukowcy z laboratorium biomedycznego po prostu zmywali ochronną warstwę cukru wodą i mogli prowadzić swoje badania z użyciem magnetycznych kropek, na których nie pozostawały fragmenty plastiku czy związków chemicznych.
Niedawno Zabow przez przypadek zostawił jeden z zestawów kropek w zlewce, którą podgrzał. Cukier rozpuścił się i utworzył gumowatą strukturę. Naukowiec postanowił posprzątać bałagan i zmyć cukier wodą. Tym razem okazało się, że magnetyczne kropki zniknęły. Jednak nie zmyła ich woda, ale zostały przeniesione na podłoże, któremu nadały tęczową poświatę. To ta tęcza mnie zaintrygowała, mówi Zabow. Wskazywała ona, że mikrokropki zachowały ułożenie, jakie im nadał.
Naukowiec zaczął się zastanawiać, czy zwykły cukier stołowy może posłużyć do tworzenia układów elektronicznych na niekonwencjonalnych podłożach. Jego badania zaowocowały artykułem w Science.
Bezpośrednie nadrukowywanie elementów elektronicznych na docelowe podłoże jest trudne, więc nadruki są przenoszone za pomocą elastycznych taśm czy plastikowego podłoża. Jednak podłoża takie nie są na tyle elastyczne, by można było swobodnie dostosowywać je do dowolnych kształtów. Ponadto przenoszenie za pomocą tworzyw sztucznych pozostawia resztki plastiku i związków chemicznych, które nie powinny znaleźć się w elektronice stosowanej w biomedycynie. Istnieją płynne techniki, gdy pożądany wzór znajduje się na powierzchni płynu, a podłoże, na którym ma się docelowo znaleźć, jest przez płyn przepychane. Jednak w takim wypadku trudno jest zachować dużą precyzję.
Zabow odkrył, że połączenie skarmelizowanego cukru i syropu klonowego pozwala na osiągnięcie tego, czego chcemy. Cukier rozpuszczony w niewielkiej ilości wody może zostać wylany na przygotowany nadruk. Gdy się utwardzi, całość można podnieść z przytwierdzonym doń wzorem, nałożyć na nowe podłoże i rozpuścić. Najlepsze wyniki daje połączenie cukru i syropu klonowego, gdyż zachowuje wysoką lepkość i pozwala na odtworzenie wzoru na zakrzywionych powierzchniach. Następnie cukier można zmyć, a pozostawiając na docelowym podłożu podzespoły elektroniczne ułożone według pożądanego wzorca.
Podczas swoich eksperymentów Zabow udowodnił, że w ten sposób można np. nakładać nadruki na ostrze pineski czy nadrukować wyraz skrótowiec na ludzkim włosie. Wykazał też, że magnetyczny dysk o średnicy 1 mikrometra można przenieść na włókno trojeści. Odkrywca nazwał nową technikę REFLEX (REflow-drive FLExible Xfer). Pozostaje jeszcze sporo do zrobienia, ale RELEX daje nadzieję na wykorzystanie nowych materiałów i mikrostruktur w elektronice, optyce czy inżynierii biomedycznej.
Przemysł półprzewodnikowy wydał miliardy dolarów na udoskonalenie elektroniki, której dzisiaj używamy. Czyż nie byłoby wspaniale, gdyby inwestycje te udało się wykorzystać w nowych zastosowaniach za pomocą czegoś tak prostego i niedrogiego jak kawałek rafinowanego cukru?, cieszy się Zabow.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ostatnie postępy w technologii fotowoltaicznej, pojawienie się wydajnych i lekkich ogniw słonecznych i duża elastyczność tej technologii powoduje, że fotowoltaika może dostarczyć całość energii potrzebnej do przeprowadzenia długotrwałej misji na Marsie, a nawet do zasilenia stałej osady – twierdzą naukowcy z University of California, Berkeley.
Dotychczas większość specjalistów mówiących o logistyce misji na Czerwonej Planecie zakładała wykorzystanie technologii jądrowej. Jest ona stabilna, dobrze opanowana i zapewnia energię przez 24 godziny na dobę. To rozwiązanie na tyle obiecujące, że NASA od kilku lat prowadzi projekt Kilopower, którego celem jest stworzenie na potrzeby misji kosmicznych reaktora jądrowego o mocy do 10 kilowatów.
Problem z energią słoneczną polega zaś na tym, że w nocy Słońce nie świeci. Ponadto na Marsie wszechobecny pył zmniejsza efektywność paneli słonecznych. Przekonaliśmy się o tym w 2019 roku, gdy po 15 latach spędzonych na Marsie zasilany panelami słonecznymi łazik Opportunity przestał działać po wielkiej burzy pyłowej.
W najnowszym numerze Frontiers in Astronomy and Space Sciences ukazał się artykuł opisujący wyniki analizy, w ramach których porównano możliwości wykorzystania na Marsie energii ze Słońca z energią jądrową. Naukowcy z Berkeley analizowali scenariusz, w którym marsjańska misja załogowa trwa 480 dni. To bowiem bardzo prawdopodobny scenariusz misji na Marsa uwzględniający położenie planet względem siebie.
Analiza wykazała, że na ponad połowie powierzchni Marsa panują takie warunki, iż – uwzględniając rozmiary i wagę paneli słonecznych – technologia fotowoltaiczna sprawdzi się równie dobrze lub lepiej niż reaktor atomowy. Warunkiem jest przeznaczenie części energii generowanej za dnia do produkcji wodoru, który zasilałby w nocy ogniwa paliwowe marsjańskiej bazy.
Na ponad 50% powierzchni Marsa technologia fotowoltaiczna połączona z produkcją wodoru sprawdzi się lepiej niż generowanie energii z rozpadu jądrowego. Przewaga ta jest widoczna przede wszystkim w szerokim pasie wokół równika. Wyniki naszej analizy stoją w ostrym kontraście do ciągle proponowanej w literaturze fachowej energii jądrowej, mówi jeden z dwóch głównych autorów badań, doktorant Aaron Berliner.
Autorzy analizy wzięli pod uwagę dostępne technologie oraz sposoby ich wykorzystania. Pokazują, najlepsze scenariusze ich użycia, rozważają ich wady i zalety.
W przeszłości NASA zakładała krótkotrwałe pobyty na Marsie. Takie misje nie wymagałyby np. upraw żywności czy tworzenia na Marsie materiałów konstrukcyjnych lub pozyskiwania środków chemicznych. Jednak obecnie coraz częściej rozważne są długotrwałe misje, a w ich ramach prowadzenie działań wymagających dużych ilości energii byłoby już koniecznością. Trzeba by więc zabrać z Ziemi na Marsa komponenty do budowy źródeł zasilania. Tymczasem każdy dodatkowym kilogram obciążający rakietę nośną to olbrzymi wydatek. Dlatego też konieczne jest stworzenie lekkich urządzeń zdolnych do wytwarzania na Marsie energii.
Jednym z kluczowych elementów marsjańskiej stacji, którą takie źródła miałyby zasilać, będą laboratoria, w których genetycznie zmodyfikowane mikroorganizmy wytwarzałyby żywność, paliwo, tworzywa sztuczne i związki chemiczne, w tym leki. Berliner i inni autorzy analizy są członkami Center for the Utilization of Biological Engineering in Space (CUBES), które pracuje nad tego typu rozwiązaniami. Naukowcy zauważyli jednak, że cały ich wysiłek może pójść na marne, jeśli na Marsie nie będzie odpowiednich źródeł zasilania dla laboratoriów.
Dlatego też przeprowadzili analizę porównawczą systemu Kilopower z instalacjami fotowoltaicznymi wyposażonymi w trzy różne technologie przechowywania energii w akumulatorach i dwie technologie produkcji wodoru – metodą elektrolizy i bezpośrednio przez ogniwa fotoelektryczne. Okazało się, że jedynie połączenie fotowoltaiki z elektrolizą jest konkurencyjne wobec energetyki jądrowej. Na połowie powierzchni Marsa było to rozwiązanie bardziej efektywne pod względem kosztów niż wykorzystanie rozpadu atomowego.
Głównym przyjętym kryterium była waga urządzeń. Naukowcy założyli, że rakieta, która zabierze ludzi na Marsa, będzie zdolna do przewiezienia ładunku o masie 100 ton, wyłączając z tego masę paliwa. Obliczyli, jaką masę należy zabrać z Ziemi, by zapewnić energię na 420-dniową misję. Ku swojemu zdumieniu stwierdzili, że masa systemu produkcji energii nie przekroczyłaby 10% całości masy ładunku.
Z obliczeń wynika, że dla misji, która miałby lądować w pobliżu równika, łączna masa instalacji fotowoltaicznej oraz systemu przechowywania energii w postaci wodoru wyniosłaby około 8,3 tony. Masa reaktora Kilopower to z kolei 9,5 tony. Ich model uwzględnia nasłonecznienie, obecność pyłu i lodu w atmosferze, które wpływają na rozpraszanie światła słonecznego. Pokazuje też, jak w różnych warunkach optymalizować użycie paneli fotowoltaicznych.
Uczeni zauważają, że mimo iż najbardziej wydajne panele słoneczne są wciąż drogie, to jednak główną rolę odgrywają koszty dostarczenia systemu zasilania na Marsa. Niewielka masa fotowoltaiki i elastyczność jej użycia to olbrzymie zalety tej technologii. Krzemowe panele na szklanym podłożu zamknięte w stalowych ramach, jakie są powszechnie montowana na dachach domów, nie mogą konkurować z najnowszymi udoskonalonymi reaktorami. Ale nowe, lekkie elastyczne panele całkowicie zmieniają reguły gry, stwierdzają autorzy analizy.
Zwracają przy tym uwagę, że dzięki niższej masie można zabrać więcej paneli, więc będzie możliwość wymiany tych, które się zepsują. System Kilopower dostarcza więcej energii, zatem mniej takich reaktorów trzeba by dostarczyć, ale awaria jednego z urządzeń natychmiast pozbawiłaby kolonię znacznej części energii.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy udało się zrekonstruować w laboratorium falową naturę elektronu, jego funkcję falową Blocha. Dokonali tego naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (UCSB), a ich praca może znaleźć zastosowanie w projektowaniu kolejnych generacji urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych.
Elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki oraz jak fala. Ich falowa natura opisywane jest przez naukowców za pomocą obiektów matematycznych zwanych funkcjami falowymi. Funkcje te zawierają zarówno składowe rzeczywiste, jak i urojone. Z tego też powodu funkcji falowej Blocha elektronu nie można bezpośrednio zmierzyć. Można jednak obserwować powiązane z nią właściwości. Fizycy od dawna próbują zrozumieć, w jaki sposób falowa natura elektronów poruszających się przez sieć krystaliczną atomów, nadaje tej sieci właściwości elektroniczne i optyczne. Zrozumienie tego zjawiska pozwoli nam projektowanie urządzeń lepiej wykorzystujących falową naturę elektronu.
Naukowcy z Santa Barbara wykorzystali silny laser na swobodnych elektronach, który posłuży im do uzyskanie oscylującego pola elektrycznego w półprzewodniku, arsenu galu. Jednocześnie za pomocą lasera podczerwonego o niskiej częstotliwości wzbudzali jego elektrony. Wzbudzone elektrony pozostawiały po sobie „dziury” o ładunku dodatnim. Jak wyjaśnia Mark Sherwin, w arsenku galu dziury te występują w dwóch odmianach – lekkiej i ciężkiej – i zachowują się jak cząstki o różnych masach.
Para elektron-dziura tworzy kwazicząstkę zwaną ekscytonem. Fizycy z UCSB odkryli, że jeśli utworzy się elektrony i dziury w odpowiednim momencie oscylacji pola elektrycznego, to oba elementy składowe ekscytonów najpierw oddalają się od siebie, następnie zwalniają, zatrzymują się, zaczynają przyspieszać w swoim kierunku, dochodzi do ich zderzenia i rekombinacji. W czasie rekombinacji emitują impuls światła – zwany wstęgą boczną – o charakterystycznej energii. Emisja ta zawiera informacje o funkcji falowej elektronów, w tym o ich fazach.
Jako, że światło i ciężkie dziury przyspieszają w różnym tempie w polu elektrycznym ich funkcje falowe Blocha mają różne fazy przed rekombinacją z elektronami. Dzięki tej różnicy fazy dochodzi do interferencji ich funkcji falowych i emisji, którą można mierzyć. Interferencja ta determinuje też polaryzację wstęgi bocznej. Może ona być kołowa lub eliptyczna.
Autorzy eksperymentu zapewniają, że sam prosty stosunek pomiędzy interferencją a polaryzacją, który można zmierzyć, jest wystarczającym warunkiem łączącym teorię mechaniki kwantowej ze zjawiskami zachodzącymi w rzeczywistości. Ten jeden parametr w pełni opisuje funkcję falową Blocha dziury uzyskanej w arsenku galu. Uzyskujemy tę wartość mierząc polaryzację wstęgi bocznej, a następnie rekonstruując funkcję falową, która może się różnić w zależności od kąta propagacji dziury w krysztale, dodaje Seamus O'Hara.
Do czego takie badania mogą się przydać? Dotychczas naukowcy musieli polegać na teoriach zawierających wiele słabo poznanych elementów. Skoro teraz możemy dokładnie zrekonstruować funkcję falową Blocha dla różnych materiałów, możemy to wykorzystać przy projektowaniu i budowie laserów, czujników i niektórych elementów komputerów kwantowych, wyjaśniają naukowcy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Anna Tomańska, studentka Wydziału Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu (UPWr), bada komunikację pszczół. Chce sprawdzić, jakie dźwięki wydają, gdy są zadowolone, zaniepokojone czy chore. Interesuje się też wykorzystaniem nowoczesnych urządzeń w hodowli tych owadów. Jej wnioski mogą być bardzo przydatne dla pszczelarzy.
Tomańska interesuje się pszczelarstwem od 2 lat. Sporo zawdzięcza w tym zakresie opiekunowi projektu, prof. UPWr, dr. hab. Pawłowi Chorbińskiemu. Pan profesor to autorytet w dziedzinie pszczelarstwa i potrafi skutecznie zarażać swoją pasją – podkreśla studentka.
Już wcześniej interesowałam się bioakustyką. Wspólnie z inżynierem dźwięku i producentem radiowym z Wielkiej Brytanii Philipem Millem napisaliśmy artykuł o nagrywaniu dźwięków przyrody i technologiach. To wtedy, w naszych rozmowach, po raz pierwszy pojawił się temat pszczół. Pomyślałam, że dźwięki z wnętrza ula mogą być nie tylko fascynujące, ale niezwykle ciekawe pod kątem testowania nowoczesnych urządzeń w hodowli tych owadów.
Gdy o pomyśle dowiedział się prof. Chorbiński, namówił Tomańską, by zgłosiła się do programu stypendialnego "Magistrant wdrożeniowy na UPWr".
Studentka wykorzystała drewniane ule wielkopolskie. Wygłuszyła je za pomocą pianki akustycznej, a następnie zainstalowała elektronikę (czujniki ciepła i wilgotności). Ule znajdują się w powstającej właśnie nowoczesnej pasiece w Górach Sowich.
Tomańska przez kilka miesięcy nagrywała dźwięki z ula, a także rejestrowała zmiany temperatury i wilgotności.
Pszczoły nie tylko bzyczą, w ulu słychać też np. ich tupanie oraz komunikację. Ta ostatnia jest fascynująca, dlatego chcemy sprawdzić, czym będzie różnić się, kiedy np. w ulu będzie matka z mniejszą/większą liczbą robotnic, sama matka albo dwie matki. Chcemy wyselekcjonować dźwięki, jakie wydają spokojne pszczoły, od tych, które słychać, gdy są zaniepokojone - tłumaczy studentka. Podobnie z temperaturą: w jakich sytuacjach spada, a kiedy rośnie. Analiza i wnioski z tych badań z pewnością pomogą pszczelarzom. Będą mogli na odległość, za pomocą elektroniki, zapobiegać niebezpiecznym sytuacjom w pasiece - dodaje.
Kilkunastominutowego audioeseju o pszczołach miodnych, który powstał w ramach projektu "Magistrant wdrożeniowy", można wysłuchać dzięki Radiu Warroza.
Owocem współpracy Tomańskiej i Milla jest ebook "Bioakustyka". Jak podkreślono w opisie książki, jest to krótki przewodnik, który pomoże Ci postawić pierwsze kroki w nagrywaniu przyrody. W listopadzie zeszłego roku w paśmie gościnnym Radia Kapitał zadebiutowała też ich audycja o Borach Tucholskich.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.