Przeciwieństwa się... odpychają
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie z MIT i Penn State University odkryli, że w odpowiednich warunkach krople zwykłej czystej wody umieszczone na przezroczystym podłożu tworzą żywe kolory bez dodatku atramentów czy tuszy. W artykule opublikowanym na łamach Nature uczeni informują, że na powierzchni pokrytej mgiełką z kropli wody oświetlonych pojedynczą lampą można uzyskać żywe kolory pod warunkiem, że wszystkie krople są tych samych rozmiarów.
Mamy tutaj do czynienia z iryzacją, która zachodzi gdy światło wchodzi w interakcje ze strukturą geometryczną obiektu. Amerykańscy naukowcy stworzyli model, który pozwala przewidzieć, jaki kolor uzyskamy z danej kropli w zależności od jej struktury i warunków. Model ten może zostać wykorzystany do projektowania papierków lakmusowych bazujących na niewielkich kroplach czy do tworzenia zmieniających kolor tuszy i barwników używanych w produktach kosmetycznych.
Syntetyczne barwniki używane w produktach konsumenckich w celu uzyskania żywych barw mogą nie być tak bezpieczne dla zdrowia, jak powinny. Użycie niektórych z nich jest mocno ograniczone, dlatego też przemysł poszukuje innych możliwości produkcji barwników, mówi Mathias Kolle, profesor z MIT.
W ubiegłym roku Amy Goodling i Lauren Zarzar z Penn State badały przezroczyste krople wykonane z mieszanin olejów o różnej gęstości. Obserwowały ich interakcje na szalce Petriego. W pewnym momencie zauważyły, że krople są zadziwiająco błękitne. Zrobiły więc zdjęcie i wysłały do profesora Kolle z pytaniem, skąd się bierze taki kolor.
Uczony początkowo sądził, że ma do czynienia z rozpraszaniem, podobnym do tego, które tworzy tęczę. Jednak krople nie były sferami ale półsferami na płaskiej powierzchni. Okazało się, że mamy do czynienia z innym zjawiskiem. Półsfery łamią symetrię, a wklęśnięta powierzchnia sfer powoduje, że pojawia się zjawisko nieobecne w idealnych sferach – całkowite wewnętrzne odbicie (TIR).
Po trafieniu do wnętrza półsfery światło może odbić się kilkukrotnie, a sposób, w jaki promienie wchodzą w interakcje podczas opuszczania półsfery decyduje o tym, czy uzyskamy kolor czy nie. Na przykład dwa promienie białego światła wchodzące i wychodzące z półsfery pod tym samym kątem mogą w jej wnętrzu odbijać się zupełnie inaczej. Jeśli jeden z nich odbije się trzy razy, będzie miał dłuższą drogę niż ten, który odbije się dwukrotnie, zatem opuści półsferę nieco później. Jeśli dojdzie do interferencji, to różnica faz spowoduje, że zobaczymy kolor, a zjawisko to będzie znacznie silniejsze w mniejszych niż w większych kroplach.
Uzyskany kolor zależy też od struktury półsfer, na przykład od ich rozmiaru i krzywizn. Naukowcy stworzyli matematyczny model, pozwalający im przewidzieć, jaki kolor otrzymają w danych warunkach, a następnie przetestowali go w laboratorium.
Na szalce Petriego stworzyli cały zbiór kropli o identycznych rozmiarach, a następnie oświetlili je pojedynczym promieniem białego światła. Następnie całość rejestrowali za pomocą kamery, która krążyła wokół szalki. Zaobserwowali dzięki temu jak zmieniają się kolory w miarę zmiany kąta obserwacji. W ramach innego eksperymentu stworzyli na szalce krople o różnych rozmiarach i sprawdzali, jaki ma to wpływ na kolor. Okazało się, że w miarę jak kropla była coraz większa uzyskany kolor był coraz bardziej czerwony, ale po przekroczeniu pewnej granicy wielkości kropli powracał do niebieskiego. To zjawisko, które było zgodne z modelem teoretycznym, gdyż im większa kropla tym większe przesunięcie faz promieni światła.
Ponadto sprawdzono też wpływ krzywizn kropli na kolor. Różne krzywizny uzyskano umieszczając krople na mniej lub bardziej hydrofobowych podłożach.
Co jednak najbardziej interesujące z punktu widzenia praktycznych zastosowań, uczeni uzyskali podobne efekty w stałym materiale. Wydrukowali krople o różnych kształtach, wielkościach i z różnego rodzaju przezroczystych polimerów, a po poddaniu ich działaniu promieni światła okazało się, że również i w ten sposób można uzyskiwać żywe kolory.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Co robią zmiennocieplne komary, by nie przegrzać się w wyniku spożycia dużych ilości gorącej krwi gatunków stałocieplnych? Ronią kilka kropli cennej cieczy. Nie tylko żywią się więc krwią, ale i urządzają sobie krwawe orzeźwiające kąpiele.
Podczas żerowania na ciepłokrwistym gospodarzu, np. człowieku, komary połykają w krótkim czasie duże ilości gorącej krwi. Zamierzaliśmy ustalić, do jakiego stopnia owady narażają się na ryzyko przegrzania - opowiada Claudio Lazzari z Université François Rabelais. I czemu pozbywają się świeżej krwi, która jest cennym i niebezpiecznym w pozyskiwaniu pokarmem. Intuicyjnie naukowcy z Tours zakładali, że chodzi o chłodzenie, ponieważ choć ciepłota ciała owadów zależy od temperatury otoczenia, to np. pszczoły i mszyce potrafią ją kontrolować za pomocą kropli nektaru czy soku roślin.
Lazzari i Chloé Lahondère posłużyli się termowizorem. Dzięki temu mogli zaobserwować różnice w temperaturze części ciała komara w czasie żerowania. Okazało się, że temperatura głowy była niemal taka sama jak temperatura jedzonej krwi, jednak pozostałe części owada miały właściwie temperaturę otoczenia. Gdy komary pożywiały się wodą z cukrem, nie zaobserwowano ani różnic w temperaturze (heterotermii), ani chłodzenia wyparnego.
Blokowanie lub opóźnianie sekrecji cieczy może mieć dwojakiego rodzaju wpływ na fizjologię komarów [autorzy raportu wspominają o równowadze wodnej i termicznej]. Pośrednio oddziałuje to na mikroorganizmy [zarodźce] przenoszone przez komary; chodzi o modyfikację środowiska termicznego, z jakim się stykają. Chronione są zatem owady oraz pasożyty (pierwotniaki) i symbionty.
Francuzi podkreślają, że owady żywiące się krwią znajdują się w wyjątkowej sytuacji, bo przeżywają stres cieplny przy każdym posiłku. Podczas gdy inne owady tylko od czasu do czasu muszą się przenieść w chłodniejsze miejsce czy dostosować utratę wody. U pożywiających się krwią komarów krople cieczy pojawiają się i są utrzymywane w tylnej części odwłoka.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Badacze z Uniwersytetu w Leeds, Durham University oraz GlaxoSmithKline (GSK) pracują nad ulepszeniem technologii drukowania tabletek na zamówienie. Wg nich, to sposób na bezpieczniejsze i szybciej działające leki.
GSK opracowało metodę drukowania substancji czynnych leku na tabletkach. Obecnie proces można by jednak zastosować jedynie do 0,5% wszystkich medykamentów podawanych w formie pigułek. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki najnowszemu projektowi odsetek ten wzrośnie do 40%.
Niektóre substancje czynne można rozpuścić w cieczy, która się będzie potem zachowywać jak zwykły tusz [...]. Jeśli jednak pracujesz ze związkami nierozpuszczalnymi, cząsteczki leku pozostają zawieszone w cieczy, co nadaje preparatowi zupełnie inny charakter i stwarza problemy przy próbach wykorzystania podczas drukowania – wyjaśnia dr Nik Kapur z Leeds.
Poza tym, dodaje akademik, w przypadku części tabletek, by uzyskać właściwą dawkę, potrzebne będą wyższe stężenia aktywnych czynników, co wpłynie na zachowanie cieczy. W dodatku kropla leku jest 20-krotnie większa od kropli tuszu w standardowym systemie drukarki atramentowej. Eksperci zespołu będą zatem musieli rozwiązać problem, ile kropelek powinno trafić na tabletkę i jak zwiększyć zawartość substancji czynnych w kropli. Nie obejdzie się też bez określenia właściwości i zachowania zawiesiny, kształtu i rozmiarów dyszy drukarki oraz sposobów pompowania zawiesiny przez urządzenie.
Brytyjczycy sądzą, że drukowany lek powinien działać szybciej, ponieważ substancja czynna znajduje się na powierzchni i nie musi minąć pewien czas, potrzebny na rozłożenie osłonki w układzie pokarmowym i wchłonięcie do krwiobiegu. Co więcej, w przyszłości możliwe stanie się drukowanie wielu leków na jednej pigułce. Dla pacjentów z wieloma dolegliwościami lub leczonych kilkoma preparatami naraz oznacza to wymierne odciążenie żołądka i pamięci.
Przy takim scenariuszu farmaceutycznym poprawi się także kontrola jakości. Skoro każda preformowana tabletka zawiera tyle samo substancji czynnej, można pominąć niektóre procedury kontrolne i medykament szybciej trafi do odbiorców.
Pierwsze tabletki zaczęto przygotowywać w starożytnym Egipcie. Obecnie, mimo postępu technologicznego, zasadniczo niewiele się w tym procesie zmieniło: śladowe ilości substancji czynnych miesza się z wypełniaczami, które pozwalają nadać pigułce poręczny do połknięcia rozmiar (inaczej byłyby zbyt małe do zaaplikowania). Problem polega jednak na tym, by w każdej tabletce znalazła się odpowiednia dawka związku czynnego. W tym celu losowo sprawdza się jakąś część partii schodzącej z linii produkcyjnej.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Czterdzieści lat po lądowaniu ludzi na Księżycu nasz satelita wciąż pozostaje mało zbadany, a ostatnio wręcz regularnie nas zadziwia. Wszystko to dlatego, że nareszcie zabrano się za systematyczne i porządne jego badanie. Nie tak dawno potwierdziły się doniesienia o sporej ilości wykrytej wody w księżycowym gruncie oraz że głębokie kratery mogą być prawdziwymi rezerwuarami wody. Teraz okazuje się, że najprawdopodobniej w polarnych kraterach Księżyca znajduje się... elektryczność.
Przypomnijmy, że za powstawanie cząsteczek wody w księżycowej glebie miałyby być odpowiedzialne reakcje powodowane przez wiatr słoneczny - czyli rozrzedzony, ale nieustanny strumień cząstek: protonów i elektronów, emitowany przez Słońce. Ten sam wiatr słoneczny prawdopodobnie powoduje powstawanie w księżycowych kraterach ładunków elektrycznych, które mogą sięgać setek volt.
Księżyc jest ustawiony względem Słońca w ten sposób, że wiatr słoneczny przepływa nad biegunowymi kraterami, ocierając się o ich krawędzie. Komputerowe symulacje pokazują, że taki strumień cząstek zachowuje się podobnie, jak zwykły ziemski wiatr: załamuje się na krawędziach i „zawiewa" do środka dolin i głębokich kraterów, sięgając ich dna. Różnie jednak zachowują się cząstki słonecznego wiatru, wielokrotnie lżejsze elektrony docierają w większości do dna i przeciwległej ściany krateru, przekazując im swój ujemny ładunek elektryczny. Dodatnio naładowane protony są znacznie cięższe i nie zmieniają tak bardzo kierunku lotu; wpadają do wewnątrz znacznie rzadziej, co powoduje nierównowagę i powstawanie na wewnętrznych ścianach krateru silnego ładunku elektrostatycznego. Wg symulacji najsilniejszy ładunek powstaje po zawietrznej stronie krateru.
Oczywiście taki ładunek nie gromadzi się w nieskończoność. W końcu oddziaływanie ujemnego ładunku z dodatnimi cząstkami wiatru słonecznego spowoduje przepływ prądu i rozładowanie napięcia. Przewodnikiem dla takiego przepływu może być naładowany ujemnie i unoszący się księżycowy pył. Odkrycie to może wyjaśnić niektóre zjawiska widziane przez astronautów programu Apollo. Orbitujący w Module Dowodzenia widzieli delikatne rozbłyski światła na księżycowym horyzoncie podczas wschodu Słońca. Pozostawione w dolinie Taurus-Littrow przez misję Apollo 17 instrumenty Lunar Ejecta i Meteorite Experiment rejestrowały uderzenia pyłu podczas przekraczania linii terminatora (kiedy wiatr słoneczny wieje poziomo ponad gruntem), które mogły być spowodowane takim właśnie rozładowywaniem się ładunków.
Kiedy wreszcie ponowna misja załogowa na Księżyc dojdzie do skutku, takie zgromadzone w kraterach i dolinach ładunki elektryczne mogą być niebezpieczne dla elektronicznego wyposażenia, a być może nawet ludzi. Dlatego konieczne jest ich wcześniejsze zbadanie. W najbliższym czasie naukowcy biorący udział w projekcie Dynamic Response of the Environment at the Moon (DREAM) z NASA Lunar Science Institute chcą przeprowadzić dokładniejsze, trójwymiarowe symulacje efektu „elektryzowania się" kraterów i dowiedzieć się dokładniej, jak rozłożenie ładunków przebiega w rzeczywistości.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Kontrolowanie rozprzestrzeniania się cieczy po powierzchniach jest niezwykle ważne zarówno podczas tworzenia mikromacierzy DNA, w drukarkach atramentowych czy systemach lab-on-chip. Dotychczas jednak uczeni potrafili kontrolować ilość rozprzestrzeniającej się cieczy, ale nie kierunek jej wędrówki. Badacze z MIT-u (Massachusetts Institute of Technology) zaproponowali nową technikę, dzięki której możliwe jest zmuszenie kropli, by przesuwała się tylko w określonym kierunku. Okazało się, że utworzenie miniaturowych struktur na powierzchni, wymusza na kroplach ruch w określonym kierunku.
System opracowany przez profesor Evelyn N. Wang i studentów Kuang-Han Chu i Rong Xiao jest całkowicie pasywny. Miniaturowe struktury na powierzchni powodują, że kropla może poruszać się tylko w jednym kierunku. Wystarczy umieścić ją na odpowiednio przygotowanej powierzchni, by rozpoczęła wędrówkę.
Uczeni z MIT-u umieścili na krzemie małe krzemowe włókna, które z jednej strony pokryto złotem, by zgięły się w konkretnym kierunku. Naukowcy, chcąc udowodnić, że ruch kropli jest wywołany tylko i wyłącznie odpowiednim ukształtowaniem powierzchni, a nie jakąś reakcją chemiczną zachodzącą pomiędzy złotem a krzemem, użyli polimeru do pokrycia testowanej powierzchni, dzięki czemu woda miała kontakt tylko z jednym rodzajem materiału. Także i wówczas kropla poruszała się w określonym kierunku.
Profesor Wang zauważa, że co prawda badania jej zespołu znajdują się w bardzo wczesnym stadium, ale znajdą zastosowanie zarówno w mikrobiologii, systemach testujących, urządzeniach odsalających wodę czy chłodzących układy scalone.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.