Vpliv vina na superprevodnost

Superprevodnost je vedno popularna tema. Ko je predmet ohlajen dovolj močno, preide v superprevodno stanje, ki je značilno po tem, da je v tem stanju njegova električna upornost enaka nič. Hkrati tak predmet ne omogoča prehajanja magnetnega polja in s tem  omogoča njegovo levitacijo v magnetnem polju. Efekt superprevodnosti ima tudi komercialno zanimive aplikacije. Kdaj drugič več o tem. Eden od glavnih problemov manjše uporabe efekta superprevodnosti je v tem, da je potrebno predmet izredno močno ohladiti, predno postane superprevoden. Zato je iskanje materialov, ki omogočajo doseganje efekta superprevodnosti pri višji temperaturi zelo popularno.

Japonska skupina raziskovalcev je (v pomanjkanju bolj racionalnih idej ali morda za zabavo) poskusila povišati t.i. kritično temperaturo tako, da so osnovni superprevodni material obdelati z vinom in tako spremeniti njegove superprevodne lastnosti. Izkaže se, da je v te namene najučinkovitejše francosko vino in sicer Beaujolais (beri "bužule") (vrsta Gamay - beri game). Preverili so seveda tudi druga fancoska vina (merlot, kabernet, pinot, sauvignon itd). A bužule je najbolši.  O tem so objavili celo resen znanstveni članek v reviji z odprtim dostopom: Tartaric acid in red wine as one of the key factors to induce superconductivity in
FeTe0.8S0.2 (http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1203/1203.4503.pdf). Raziskali so tudi vzrok za to posebnost bužuleja. In sicer naj bi se skrival v tartarični kislini (karkoli to že je), kar so dokazali tako, da so jo izolirali in nato z zmešano v vodi dobili podobne rezultate. Ne pa čisto enake, kar nakazuje, da je v magičnem bužuleju še kaj več kar vpliva na superprevodne lastnosti.
Potrebno je omeniti, da so poskusili tudi z različnimi vrstmi piva, sake, itd. Zelo verjetno pa niso poskusili naših vin, kaj šele raznih zvarkov, ki jih znamo v Sloveniji narediti iz odpadnega sadja. Torej je nekaj prostora še za naše raziskovalce superprevodnosti):


Viri:

• http://www.physorg.com/news/2011-05-red-wine-clue-superconductive-future.html
• http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1203/1203.4503.pdf
• http://www.physorg.com/news/2011-05-red-wine-clue-superconductive-future.html
• http://www.popsci.com/science/article/2012-03/light-bodied-beajoulais-creates-iron-based-superconductors

Osvetlite si šotor

Včasih je ideja stara, pa še vedno zanimiva. Vsaj zame. Na primer, že leta 2007 je ScienceDaily poročal o svetlobnih panelih, ki so fleksibilni in enostavni za uporabo. Kot primer uporabe so navedli uporabo v šotoru, kjer ima določen del šotora fleksibilno blago, ki sveti. Kako delujejo?  Gre za elektroluminiscenčne večplastne strukture, ki vsebujejo plast fosforja, ki zasveti ob naletu energetiziranega delca (ki mu ob trku preda del energije, ki preide v svetlobno). Izdelava izgleda (glej video) precej preprosta - dovolj je naprava za sitotisk.

Zakaj ta tehnologija ni bolj razširjena dandanes. Kot kaže je kar nekaj ovir na poti, da zadeva ni bolj razširjena. Prvič zahteva kar nekaj napajanja, kar ni eksplicitno omenjeno vendar, če zadeva deluje podobno kot fosforescenčni zasloni, napetost navadne baterije ne bo dovolj, da bi se fosfor predramil. Očitno tudi cena ni zanemarljiva, saj je potrebno fosforescenčno snov nanesti na transparenten material, ki mora imeti hkrati nanešeno tanko prevodno plast, itd., itd. Nekaj dobro razčlenjenih razlogov se najde v prispevku: http://www.omnexus.com/resources/editorials.aspx?id=24670 , v katerem razložijo, zakaj gre trenutno tehnologija v prid poceni LED osvetlitev.

Vir: Light up tents:  http://www.sciencedaily.com/videos/2007/0606-light_up_tents.htm

Nekateri so za hladno

Večkrat se pojavi potreba po hlajenju določenih delov naprav, ki se izredno močno segrevajo in ob pregretju lahko povzročijo poškodbe in dokočno okvaro. Obstaja seveda več načinov odvajanja toplote, enega zanimivejših sem spremljal tudi sam ob doktoratu kolega Boštjana Žagarja, ki je uporabil Peltierove elemente na kritičnih mestih naprav za vbrizgavanje plastike. Morda še bolj inovativen pristop pa prihaja iz Nase, ki so v podoben namen uporabili elektrohidrodinamski princip (EHD).
Princip EHD opisuje zgornja slika. Potrebujemo naelektrene delce, kar ni tak problem. Vzpostaviti je potrebno le električni tok med dvema elektrodama in nosilci tega toka predstavljajo nelektrene delce, na katere bo nato delovala sila. V ta neman potrebujemo še magnetno polje, sila pa deluje pravokotno tako na smer gibanja nabojev kot na smer magnetnega polja (F=QvxB). Q je električni naboj (elektrina), v hitrost, B pa magnetno polje, ki ga vzpostavimo s tokom v spodaj ležeči tuljavici, kot prikazuje slika na sredini.
Fizikalni princip je torej znan že dolgo, je pa morda pri Nasi originalna ideja, da se zadevo ne uporabi le kot pumpico pač pa kot miniaturni odvajalnik toplote. In to seveda, za miniature leteče predmete, kaj bi drugega pričakovali od njih.

In kako se realizira takšne naprave. Tako kot mnogo podobnih, z uporabo MEMS tehnologije, ki sem jo omenil že mnogokrat (in jo verjetno tudi še bom):.


Vir:

Making Hot, Way Cool New Thermal-Control Technology to be Demonstrated this Spring: http://www.nasa.gov/topics/technology/features/thermal-control-tech.html 

Sončne celice iz papirja

Vse okoli zelene energije se vedno bolj vrti okoli izrabe sončne energije. Čez deset let bo imel vsak na strehi module za proizvodnjo električne energije, če ne drugega, jo bomo uporabili za poganjanje domačih računalnikov. Ali pa če bi morda za par stopinj ohladili sobo...
Vse je seveda odvisno od cene, zato ne preseneča, da je raziskav na področju izkoriščanja sončne energije vedno več. Zanimiv se mi zdi koncept sončne celice na papirju, ki obeta izdelavo izredno poceni sončnih modulov. Italijanska tovarna Eni in znana ameriška univerza MIT imata dogovor o razvoju in komercializaciji takih materialov. Njihova posebnost je predvsem nizka cena in so zato nemenjene za tiste aplikacije, kjer ni potrebna zelo robustna in dolgotrajna raba.

V podobno smer gredo tudi Nemci (še posebno zdaj, ko so se namenili zapreti nuklearke bodo morali potiskati kar nekaj sončnega papirja) s projektom MOPS (Mass printed organic paper solar cells), ki si obetajo printanje sočnih celic kar z navadnim printerjem.

Sam imam že nekaj zamisli, kako to tehnologijo uporabiti ....
Go for it.

Vir:

Paper solar cells by 2015,  http://www.plusplasticelectronics.com/energy/paper-solar-cells-by-2015-31102.aspx

Organi na čipu - za hitrejše raziskave delovanja zdravil

En najbolj kompleksnih postopkov izdelave novih zdravil je njihovo testiranje. Znanstveniki morajo najprej testirati zdravila na (celih) živalih, kar ni poceni in še manj etično. Poleg tega ni nujno, da rezultati predvidijo vse efekte, jas lahko človeški organizem reagira specifično.

Tako so sedaj znanstveniki prišli na idejo, da testirajo zdravila na manjšem vzorcu živega organizma, ki ga vpnejo v mikročip, ki služi simulaciji okolja v katerem se bi nahajal vzorec. Če smo mikročipe, ki omogočajo detekcijo. analizo in drugo obravnavo bioloških substanc na mikročipu imenovali Laboratorij na čipu, sedaj sisteme, ki omogočajo analizo delovanja dela organizma Organi na čipu.

Znanstveniki s Harvarda so tako vzeli vzorce pljuč in jih vpeli na mikročip, ki tako delujejo kot sistem, ki diha, prenaša hranilne snovi do celic in se imunsko odziva na neznane dražljaje. Podobno so japonski znanstveniki opazovali odziv "organizma z rakastimi celicami" na čipu na zdravila.

 Taki sistemi so seveda šele na začetku raziskav, nedvomno pa se bodo spoznanja s tega področja s časom razširila in obogatila.

Več: Organs-on-a-Chip for Faster Drug Development New devices may help bring drugs to market faster

Pospeševalnik na čipu

Znani so veliki pospeševalniki delcev, kjer je radij pospeševalnika lahko več kilometrov. En večjih je npr. dobro znani CERN. Manjši pospeševalniki so npr. polmera nekaj dest ali sto metrov. En takih je v naši neposredni soseščini, pravzaprav na Slovenski zemlji v Bazovici pri Trstu, t.i. Sinhrotron Ellettra. Sedaj pa je raziskovalcem uspelo narediti tudi pospeševalnik delcev izredno majhnih dimenzij. Naredijo ga kar na čipu s t.i. MEMS tehnologijo - tehnologijo mikroobdelave silicija, ki ima za osnovo polprevodniško tehnologijo izdelave elektronskih elementov, vendar je ta tehnologija prirejena še za dodatno obdelavo osnovnega substrata (običajno silicij). Na MEMS konferenci 20011 v Cancunu, Mehika, so predstavili miniaturni pospeševalnik delcev, ki lahko ione argona pospeši do energije 1,5 keV (kilo elektronvoltov) na poti petih milimetrov, nakar je potrebno smer delca ukriviti, kar naredi naprava z vzpostavitvijo ustreznega prečnega električnega polja. V običajnih pospeševalnikih uporabljajo za pospeševanje nabojev električno polje, za ukrivljanje poti pa močne (in drage) magnete. ...

Več o tem in o zanimivih možnostih uporabe take naprave si preberite v originalnem članku:

Stanford researcher's new stretchable solar cells will power artificial electronic 'super skin, Stanford Report, February 22, 2011

Miniaturni pospeškometri iz papirja

Miniaturni pospškometri izdelani z MEMS tehnologijo mikroobdelave (Micro-Electro-Mechanical-Systems) so znani že nekaj časa. Morda najbolj znana aplikacija so zračne blazine, kjer pospeškometer zazna trk in sproži napihovanje blazine. Novejše aplikacije so v prenosnih računalnikih in telefonih, kjer skrbijo za avtomatično zaustavitev diska ob padcu, zaznavanja spremembe rotacije zaslona itd.

Še cenejši senzorji bi seveda omogočali nove aplikacije. Raziskovalcem iz Harwarda je uspelo izdelati tak poceni način izdelave miniaturnih pospeškometrov in sicer kar iz papirja. Za osnovo so vzeli kar papir za kromatografijo in z uporabo principa piezoresistivnosti (sprememba električne upornosti pri raztezku) realiziral senzorje, ki jih je mogoče izdelovati kar s pomočjo tehnike sitotiska. To pa je seveda mnogo ceneje, kot z uporabo drage mikrotehnologije.

Več: Spectrum IEEE

OKNA, KI DAJEJO ELEKTRIKO

Slej ko prej se bo to zgodilo - da bomo imeli vgrajena okna, ki bodo delovala podobno kot paneli s sončnimi celicami. Razvoj neprenehoma poteka v smer novih materialov, ki bi to omogočali. Potrebno je pač izdelati ustrezno tanek in transparenten film, ki bi imel lastnosti sončnih celic, to je, ločevanja električnega naboja med elektrodami.

Nedavno so raziskovalci iz U.S. Department of Energy's (DOE) Brookhaven National Laboratory and Los Alamos National Laboratory) poročali o izdelavi tankega filma relativno velike površine, ki omogoča absorpcijo svetlobe in separacije naboja (Xu et al., Chem Mater (2010) doi: 10.1021/cm102160m). Običajne sončne celice so iz polprevodniških materialov, zaradi cenenosti najpogosteje iz amorfnih, to je takih, ki nimajo zelo urejene kristalne strukture. Novejše raziskave, tudi omenjena, pa potekajo na področju uporabe polimerov, ki jih ustrezno obdelajo, da pridobijo polprevodniške lastnosti. Xu s sodelavci je dosegel transparentnost takega materiala s kontroliranim dodajanjem fulerenov (fulereni so molekule sestavljene iz atomov ogljika in soo oblike votle krogle ali valja- http://en.wikipedia.org/wiki/Fullerene). Dobljeni film ima strukturo satovja. To omogoča, da je material transparenten, saj so močne vezi ustvarjene le v stenah satovja, v sredini pa je materiala manj in je s tem transparenten.

Tak material jim je uspelo dobiti s pomočjo pretoka mikronskih kapljic vode preko tankega filma iz mešanice polimera in fulerenov. Kapljice so se ugreznile v strukturo iz polimerov in fulerenov in ko je po procesu voda izhlapela je ostalo omenjeno satovje.

(ne moreš da verjameš):

Vir: http://www.materialstoday.com/view/14348/power-generating-windows/

Breakthrough: Scientists harness the power of electricity in the brain

Researchers at the school and colleagues from the Swartz Center for Computational Neuroscience at the University of California, San Diego have developed technology that for the first time allows doctors and scientists to noninvasively isolate and measure electrical brain activity in moving people.
This technology is a key component of the kind of brain-computer interfaces that would allow a robotic exoskeleton controlled by a patient's thoughts to move that patient's limb, said Daniel Ferris, associate professor in the School of Kinesiology and author of a trio of papers detailing the research.

Tako nekako se začne članek na Physorg.com (http://www.physorg.com/news/2010-11-breakthrough-scientists-harness-power-electricity.html). Zelo bombastično. Problem je v tem, da je dandanes toliko novic, da jih je težko presortirati in presoditi ali so resnično usodne in izredno pomembne. Novinarji pač radi malo začinijo, popoprajo članke, da se naredi čim večji veter. Da se o zadevi govori in piše. In zelo težko je presoditi, ali je stvar resnično revolucionarna ali ne. Ko sem - res nekoliko na hitro - pogledal bolj pobliže vire, iz katerih je nastal zapis, se izkaže, da gre za zelo mukotrpne in že dolgotrajne raziskave električnih signalov, ki jih lahko merimo na površini človeškega telesa, saj milioni in milioni celic v našem telesu med sabo komunicirajo s pomočjo električnega toka. Do določene mere lahko to dogajanje zaznamo na površini telesa (še lažje pa v notranjosti) z primerno postavitvijo elektrod in merjenjem električnega potenciala. Metoda je že dolgo znano pod imenom EEG (elektroencefalografija, glej recimo Wiki: http://en.wikipedia.org/wiki/Electroencephalography), obstajajo pa tudi podobne metode npr. merjenja mišičnih odzivov (EMG - elektromiografija) ali pa tudi morda še najbolj znana EKG (elektrokardiografija), ki nam jo hitro naredijo v vsaki malo bolje opremljeni zdravniški ambulanti, če sumijo na nevarnost srčnega infarkta.

No, problem EEGja je, da izmerimo (poleg šuma) zelo veliko signalov, ki jih je potrebno nekako obdelati in povezati s tem, kaj se dogaja v npr. možganih. Tu pride prav malo matematike, obračanja matrik in podobno, recimo z metodo ICA (independant component analysis) od koder se poskuša izluščiti kakšno koristno informacijo. Zadeva je še dolgo od tega, da bi bila dorečena. Je pa res, da so senzorji vedno boljši, manjši, elektronika ima manj šuma, računalniki hitrejši, kar vse pripomore k boljšim raziskavam. Tudi na tem področju.

Bakterije in elektrika

Zelo mamljiva je zamisel, da bi nam bakterije delale elektriko. Znanstveniki ugotavljajo, da bi morda nekaj takega bilo mogoče. Raziskave nekih globokomorskih bakterij so pokazale, da v kolikor jih postavimo v okolje z malo kisika, tvorijo male poganjke/nanocevke iz proteinov, ki imajo sposobnost iskanja kisika, pri čemer so sposobne elektrone razširjati po "ožičenem" sistemu, ki ga vzpostavijo z nanocevkami. Kisik je znan kot akceptor (prejemnik) elektronov, bakterije pa naj bi "dihale" na ta način, da oddajajo elektrone. Torej naj bi sistem nanocevk deloval kot elektrofikacijski sistem, ki bi olajšal prenašanje elektronov iz enega mesta do drugega, pač, do tja, kjer se nahajajo akceptorji.

Ključne besede: bacteria go electric, nanowire biological circuit, ...