Titaanoxide voor al uw problemen (?)

Geplaatst op door
Beantwoorden

prof.Darren Sun Het kan waterstof produceren en schoon drinkwater, is geschikt voor flexibele zonnecellen. Het verdubbelt het leven van lithiumionbatterijen. Het is een probaat middel tegen microbiële aangroei, haalt energie uit afvalwater en ontzilt zeewater. Zie hier enkele van de geneugten die volgens de Singaporese hoogleraar Darren Sun van de Nanyang technische universiteit titaandioxide de mensheid kan leveren.
Drinkwater en energie zijn belangrijke knelpunten op weg naar een wereldbol met meer dan 8 miljard inwoners (in 2030). Titaandioxide is een relatief goedkoop materiaal dat enkele prachtige katalytische (reactiebevorderende) eigenschappen heeft.
Sun ontdekte bij het maken van anti-bacteriële filtermebranen, waarbij hij titaan- en ijzeroxide gebruikte, dat het wondermateriaal als lichtkatalysator werkt, die, onder invloed van licht, afvalwater omzet in waterstof en zuurstof, waarbij ook schoon water wordt geproduceerd. Sun: “Dat is een manier om zonlicht om te zetten in schone energie, met een rendement dat drie keer hoger is dan als platina, zoals gebruikelijk, wordt gebruikt voor de splitsing van water”, meldt hij Eurekalert.
In een artikel in het blad Water Research schrijft Sun et.al. dat met behulp van een titaanoxidevezel, behandeld met koperoxide, van een halve gram in een uur anderhalve ml waterstof kan worden gemaakt, drie keer zo veel als met platina. Afhankelijk van het type afvalwater kan die hoeveelheid oplopen tot 200 ml per uur. Uiteraard loopt de productie met meer nanovezels op.
Of dat wondermateriaal werkelijk de mensheid zal redden is nog even afwachten. Titaanoxide wordt al veel langer gebruikt als materiaal in zonnecellen, maar tot nu toe is de doorbraak daarvan uitgebleven. Vaak hangen die dingen toch op economisch en energetisch rendement. De ‘aloude’ siliciumzonnecellen zijn ook wondertjes van technische elegantie, maar ze doen het in de praktijk niet overdreven goed. Ook als katalysator bij de productie van waterstof kunnen nog vele vraagtekens gezet worden, onder meer, hoeveel energie de omzetting kost en hoe snel hoeveel waterstof gegenereerd kan worden. Waterstof is niet in alle opzichten een prettige brandstof (het is nogal brandbaar en lastig, veilig, te transporteren). Dat zal de professor toch ook wel weten?
Bron: Eurekalert

Het kwantumgeheugen krijgt ‘vorm’

Geplaatst op door
Beantwoorden

Kwantumgeheugen Onderzoekers van het Amerikaanse instituut voor normen en technologie in Boulder en de naburige universiteit van Colorado hebben, naar eigen zeggen, voor het eerst een mechanisch kwantumgeheugenelement gemaakt, waarop gegevens van een kwantumcomputer kunnen worden opgeslagen en, zoals het hoort, ook weer kunnen worden gebruikt, zo meldt physicsworld.com. Het gaat om een mechanische oscillator, die bestaat uit een uiterst dun schijfje aluminium, dat verbonden is met een mikrogolfcircuit. De kwantuminformatie wordt omgezet in een mikrogolfsignaal dat naar het schijfje wordt getransporteerd, dat vervolgens gaat trillen als een trommelvel. De informatie kan weer worden gebruikt door de kwantumcomputer, door de trilling weer om te zetten in mikrogolven.
Het grote probleem met het opslaan van kwantumbits is dat dat nogal snel gestoord wordt door de ‘boze’, makroskopische buitenwereld. De ’trommelvellen’ die Konrad Lehnert en zijn collega’s hebben gebouwd ‘leven’ in een tussenwereld: klein genoeg om zich als kwantumsystemen te gedragen en groot genoeg om ze op een chip te zetten en te verbinden met andere kwantumbits. Elk schijfje weegt 48 pg (1 pg is 10 tot de -12de gram), heeft een doorsnede van 15 µg en is 0,1 µm dik (µ betekent een factor van 10 tot de -6de). Het geheugenelement werkt bij 25 graden boven het absolute nulpunt (- 248°C).
De kwantuminformatie wordt eerst gecodeerd in de vorm van een amplitude en fase van een mikrogolfpuls. Deze puls wordt via een golfgeleider naar een spiraalvormig resonantiecircuit gevoerd. Dat is zo ontworpen dat de gehele puls volledig wordt geabsorbeerd en omgezet in een trilling. Om de trilling uit te lezen (weer te gebruiken) wordt met behulp van een tweede mikrogolfsignaal het proces omgekeerd.
Dat geheugen is niet eeuwig. Verre van dat. Het bleek mogelijk de informatie gedurende 25 mikroseconden te bewaren zonder dat die ‘onleesbaar’ werd. Volgens Lehnert komt dat doordat het mikrogolfcircuit niet perfect is. Hij denkt de prestatie van het kwantumgeheugen te kunnen verbeteren, ook al doordat recentelijk nieuwe circuits zijn gedemonstreerd met een honderd keer kleiner informatieverlies dan dat van zijn circuits.
De mechanische circuits zouden ook kunnen worden gebruikt om kwantuminformatie om te zetten in, bijvoorbeeld, licht. Mikrogolven zijn prima geschikt om kwantuminformatie over te brengen in kleine, ‘steenkoude’ elementjes, maar kunnen dat niet over langere afstanden. Daar zou licht kunnen worden gebruikt.
Bron: physicsworld.com

Verstrengelde atomen

Geplaatst op door
Beantwoorden

Met behulp van een lichtdeeltje hebben natuurkundigen Lukas Slodička en Markus Hennrich van de universiteit van Innsbruck, voor zover bekend, voor de eerste keer twee van elkaar gescheiden atomen ‘verstrengeld’ met behulp van één foton (lichtdeeltje). Kwantumverstrengeling houdt in dat de toestand van het ene verstrengelde deeltje iets zegt over die van de ander. De deeltjes zijn, zou je kunnen zeggen, hun ‘onafhankelijkheid’ kwijt. Verstrengeling zou een rol kunnen spelen in, bijvoorbeeld, de communicatie tussen kwantumcomputers.
Volgens de onderzoekers is deze verstrengeling veel effectieverer dan wat tot nu toe vertoond is op dit terrein en is het mogelijk die verstrengeling veel gerichter te doen plaatsvinden.
KwantumverstrengelingLicht van het eerste atoom gaat direct en van het tweede via een spiegel naar de lichtgeleider. Op die manier wordt een afstand van 1 m tussen beide atomen gesimuleerd (foto: Uni Innsbruck)

Verstrengeling is voor ‘gewone mensen’ tamelijk onbegrijpbaar fenomeen waarbij deeltjes zelfs op grote afstand nog ‘weet’ hebben van elkaars kwantumtoestand. De verstrengeling die het tweetal gerealiseerd heeft, wordt veroorzaakt door een enkel foton (lichtdeeltje), zoals in 1999 voorspeld door de theoretici Carlos Cabrillo en Peter Zoller. Om de twee, in dit geval, bariumatomen te verstrengelen, werden ze in een zogeheten ‘ionenval’ gevangen, werd de temperatuur sterk verlaagd en werden de atomen aangeslagen (in een hogere energiestand gebracht). Licht dat ontstaat door terugval naar de niet-aangeslagen toestand van een atoom werd opgevangen in een lichtgeleider. Licht van het andere atoom werd via een spiegel in dezelfde lichtgeleider opgevangen om zo een ‘virtuele’; afstand tussen beide atomen te simuleren van 1 meter (gigantisch voor een atoom). Als de lichtdetector aan het eind van de lichtgeleider niet meer ‘weet’ van welk atoom het licht afkomstig is, betekent dat beide atomen kwantummechanisch verstrengeld zijn.
Het grote voordeel van deze methode is dat er veel minder vaak hoeft te worden gemeten om verstrengeling te constateren dan met de methoden die tot nu toe gebruikt worden.
Bron: Alpha Galileo

Huidcel, wordt hersencel (bij apen)

Geplaatst op door
Beantwoorden

Geïmplanteerde hersencel
De geïmplanteerde hersencellen hadden zich na zes maanden volledig normaal ontwikkeld te hebben, zo bleek uit opnamen met een fluorescentiemicroscoop

Uitgaande van volwassen huidcellen, via ‘omprogrammering’ omgevormd tot pluripotente stamcellen, heeft een onderzoeksgroep van de universiteit van Wisconsin onder leiding van prof. Su-Chun Zhang hersencellen gevormd, die in de eigen hersenen van drie rhesusapen werden ingebracht. Daar ontwikkelden de hersencellen zich tot volwassen hersencellen als neuronen of gliacellen, zo bleek uit opnamen zes maanden na de transplantatie. De ingebrachte hersencellen waren kenbaar aan hun afwijkende fluorescentie-eigenschappen. Omdat het om ‘lichaamseigen’ cellen ging, traden er geen afweerreacties op. Ook zouden zich geen kankercellen hebben ontwikkeld, zoals normaal gesproken nogal eens voorkomt bij stamceltransplantaties. De transplantatie is uitgevoerd met behulp van MRI-technieken. De drie rhesusaapjes die nieuwe hersencellen kregen toegediend, hadden een laesie in de hersens die verantwoordelijk is voor de ziekte van Parkinson.
Hoewel de transplantatie veelbelovend was heeft die nog niet bewezen dat op deze wijze hersenaandoeningen kunnen worden gerepareerd. Er werden te weinig cellen ingebracht om de dopamine-aanmakende cellen (mensen met de ziekte van Parkinson hebben een tekort aan dopamine) te vervangen en de bewegingen van de aapjes werden er niet beter op. Volgens Zhang zal eerst moeten worden bewezen dat met deze techniek ook daadwerkelijk de neurologische aandoening kan worden gekeerd. Ook de veiligheid van de ingreep moet buiten kijf zijn. Het ziet er niet naar uit dat deze techniek snel bij mensen zal worden toegepast.

Bron: Futura-Sciences

 

KIT ontwikkelt kwantumsensor

Geplaatst op door
Beantwoorden

KwantumsensorAan het Karlsruher instituut voor technologie (KIT) is een sensor ontwikkeld, waar, in principe, op kwantumniveau metingen mee kunnen worden verricht. Bij dit onderzoek is samengewerkt met instituten uit Frankrijk. De uiterst minuscule sensor bestaat uit twee metaalelektroden op zo’n 1 mikrometer (eenduizendste millimeter) van elkaar, die verbonden zijn door een koolstofnanobuisje. In dat buisje is een organisch molecuul gestopt dat een magnetisch metaalatoom bevat. Het buisje wordt in trilling gebracht. Een extern magneetveld beïnvloedt die trilling en daarmee de geleidbaarheid van het nanobuisje. Op die manier zou het omslaan van een elektronspin kunnen worden gedetecteerd.
Die sterke wisselwerking tussen een magnetische spin en een trilling, zou de sensor geschikt maken voor een aantal interessante toepassingsgebieden, zo verwacht het KIT. Zo zou de massa van afzonderlijke moleculen kunnen worden gemeten of zouden magnetische krachten in de nanowereld kunnen worden bepaald. Ook denken de onderzoekers als toepassing aan kwantumbits, de basiseenheid in een kwantumcomputer.
In een artikel in Nature Nanotechnology onderstrepen onderzoeksleider Mario Ruben en medewerkers het belang van dergelijke ontwikkelingen in de kwantumwereld, waarmee nanoeffecten in de wereld van alledag zouden kunnen worden gebruikt. De koppeling van elektronspin, draaiing en trilling zou tot toepassingen kunnen leiden die geen ekwivalent hebben in de macrowereld, zo speculeren de onderzoekers.
Bron: Alpha Galileo

Higgsdeeltje lijkt Higgsdeeltje te zijn

Geplaatst op door
Beantwoorden

Gesimuleerde vervalreacties van de Higgs-boson (afb. Der Spiegel)Gesimuleerde vervalreacties van de Higgs-boson (afb. Der Spiegel)

De in juli vorig jaar met veel bombarie aangekondigde ontdekking van het Higgsdeeltje lijkt geen canard te zijn. CERN, Europees onderzoekscentrum voor elementaire deeltjes, is er inmiddels bijna geheel van overtuigd dat het om een Higgs-deeltje gaat, zo meldt Der Spiegel. Het is een deeltje zonder spin en verder met ook andere eigenschappen die door, onder meer, Peter Higgs zijn voorspeld en die na zijn, uiterst zeldzame, verschijning, ook weer naar verwachting uiteenvalt. Of het het enige Higgsdeeltje is, is nog niet bekend.
De ontdekking van het massadeeltje heeft vooralsnog niet, zoals sommige fysici hadden verwacht, contouren van een nieuwe natuurkunde zichtbaar gemaakt. Het ‘aloude’ standaardmodel voor elementaire deeltjes blijft kranig overeind.
Bron: Der Spiegel; Futura-Sciences.com

CIA gaat in bankafschrift Amerikanen loeren

Geplaatst op door
Beantwoorden

Het hoofdkantoor van de CIAHet hoofdkantoor van de CIA in Langley (Virginia)

Als het aan president Obama ligt krijgen de Amerikaanse veiligheidsdiensten de mogelijkheid om in de (elektronische) bankafschriften van de Amerikanen te grasduinen. Financiële instellingen in Amerika zijn al verplicht verdachte financiële handelingen te melden aan de overheid. De gegevens worden opgeslagen in een enorme databank van de Amerikaanse overheid: FinCen. Dan gaat het over het overmaken van grote bedragen, stortingen van meer dan 10 000 dollar en ‘ongebruikelijke’ rekeningen. We praten we dan over jaarlijks zo’n 15 miljoen handelingen. Als Obama zijn zin krijgt, wordt de databank gekoppeld aan het Joint Worldwide Intelligence Communications System waarin Amerikaanse defensie- en justitieinstellingen gevoelige informatie verzamelen. Dit alles staat in het teken van de bestrijding van het terrorisme, oftewel hoe een open en democratische samenleving afglijdt naar een Big-Brotherstaat.
Bron: Wire

Gletsjers verdwijnen razendsnel

Geplaatst op door
Beantwoorden

Gletsjers leggen het af. Dat baart velen zorgen, die de snelle teruggang wijten aan de (mede) door de mens veroorzaakte aardopwarming. In 2007 besloot de Amerikaanse fotograaf James Balog dat proces vast te leggen door met diverse camera’s een keer per uur de situatie te fotograferen van de West-Groenlandse gletsjer Sermeq Kujalleq. Documentairemaker Jeff Orlowski maakte een film waarop te zien is hoe een gigantisch plak van 7,3 vierkante kilometer afbreekt en via een fjord in zee verdwijnt. Onderstaand is een stuk uit die documentaire te zien.
Bron: futura-sciences.com

Nieuwe bacterie bleek afvalstof

Geplaatst op door
Beantwoorden

Groot nieuws uit Antartica. Onderzoekers van het geneticalab van het Instituut voor Atoomfysica in Petersburg hadden onder dikke ijslagen een nieuwe bacteriesoort gevonden waarvan het DNA 86% anders was dan van de bekende bacteriesoorten.
Een canard, zoals bleek. Directeur Vladimir Korolev meldde dat het om vervuiling ging, hoogstwaarschijnlijk het gevolg van de eigen boring door de 4 km dikke ijslaag van het Vostokmeer. Dat boren gebeurt met warm water, juist om vervuiling te voorkomen, maar bij zo’n dikke ijslaag en de lage temperaturen op Antartica blijkt dat wel eens mis te gaan. Het boren heeft bijna 20 jaar geduurd. Dit jaar, misschien volgend jaar, hopen de Russen de zo’n 6, 700 m dieper liggende bodem van het grootste meer van Antartica te bereiken. Het is wachten is op nog bijzonderder ‘bacteriën’. Het is een raadsel hoe zo’n onderzoeker aan die 86% komt.

Als een muis eens kon praten

Geplaatst op door
1

In de hersen van pasgeboren muizen werden menselijke stercellen ingebracht (A). De plaatjes rechts laten zien dat die cellen ook in de muizenhersens werden ingebouwd. In G zijn de menselijke cellen aangeduid met een groene pijl, de muizenstercellen met een rode pijl. In H staat de grootte van de stercellen aangegeven. (afb. uit het artikel in Cell)

Onderzoekers van het medisch centrum van de universiteit van Rochester (VS) hebben zogeheten stercellen of astrocyten ingebracht in de hersens van pasgeboren muisjes. Het bleek dat die, veel grotere, menselijke cellen niet alleen werden ingebouwd in de muizenhersens, maar ook dat muizen daarmee aanzienlijk sneller iets aanleerden dan hun niet behandelde medemuizen.

Stercellen zijn gliacellen (glia is Grieks voor lijm) die in het zenuwstelsel een belangrijke functie hebben. Het vermoeden bestond dat die cellen ook een rol spelen bij het leervermogen. Het wachten is nu op de eerste sprekende muis.

Bron: bdw