‘Zonnecel’ produceert waterstof

Geplaatst op door
Beantwoorden
Watersplitser

Met behulp van een kobalt-katalysator en een halfgeleider (GaP) wordt water direct gesplitst in waterstof en zuurstof (foto: Lawrence Berkeley-lab)

Het is een oude droom om net als planten direct zonlicht te kunnen omzetten in voor het organisme bruikbare energie. Zeker 30 jaar geleden was ik in Berlijn bij, dacht ik, de afdeling bionica van de technische universiteit in het toen nog verdeelde Berlijn, waar onderzoekers enthousiast vertelden over plantjes die waterstof produceren. Het verhaal is vaak herhaald, zij het dat het dan steeds weer om andere onderzoekers ging: ergens was er kennelijk steeds iets niet helemaal goed gegaan. Afijn nu dus weer een verhaal van een systeem dat zonlicht gebruikt voor de directe omzetting van water in zijn basiscomponenten zuurstof en waterstof. Halleluja. Nog maar even afwachten wat dat oplevert.
Onderwijl kan ik wel vertellen wat de onderzoekers van de Lawrence Berkeley-lab, onderdeel van het Amerikaanse ministerie van energie, hebben uitgevoerd: ze hebben met behulp van zonlicht water ontleed in waterstof en zuurstof. Het hart van het systeem is een halfgeleider die licht opvangt en omzet in energie waarmee water is te ontleden in zijn basiscomponenten. De halfgeleider krijgt daar hulp van een katalysator, die de splitsing van water vergemakkelijkt.
Aan energie ontbreekt het de aarde niet. Elk uur komt, volgens het persbericht van het instituut, meer zonne-energie op de aarde terecht dan de mensheid in een jaar opsoupeert. Het lab waar het onderzoek gedaan is, het centrum voor kunstmatige fotosynthese (JCAP), is in 2010 opgericht. De doelstelling van het lab is de (natuurlijke) fotosynthese 10 keer zo efficiënt te maken.
In oudere systemen zijn de katalysatoren vastgezet op een niet lichtgevoelige ondergrond. Daarbij moet een externe stroombron gebruikt worden om water te splitsen. Gary Moore en zijn medewerkers hebben de ‘stroomgenerator’ (de halfgeleider) en de katalysatoren gecombineerd. “Daardoor kunnen we eenvoudig door het belichten van de fotokathode waterstof genereren”, stelt Moore.
De fotokathode van Moore bestaat uit de halfgeleider galliumfosfide en een kobaltkatalysator. Galliumfosfide absorbeert zichtbaar licht waarmee het meer licht van de zon kan opvangen dan een halfgeleider die absorbeert in het ultraviolette spectrum, hetgeen resulteert in een hogere ‘energieopbrengst’ en (dus) hogere waterstofproductie. Het vervelende van galliumfosfide is alleen dat die halfgeleider tamelijk onstabiel kan zijn in een fotoelektrochemisch proces.
Moore en zijn medewerkers ontdekten dat als je de halfgeleider bedekt met een laag kunststof (polyvinylpyridine) die stabiliteit toeneemt terwijl tegelijkertijd de waterstofproductie aanzienlijk stijgt. “Dat modulaire systeem van halfgeleider, deklaag en katalysator betekent dat we ook andere combinaties kunnen uittesten. Zo zouden we de dure metaalkatalysatoren de we nu gebruiken kunnen vervangen door kats die gebaseerd zijn rijker op aarde voorkomende materialen”, stelt Moore. Ondanks zijn goede elektronisch eigenschappen kan galliumfosfide een deel van het zichtbare zonnespectrum niet absorberen, waardoor de ‘energieopbrangst’ niet optimaal is. Moore is nu op zoek naar halfgeleiders die een groter deel van het spectrum opnemen en katalysatoren die sneller werken bij lagere spanning. Ook onderzoeken de wetenschappers of met hun systeem het broeikasgas kooldioxide kan worden gereduceerd.

Bron: Eurekalert

Maakt armoede dom?

Geplaatst op door
Beantwoorden

Het lijkt er op dat mensen met geldzorgen minder hersenruimte over hebben voor andere zaken.  Ze lijken ‘gevoeliger voor slechte beslissingen die hun situatie laten voortduren”, formuleert de Amerikaanse krant de Washington Post het voorzichtig. Een normaal mens zou zeggen: ze worden dom.
“Eerder onderzoek leek uit te wijzen dat armen hun armoede zelf te verwijten is. Ze werken niet hard genoeg en zijn niet ambitieus”, zegt (mede)auteur van de studie Jiaying Zhao van de universiteit van British Columbia in het wetenschapsblad Science. “Wat we zeggen is dat het niet om het individu gaat, maar om de situatie.”
Als onderdeel van de studie onderwierpen de onderzoekers twee categorieën proefpersonen aan tests: winkelaars met een laag en modaal inkomen in een winkelcentrum in de Amerikaanse staat New Jersey en suikerboeren op het Indiase platteland. De Amerikanen ondergingen een serie tests om hun iq te meten en de mate van impulsbeheersing. De helft kreeg een ’treitervraag’ om hun aandacht te richten op financiële perikelen: wat zou je doen als je auto het begaf en je  $1,500 voor de reparatie? Die Indiase boeren werden getest op kennis en beslisvermogen voor de suikeroogst, een krappe tijd, en erna als de financiële problemen wat minder waren. Het bleek dat mensen die worstelen met geldproblemen een lagere iq hebben (-13 punten), ongeveer zoals mensen die een nacht niet geslapen hebben.
Volgens mede-auteur Sandhil Mullainathan, econoom van Harvard, is vaak verondersteld dat arme mensen arm zijn wegens gebrekkige vaardigheden, al of niet ten gevolge van meegemaakte drama’s of persoonlijke leefomstandigheden. Volgens de studie zou, dus, blijken dat dat echter iedereen onder dezelfde omstandigheden zou overkomen. De vaardigheden lijken weer terug te komen als de geldproblemen voorbij zijn.
Volgens Zhao en  Mullainathan kunnen de onderzoeksresultaten, als ze door ander onderzoek worden bevestigd, grote gevolgen hebben voor de politiek. De overheid zou starters niet moeten lastig vallen met ingewikkelde formulieren of moeten opzadelen met geldproblemen (belasting). Dat zou ten koste van hun slimheid kunnen gaan.

Bron: Washington Post

Hersenen groeien in kweekbak

Geplaatst op door
Beantwoorden

MinihersensHet is alsof sedert zowel de VS als de EU vrij wat geld hebben/heeft uitgetrokken voor onderzoek om ons ingewikkeldste orgaan, de hersenen, te doorgronden, er een constante stroom van onderzoeksnieuws over hersenen is ontstaan. Vreemd is dat natuurlijk niet, want, tenslotte, ook bij de wetenschapper en zijn instituut moet er brood op de plank. In Wenen hebben onderzoekers, uitgaande van stamcellen, voor het eerst menselijke hersenen ‘gemaakt’; of eigenlijk minihersens met ‘afdelingen’ die ook normale hersens hebben zoals de cortex, hippocampus en soms zelfs netvliezen. De minihersens stellen onderzoekers in staat de ontwikkeling van hersens te bestuderen. Voor dergelijke studies worden meestal muizenhersenen gebruikt, maar de hersens van mensen zijn zo verschillende van die van dieren dat dergelijk onderzoek slechts een groffe indicatie geeft van hoe hersenen in elkaar steken. “Muismodellen werken niet,” zegt Jürgen Knoblich instituut voor moleculaire biologie (IMB) in Wenen.
Om ‘hun’ hersens te laten groeien begonnen Knoblich en zijn medewerkers met pluripotente stamcellen en zetten die cellen op een voedingsbodem nodig voor de ontwikkeling van hersens. Eerst ontwikkelde zich een weefsellaag die op den duur zou kunnen uitgroeien tot het zenuwstelsel van een embryo. Het weefsel werd ‘verpakt’ in een gel dat als geraamte diende voor de ontwikkeling van een driedimensionale structuur. Binnen een maand hadden de stamcellen zich ontwikkeld tot hersenachtige ‘organoïden’ met een doorsnee van 3 à 4 mm met structuren die overeenkomen met die welke in hersenen voorkomen. “Als je de cellen de juiste voeding geeft, dan hebben die een verbazingwekkend vermogen tot zelforganisatie”, zegt IMB-medewerker Madeline Lancaster. Overigens in geen van de minihersens die er ‘gemaakt’ werden, vielen kleine hersenen te ontdekken. Dus de minihersens waren nooit compleet. Er werd wel hersenactiviteit gedetecteerd, maar de onderzoekers willen gezegd hebben dat dat niet betekent dat er een bewustzijn is.
Het nieuwe hersen’model’ heeft al nieuwe inzichten opgeleverd over wat er mis kan gaan bij de ontwikkeling van hersens. Om, bijvoorbeeld, het fenomeen van onvolgroeide hersens (=microcefalie) te kunnen bestuderen, zijn cellen gebruikt afkomstig van iemand met die afwijking. Een tijdlang delen de stamcellen zich in nieuwe stamcellen om in aantal te groeien. Na een tijdje begint de differentiatie met de ontwikkeling van neuronen, een zogeheten asymmetrische celdeling. Bij microcefalie vonden de onderzoekers dat de periode van stamceldeling korter duurde dan normaal. Dat leidt uiteindelijk dus tot kleinere hersenen. Dat kleinere aantal neuronen had iets van doen met een eiwit (CDK5RAP2). Als dit eiwit aan de voeding van de hersens-in-wording werd toegevoegd, nam het aantal gevormde neuronen toe.
Op het ogenblik zijn de gevormde minihersens zo groot als die van een foetus in de eerste ontwikkeling. Om die te laten uitgroeien tot volwassen hersens zijn ook bloedvaten nodig. Die zouden ook uit de oorspronkelijk stamcellen moeten voortkomen, maar dat is een veel lastiger proces dan de pure ontwikkeling tot hersencellen. Als de onderzoekers dat voor elkaar krijgen dan hebben ze het ideale studiemateriaal voor hersenonderzoek, maar zo ver is het nog (lang) niet.
Bewustzijn (wat dat ook moge wezen) zouden die (dus) niet kunnen hebben, benadrukken de onderzoekers. Knoblich: “De complexe activiteiten voor hogere hersenfuncties kunnen ze niet aan.” Hoe hij dat weet is niet duidelijk. Tenslotte heeft hij alleen nog maar iets in de buurt foetale hersens laten groeien. Dat is natuurlijk al heel wat, maar op basis daarvan uitspraken te doen over het al of niet hebben van een bewustzijn, lijkt me wat voorbarig.

Bron: New Scientist (foto: New Scientist)

Ik stuur jouw vinger met mijn gedachten

Afbeelding

Beantwoorden
Hersencommunicatie

Links de ‘zender’ Rao, rechts de onvrijwillige ontvanger, Andrea Stocco, die het commando ‘vuur’ van de ontvanger onvrijwillig uitvoert. (foto: univ. v. Washington)

Onderzoekers van de universiteit van Washington hebben, naar verluidt, voor het eerst via ‘denkkracht‘ een vinger laten bewegen; niet de eigen vinger maar de vinger van een collega in een andere kamer. De hersensignalen werden via internet (Skype) van de een op de ander overgebracht. Rajesh Rao, een van de twee onderzoekers, speelde een computerspel met ‘denkkracht’: zijn hersensignalen werden gebruikt om, via een met elektroden uitgeruste ‘badmuts’, een stip in een computerspel over het scherm te bewegen. Op het moment dat de stip in een cirkel terechtkwam gaf hij met zijn hoofd het commando ‘vuur’. Zijn collega Andrea Stocco, voorzien van een ‘badmuts’ met een magnetische hersenstimuleringsspoel boven de linker motorische schors (het hersendeel dat verantwoordelijk is voor bewegingen), drukte op de knop, zonder dat zijn hersenen daar opdracht toe hadden gegeven. “Internet is er om computers te verbinden. Wij hebben er hersens mee verbonden,” zegt Stocco. “We willen weten wat er in hersens gebeurt door direct informatie van de een naar de ander te versturen.”
De ‘badmuts’ van Rao was dezelfde als die gebruikt wordt voor het maken van een EEG. Stocco droeg een paarse muts met een magnetische hersenstimuleringsspoel. Hij kon het scherm van Rao niet zien. Stocco onderging de ‘opdracht’ van Rao om te ‘vuren’ als een zenuwtic.  “Het was zowel opwindend als irritant.” Rao: “Dit was eenrichtingsverkeer. De volgende stap is tweerichtingsverkeer tussen twee hersenen.”

Proefopzet hersencommunicatie

De proefopzet. De ‘denkkracht’ van de zender, een EEG, wordt opgenomen. Als het commando ‘vuur’ wordt gegeven, wordt het signaal doorgegeven naar een hersenstimulator op het hoofd van een ontvanger, die vervolgens ook ‘schiet’ (foto: universiteit van Washington).

Dat is allemaal leuk, maar waar zou dat goed voor kunnen zijn? Stocco denkt dat de hersen-/hersencommunicatie zou kunnen helpen in een situatie waarin een piloot onmachtig is te handelen en de verkeersleider dat voor hem/haar doet via hersencommunicatie. Hoe die hersenen dan moeten communiceren is mij een raadsel of moeten we in de nabije toekomst allemaal een ‘badmuts’ op met internetverbinding? Stocco denkt ook dat mensen die elkaars taal niet spreken zo toch, heel beperkt, kunnen communiceren. Beide onderzoekers gaan nu proberen om ingewikkelder informatie over te brengen. Bel me als je iets nuttigs gevonden hebt…

Bron: Universiteit van Washington.

‘Gekke’ prof overlijdt voor hij de pekdruppel ziet vallen.

Geplaatst op door
Beantwoorden
John Mainstone bij 'zijn' perkdruppelproef (foto: universiteit van Queensland)

John Mainstone bij ‘zijn’ perkdruppelproef (foto: universiteit van Queensland)

Gelukkig heb je nog steeds maffe geleerden. John Mainstone, vroeger hoofd van de vakgroep natuurkunde aan de universiteit van Queenland (Australië), was hoeder van de in 1927 door Thomas Parnell opgezette pekdruppelproef.  Pek ziet er uit als een vaste stof, maar is in feite een vloeistof was Parnells redenering en hij zou dat laten zien door het uit te gieten. Hij vulde een glastrechter met pek en nu was het wachten op de druppels. Overigens duurde het drie jaar voor het pek zich naar de glastrechter had gevormd. Mainstone nam de proef ruim 50 jaar geleden onder zijn hoede. Hij is onlangs op de leeftijd van 78 jaar gestorven, zonder dat hij ook echt ooit een druppel heeft zien vallen.
In die 83 jaar sedert dat de trechter zich ‘gevuld’ had, hebben zich 8 druppels gevormd, maar het moment suprême werd steeds net gemist. In 1988 zou het dan weer zo ver zijn. Mainstone wilde nog gauw een kop koffie gaan halen, maar het wonder was gebeurd toen hij weer met de koffie bij de glastrechter stond. November 2000 was het weer raak: een druppel pek in wording. Pech o verdomde pech: de webcamera viel uit toen het gebeurde.
De dood van Mainstone maakt geen eind aan het experiment. Om alle pech voor te zijn, zijn er drie webcamera’s geïnstalleerd. Volgens Mainstone zou die druppel voor het eind van dit jaar gaan vallen.
Toch heeft Mainstone niet helemaal voor niks geleefd. Aan het Trinity College in Dublin loopt sedert 1944 ook een pekproef. De Ieren zijn wel in staat geweest het vallen van een pekdruppel te filmen. Mainstone kon er geen genoeg van krijgen.

Bron: Der Spiegel

Wat weten we van de gifaanval in Syrië?

Geplaatst op door
Beantwoorden
Wie vuurde de raket met zenuwgas af? (foto: EPA)

Wie vuurde de raket met zenuwgas af? (foto: EPA)

Rusland lijkt om. VN-inspecteurs mogen van Poetin de jongste gifaanval op wijken van Damascus onderzoeken, waarbij meer
dan 1000 doden zouden zijn gevallen. Dat is een stapje vooruit, maar, stelt het populair wetenschappelijke blad New Scientist, zelfs als de inspecteurs, die al in Syrië zijn in verband met drie andere aanvallen, toestemming krijgen ter plekke onderzoek te doen, dan betekent dat nog niet dat ze er precies achter komen hoe de vork aan de steel zit.
Ondertussen loopt de temperatuur op. Obama, die gezegd heeft dat gifaanvallen door het regime een ‘rode lijn’ vormen die niet overschreden mag worden, gaf de bijzonder slappe reactie dat als bewezen is dat Syriës president Assad verantwoordelijk is voor de jongste gifgasaanval, dat Amerika daar aandacht aan zou moeten besteden. Dat er een gifgasaanval heeft plaatsgehad is gebaseerd op videobeelden van de slachtoffers, ooggetuigenissen en beelden van, zo lijkt, de restanten van een raket. Dat wijst op een raketaanval, maar het is ook mogelijk dat de raket geen gifgas bevatte maar een chemische fabriek of magazijn heeft geraakt. Toch zijn de meeste deskundigen het er over eens dat de getoonde beelden duiden op iets zeer macabers. “Het is duidelijk dat de mensen ergens door zijn getroffen”, zegt Howard Hu van de universiteit van Toronto en medisch adviseur van Natuurkundigen voor mensenrechten. De verschijnselen bij de slachtoffers wijzen op een organofosfaatachtig zenuwgas zoals sarin, maar om dat met zekerheid te kunnen zeggen zijn duidelijker beelden van de slachtoffers nodig. Het gaat dan, bijvoorbeeld, om zeer vernauwde pupillen en kwijl. Ook zouden de slachtoffers duidelijke kernmerken moeten hebben van verstikking zoals een blauwiïge gloed op de huid en een wasachtig uiterlijk.

Volgens gegevens van de informatiedienst van het Amerikaanse congres, beschikt de Syrische regering over voorraden van de zenuwgassen sarin, mosterdgas en VX. Als de inspecteurs onderzoek mogen doen op het strijdveld, zouden de VN-inspecteurs gedetailleerder gegevens kunnen verzamelen, maar tot dusver is de Syrische regering niet erg welwillend. Hoe lang er nog bewijs is te vinden is afhankelijk van het gebruikte gas. In een gematigd klimaat, verdwijnt sarin net zo snel als water, maar de afbraakprocessen in het lichaam zijn bekend, zodat sporen van een sarinaanval nog maanden later te traceren zijn.
De inspecteurs zullen allereerst ter plekke, als het zover komt, monsters (urine, bloed, haar, huid e.d.) moeten nemen van de slachtoffers, de levende en de dode. Als het mogelijk is zouden overledenen volledig onderzocht moeten worden. Ook onderzoek van boombladeren, grondmonsters, dode dieren en behang zou iets kunnen opleveren.
Wapeninspecteurs gebruikten vroeger draagbare gaschromatografen en massaspectrometers voor hun onderzoek ter plekke van de monsters. Als dat niet mogelijk is, dan moeten de monsters worden ingevroren en naar een erkend lab worden gestuurd. Er bestaat altijd nog een mogelijkheid dat monsters Syrië worden uitgesmokkeld voor de inspecteurs ter plaatse zijn. Obama heeft zijn veiligheidsdiensten gevraagd die te verzamelen. Dat is eerder gebeurd.
Het zekerste bewijs kan worden geleverd door resten van de raket, maar dat vertelt nog niet wie die raket heeft afgeschoten. Dat gaat ook het boekje van de inspecteurs te buiten. Beelden van de gebruikte raket lijken te wijzen in de richting van een zelfgemaakt wapen dat, waarschijnlijk, ook door rebellengroepen wordt gebruikt. Na een aanval in maart vorig jaar in Khan al-Assal in Aleppo, mocht een Russisch team de zaak onderzoeken. De Russen concludeerden dat de ‘huisgemaakte’ raket met sarin wezen op fabricage door een kleinschalig bedrijfje en dat die (dus) hoogstwaarschijnlijk door opppositiegroepen was gelanceerd. De Amerikanen zeiden in juni dat ze er vrij zeker van waren dat de aanval was uitgevoerd door regeringstroepen van Assad, evenals een aantal andere aanvallen in 2012. De Britse regering is er van overtuigd dat de jongste, vermoedelijke, gasaanval uit de koker van de Syrische dictator komt. Dus zelfs als de VN-inspecteurs onderzoek mogen doen, dan zullen de diverse landen elk hun eigen conclusies trekken, zo is de eindconclusie van het Britse blad.

Bron: New Scientist

Verzuring oceanen niet alleen slecht voor koralen

Geplaatst op door
Beantwoorden
Koralen en vissen

Koralen lossen letterlijk op door de verzuring van de oceanen. Vissen lijken daar weinig last van te hebben (foto: univ. van Queensland (Australië)

De verzuring van de oceanen door de stijging van het kooldioxidegehalte in de atmosfeer is niet alleen van invloed op de koraalriffen, maar zal waarschijnlijk het hele leefmilieu daar aantasten. Dat valt te lezen in een nieuwe studie  van het Duitse Alfred Wegner-instituut (AWI) voor pool- en zeeonderzoek in Bremerhaven. Waarschijnlijk zullen voor lange tijd de soortensamenstelling van de zeeën en oceanen veranderen, vermoeden de onderzoekers.
Oceanen nemen zo’n kwart van de totale kooldioxide-uitstoot op. Daar reageert kooldioxide met water en vormt koolzuur. Daardoor wordt de pH-waarde van het water lager (hoe lagere pH, hoe zuurder het water). De schattingen gaan van 0,26 pH-eenheden in 2050 tot 0,4 tot een 0,5 in 2100. Dat lijkt weinig, maar daarbij moet wel bedacht worden dat pH een logaritmische waarde is: een daling van een 0,5 betekent dat het water ongeveer drie keer zo zuur wordt. Dat heeft zeer waarschijnlijk gevolgen voor de planten en dieren in de oceanen. Van enkele soorten staat dat al vast, maar de omvang van die bedreiging was tot nu toe niet goed onderzocht. De Duitse onderzoekers hebben 167 studies bekeken, waarin in het totaal 153 soorten zijn bekeken. “We hebben bijvoorbeeld gekeken of de stofwisseling, groei, kalkvorming of het gedrag veranderen bij een hogere kooldioxideconcentratie”, zegt Hans-Otto Pörtner, een van de onderzoekers. Uit de studie kwam naar voren dat niet alleen koralen, maar ook weekdieren en stekelhuidigen als zeesterren en zeeëgels onder de verzuring te lijden hebben. Deze zeebewoners lossen bijna letterlijk op. Kreeftachtigen schijnen beter bestand te zijn tegen het zuurdere zeewater. Of een dier daar (veel) last van heeft, heeft te maken met de specifieke eigenschappen van plant en dier. Zo schijnen vissen verzuring in hun bloed weer te kunnen neutraliseren. Koralen hebben geen verweer tegen lagere pH-waarden.
Het verbaasde de onderzoekers dat vissen kennelijk weinig last hebben van de verzuring. Er zijn onderzoeken waaruit is gebleken dat vissenlarven wel degelijk gevoelig zijn voor verzuring. Pörtner: “Niet alle effecten die we nu meten zijn mogelijkerwijs op de lange duur voor een soort bepalend.” De onderzoekers hebben hun meetgegevens vergeleken met het massaal uitsterven van de soorten tussen 250 miljoen en 55 miljoen jaar gelden, toen de kooldiooxdeconcentratie ook hoog was. Toen verdwenen de koralen, maar bleken de vissen zich goed aan te kunnen passen. De uitkomst van de verzuring voor de vissen had dus eigenlijk helemaal geen verbazing hoeven wekken.

Bron: Der Spiegel

Al 165 000 kandidaten voor Marsreis

Geplaatst op door
Beantwoorden

Eén week voor het verstrijken van de aanmeldingsperiode hebben al bijna 165.000 mensen zich kandidaat gesteld voor een enkele reis naar Mars. Dat maakte de organisatie <a href=”http://applicants.mars-one.com/”>Mars One</a> bekend. De Nederlandse organisatie wil in 2023 vier mensen naar Mars brengen.
De aanvragen zijn afkomstig uit meer dan 120 landen. De meeste aanvragen komen uit de VS, maar ook Chinezen en Brazilianen hebben belangstelling voor de ruimtereis. Het bedrijf wil een en ander financieren met de opbrengst van tv-rechten.
Op 1 september gaat het bedrijf beginnen met de selectieprocedure. Die zal verfilmd worden en moet in 2014 uitmonden in een definitieve keuze. De geselecteerden zullen vervolgens een opleiding van acht jaar moeten doorlopen. In 2022 zou dan een raket klaar moeten staan om hen naar Mars te vliegen. Kandidaten die nog meewillen moeten snel zijn: de termijn sluit op 31 augustus.

<em>Bron: <a href=”http://www.standaard.be/cnt/dmf20130823_00704836″>De Standaard</a></em>

Halfsynthetische lichtspons vangt veel zonne-energie

Geplaatst op door
Beantwoorden

Van een ring van eiwitten en kleurstoffen, half synthetisch, half natuurlijk, is een soort ‘lichtspons’ te maken die meer licht absorbeert dan natuurlijke lichtvangers. Planten en sommige bacteriën hebben een soort antennes om licht op te vangen en om te zetten in bruikbare energie. Die ‘antennes’ bestaan uit een eiwitgeraamte en kleurstoffen. Het aantal en de variatie in kleurstoffen bepaalt hoeveel van het zonlicht effectief wordt ingevangen.
Uitgaande van deze natuurlijke lichtsponzen zijn onderzoekers van de universiteit van Washington  verder gaan experimenteren met kleurstoffen als Oregon-groen, rhodamine-rood en een synthetische variant van een bacteriële lichtspons die werkt in het nabije infrarood. Ze maakten twee typen lichtsponzen. Beide halfsynthetische lichtsponzen absorbeerden meer licht van het zonnespectrum dat de sponzen in een paarse bacterie, de inspiratiebron voor hun onderzoek. De halfsynthetische lichtvangers zijn ook veel eenvoudiger te  maken dan de volledig synthetische.
De antennes zijn bedoeld in systemen waarvoor energie nodig is om, bijvoorbeeld, water te kunnen splitsen in waterstof en zuurstof of voor het bouwen van zeer kleine apparaatjes op molecuulschaal (molmotors).
De natuur heeft verschillende manieren om zonne-energie op te vangen, maar is daarbij volledig afhankelijk van kleurstoffen. Die stoffen hebben die kleur omdat ze bepaalde lichtfrekwenties (niet die van de kleur) sterk absorberen. De populairste kleurstof in de natuur is chlorofyl (bladgroen). Een vernuftig systeem, maar door het beperkte gebruik van de kleurstoffen missen planten en lichtbacteriën een belangrijk deel van het zonnespectrum en daarmee van de hoeveelheid energie die de zon ons biedt. Die, deels, synthetische kleurstoffen moeten dat gat opvullen en de opbrengst verhogen.  Een van de betrokken onderzoekers, Jonathan Lindsey, stelt tijdens het onderzoek maar twee kleurstoffen zijn toegevoegd, maar dat dat er meer moeten zijn. “We onderzoeken hoever we kunnen gaan met het eiwit.”
Dat de lichtsponzen simpeler te maken zijn dan de volledig synthetische heeft er meer te maken dat de onderzoekers daarbij gebruik maakten van de zelfassemblage, een fenomeen waarbij onder de juiste omstandigheden de lichtspons als vanzelf wordt vormgegeven.

Bron: Science Daily

Moleculen volgen in een chemische reactie

Geplaatst op door
Beantwoorden

Hoe chemische processen verlopen is grotendeels nog onbekend. Dat geldt niet alleen voor de ingewikkelde processen die zich in de biologie afspelen, maar ook voor de ‘simpele’ niet-organische reacties. Uiteindelijk is er, via, spectroscopische technieken, maar een grof beeld te krijgen hoe die opeenvolgende reacties verlopen. Die informatie die daar uit komt is in feite een ‘stapeling’ van gebeurtenissen en geeft niet weer hoe de afzonderlijke bindingen, al dan niet, tot stand komen.

Het precieze verloop van een reacties, of series reacties is voor een chemicus interessant, omdat die informatie gebruikt kan worden om het verloop van de reactie te beïnvloeden door toevoeging van bepaalde stoffen zoals katalysatoren. Duitse onderzoekers zijn er in geslaagd  met behulp van röntgentechniek wat licht in de duisternis te werpen. “In wezen bekijken we hoe atomen en moleculen in een oplossing met elkaar reageren”, zegt Emad Flear Aziz theoretisch natuurkundige van het Helmtholtz-centrum in Berlijn en hoogleraar aan de vrije universiteit in de Duitse hoofdstad. Het onderzoeksresultaat dat hij en zijn medewerkers en die van Oliver Kühn van de universiteit van Rostock hebben gepresenteerd in het belangrijke wetenschapsblad Physical Review Letters is gebaseerd op de ontdekking van Aziz en de zijnen uit 2010. Bij onderzoek met behulp van röntgenspectroscopie ontdekte hij een ‘donker kanaal’, waarin fotonen (lichtdeeltjes) met een bepaalde energie verdwijnen. Dat zou wel eens de clou kunnen zijn voor het bestuderen van chemische reacties, vermoedde Aziz.
Dat blijkt nu te kloppen. Oliver Kühn berekende de energieniveaus van allerlei mogelijke bindingsprocessen, waarmee de experimentele gegevens uit de röntgenspectra zou kunnen worden geduid. Ook Aziz zat niet stil. Hij verbeterde de röntgentechniek zo dat er zeer nauwkeurige metingen mee kunnen worden gedaan. Aziz: “We kunnen nu de elektronentoestanden in een systeem waaraan we meten toeschrijven aan bepaalde bindingen die tot stand komen of waar de binding niet tot stand komt.” Het lijkt een beetje op de manier waarop gehoor werkt om bepaald geluid uit te schakelen om iets anders, bijvoorbeeld een gesprek in een lawaaierige zaal, beter te kunnen horen. De onderzoekers zijn er van overtuigd dat ze met deze techniek de chemie van het leven beter zullen kunnen begrijpen.

Bron: Eurekalert