دسته: علم و فناوری

بدن ما توانایی باورنکردنی برای ترمیم خود را دارد، به خصوص زمانی که آسیب کوچک باشد. محققان با الهام از این فرآیند طبیعی شفابخش، پتانسیل خون را برای ایجاد مواد احیا کننده دگرگون کننده باز کرده اند.

تیم دانشگاه ناتینگهام از قدرت احیای خون برای ایجاد یک ماده جدید “بیو همکاری” استفاده کرده است. جالب اینجاست که این ماده نوآورانه مشتق از خون پتانسیل ترمیم استخوان های آسیب دیده را در مدل های حیوانی نشان داده است.

این می تواند درهایی را به روی درمان های احیا کننده شخصی، مانند ایمپلنت های چاپ سه بعدی، برای رسیدگی به آسیب ها و بیماری های مختلف باز کند.

آلوارو ماتا، که رهبری این توسعه را بر عهده داشت، گفت: “سال‌هاست که دانشمندان به دنبال رویکردهای مصنوعی برای بازآفرینی محیط احیاکننده طبیعی بوده‌اند، که با توجه به پیچیدگی ذاتی آن دشوار بوده است. در اینجا، ما رویکردی را در پیش گرفته ایم تا به جای بازآفرینی زیست شناسی، با زیست شناسی کار کنیم.”

پپتیدهای ترکیب شده با خون بیمار

بدن ما در ترمیم جراحات جزئی مانند بریدگی و خراش بسیار کارآمد است. این توانایی تا حد زیادی به دلیل فرآیند پیچیده بازسازی بافت است. وقتی به خود آسیب می‌زنیم، بدن بلافاصله با تشکیل لخته خون پاسخ می‌دهد. این لخته به عنوان یک چسب موقت عمل می کند و از از دست دادن خون بیشتر جلوگیری می کند.

سپس لخته خون به یک بافت تخصصی به نام هماتوم احیا کننده تبدیل می شود. این RH یک محیط پویا پر از سلول ها، پروتئین ها و فاکتورهای رشد مختلف است که برای بهبودی ضروری است. این باعث می شود بدن ما به لطف RH در بهبود جراحات کوچک ماهر باشد.

با این حال، آسیب‌های بزرگ‌تر ممکن است بر توانایی‌های درمانی طبیعی بدن غلبه کند که نیاز به مداخله پزشکی دارد. در این مطالعه جدید، محققان از این فرآیند آموختند و راهی برای تقویت آن ابداع کردند. برای این توسعه، این تیم از مولکول‌های پپتید برای مهندسی مواد زنده استفاده کردند که با تقلید از فرآیندهای بهبود طبیعی، بازسازی بافت را تسریع می‌کنند.

• این فناوری پوستی میتواند احساس تماسی واقعی را به واقعیت مجازی بیاورد

آنها پپتیدهای مصنوعی را با خون خود بیمار ترکیب کردند و در نتیجه یک ماده خودآرایی ایجاد کردند. این رویکرد مهندسی مواد احیا کننده را که ساختار و عملکرد طبیعی RH را تقلید کرده و بهبود می بخشد، امکان پذیر کرد.

ماتا اضافه کرد: “این رویکرد “همکاری زیستی” فرصت هایی را برای توسعه مواد احیا کننده با مهار و تقویت مکانیسم های فرآیند درمان طبیعی باز می کند. به عبارت دیگر، هدف ما استفاده از مکانیسم‌های احیاکننده‌ای است که با آنها به عنوان مراحل ساخت برای مهندسی مواد احیاکننده تکامل یافته‌ایم.”

در ترمیم استخوان حیوانات نویدبخش است

این مواد مبتنی بر پپتید را می توان به اشکال مختلف شکل داد و قالب بندی کرد و آنها را برای انواع آسیب ها سازگار می کند. نکته مهم این است که این مواد ظرفیت خود را برای تسهیل عملکرد طبیعی پلاکت، تولید فاکتور رشد و جذب سلول حفظ می کنند، که برای بازسازی موفق بافت حیاتی هستند.

محققان توانایی ترمیم موثر استخوان را در مدل های حیوانی با استفاده از خون خود حیوانات نشان دادند.

کوزیمو لیگوریو، یکی از نویسندگان دانشکده مهندسی دانشگاه ناتینگهام گفت: “امکان تبدیل آسان و ایمن خون افراد به ایمپلنت‌های بسیار احیاکننده واقعاً هیجان‌انگیز است. خون عملاً رایگان است و می توان به راحتی از بیماران در حجم های نسبتاً بالا دریافت کرد.
هدف ما ایجاد ابزاری است که بتوان به راحتی در یک محیط بالینی به آن دسترسی داشت و از آن استفاده کرد تا خون بیماران را به سرعت و ایمن به ایمپلنت‌های بازسازی‌کننده غنی، در دسترس و قابل تنظیم تبدیل کند.”

یک شرکت انرژی های تجدیدپذیر سوئدی قصد دارد با مبدل انرژی هیبریدی (HEC) ابتکاری خود که از نیروی ترکیبی امواج، باد و انرژی خورشیدی بهره میبرد، تولید انرژی پاک را بیشتر کند. HEC NoviOcean در مقایسه با باد، دو برابر نیروی دریایی در هر دریا تولید می کند. از طراحی ترکیبی موج، باد و خورشیدی استفاده میکند تا در اوایل هزینه انرژی (LCOE) را کاهش دهد.

این شرکت ادعا میکند که طراحی مدولار و اجزای اثبات شده HEC، تولید، نصب و نگهداری آن را آسان میکند، با تأثیر محیطی کم و نسبت قدرت به وزن بالاتر نسبت به باد دریایی.

جان اسکیولدهامر، بنیانگذار و مدیر عامل NoviOcean، در یک پست رسانه اجتماعی گفت: “ماشین NoviOcean ما با ترکیب امواج، باد و انرژی خورشیدی در یک راه حل، انرژی تجدیدپذیر را به حداکثر میرساند و از تولید انرژی حتی زمانی که خورشید نمی تابد و باد نمی وزد، تضمین میکند. هر واحد می تواند انرژی بیش از 1000 خانوار را در روز تامین کند.”

این شرکت سوئدی اکنون به دنبال 12 میلیون یورو برای پیشبرد دستگاه NoviOcean به تولید در مقیاس کامل و افزایش سطح آمادگی فناوری (TRL) است.

نوآوری در قدرت ترکیبی امواج، باد و انرژی خورشیدی

NoviOcean انرژی امواج، باد و خورشید را برای ارائه یک راه حل هیبریدی انرژی تجدیدپذیر ترکیب می کند. پاییز گذشته، NoviOcean برنده مسابقه Startup4Climate آلمان برای نیروگاه موج نوآورانه خود شد. اسکیولدهامر امیدوار است بتواند این راه حل را با همکاری مزارع بادی فراساحلی توسعه دهد، زیرا این جایزه را در کنار Cemvision، یک تولید کننده سیمان بدون فسیل، پذیرفته است. هیئت داوران تحت تاثیر هم افزایی امواج، باد و انرژی خورشیدی قرار گرفتند، زیرا هر یک مکمل دیگری هستند.

نیروگاه موج نووی اوشن (NoviOcean) شبیه یک قایق مستطیلی به طول 38 متر است. در امتداد امواج قرار دارد و یک استوانه پر از آب در زیر آن از طریق یک میله پیستون و کابل به بستر دریا متصل است. لنگرها گیاه را در موقعیت خود نگه می دارند. در بالای قایق، شش توربین بادی عمودی 300 کیلووات تولید میکنند که با پنل های خورشیدی 50 تا 80 کیلووات تکمیل میشود و مجموع خروجی آن حدود 1 مگاوات است. میانگین ضریب ظرفیت حدود 40 درصد است.

• خمیردندان خوردنی برای ردیابی سلامتی

لا پمپ می شود و با سرعت زیاد به سمت توربین پلتون جریان می یابد و برق تولید می کند. این طرح از فناوری اثبات شده با عناصر نوآورانه، از جمله یک سیستم ثبت اختراع در 20 کشور استفاده می کند.

قدرت پایدار

فناوری توان موج NoviOcean که طی چندین سال توسعه یافته است، در استخرهای موج و یک محیط واقعی در نزدیکی استکهلم آزمایش شده است. یک نسخه کوچک به خانه های جزیره سوانهولمن نیرو می دهد و ثابت می کند که این مفهوم در دریا کار می کند.

در یک کیلومتر مربع، 15 نیروگاه موجی می توانند 15 مگاوات تولید کنند، در مقایسه با 10 مگاوات باد فراساحلی. در مجموع، آنها می توانند 25 مگاوات تولید کنند و هزینه های منطقه دریا و کابل انتقال را به اشتراک بگذارند. به گفته این شرکت، رویکرد هیبریدی انرژی ثابت تری را ارائه می دهد، زیرا امواج برای روزها پس از فروکش باد، نیرو تولید می کنند. علاوه بر این، گیاهان موج را می توان بدون ایجاد مزاحمت بصری خط ساحلی، نزدیک به ساحل قرار داد.

گام بعدی NoviOcean راه اندازی یک پروژه آزمایشی تمام عیار است و به دنبال مشارکت با شرکت های بادی فراساحلی برای ساخت یک نیروگاه هیبریدی با توربین های موج، توربین های بادی و سلول های خورشیدی است. به دلیل فعالیت ناکافی موج در آب های سوئد، مکان های بالقوه شامل سواحل آمریکای شمالی و جنوبی است.

با این حال، سوئد همچنان میتواند از برق تولید شده در سواحل نروژ، جایی که امواج و باد ایده آل هستند و انرژی سبز را برای مناطقی مانند Östersund و Karlstad تامین میکند، سود ببرد. این شرکت پتانسیل بسیار زیادی می بیند، اما تامین مالی همچنان یک چالش است. نووی اوشن 30 میلیون کرون کمک بلاعوض از اتحادیه اروپا و سوئد و وام سبز از Almi دریافت کرده است. برنده اخیر Startup4Climate یک میلیون کرون اضافه می کند.

اسکیولدهامر مشتاقانه منتظر بودجه پیشرفته و مشارکت با یک شرکت انرژی بادی برای پیشرفت بیشتر این فناوری است.

اغلب دیده میشود که هرگاه شکارچیان به ستاره های دریایی حمله میکنند، بی مهرگان دریایی در تلاش برای جان سالم به در بردن از تهدید، دست های خود را از دست میدهند. به لطف تیمی از محققان دانشگاه کوئین مری لندن، مکانیک پشت این عمل خود-حفاظتی بالاخره رمزگشایی شده است.

آنها یک هورمون عصبی را شناسایی کرده اند که مسئول ایجاد این شاهکار قابل توجه حفظ خود است. به گفته دانشمندان، نوروهورمون شبیه هورمون سیری انسانی کوله سیستوکینین (CCK)، به عنوان تنظیم کننده جداشدگی بازو است.

آنها همچنین پیشنهاد کردهاند که وقتی این هورمون عصبی در پاسخ به استرس، مانند حمله شکارچیان آزاد میشود، انقباض ماهیچه ای تخصصی در پایه بازوی ستاره ماهی را تحریک میکند و عملاً باعث شکسته شدن آن میشود.

هورمون عصبی نوع CCK باعث انقباض می شود

دکتر آنا تینوکو، یکی از اعضای گروه تحقیقاتی مستقر در لندن که اکنون در دانشگاه کادیز اسپانیا مشغول به کار است، میگوید: “زمانی که ما نورهورمون نوع CCK را برای تأثیرات آن بر عضله ستاره های دریایی آزمایش کردیم، متوجه شدیم که باعث انقباض میشود. بنابراین، ما فکر میکنیم که حداقل تا حدی با آزاد شدن توسط رشته های عصبی در عضله تورنیکت و ایجاد انقباض عضله، باعث اتوتومی بازو در ستاره های دریایی میشود.”

ممکن است یکی از چندین هورمون عصبی باشد که با هم کار می کنند

با این حال، تینوکو اظهار داشت که آزمایش ها نشان میدهد که ممکن است یکی از چندین هورمون عصبی باشد که برای کنترل کل فرآیند اتوتومی (خودبری) بازو در ستاره های دریایی، که شامل شکستن رباط هایی است که بخش های مختلف اسکلت را به عنوان پایه بازو به هم متصل میکند، با هم کار میکنند.

تحقیقات جدید نشان میدهد که ستاره های دریایی CCK ممکن است به عنوان یک پاسخ عمومی به استرس مرتبط با حمله توسط یک شکارچی آزاد شود. بنابراین، اگر ستاره های دریایی مشغول تغذیه از غذای مورد علاقه شان، صدفها هستند، از تغذیه خودداری میکنند و سعی میکنند فرار کنند، اما اگر یکی از بازوهای آنها توسط شکارچی گرفتار شود، آن را رها کرده و دوباره زنده میشوند، البته با یک بازوی کمتر.

• ماسک هوشمند تنفس را برای علائم سلامتی مانیتور می کند

قدرت های قابل توجه بازسازی

با این حال، ستاره های دریایی نیز قدرت بازسازی قابل توجهی دارند، بنابراین با از دست دادن یک بازو، میتوانند در طی چند هفته و چند ماه، بازوی جدیدی را پرورش دهند تا مکمل اولیه پنج بازوی خود را بازیابی کنند.

قابل توجه است که ستاره های دریایی دارای توانایی های احیا کننده باورنکردنی هستند که به آنها اجازه می دهد تا اندام های از دست رفته را در طول زمان رشد دهند. درک مکانیسم های دقیق پشت این فرآیند می تواند پیامدهای مهمی برای پزشکی احیا کننده و توسعه درمان های جدید برای آسیب های اندام داشته باشد.

کشف بسیار جذاب است زیرا یک پدیده بیولوژیکی شگفت انگیز است

موریس الفیک که این پروژه تحقیقاتی را رهبری میکرد، گفت: “ما فکر میکنیم کشف ما شگفت انگیز است. زیرا توانایی ستاره های دریایی در انداختن بازوها، یک پدیده بیولوژیکی شگفت انگیز است.

اما از نظر فیزیولوژیکی نیز مهم است، زیرا مطالعه ما اولین مطالعه ای است که یک هورمون عصبی را شناسایی می کند که باعث اتوتومی در حیوانات می شود. ما امیدواریم که این پایه های تحقیقات بیشتر را فراهم کند تا بتوانیم در مورد نحوه عملکرد اتوتومی، نه تنها ستاره های دریایی، بلکه در سایر حیوانات نیز اطلاعات بیشتری کسب کنیم.”

الفیک تاکید کرد که محققان مایلند بدانند چه چیزی به برخی از حیوانات امکان می دهد تا به طور خودکار دست و پاها را بازسازی کنند، در حالی که بیشتر حیوانات نمی توانند این کار را انجام دهند.

دانشمندان روش جدیدی ابداع کرده اند که می تواند زلزله را ماه ها قبل از وقوع آن به طور دقیق پیش بینی کند. این روش که توسط دانشمند فیربنکس دانشگاه آلاسکا ابداع شده است، به شناسایی ناآرامی های زمین ساختی سطح پایین قبلی در مناطق بزرگ می پردازد. این مطالعه بر فعالیت های اولیه فوران های آتشفشانی و زمین لرزه ها تمرکز دارد و از یادگیری ماشینی برای پیش بینی چنین رویدادی استفاده میکند.

این مطالعه به رهبری استادیار پژوهشی آقای جیرونا از موسسه ژئوفیزیک UAF، دو زمین لرزه بزرگ در آلاسکا و کالیفرنیا (زلزله 7.1 ریشتری 2018 انکوریج و 2019 Ridgecrest، کالیفرنیا، توالی زمین لرزه هایی با بزرگی 6.4 تا 7.1) را تجزیه و تحلیل کرد.

دانشمندان لرزه خیزی منطقه ای با قدر کم غیرعادی را شناسایی کردند

قبل از هر یک از دو زمین لرزه مورد مطالعه، آنها دریافتند که تقریباً سه ماه لرزه خیزی منطقه ای با قدر پایین غیرعادی در حدود 15٪ تا 25٪ از جنوب مرکزی آلاسکا و جنوب کالیفرنیا رخ داده است. تحقیقات آنها نشان میدهد که ناآرامی های پیش از زمین لرزه های بزرگ عمدتاً توسط فعالیت های لرزه ای با بزرگی کمتر از 1.5 ثبت میشود.

زمین لرزه انکوریج در 30 نوامبر 2018 در ساعت 8:29 صبح رخ داد که مرکز آن تقریباً 10.5 مایلی شمال شهر بود. بر اساس این مطالعه، خسارت زیادی به برخی از جاده ها و بزرگراه ها وارد شد و چندین ساختمان نیز آسیب دیدند.

• گیاهان شاید آنقدر که دانشمندان تصور میکردند، کربن نگه ندارند

یادگیری ماشینی می تواند پیش سازهای زلزله های بزرگ را شناسایی کند

جیرونا گفت: “مقاله ما نشان می دهد که تکنیک های آماری پیشرفته، به ویژه یادگیری ماشینی، پتانسیل شناسایی پیش سازهای زلزله های با بزرگی بزرگ را با تجزیه و تحلیل مجموعه داده های به دست آمده از کاتالوگ های زلزله دارند.”

نویسندگان یک الگوریتم کامپیوتری نوشتند، مجموعه ای از دستورالعمل های کامپیوتری که به برنامه ای می آموزد که داده ها را تفسیر کند، از آنها یاد بگیرد، و پیش بینی ها یا تصمیم گیری های آگاهانه بگیرد، تا داده ها را جستجو کند تا به دنبال فعالیت های لرزه ای غیرعادی باشد.

جیرونا و دریمونی، نویسنده مشترک این مطالعه، با استفاده از برنامه آموزش داده شده خود، با زلزله Anchorage دریافتند که احتمال وقوع یک زلزله بزرگ در 30 روز یا کمتر به طور ناگهانی به حدود 80٪ حدود سه ماه قبل از 30 نوامبر افزایش یافته است.

این احتمال تنها چند روز قبل از وقوع به تقریباً 85٪ افزایش یافت. بر اساس بیانیه مطبوعاتی UAF، آنها یافته های احتمالی مشابهی برای توالی زلزله ریج کرست برای دوره ای داشتند که حدود 40 روز قبل از شروع توالی زمین لرزه شروع می شد.

محققان یک دلیل زمین شناسی برای فعالیت پیش ساز با قدر کم پیشنهاد می کنند: افزایش قابل توجه فشار سیال منفذی در یک گسل.

فشار سیال منفذی به فشار سیال درون سنگ اشاره دارد. بر اساس مطالعه منتشر شده در Nature Communications، اگر فشار برای غلبه بر مقاومت اصطکاکی بین بلوک های سنگ در دو طرف گسل کافی باشد، فشار سیال منفذی بالا به طور بالقوه میتواند منجر به لغزش گسل شود.

دریمونی گفت: “افزایش فشار سیال منفذی در گسل هایی که منجر به زمین لرزه های بزرگ میشوند، خواص مکانیکی گسل ها را تغییر میدهند که به نوبه خود منجر به تغییرات ناهموار در میدان تنش منطقه ای میشود. ما پیشنهاد میکنیم که این تغییرات ناهموار… لرزه خیزی غیرعادی و پیشقدم با قدر کم را کنترل کنند.”

دانشمندان ادعا می کنند که یادگیری ماشین تاثیر مثبت زیادی بر تحقیقات زلزله دارد.

محققان مؤسسه علوم پایه (IBS) و دانشگاه Yonsei در کره جنوبی نانو مایند را توسعه داده اند که اولین دستگاه در جهان است که مدارهای عصبی عمیق مغز را با استفاده از مغناطیس تعدیل میکند.

رابط مغناطیسی برای NeuroDynamics (MIND)، این دستگاه می تواند عملکردهای آینده مغز مانند احساسات، شناخت و حتی انگیزه را باز کند.

در طی میلیون ها سال تکامل، مغز انسان به شبکه ای پیچیده از نورون ها تبدیل شده است که میتواند مقادیر زیادی از وظایف را به شیوهای بسیار کارآمد پردازش کند. استارتآپ هایی مانند نورالینک از ایلان ماسک مشتاق هستند تا از این شبکه بهره ببرند و قدرت پردازش عظیم مغز را برای انجام عملکردهای خاص باز کنند.

با این حال، مغز انسان همچنین مرکز عملکردهای پیچیده ای مانند احساسات، رفتار اجتماعی و شناخت است. تکرار این عملکردها در هوش مصنوعی دشوار بوده و بین انسان ها متفاوت است. یک تیم تحقیقاتی به رهبری جین وو چئون، استاد بیوشیمی در دانشگاه Yonsei، مشتاق بودند بدانند که آیا می توان این عملکردها را با استفاده از فناوری بی سیم دقیقاً کنترل کرد یا خیر.

مغناطیس – یک رویکرد آزمایش شده

علم پزشکی با استفاده از میدان های مغناطیسی برای اهداف تصویربرداری غریبه نیست. برخلاف فناوری هایی مانند اشعه ایکس، میدان های مغناطیسی میتوانند بدون هیچ خطری در اثر قرار گرفتن در معرض آسیب به بافت ها نفوذ کنند. به همین دلیل است که دانشمندان تلاش کرده اند مدارهای مغز را با مغناطیس کنترل کنند. با این حال، آنها هنوز به موفقیت های زیادی دست پیدا نکرده اند.

برای غلبه بر این مسائل، محققان IBS و دانشگاه Yonsei از نانوذرات مغناطیسی استفاده کردند تا مناطقی از مغز و مدارهای مرتبط با آنها را به صورت انتخابی فعال کنند.

محققان با استفاده از بیان انتخابی ذرات نانومغناطیسی با چرخش میدان های مغناطیسی در لحظات دقیق، به کنترل مکانی-زمانی فعالیت عصبی دست یافتند – آنها می توانند به طور خاص مناطق را در فواصل زمانی مورد نظر هدف قرار دهند تا فقط عملکردهای مورد نظر را به دست آورند.
محققان با موش ها به عنوان مدلی برای مطالعات خود کار کردند و به نتایج خارق العاده ای دست یافتند.

• کشف یک هورمون جدید که باعث استحکام استخوان ها میشود

افزایش اشتها در صورت تقاضا

محققان فناوری خود را با فعال کردن انتخابی گیرنده های GABA در ناحیه پره‌اپتیک میانی مغز (MPOA) نشان دادند که مسئول کنترل مهاری اشتها در موش ها است.

این تیم با استفاده از رویکرد خود توانست نورون های بازدارنده مسیر را فعال کند که باعث افزایش 100 درصدی رفتار تغذیه و اشتها در موش های آزمایش شده شد. هنگامی که گیرنده گابا فعال شد، رفتار تغذیه به 50 درصد کاهش یافت و محققان کاهش اشتها را در موش ها مشاهده کردند.

این فناوری نه تنها رفتار خوردن، بلکه در تعدیل رفتار موش هایی که هرگز مادر نشده اند نیز موفق بود. هنگامی که این موش ها فعال شدند، رفتارهای تربیتی را برای توله ها نشان دادند. آنها را به لانه خود آوردند، کاری که فقط موش های مادر انجام می دهند.
آزمایش ها نشان میدهد که فناوری Nano-MIND نه تنها میتواند به صورت انتخابی مورد استفاده قرار گیرد، بلکه میتواند به طور ایمن برای افزایش و کاهش عملکرد مغز نیز استفاده شود. این اولین فناوری در جهان است که مناطق خاصی از مغز را با استفاده از میدان های مغناطیسی آزادانه کنترل می کند.

جین وو چئون، مدیر مرکز نانوپزشکی در IBS گفت: “ما انتظار داریم که به طور گسترده در تحقیقات برای درک عملکردهای مغز، شبکه های عصبی مصنوعی پیچیده، فناوریهای BCI دو طرفه و درمان های جدید برای اختلالات عصبی استفاده شود.”

یک آزمایش فیوژن هسته ای (همجوشی) در دانشگاه ویسکانسین مدیسون، رکورد قویترین میدان مغناطیسی ثابتی را که پلاسما را محدود میکند، به ثبت رسانده است و امید جدیدی را ایجاد میکند که راکتورهای نمایشی آینده به وعده های خود مبنی بر تولید انرژی بیشتر از آنچه مصرف میکنند عمل کنند.

آهنربا های جدید از Commonwealth Fusion Systems (CFS)، یک استارتآپ پیشگام در صنعت فیوژن (همجوشی) که دستگاه ها را در اوایل این ماه به آزمایش WHAM UW-Madison تحویل داد، آمدند. هنگامی که تیم WHAM آهنرباها را تا دمای عملیاتی خنک کردند و یک جریان الکتریکی قوی اعمال کردند، ابررسانا های با دمای بالا یک میدان مغناطیسی 17 تسلا تولید کردند. این بیش از دو برابر قدرتمندتر از اسکنرهای MRI با وضوح بالا برای تصویربرداری از مغز انسان است.

آهنرباهای قوی برای نوع قدرت فیوژن که توسط CFS و دیگران دنبال می شود ضروری هستند. به ازای هر دو برابر شدن قدرت یک میدان مغناطیسی، توان خروجی یک طراحی راکتور 16 برابر افزایش می یابد.

کایران فورلونگ، یکی از بنیانگذاران و مدیرعامل Realta Fusion، گفت: “WHAM چند سالی است که کار می کند، اما “این اولین پلاسما با آن آهنرباهای جدید بود.” Realta در سال 2022 از WHAM خارج شد، اما هنوز از نزدیک با دانشمندان UW-Madison و خود آزمایش کار می کند.”

• ژل الکتریکی که با حرکت بدن الکتریسیته تولید میکند

فورلونگ گفت که رکورد قبلی در فیوژن متعلق به راکتور آزمایشی MIT Alcator C بود.

میدان مغناطیسی رکوردشکنی WHAM چیزی شبیه به یک لحظه دایره ای کامل است که نشان می دهد صنعت همجوشی چقدر نزدیک به هم باقی مانده است: تحقیق روی Alcator C و جانشین آن Alcator C-Mod به اثبات فیزیک کمک کرد که زیربنای طراحی رآکتور و آهنربا CFS است. .

CFS در سال 2018 از MIT خارج شد تا برق فیوژن را با استفاده از یک طراحی آهنربای پیشرفت تجاری تجاری کند. هر دو CFS و Realta در حال کار بر روی استقرار راکتور هایی هستند که از میدان های مغناطیسی قدرتمند برای نگه داشتن پلاسمای در حال سوختن در محل خود استفاده می کنند تا هسته های هیدروژن بتوانند با هم ترکیب شوند، فرآیندی که مقادیر زیادی گرما آزاد می کند. راکتور CFS چیزی است که به عنوان توکاماک شناخته می شود، که پلاسما را به شکل دونات مانند در می آورد.

از طرف دیگر Realta و WHAM روی طراحی آینه مغناطیسی کار می کنند. در آن، دو آهنربای قوی که در فاصله ای از هم قرار دارند، میدان مغناطیسی ایجاد میکنند که پلاسما را به شکلی شبیه به رول توتسی نگه میدارد. آهنرباها پلاسما را در دو انتها فشرده میکنند و یون های هیدروژن در قسمت چربی رول که در آنجا با هم برخورد میکنند به عقب و جلو پرتاب میشوند و در این فرآیند ذوب میشوند و گرما آزاد میکنند.

WHAM به عنوان یک بستر آزمایشی برای طراحی راکتور آینه ای عمل خواهد کرد. هنگامی که به اندازه کافی در مورد آن شناخته شد، Realta یک راکتور نمایشی خواهد ساخت که آن را Anvil می نامد، که پیش بینی می کند در اواخر دهه تکمیل شود. این شبیه به WHAM خواهد بود، اگرچه بزرگتر است، و علاوه بر ارائه داده های بیشتر در مورد طراحی راکتور، همچنین راهی برای دانشمندان و مهندسان فراهم می کند تا چگونگی رفتار مواد مختلف در یک راکتور فعال را آزمایش کنند.

پس از آنویل، Realta قصد دارد Hammer را بسازد، طرحی تکامل یافته که نه یک آهنربا در هر انتها خواهد داشت. این به آن اجازه میدهد تا راکتورهای طولانی تری بسازد، که انتظار دارد توان بیشتری را ارائه کند. باید منتظر ماند و دید که آیا این ساخت این آهنربا موفقیت آمیز خواهد بود یا خیر.

کره تهیه شده از هوا به جای گاو؟ یک استارت‌آپ مستقر در کالیفرنیا ادعا می‌کند که فرآیند پیچیده‌ای را طراحی کرده است که نیاز به حیوانات را از بین می‌برد و طعم جایگزین بدون لبنیات خود را به همان اندازه خوب می‌کند. آیا این کره آزمایشگاهی طعمی مشابه کره حیوانی دارد؟

ساور(Savor)، با حمایت میلیاردر مایکروسافت، بیل گیتس، با استفاده از یک فرآیند ترموشیمیایی که به آن اجازه می‌دهد مولکول‌های چربی بسازد، زنجیره‌هایی از دی اکسید کربن، هیدروژن و اکسیژن ایجاد کند، جایگزین‌هایی برای بستنی، پنیر و شیر ایجاد کند. . این شرکت اکنون یک جایگزین جدید کره بدون حیوانات (کره آزمایشگاهی) را اعلام کرده است.

کاهش مصرف گوشت و لبنیات یکی از راه‌های کلیدی است که بشریت می‌تواند اثرات زیست‌محیطی آن را کاهش دهد. زیرا تولید دام منبع مهمی از گازهای گلخانه‌ای است و ساور می‌گوید که محصولاتش به طور قابل‌توجهی ردپای کربن کمتری نسبت به محصولات حیوانی دارند. ردپای کره آزمایشگاهی کمتر از 0.8 گرم معادل دی اکسید کربن در هر کیلوگرم است، در حالی که در مقایسه، کره واقعی بدون نمک با 80٪ چربی دارای ردپای استاندارد آب و هوایی 16.9 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در هر کیلوگرم است.

کاتلین الکساندر، مدیر اجرایی Savor، گفت: “ما در حال حاضر در مرحله پیش تجاری هستیم و از طریق تاییدیه نظارتی کار می کنیم تا بتوانیم کره خود را بفروشیم. ما انتظار نداریم که بتوانیم حداقل تا سال 2025 با هر نوع فروش پیش برویم.”

جایگزین‌های گوشت و لبنیات در سال‌های اخیر بیشتر و بیشتر محبوب شده‌اند، اما برخی از آنها از نظر طعم کم هستند. Savor می گوید طعم کره اش دقیق تر است.

• جلبک ها می توانند منبع انرژی تجدیدپذیر باشند

نتیجه تولید کره آزمایشگاهی

الکساندر گفت: “تاکنون، ما پنل های تستی غیررسمی با ده ها نفر داشتیم. ما انتظار داریم به عنوان بخشی از تلاش‌های تجاری‌سازی و افزایش مقیاس، یک پانل رسمی‌تر را اجرا کنیم.”

اکنون این سوال مطرح می شود که آیا خریداران به سمت چنین چربی های مصنوعی می روند یا خیر. وادار کردن مردم به کنار گذاشتن اقلام لبنی و گوشتی مورد علاقه خود برای غذاهای “تجربی” بیشتر ممکن است یک چالش باشد.

گیتس با حمایت از ابتکار عمل در یک وبلاگ آنلاین نوشت: “ایده تغییر به چربی ها و روغن های آزمایشگاهی ممکن است در ابتدا عجیب به نظر برسد. اما پتانسیل آنها برای کاهش قابل توجه ردپای کربن ما بسیار زیاد است. با بهره گیری از فناوری ها و فرآیندهای اثبات شده، یک قدم به دستیابی به اهداف آب و هوایی خود نزدیک می شویم.”

فرآیند تولید کره آزمایشگاهی هیچ گاز گلخانه‌ای آزاد نمی‌کند و از زمین کشاورزی و کمتر از یک هزارم آبی که کشاورزی سنتی استفاده می‌کند استفاده می‌کند. مهمتر از همه، طعم بسیار خوبی دارد – مانند طعم واقعی، زیرا از نظر شیمیایی چنین است. بر اساس گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، صنعت دام، که شامل تمام کشاورزی لبنیات و گوشت است، 14.5 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای جهانی را تشکیل می دهد.

نوربرای هزاران سال، انسان ها تبخیر را مشاهده کرده و از آن استفاده کرده اند، فرآیندی که طی آن آب از مایع به بخار تبدیل می شود. از مشاهده مه خشک صبحگاهی خورشید تا استخراج نمک از آب تبخیر شده دریا، این فرآیند اساسی حضور دائمی داشته است.
با این حال، یک کشف پیشگامانه اخیر توسط محققان MIT، درک سنتی ما از تبخیر را به چالش می کشد. یافته های آنها نشان میدهد که نور، نه فقط گرما، نقش مهمی در ایجاد این پدیده دارد.

تبخیر ناشی از نور

این تحقیق که در مجله PNAS منتشر شده است، مکانیسمی را که قبلا ناشناخته بود – اثر فوتومولکولی – روشن می کند. تیم MIT به رهبری پروفسور گانگ چن نشان داد که برخورد نور به سطح آب می تواند مستقیماً مولکول های آب را آزاد کند و باعث تبخیر آنها در هوا شود. این اثر مستقل از گرما رخ می دهد و این باور دیرینه ما را که انرژی حرارتی تنها محرک تبخیر است، از بین می برد.

چن می گوید: “من فکر می کنم این کاربردهای زیادی دارد. ما در حال بررسی همه این جهت های مختلف هستیم. البته، بر علوم پایه نیز تأثیر می گذارد، مانند تأثیر ابرها بر آب و هوا، زیرا ابرها نامشخص ترین جنبه مدل های آب و هوایی هستند.”

محققان به طور دقیق مجموعه ای از آزمایش ها را برای تایید این پدیده شگفت انگیز انجام دادند. آنها از چهارده آزمایش و اندازه گیری مختلف استفاده کردند و شواهد ثابتی مبنی بر تبخیر ناشی از نور در شرایط مختلف مشاهده کردند – به ویژه، یک شاخص کلیدی شامل اندازه گیری دمای هوا در بالای آب در طول تبخیر در زیر نور مرئی بود. به جای افزایش، دما بالا رفت و نشان داد که انرژی حرارتی علت آن نبوده است.

علاوه بر این، این تیم تغییراتی را در نرخ تبخیر بر اساس زاویه، رنگ و قطبش نور مشاهده کردند. این ویژگی ها باید مستقل از تبخیر ناشی از گرما باشند، اما محققان این وابستگی ها را مستند کردند. به عنوان مثال، این اثر در زاویه 45 درجه با نور سبز به اوج خود رسید، حتی اگر آب به حداقل طول موج های سبز را جذب کند.

محققان یک توضیح نظری برای وابستگی زاویه و قطبش ارائه کردهاند. آنها پیشنهاد می کنند که فوتون های نور نیروی کافی را به مولکول های آب در سطح منتقل می کنند و آنها را از جسم مایع خارج می کنند. با این حال، وابستگی رنگ همچنان یک رمز و راز است و نیاز به بررسی بیشتر دارد.

پیامدهایی برای علم آب و هوا و فراتر از آن

این کشف در زمینه های مختلف اهمیت زیادی دارد. پروفسور روآن از دانشگاه پوردو که به این مطالعه وابسته نیست، بر تأثیر بالقوه آن بر درک فعل و انفعالات آب نور در ابرها، مه و آب های طبیعی تأکید می کند که در نهایت بر آب و هوا و آب و هوا تأثیر می گذارد.

اثر فوتومولکولی می تواند یک اختلاف طولانی مدت در علم آب و هوا را توضیح دهد – جذب بیشتر مشاهده شده نور خورشید توسط ابرها نسبت به پیش بینی مدل های معمولی. این اختلاف به دلیل پیچیدگی اندازه گیری های ابری موضوع بحث بوده است. چن پیشنهاد میکند که مکانیسم جدید کشف شده ممکن است دلیل این جذب بیش از حد باشد و به طور بالقوه محاسبات آب و هوایی مرتبط با ابر را بهبود بخشد.

چن توضیح میدهد: “این آزمایش ها بر اساس داده های ماهواره ای و داده های پرواز است. آنها با هواپیما در بالای ابرها و زیر ابرها پرواز می کنند و همچنین داده هایی بر اساس دمای اقیانوس و تعادل تشعشع وجود دارد. و همه آنها به این نتیجه رسیدند که جذب ابرها بیشتر از آن چیزی است که نظریه می تواند محاسبه کند.

• پلاستیک هوشمندی که در نور خورشید تغییر حالت می دهد

با این حال، به دلیل پیچیدگی ابرها و دشواری های انجام چنین اندازه گیری هایی، محققان در مورد واقعی بودن یا نبودن چنین اختلافاتی بحث کرده اند. و آنچه ما کشف کردیم نشان می دهد که هی، مکانیزم دیگری برای جذب ابر وجود دارد که در نظر گرفته نشده است، و این مکانیسم ممکن است اختلافات را توضیح دهد.”

آزمایش های این تیم با ال ای دی هایی که محفظه ابر مصنوعی را روشن میکردند، گرمایش مه را مشاهده کردند که با انتظارات تناقض داشت. زیرا آب نور مرئی را به صورت حرارتی جذب نمیکند. اثر فوتومولکولی توضیح قابل قبول تری برای این مشاهدات ارائه می دهد.

کاربردهای بالقوه و مسیرهای آینده

فراتر از اهمیت علمی آن، اثر فوتومولکولی امکانات عملی هیجان انگیزی را ارائه می دهد. شرکت ها قبلاً به تیم تحقیقاتی نزدیک شده اند و برنامه هایی را در زمینه هایی مانند تبخیر شربت و خشک کردن کاغذ پیش بینی کرده اند. سیستم های نمک زدایی خورشیدی و فرآیندهای خشک کردن صنعتی، کاندیدهای اصلی برای مهار این اثر هستند. از آنجایی که خشک کردن انرژی صنعتی قابل توجهی را مصرف می کند، بهینه سازی این فرآیند با استفاده از نور بسیار نویدبخش است.

پروفسور چن مرحله اولیه این کشف را تایید می کند و نیاز به کاوش بیشتر را برجسته می کند. این تیم تعداد زیادی از متغیرها را که باید در نظر گرفته شوند، شامل درک عمیق تری از آب و کاربرد بالقوه آن در مواد دیگر، چه مایع و چه جامد، میشناسد.

این تحقیق مورد تحسین جامعه علمی قرار گرفته است. پروفسور شانون یی از جورجیا تک کار را برای معرفی یک مکانیسم فیزیکی جدید، که باعث ارزیابی مجدد درک ما از سینتیک تبخیر می شود، تحسین می کند. پروفسور جانت الیوت از دانشگاه آلبرتا رویکرد دقیق این مطالعه و پتانسیل پیشرفت های عملی و علمی قابل توجه را ستایش می کند.

مطالعه جدیدی، نشان می دهد پخش صداها برای افراد در هنگام خواب می تواند به آنها کمک کند خاطرات غم انگیز را فراموش کنند. محققان دانشگاه یورک ادعا می کنند که این کشف در مراحل اولیه می تواند به توسعه روش هایی برای کاهش اثرات خاطرات آسیب زا و مزاحم منجر شود.

ما می توانیم توانایی یادآوری خاطرات خاص را هم افزایش و هم کاهش دهیم

دکتر باردور جونسن، اولین نویسنده این مطالعه گفت: “اگرچه در این مرحله هنوز بسیار آزمایشی است، اما نتایج مطالعه ما این احتمال را افزایش می‌دهد که ما می‌توانیم توانایی یادآوری خاطرات خاص را با پخش نشانه‌های صوتی زمانی که فرد در خواب است افزایش و یا کاهش دهیم. افرادی که تروما را تجربه کرده اند به دلیل خاطراتشان از آن رویدادها می توانند طیف وسیعی از علائم ناراحت کننده را متحمل شوند. اگرچه هنوز راه زیادی باقی مانده است، کشف ما به طور بالقوه می تواند راه را برای تکنیک های جدیدی برای تضعیف این خاطرات که می تواند در کنار درمان های موجود استفاده شود هموار کند.”

یک کلمه شی مانند “چکش” برای افرادی که در مرحله 3 خواب بودند “بی سر و صدا” پخش می شد

به 29 نفر برای مطالعه ارتباط بین جفت کلمات آموزش داده شد. به عنوان مثال، به آنها دستور داده شد که جفت کلمات “چکش – دفتر” و “چکش – کاردی بی” را حفظ کنند.

این افراد سپس شب بعد را در یک آزمایشگاه خواب در دانشگاه یورک سپری کردند. شرکت کنندگان به محض ورود به مرحله سوم خواب، که به عنوان خواب عمیق یا با موج آهسته نیز شناخته می شود، به آرامی کلمه ای را که شیء را در جفت نشان می داد (در این مورد چکش) پخش می کردند.

• باکتری های مهندسی شده هوشمندی که آکنه را درمان میکند

دانشمندان در حال توسعه روش های “به خاطر سپردن انتخابی” نیز بوده اند

طبق مطالعات قبلی، به خاطر سپردن یک جفت کلمه و گوش دادن به صدای مرتبط با آن جفت در حالی که شرکت کنندگان در خواب بودند، به آنها کمک می کرد تا عبارات را هنگامی که روز بعد از خواب بیدار شدند، به خاطر بسپارند.

بنابراین به این ترتیب، شکلی از «به خاطر سپردن انتخابی» را می توان نشان داد. اکنون محققان شواهدی ارائه می دهند که برعکس، یعنی فراموشی انتخابی نیز امکان پذیر است. در این مورد، آنها متوجه افزایش حافظه برای یک جفت شدند اما کاهش حافظه برای جفت دیگر زمانی که جفت‌های کلمه روی هم قرار گرفتند.

رابطه خواب و حافظه جذاب است

به عقیده محققان، نتایج این مطالعه به طور قابل توجهی تحت تاثیر خواب بود.

دکتر آیدان هورنر از دپارتمان روانشناسی دانشگاه یورک و نویسنده اصلی این مطالعه اظهار داشت: “رابطه خواب و حافظه بسیار جذاب است. ما می دانیم که خواب برای پردازش حافظه بسیار مهم است و حافظه ما معمولاً پس از یک دوره خواب بهتر می شود. مکانیسم‌های دقیق موجود همچنان نامشخص هستند. اما به نظر می‌رسد که در طول خواب ارتباطات مهم تقویت و موارد بی‌اهمیت کنار گذاشته می‌شوند. این تحقیق این احتمال را افزایش می دهد که این فرآیند می تواند دستکاری شود تا بتوان از خواب برای کمک به تضعیف خاطرات دردناک استفاده کرد.”

آیا این اثری است که دانشمندان می توانند در آینده روشن یا خاموش کنند؟

هورنر فاش کرد: “گام‌های بعدی تیم تحقیقاتی ما این است که مشخص کنیم چگونه این نشانه‌ها باعث فراموشی می‌شوند. تا بتوانیم اثر را روشن و خاموش کنیم. همچنین آیا می‌توانیم از همان تکنیک برای تضعیف خاطرات دنیای واقعی استفاده کنیم یا خیر.”

به طور کلی، در حالی که مطالعات قبلی نشان داد که پخش «نشانه‌های صوتی» در طول خواب می‌تواند خاطرات خاصی را تقویت کند، این مطالعه اخیر اولین مدرک محکمی را ارائه می‌کند که نشان می‌دهد این تمرین می‌تواند برای کمک به فراموشی نیز استفاده شود.

دانشمندان برای ساخت پلاستیک هوشمند از موجودات زنده (از درختان گرفته تا صدف ها) الهام گرفتند. محققان دانشگاه تگزاس در آستین، ذهن پیشرفته جمعی خود را بر روی ایجاد پلاستیکی متمرکز کردند که زندگی واقعی را تقلید کند. این مانند بسیاری از اشکال زندگی است که در بعضی جاها نرم و کششی و در بعضی جاها سخت و سفت هستند.

موفقیت آنها، برای اولین بار، استفاده از نور و یک کاتالیزور برای تغییر خواصی مانند سختی و کشش در مولکول‌های هم نوع بود. ماده حاصل ده برابر قوی تر از لاستیک طبیعی است و به خوبی می تواند انعطاف پذیری الکترونیک و رباتیک را تغییر دهد. این یافته ها اخیرا در مجله Science منتشر شد.

زکریا پیج، استادیار شیمی و نویسنده مسئول در این مقاله گفت: “این اولین ماده از نوع خود است. توانایی کنترل کریستالیزاسیون و در نتیجه خواص فیزیکی مواد، با اعمال نور، به طور بالقوه برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی یا محرک‌ها در رباتیک نرم دگرگون‌کننده است.”

زمینه

در علم، محققان مدت‌هاست که خواص ساختارهای زنده را مطالعه کرده‌اند و می‌خواهند از آنها تقلید کنند. ساختارهای زنده ای مانند پوست و ماهیچه از مواد مصنوعی ساخته می شوند. در موجودات زنده، سازه ها اغلب ویژگی هایی مانند استحکام و انعطاف پذیری را به راحتی با هم ترکیب می کنند. هنگام استفاده از ترکیبی از مواد مصنوعی برای تقلید از این ویژگی‌ها، مواد اغلب شکست می‌خورند، از هم جدا می‌شوند و در محل اتصال ویژگی‌های مختلف پاره می‌شوند.

پیج گفت: “اغلب، هنگام گرد هم آوردن مواد، به خصوص اگر خواص مکانیکی بسیار متفاوتی داشته باشند، می خواهند از هم جدا شوند.”

پیج و تیم دانشگاه تگزاس در آستین توانستند ساختار یک ماده پلاستیکی مانند را کنترل و تغییر دهند. آنها از نور برای تغییر میزان سفت یا کششی مواد استفاده کردند.

• هوش مصنوعی میتواند رفتار انسان را پیش بینی کند

فرآیند تولید پلاستیک هوشمند

شیمیدان از یک مونومر استفاده کرد که یک مولکول کوچک است که با دیگر مانند آن متصل می شود تا بلوک های ساختمانی برای ساختارهای بزرگتر به نام پلیمر تشکیل دهد. در این مثال، پلیمرها مشابه پلیمرهایی بودند که در متداول ترین پلاستیک ها یافت می شوند.

حدود دوازده آزمایش طول کشید تا اینکه یک کاتالیزور پیدا شد. کاتالیزوری که وقتی به مونومر اضافه شد و سپس نور مرئی نشان داده شد، منجر به پلیمری نیمه بلوری شد که مشابه پلیمر موجود در لاستیک مصنوعی موجود است. مواد سفت‌تر و سخت‌تری در مناطقی که نور لمس می‌کردند تشکیل شد، در حالی که خواص مناطق بدون نور نرم و کشدار باقی ماندند.

در ماده حاصل صفات اغراق آمیز بود. زیرا از یک ماده با خواص متفاوت ساخته شده است. قوی‌تر بود و می‌توانست بیشتر از سایر مواد مخلوط کشیده شود. واکنش در دمای اتاق انجام می‌شود، مونومر و کاتالیزور به‌راحتی در بازار موجود است و منبع نور LED‌های آبی ساده بود. همه چیز در بازار موجود و ارزان است.

علاوه بر این، واکنش در کمتر از یک ساعت انجام می‌شود و استفاده از زباله‌های خطرناک را به حداقل می‌رساند که این فرآیند را سریع، ارزان، انرژی کارآمد و از نظر زیست‌محیطی بی‌خطر می‌سازد.

آینده مطالعه

محققان در مرحله بعدی بر روی جستجوی اشیاء بیشتر و متفاوت برای توسعه با این ماده متمرکز شده اند تا قابلیت استفاده آن را آزمایش کنند. این تیم در حال پیش‌بینی یک ماده انعطاف‌پذیر است که می‌تواند برای لنگر انداختن قطعات الکترونیکی در مواردی مانند دستگاه‌های پزشکی یا سایر فناوری‌های پوشیدنی استفاده شود. در رباتیک مواد قوی و انعطاف پذیر برای بهبود حرکت و دوام مطلوب هستند. باید دید نتیجه ساخت این پلاستیک هوشمند چه خواهد شد.