Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Badacze z Uniwersytetu Tokijskiego donoszą o stworzeniu mikroskopijnych kapsułek, które umożliwiają precyzyjny pomiar temperatury cieczy na podstawie obserwacji fluorescencji. Ponieważ materiał wykorzystany do ich produkcji jest nietoksyczny, najważniejszym zastosowaniem wynalazku będzie najprawdopodobniej ustalanie temperatury wewnątrz pojedynczych komórek.

Miniaturowe sensory, opisane na łamach czasopisma Journal of American Chemical Society, składają się z dwóch głównych elementów połączonych ze sobą w formie nanożelu. Pierwszym z nich jest związek nazwany DBD-AA, należący do tzw. fluoroforów, czyli związków zdolnych do fluorescencji. Drugim jest polimer o nazwie polyNIPAM, którego cząsteczki są zdolne do gwałtownej zmiany struktury wewnętrznej pod wpływem zmian temperatury

Działanie "termometru" jest wypadkową cech obu związków. DBD-AA wytwarza światło po oświetleniu niebieskim laserem, lecz jego fluorescencja gwałtownie słabnie pod wpływem wody. Dostęp tej ostatniej jest z kolei kontrolowany przez polyNIPAM, który pęcznieje w niskich temperaturach, ułatwiając przenikanie wody do wnętrza kapsułek. Dochodzi wówczas do tłumienia światła wydzielanego przez fluorofor. 

Odwrotnie dzieje się po ogrzaniu sensora - trójwymiarowa sieć utworzona przez cząsteczki polyNIPAM ulega zaciśnięciu, co prowadzi do usunięcia wody i przywrócenia DBD-AA zdolności do emisji światła. Zjawisko to zachodzi w sposób bardzo przewidywalny, co pozwala na pomiar temperatury z dokładnością do 0,5, a nawet 0,3°C.

Dodatkową zaletą opracowanych kapsułek jest ich rozpuszczalność w wodzie - cecha, której nie posiada prawdopodobnie żaden konkurencyjny prototyp. Jest to niezwykle istotne, gdyż umożliwia - w połączeniu z brakiem toksyczności składników nanożelu - wprowadzenie "termometru" do wnętrza żywych komórek. Co więcej, poziom fluorescencji jest niezależny od pH otoczenia, co dodatkowo zwiększa wiarygodność pomiarów.

Japońscy naukowcy planują na najbliższą przyszłość opracowanie zmodyfikowanej wersji czujników, które mogłyby zostać wprowadzone do ściśle określonych rejonów komórki. Pozwoliłoby to na dalsze zwiększenie dokładności pomiarów, co znacząco ułatwiłoby prowadzenie badań z zakresu biologii.

Share this post


Link to post
Share on other sites

A to ciekawe, można się spodziewać żę za niedługo będą tłukli studentom temperature kiełkującej siewki arabadopsis thaliana czy skoki temperaturowe pączkujących mikrobów :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kto wie, być może :) Za to na 100% na większości uczelni nawet nie będzie wolno dotknąć takiego wynalazku, bo uczelni na to nie będzie stać ;D Nawet nie wiem, co jest zabawniejsze - uczenie się tylu bzdur, czy obcinanie za wszelką cenę godzin laborek ;)

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
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na szwedzkim Uniwersytecie Technicznym Chalmersa opracowano nowatorski termometr, który pozwoli na udoskonalenie... komputerów kwantowych. Termometr ten dokonuje szybkich i niezwykle dokładnych pomiarów temperatury podczas obliczeń kwantowych.
      Głównymi elementami komputera kwantowego są kable koncentryczne i falowody. Mikrofale są przesyłane falowodami do kwantowego procesora, a po drodze są schładzane do bardzo niskich temperatur. Zadaniem falowodów jest tez osłabianie i filtrowanie impulsów tak, by niezwykle wrażliwy kwantowy procesor mógł pracować ze stabilnymi stanami kwantowymi.
      Jednak, by mieć jak największą kontrolę nad całym procesem, specjaliści muszą mieć pewność, że falowody nie przenoszą zakłóceń powodowanych ruchem cieplnym elektronów. Innymi słowy, muszą mierzyć temperaturę pól elektromagnetycznych na końcu falowodu, w miejscu, w którym do kubitów dostarczane są kontrolujące je impulsy. Praca z najniższymi możliwymi temperaturami zmniejsza ryzyko wprowadzenia błędów do kubitów.
      Dotychczas możliwe były jedynie pośrednie pomiary tych temperatur i do tego dokonywane były ze znaczącym opóźnieniem. Tymczasem opracowany w Szwecji termometr pozwala na bardzo szybkie i niezwykle precyzyjne bezpośrednie pomiary temperatur na końcu falowodu. Nasz termometr do obwód nadprzewodzący bezpośrednio podłączony do końca falowodu, którego temperaturę mierzy. To dość prosty i prawdopodobnie najszybszy i najbardziej precyzyjny termometr do tego typu pomiarów. Pracuje on w skali milikelwinów, mówi profesor Simone Gasparinetti.
      Specjaliści z Wallenberc Centre for Quantum Technology (WACQT) chcą do roku 2030 stworzyć kwantowy komputer korzystający z co najmniej 100 kubitów. Osiągnięcie tego celu będzie wymagało schłodzenia procesora do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, mówi się o 10 milikelwinach. Nowy termometr będzie bardzo ważnym narzędziem na drodze do osiągnięcia tego celu. Dzięki niemu naukowcy sprawdzą, jak dobrze sprawuje się ich system i jakie ma niedociągnięcia.
      Konkretna temperatura jest związana z konkretną liczbą fotonów termicznych, a ich liczba spada wykładniczo wraz ze spadkiem temperatury. Jeśli uda nam się obniżyć temperaturę na końcu falowodu do 10 milikelwinów to drastycznie zredukujemy ryzyko wystąpienia błędów, mówi profesor Per Delsing, lider WACQT.
      Precyzyjne pomiary temperatury są też istotne dla producentów podzespołów dla komputerów kwantowych, gdyż dzięki nim będą wiedzieli, czy ich produkty spełniają odpowiednie standardy.
      Nowy termometr może mieć jednak znacznie szersze zastosowania. Może przyczynić się do dokonania znacznego postępu w nauce i technologii. Takie zjawiska jak superpozycja, splatanie czy dekoherencja mogą mieć bowiem znaczenie również w termodynamice. Nie można wykluczyć, że w nanoskali prawa termodynamiki ulegają zmianom. I być może zmiany te uda się wykorzystać np. do udoskonalenia silników, akumulatorów i innych urządzeń.
      Przez ostatnich 15–20 lat prowadzono badania, których celem było sprawdzenie, w jaki sposób zasady termodynamiki mogą ulegać modyfikacjom pod wpływem zjawisk kwantowych. Kwestia wykorzystania zjawisk kwantowych w termodynamice jest wciąż kwestią otwartą, stwierdza Gasparinetti.
      Nowy termometr mógłby np. posłużyć do pomiarów rozpraszania mikrofal w obwodzie, działającym jak kwantowy silnik cieplny lub kwantowa lodówka. Standardowe termometry były kluczowym narzędziem rozwoju klasycznej termodynamiki. Mamy nadzieję, że w przyszłości nasz termometr będzie fundamentem rozwoju termodynamiki kwantowej, wyjaśnia doktorant Marco Scigliuzzo.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wyjście z łóżka w ciemny zimowy poranek jest dla wielu nie lada wyzwaniem. Nie ma jednak co robić sobie z tego powodu wyrzutów. Neurobiolodzy z Northwestern University odkryli właśnie mechanizm wskazujący, że zachowanie takie ma biologiczne podstawy.
      Naukowcy zauważyli otóż, że muszki owocówki posiadają rodzaj termometru, który przekazuje informacje o temperaturze z czułków zwierzęcia do bardziej rozwiniętych części mózgu. Wykazali też, że gdy jest ciemno i zimno sygnały te tłumią działanie neuronów odpowiedzialnych za przebudzenie się i aktywność, a tłumienie to jest najsilniejsze o poranku.
      To pomaga wyjaśnić dlaczego, zarówno w przypadku muszek owocówek jak i ludzi, tak trudno jest obudzić się w zimie. Badając zachowanie muszek możemy lepiej zrozumieć jak i dlaczego temperatury są tak ważne dla regulacji snu, mówi profesor Marco Gallio z Winberg College of Arts and Sciences.
      W artykule opublikowanym na łamach Current Biology autorzy badań jako pierwsi opisali receptory „absolutnego zimna” znajdujące się w czułkach muszki. Reagują one wyłącznie na temperatury poniżej strefy komfortu termicznego zwierzęcia, czyli poniżej 25 stopni Celsjusza. Po zidentyfikowaniu tych neuronów uczeni zbadali ich interakcję z mózgiem. Okazało się, że głównym odbiorcą przesyłanych przez nie informacji jest mała grupa neuronów mózgu, która jest częścią większego obszaru odpowiedzialnego za kontrolę rytmu aktywności i snu. Gdy obecne w czułkach receptory zimna zostają aktywowane, wówczas komórki w mózgu, które zwykle są aktywowane przez światło, pozostają uśpione.
      Odczuwanie temperatury to jeden z najważniejszych stymulantów. Podstawy jego działania, jakie znaleźliśmy u owocówki, mogą być identyczne u ludzi. Niezależnie bowiem od tego, czy mamy do czynienia z człowiekiem czy z muszką, narządy zmysłów mają do rozwiązania te same problemy i często jest to robione w ten sam sposób, dodaje Gallio.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rok 2019 był drugim najcieplejszym rokiem od czasu rozpoczęcia regularnych pomiarów w 1880 roku, a miniona dekada był najgorętszą od 140 lat. Dotychczas najcieplejszym rokiem w historii pomiarów był 2016, a ostatnich pięć lat było najgorętszymi, od kiedy ludzkość regularnie mierzy temperaturę na Ziemi.
      Jak poinformowali specjaliści z NASA, rok 2019 był o 0,98 stopnia Celsjusza cieplejszy niż średnia z lat 1951–1980. Od lat 80. XIX wieku średnie temperatury na Ziemi wzrosły o około 1,1 stopnia Celsjusza w porównaniu z epoką preindustrialną. Dla porównania, w czasach epoki lodowej temperatury były o około 5,5 stopnia Celsjusza niższe niż bezpośrednio przed rewolucją przemysłową. O ile więc w okresie 10 000 lat pomiędzy epoką lodową z rewolucją przemysłową średni temperatury na Ziemi zwiększyły się o 5,5 stopnia Celsjusza, to w ciagu ostatnich 140 lat wzrosły one o 1,1 stopień Celsjusza.
      Fakt, że zakończyła się najbardziej gorąca znana nam dekada potwierdzają niezależnie od siebie NASA, NOAA, Berkeley Earth, Met Office czy Copernicus Climate Change Service. Ranking pięciu najgorętszych lat w historii pomiarów wygląda następująco: 2016 (+0,94 stopnia Celsjusza względem okresu referencyjnego), 2019 (+0,93), 2015 (+0,90), 2017 (+0,84), 2018 (+0,77). Lata 2010–2019 były o 0,753 stopnia Celsjusza cieplejsze od średniej z okresu referencyjnego (1951-1980) i o 0,24 stopnia Celsjusza cieplejsze od dekady wcześniejszej.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przy wyższych temperaturach kobiety lepiej wypadają w zadaniach matematycznych i słownych. U mężczyzn jest dokładnie na odwrót (w ich przypadku zależność między temperaturą a osiągami jest jednak słabiej zaznaczona).
      Badanie sugeruje, że płeć jest ważnym czynnikiem nie tylko przy określaniu wpływu temperatury na komfort, ale i na produktywność czy osiągi poznawcze.
      Jest udokumentowane, że kobiety wolą w pomieszczeniach wyższe temperatury niż mężczyźni. Dotąd sądzono jednak, że to wyłącznie kwestia osobistych preferencji. Nasz zespół ustalił, że nie chodzi tylko o to, czy czujesz się dobrze, czy nie i że temperatura wpływa na osiągi w kluczowych dziedzinach: w matematyce, zadaniach słownych i we wkładanym wysiłku - opowiada prof. Tom Chang z Uniwersytetu Południowej Kalifornii.
      W eksperymencie wzięło udział 543 studentów z WZB Berlin Social Science Center. W ciągu sesji ustawiano różne zakresy temperaturowe (od ok. 16 do 33 stopni Celsjusza). Ochotnicy mieli wykonywać 3 typy zadań (zachętą do pracy była nagroda pieniężna): 1) matematyczne, polegające na dodaniu bez kalkulatora pięciu dwucyfrowych liczb, 2) słowne, przy którym z zestawu 10 liter należało utworzyć w zadanym czasie jak najwięcej słów i 3) test świadomego myślenia (ang. Cognitive Reflection Test, CRT).
      Naukowcy wykryli znaczącą zależność między temperaturą otoczenia i wynikami osiąganymi w zadaniach matematycznym i słownym. Ani u kobiet, ani u mężczyzn temperatura nie miała wpływu na wyniki testu CRT.
      Jedną z najbardziej zaskakujących rzeczy jest to, że nie uciekaliśmy się wcale do skrajnych temperatur. Nie chodzi o trzaskający mróz czy upał. Znaczące zróżnicowanie osiągów widać nawet przy temperaturach rzędu 60-75 stopni Fahrenheita [15,5-24 stopni Celsjusza], co jest w końcu stosunkowo normalnym zakresem wartości.
      Autorzy artykułu z pisma PLoS ONE podkreślają, że poprawa osiągów poznawczych kobiet w wyższych temperaturach wydaje się napędzana głównie wzrostem liczby podawanych odpowiedzi. Po części można to interpretować jako skutek wzrostu wkładanego wysiłku.
      U mężczyzn spadek osiągów poznawczych przejawiał się mniejszą liczbą zgłaszanych odpowiedzi.
      Wzrost osiągów kobiet jest większy (daje się też precyzyjniej oszacować) niż spadek osiągów u mężczyzn.
      Amerykańsko-niemiecki zespół podkreśla, że uzyskane wyniki rzucają nieco światła na nieustającą walkę o ustawienia termostatu w biurach. Wg naukowców, by zwiększyć produktywność w mieszanych płciowo zespołach, ustawienia temperatury powinny być wyższe niż przy obecnych standardach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W przyszłym miesiącu w Narodowym Muzeum Historii Naturalnej w Waszyngtonie zostanie otwarta wystawa na temat zmian klimatu Ziemi na przestrzeni setek milionów lat. Przygotowujący ją paleobotanik Scott Wing i paleontolog Brian Huber, chcieli zaprezentować też wykres temperatur powierzchni Ziemi w ciągu ostatnich 500 milionów lat. Zadanie okazało się niezwykle trudne do wykonania, a uzyskane wyniki zaskoczyły specjalistów. Okazało się, że w przeszłości na naszej planecie panowały znacznie bardziej ekstremalne warunki, niż sądziliśmy.
      Dość łatwo jest śledzić okresy zlodowaceń czy okresy wysokich temperatur, gdy palmy rosły w pobliżu biegunów. Jednak poza tym niewiele jest pewnych rzeczy. Szczególnie jeśli chodzi o paleozoik, erę która rozpoczęła się 542 miliony lat temu. Pierścienie drzew pozwalają na śledzenie temperatur na przestrzeni tysięcy lat, w rdzeniach lodowców zapisane są dane z około miliona lat. Dlatego prace nad odtworzeniem dawnego klimatu są niezwykle trudne.
      Specjaliści zajmujący się paleoklimatem wykorzystują różne metody pomiarowe, różne metody korekty błędów, korzystają z różnych materiałów. Jedni odtwarzają klimat sprzed milionów lat na podstawie skamieniałych liści, inni na podstawie wzrostu skamieniałych koralowców. Często uzyskują sprzeczne wyniki. Nie rozmawiamy ze sobą zbyt dużo, przyznaje paleoklimatolog Dana Royer z Wesleyan University. Huber i Wing postanowili to zmienić i powołali do życia luźną grupę naukową o nazwie Phantastic, której celem jest zebranie i zweryfikowanie różnych danych. Pomysł jej powołania spodobał się wielu naukowcom, przyznaje Dan Lunt z Uniwersytetu w Bristolu, który specjalizuje się w modelowaniu paleoklimatu. Dodatkową zachętą dla naukowców było przypuszczenie, że jeśli uda się dobrze określić klimat, jaki panował w przeszłości oraz nałożyć na to stężenie CO2 w atmosferze, będzie można udoskonalić współczesne modele klimatyczne i lepiej określić, jak dwutlenek węgla wpływa na klimat.
      Do szacunku dawnych temperatur można wykorzystywać izotopy tlenu uwięzione w skamieniałych muszlach na dnie oceanów. Jako, że molekuły wody zawierające lżejsze izotopy szybciej parują i zostają uwięzione w lodzie, stosunek ciężkich i lekkich izotopów w skamielinach wskazuje na globalną ilość lodu, z czego można zgrubnie wyliczać temperatury.
      Jednak tutaj pojawia się kolejny problem. W niewielu miejscach na świecie mamy do czynienia z dnem oceanicznym starszym niż 100 milionów lat. Ciągły ruch płyt tektonicznych bez przerwy „odnawia” dno oceanów. Geochemik Ethan Grossman z Texas A&M University bada morskie skamieniałości znajdowane na lądach. To głównie szczątki ramienionogów, z których najstarsze pochodzą sprzed 540 milionów lat. Większość z nich żyła w płytkich morzach, które formowały się wewnątrz dawnych superkontynentów. Żeby jednak używać ich do oceny temperatur, trzeba przyjąć założenie, że stosunek izotopów tlenu w morzach przed milionami lat był taki, jak we współczesnych oceanach.
      Problem ten znany jest specjalistom od dziesięcioleci. Jednak grupa Phantastic postanowiła podejść do niego w nowatorskich sposób. Wykorzystali nową technikę mierzącą zawartość dwóch lub więcej połączonych razem rzadkich izotopów. Za pomocą bardzo czułych spektrometrów mas analizowali skamieniałości pod kątem obecności w nich molekuł zawierających ciężki izotop tlenu powiązany z ciężkim izotopem węgla. Takie molekuły częściej występują w niskich temperaturach. Problem w tym, że jeśli skamieniałość była wystawiona na działanie wysokiej temperatury lub ciśnienia, to uzyskane wyniki będą mylące. Na szczęście naukowcy odkryli sposób na odróżnienie tych zmienionych skamieniałości. Udaliśmy się do miejsca, w którym mogliśmy przeprowadzić badania, stwierdzili naukowcy.
      Poszukiwaniami połączonych ciężkich izotopów zajęła się geobiolog Kristin Bergmann z MIT we współpracy z geochemikiem Gregorym Henkesem z Uniwersytetu Stanu Nowy Jork i innymi uczonymi. W czasie swoich badań dokonali odkrycia, które trudno określić inaczej, niż „szokujące”. Okazało się, że przed 450 milionami lat średnia temperatura wód oceanicznych wynosiła... 35–40 stopni Celsjusza. To o ponad 20 stopni więcej, niż obecnie. I w takich, wydawałoby się niekorzystnych, warunkach, życie w oceanach rozkwitało, a nawet różnicowało się. Dla biologów to coś, z czym nie potrafią sobie poradzić. Dla współczesnych organizmów są to ekstremalne temperatury, mówi Grossman.
      Pozostało jeszcze przełożyć uzyskane lokalne wyniki na dane dla całego globu. Jeden z członków grupy Phantastic wpadł na prosty pomysł: wystarczy sprawdzić, jak wyglądała wówczas pokrywa lodowa na Ziemi, by dowiedzieć się, pomiędzy temperaturami wód na równiku i w pobliżu biegunów istniała aż tak wielka różnica.
      Inni członkowie Phantastic wykorzystują zdobyte dane do lepszego skalibrowania modeli klimatycznych opisujących dawny klimat i testują modele przeprowadzając setki symulacji by sprawdzić, która z nich najlepiej zgadza się z danymi uzyskanymi z innych źródeł.
      Niestety, Wingowi i Hubnerowi skończył się czas i muszą otwierać wystawę. Dlatego zaprezentują na niej wykres temperatur w wersji beta. To połączenie różnego rodzaju obserwacji, różnego rodzaju modeli, różnego rodzaju procedur badawczych i różnych założeń, przyznaje Wing. Jednak grupa Phantastic nie kończy pracy, a wersja beta zostanie zastąpiona gotową wersją wykresu gdy tylko będzie możliwe jej stworzenie. Jednak, jak podkreślają uczeni, nawet wersja beta powinna otworzyć ludziom oczy. To pokazuje, jak łatwo Ziemia może wejść w okres wysokich temperatur. Bo już takie okresy się zdarzały, mówi Grossman.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...