Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Połączenie DNA i szkła dało niezwykle wytrzymały materiał

Rekomendowane odpowiedzi

Wytrzymałe i lekkie materiały są niezwykle pożądane w przemyśle i życiu codziennym. Mogą one udoskonalić wiele maszyn i przedmiotów, od samochodów przez implanty medyczne po kamizelki kuloodporne. Niestety wytrzymałość i niska masa zwykle nie idą w parze. Poszukujący rozwiązania tego problemu naukowcy z University of Connecticut, Columbia University i Brookhaven National Laboratory wykorzystali DNA i szkło. Dla tej gęstości jest to najbardziej wytrzymały znany materiał, mówi Seok-Woo Lee z UConn.

Żelazo może wytrzymać nacisk do 7 ton na centymetr kwadratowy, jest jednak bardzo gęste i ciężkie. Znamy metale, jak tytan, które są lżejsze i bardziej wytrzymałe. Potrafimy też tworzyć stopy metali o jeszcze mniejszej masie i jeszcze większej wytrzymałości. Ma to bardzo praktyczne zastosowania. Na przykład najlepszym sposobem na zwiększenie zasięgu samochodu elektrycznego nie jest dokładanie akumulatorów, a zmniejszenie masy pojazdu. Problem w tym, że tradycyjne techniki metalurgiczne osiągnęły w ostatnich latach kres swoich możliwości, naukowcy szukają więc innych niż metale wytrzymałych i lekkich materiałów.

Szkło, wbrew temu co sądzimy, jest wytrzymałym materiałem. Kostka szkła o objętości 1 cm3 może wytrzymać nacisk nawet 10 ton. Pod jednym warunkiem – szkło nie może posiadać wad strukturalnych. Zwykle pęka ono właśnie dlatego, że już istnieją w nim niewielkie pęknięcia, zarysowania czy brakuje atomów w jego strukturze. Wytworzenie dużych kawałków szkła pozbawionego wad jest niezwykle trudne. Naukowcy potrafią jednak tworzyć niewielkie takie kawałki. Wiedzą na przykład, że kawałek szkła o grubości mniejszej niż 1 mikrometr jest niemal zawsze bez wad. A jako że szkło jest znacznie mniej gęste niż metale czy ceramika, szklane struktury zbudowane kawałków szkła o nanometrowej wielkości powiny być lekkie i wytrzymałe.

Dlatego też Amerykanie wykorzystali DNA, które posłużyło za szkielet, i pokryli je niezwykle cienką warstwą szkła o grubości kilkuset atomów. Szkło pokryło jedynie nici DNA, pozostawiając sporo pustych przestrzeni. Szkielet z DNA dodatkowo wzmocnił niewielką, pozbawioną wad, szklaną strukturę. A jako że spora jej część to puste przestrzenie, dodatkowo zmniejszono masę całości. W ten sposób uzyskano materiał, który ma 4-krotnie większą wytrzymałość od stali, ale jest 5-krotnie mniej gęsty. To pierwszy tak lekki i tak wytrzymały materiał.

Możliwość projektowania i tworzenia trójwymiarowych nanomateriałów przy użyciu DNA otwiera niezwykłe możliwości przed inżynierią. Jednak potrzeba wielu badań, zanim możliwości te wykorzystamy w konkretnych technologiach, stwierdza Oleg Gang z Columbia University.

Teraz naukowcy prowadzą eksperymenty z zastąpieniem szkła ceramiką opartą na węglikach. Planują przetestować różne struktury DNA i różne materiały, by znaleźć takie o najlepszych właściwościach.

Jestem wielkim fanem Iron Mana. Zawsze zastanawiałem się, jak stworzyć lepszą zbroję dla niego. Musi być one bardzo lekka, by mógł szybciej latać i bardzo wytrzymała, by chroniła go przed atakami wrogów. Nasz nowy materiał jest pięciokrotnie lżejszy i czterokrotnie bardziej wytrzymały od stali. Nasze szklane nanostruktury byłyby lepsze dla Iron Mana niż jakikolwiek inny materiał, stwierdził Lee.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Szkło to też obsydian, tj. czarne szkło. Znane już 3 tysiące lat temu. W powszechnym obiegu jak podaje Andersen w "Królowej Lodu" jest dopiero znane w wieku XVII. 

 Smutna jest ta baśn Pana Andersena, który opisuje śmierć chłopca chorego na nowotwór kości. 

Szkło to taki krzemień, SiO? Może być czarny jak mucha a może być nano szkłem, mniejszym od piasku, co? 

 Krzem to budulec kosmitów takich jak skrzyp polny i jego kuzyni żyjący na ziemi. Te organizmy oparte na krzemie mogły kiedyś przylecieć do nas w postaci panspermi z meteorytem. 

 Uważam zaś, że kosmici już dawno mogli odwiedzać ziemię a człowiek żyje na niej od miliarda lat i aby był posłuszny jego Bogowie wyrzeźbili na Księżycu jego podobniznę, "na nasz obraz" mówi pismo. Chodziło o rycinę na Księżycu, symbolu zniewolenia. Sami zaś patrzą jak ludzie wydobywają pierwiastki i mają siedzibę na Tytanie, a nasz Księżyc sprowadzili na Ziemię jako cywilizacja omega. Ludzie to klony jak w filmie pt. "Nie opuszczaj mnie" i kiedy im się nie będzie podobało zdetonują na Ziemi bombę w postaci Księżyca zrzuconego w otchłań naszej planety — 13 obiektu w US pod względem średnicy. 

 A być może zabiliśmy Bogów? A może to nie oni nas sklonowali a Ci którzy wynaleźli lustra, a wcześniej też i komputery, medycynę. Muszą na kimś testować leki więc to nie łaska, tylko... ? 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Badania DNA ludzi zabitych w Pompejach przez Wezuwiusza pokazały, jak błędne były czynione przez wieki założenia. Okazuje się, że rzekome rodziny nie były rodzinami, zmarłym źle przyporządkowano płeć. Okazało się ponadto, że ludność Pompejów w większości stanowili emigranci ze wschodnich regionów Morza Śródziemnego.
      Erupcja Wezuwiusza nie dała szans na ucieczkę wielu mieszkańcom miasta. Ci, którzy przeżyli pierwszą jej fazę, zabiły lawiny piroklastyczne, szybko przemieszczające się chmury gorących gazów i popiołów. Pokryły one ciała ofiar grubą warstwą, na zawsze zachowując ich kształt.
      Od XIX wieku naukowcy wykonują w Parco Archeologico di Pompei odlewy ciał, wstrzykując gips z puste miejsca, pozostałe po rozłożeniu się tkanek. Uczonym, którzy prowadzili zabiegi konserwatorskie, udało się pozyskać DNA z pofragmentowanych szkieletów zatopionych w 14 z 86 tych odlewów. To zaś pozwoliło na określenie płci zmarłych, ich pochodzenia oraz związków genetycznych pomiędzy nimi. I pokazało, jak błędne były dotychczasowe założenia, które opierano na wyglądzie i pozycji ciał.
      Na przykład w Domu Złotej Bransolety, jedynym miejscu z którego mamy DNA całej grupy ciał, okazało się, że cztery osoby, które interpretowano jako rodzice z dwójką dzieci, nie były w żaden sposób ze sobą spokrewnione, mówi profesor David Caramelli z Uniwersytetu we Florencji. To nie jedyne błędne przypuszczenia, zweryfikowane przez DNA.
      Innym znanym przykładem jest dorosła osoba nosząca złotą bransoletę i trzymająca dziecko. Tradycyjnie interpretowano je jako matkę z dzieckiem. Okazało się, że to mężczyzna i dziecko, którzy nie byli ze sobą spokrewnieni. Mamy też dwie obejmujące się osoby, które interpretowano jako matka z córką lub siostry. Teraz wiemy, że jedna z tych osób to mężczyzna, dodaje David Reich z Uniwersytetu Harvarda.
      Ponadto wszyscy mieszkańcy Pompejów, w przypadku których udało się zdobyć dane z całego genomu, okazali się w głównej mierze potomkami emigrantów ze wschodnich regionów Śródziemiomorza. Pochodzenie takie widoczne jest też w genomach współczesnych im mieszkańców Rzymu, co tylko pokazuje, jak kosmopolityczne było Imperium Romanów w tych czasach.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Każda kobieta wie, że torebek nigdy za wiele. Różne okazje wymagają wielu kolorów, fasonów i materiałów. Ogromny wybór pozwala na stworzenie wyjątkowych stylizacji, ale nie tylko. Torebka odzwierciedla charakter, osobowość i styl życia. Jak wybrać torebkę, aby jej fason i materiał spełniał wszystkie wymagania?
      !RCOL

      Torebka idealna – modna i wytrzymała
      Najczęściej o wyborze torby decyduje jej wygląd. Widząc torebkę na wystawie czy na stronie internetowej, niemal natychmiast wiesz, że to właśnie ta! Idealny kolor, idealny fason, więc w głowie momentalnie pojawia się tysiąc pomysłów na stylizacje. Często jakość wykonania i materiał schodzą na dalszy plan, a przecież są to czynniki tak samo ważne, jak w przypadku każdej innej rzeczy.
      Torebkę trzeba dotknąć, wypróbować, przymierzyć, a nawet powąchać. Zakupy online dodatkowo tę czynność utrudniają, dlatego istotne jest dokładne czytanie opisu. Ogromną rolę odgrywa materiał, z jakiego została wykonana. Jaki materiał torebki będzie odpowiedni? Wszystko zależy od jej przeznaczenia. Torebka noszona tylko na specjalne okazje, na przykład jako dodatek do wieczorowej sukni, może być delikatniejsza, mniej wytrzymała. Z kolei jeśli ma być używana na co dzień, warto postawić na dobrą jakość, a co się z tym wiąże: solidność, funkcjonalność, odporność, łatwość w utrzymaniu czystości.
      To, co niezbędne - sekret wnętrza torebki
      Torebka powinna pomieścić to, co niezbędne. Problem w tym, że niezbędne jest zazwyczaj… wszystko. W teorii to portfel, klucze, chusteczki do nosa i telefon komórkowy, jednak chyba każda kobieta przyzna, że w praktyce wygląda to zupełnie inaczej. Kosmetyczka, perfumy, woda do picia, przekąska dla dziecka, niespodziewane zakupy… To wszystko często jest dla torebki prawdziwym wyzwaniem, a więc solidność i wytrzymałość są cechami bardzo pożądanymi. Wpływ na nie ma jakość wykonania, a przede wszystkim materiał.
      Znana, sprawdzona marka jest zawsze gwarancją jakości, ale i wśród tańszych modeli można znaleźć atrakcyjną torebkę z porządnego materiału. Skórzane torebki, płócienne, lniane i z mocnej bawełny są wytrzymałe, a przy tym praktyczne i modne. Duży wybór torebek oferuje między innymi sklep CCC, w którym zakupy można zrobić nie tylko stacjonarnie, ale i przez Internet. Szeroki asortyment sklepu – w tym torebki, buty i inne akcesoria – pomaga stworzyć wiele różnych stylizacji.
      Torebki i ich materiały – wady i zalety
      Na szczęście w obecnych czasach nie trzeba dokonywać wyboru pomiędzy atrakcyjnością torebki, a jej solidnością. Nawet lekkie wakacyjne modele też mogą być wytrzymałe, funkcjonalne i odporne na urazy czy plamy. Coraz modniejsze są torebki z dodatkiem poliuretanu, czyli mocnego materiału, który jednocześnie utrzymuje wewnątrz stałą temperaturę. Takie torebki przypominają fakturą miękkie koszyki, czyli modele idealne na lato. Ich elegantsze wersje świetnie pasują do garsonek i długich sukienek. Letnie torebki z plecionki, rafii lub słomy są bardzo modne, jednak mają swoje wady. Plecionka może ulec zniszczeniu mechanicznemu, a także odkształcić się od słońca i wilgoci. Opcją dla nich powoli stają się torby z pianki, gumy lub tworzywa sztucznego.
      Nadal na topie są torebki skórzane. Materiał ten jest przyjemny w dotyku, a także dość wytrzymały, natomiast same torebki pasują do wielu stylizacji i okazji. Skórzane torebki usztywnione są mocniejsze, ale mniej poręczne, w przeciwieństwie do miękkich modeli, które z kolei są bardziej narażone na urazy i przetarcia. Praktycznym rozwiązaniem na co dzień są torebki z płótna, bawełny i podobnych tkanin. Ich zaletą jest lekkość, uniwersalność i spora wytrzymałość, niestety są dosyć trudne w utrzymaniu czystości i bardziej narażone na plamy i przebarwienia. Takie torebki występują w wielu modnych fasonach. Pasują do sportowego, jak i eleganckiego looku.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Niedźwiedzie polarne są zagrożone przez zmniejszający się zasięg lodu morskiego w Arktyce, na którym spędzają większość życia. Naukowcy chcieliby badać i nadzorować ten gatunek, by go ocalić. Uczeni z University of Idaho znaleźli unikatową nieinwazyjną metodę identyfikowania niedźwiedzi polarnych. Zamiast stresować je śledząc za pomocą śmigłowców, strzelać środkami usypiającymi i zakładać urządzenia namierzające, amerykańscy uczeni pozyskują DNA niedźwiedzi z... odciśniętych na śniegu śladów łap.
      Na łamach Frontiers in Conservation Science profesor Lisett Waits i badaczka Jennifer Adams z Idaho, we współpracy ze specjalistami z North Slope Borough Department of Wildlife oraz Alaska Department of Fish and Game opisali, w jaki sposób można pozyskać ze śniegu komórki naskórka niedźwiedzi.
      Naukowcy najpierw zeskrobywali cienką warstwę śniegu ze świeżych śladów, a następnie w laboratorium zbierali komórki i analizowali ich DNA. W ten sposób zbierali unikatowe informacje o każdym z osobników. We wstępnej fazie badan pobrali 15 próbek. W 2 z nich nie znaleziono DNA niedźwiedzia, w 11 zaś stwierdzono jego obecność. Na razie technika ta znajduje się w fazie eksperymentalnej i wymaga dopracowania, jednak już w tej chwili widać, że jest nieinwazyjnym i efektywnym kosztowo sposobem badania dzikich niedźwiedzi polarnych.
      O ile nam wiadomo, to pierwszy przypadek identyfikowania niedźwiedzi polarnych czy jakichkolwiek innych zwierząt na podstawie pozostawionego w środowisku DNA zebranego ze śniegu, cieszy się Adams.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy udało się zmierzyć spin elektronu w materiale. Osiągnięcie uczonych z Uniwersytetów w Bolonii, Wenecji, Mediolanie, Würzburgu oraz University of St. Andrews, Boston College i University of Santa Barbara może zrewolucjonizować sposób badania i wykorzystania kwantowych materiałów w takich dziedzinach jak biomedycyna, energia odnawialna czy komputery kwantowe. Pomiar spinu w kontekście topologii materiału, w którym był mierzony, był możliwy dzięki wykorzystaniu promieniowania synchrotronowego oraz nowoczesnym technikom modelowania zachowania materii.
      Profesor Domenico di Sante z Uniwersytetu w Bolonii wyjaśnia: Na zachowanie elektronów w materiałach mają wpływ pewne właściwości kwantowe, determinujące ich spin w materiale, w którym się znajdują. Tak jak na tor ruchu światła we wszechświecie ma wpływ obecność gwiazd, ciemnej materii czy czarnych dziur, które zaginają czasoprzestrzeń.
      Właściwości elektronu znamy od dawna, jednak dotychczas nikt nie bezpośrednio nie zmierzył „topologicznego spinu” elektronu. Uczeni z Włoch, Niemiec, Wielkiej Brytanii i USA wykorzystali efekt znany jako dichroizm kołowy. Zjawisko to polega na różnej absorpcji przez substancje światła spolaryzowanego kołowo prawo- i lewoskrętnie. W swoich badaniach skupili się na metalach kagome. To materiały, w których atomy tworzą – znany z tradycyjnego japońskiego koszykarstwa kagome – wzór składający się z sieci trójkątów o wspólnych wierzchołkach. Ta nietypowa geometria atomów powoduje, że elektrony zachowują się w takim materiale w sposób nietypowy, co pozwala badać niezwykłe zjawiska kwantowe. Metale kagome służą m.in. do badań nad nadprzewodnictwem wysokotemperaturowym. Pierwsze eksperymenty z nimi przeprowadzono w USA w 2018 roku.
      Teraz dwuwarstwowe metale kagome XV6Sn6 – gdzie X oznacza pierwiastek ziem rzadkich, tutaj były to terb, skand i holm – posłużyły do badania topologicznego spinu elektronu. Było to możliwe dzięki połączeniu eksperymentu z analizą teoretyczną. Teoretycy przeprowadzili najpierw złożone symulacje kwantowe na potężnych superkomputerach i poinstruowali eksperymentatorów, w którym miejscu materiału powinni mierzyć dichroizm kołowy, wyjaśnia Di Sante.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Ludzkie DNA jest jest wszędzie. W piasku na plaży, w oceanie, unosi się w powietrzu. Bez przerwy rozsiewamy je wokół siebie. Z jednej strony to dobra wiadomość dla naukowców, z drugiej zaś, rodzi to poważne dylematy etyczne. Jak bowiem donoszą naukowcy z University of Florida, którzy przeprowadzili badania nad obecnością DNA H. sapiens w środowisku, rozprzestrzeniany przez nas materiał genetyczny jest bardzo dobrej jakości. Tak dobrej, że możliwe jest zidentyfikowanie mutacji powiązanych z chorobami czy określenie przodków społeczności żyjącej w miejscu pobrania próbek. Można je nawet połączyć z konkretnymi osobami, jeśli oddadzą próbki do badań porównawczych.
      Z tego wszechobecnego kodu genetycznego mogą korzystać zarówno naukowcy, którzy badając ścieki określą kancerogenne mutacje czy analizując glebę znajdą nieznane osady sprzed wieków, jak i policjanci, analizujący środowiskowe DNA (eDNA) unoszące się w powietrzu na miejscu przestępstwa. Naukowcy z Florydy mówią, że potrzebne są uregulowania prawne i określenie zasad etycznych dotyczących korzystania z DNA pozostawionego w środowisku.
      Przez cały czas prowadzenia badań nie mogliśmy wyjść ze zdumienia ani nad tym, jak wiele ludzkiego DNA wszędzie znajdujemy, ani nad jego jakością. W większości przypadków jakość ta była niemal tak dobra, jak jakość próbek pobranych bezpośrednio od człowieka, mówi profesor David Duffy, który kierował pracami.
      Już wcześniej Duffy i jego zespół znakomicie zaawansowali badania nad zagrożonymi żółwiami morskimi i powodowanym przez wirusa nowotworem, który je trapił, pobierając próbki DNA żółwi ze śladów na piasku, pozostawionych przez przemieszczające się zwierzęta. Naukowcy wiedzieli, że ludzkie DNA może trafić do próbek z DNA żółwi. Zaczęli się zastanawiać, jak wiele jest tego ludzkiego DNA w środowisku i jakiej jest ono jakości.
      Naukowcy znaleźli dobrej jakości ludzkie DNA w oceanie i rzekach w pobliżu swojego laboratorium, zarówno w samym mieście, jak i w odległych regionach, odkryli je też w piasku odizolowanych plaż. Po uzyskaniu zgody od National Park Service naukowcy wybrali się na odległą wyspę, na którą nie zapuszczają się ludzie. Tam ludzkiego DNA nie znaleźli. Byli jednak w stanie zsekwencjonować ludzki genom ze śladów stop pozostawionych na piasku. Duffy wybrał się też na swoją rodzimą Irlandię. Pobierał próbki wzdłuż jednej z rzek i wszędzie znalazł materiał genetyczny ludzi. Wszędzie, z wyjątkiem odległych od osad źródeł rzeki. Naukowcy zbadali też powietrze w klinice weterynaryjnej. Znaleźli tam DNA pracowników, leczonych zwierzą oraz wirusów.
      Teraz gdy stało się jasne, że ze środowiska z łatwością można pozyskać materiał genetyczny wysokiej jakości, potrzebne są odpowiednie rozwiązania prawne. Za każdym razem, gdy dokonujemy postępu technologicznego, niesie on ze sobą zarówno korzyści, jak i zagrożenia. I tym razem nie jest inaczej. Musimy wcześnie o tym informować, by społeczeństwa zdążyły opracować odpowiednie rozwiązania, mówi Duffy.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...