TacTech – مجله علم و فناوری

بلاگ

  • تولید کره آزمایشگاهی با طعم کره واقعی

    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.

    کره آزمایشگاهی

    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.

  • جلبک ها می توانند منبع انرژی تجدیدپذیر باشند

    محققان دانشگاه کنکوردیا در کبک راهی برای برداشت انرژی از فرآیند فتوسنتز جلبک ها با هدف ارائه یک منبع انرژی پایدار ایجاد کرده اند. تیم آزمایشگاه میکروسیستم های نوری-زیست دانشگاه با معلق کردن جلبک ها در یک محلول تخصصی و نگهداری آن در سلول های کوچک قدرت، انرژی تولید می کند.

    مدل آنها الکترون ها را برای تولید الکتریسیته میگیرد و آن را نه تنها انتشار صفر، بلکه یک فناوری انتشار کربن منفی میکند. به گفته محققان، هنگامی که سلول های قدرت میکرو فتوسنتزی (µPSC) آنها به درستی راه اندازی شوند، ظرفیت تولید انرژی کافی برای اجرای گجت های بسیار کم و کم مصرف، مانند حسگرهای اینترنت اشیا (IoT) را دارند.

    این تیم در مقاله تحقیقاتی خود گفت: “ادغام μPSCها در قلمرو منابع انرژی پایدار نشان دهنده یک گام مهم رو به جلو است که به طور بالقوه بر بخش های مختلف وابسته به راه حل های کم مصرف تاثیر می گذارد.”

    مهار قدرت جلبک

    در راه اندازی μPSC، یک غشای تبادل پروتون به شکل لانه زنبوری، محفظه های آند و کاتد سلول نیرو فتوسنتزی میکرو را تقسیم می کند.

    محققان میکروالکترودهایی را در دو طرف غشاء ساختند تا بارهایی را که جلبک ها در طول فتوسنتز آزاد می کنند جمع آوری کنند. هر محفظه بسیار کوچک است و ابعاد آن فقط دو سانتی متر در دو سانتی متر در چهار میلی متر است.

    محفظه آند حاوی یک محلول دو میلی لیتری است که در آن جلبک ها معلق هستند، در حالی که کاتد با فروسیانید پتاسیم، نوعی گیرنده الکترون، پر شده است.

    به گفته محققان، هنگامی که جلبک ها به دلیل فتوسنتز شروع به انتشار الکترون می کنند، الکترون ها از طریق الکترودهای موجود در غشاء جمع شده و هدایت می شوند و در نتیجه جریان ایجاد می شود.

    با این حال، پروتون ها از غشاء عبور کرده و وارد کاتد می شوند و فروسیانید پتاسیم را اکسید و کاهش می دهند. این فرآیند همچنین بدون نور مستقیم خورشید عمل می کند، البته با شدت کمتر.

    پانیرسیلوام، کاندیدای دکترا در دانشگاه و یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه ای گفت: “درست مانند انسان ها، جلبک ها دائماً نفس میکشند، اما دی اکسید کربن را جذب کرده و اکسیژن آزاد میکنند. آنها به دلیل دستگاه فتوسنتز خود، در طول تنفس نیز الکترون آزاد می کنند.تولید برق متوقف نشده است. الکترون ها به طور مداوم برداشت می شوند.”

    جلبک ها

    کارآمد و سازگار با محیط زیست

    محققان عملکرد سلول های قدرت میکرو فتوسنتزی (μPSCs) را در پیکربندی های مختلف آزمایش کردند. در یک مجموعه، پیکربندی ها شامل دو میکروPSC به صورت سری با سه مجموعه موازی، سه سری با دو مجموعه به صورت موازی، چهار به صورت سری با دو مجموعه دیگر به صورت سری و هر دو مجموعه به صورت موازی، و پنج به صورت سری با یکی به صورت موازی بود.

    به گفته محققان، تغییرات عملکرد برای ولتاژ، جریان و توان به دلیل تفاوت های ساخت و تغییر شرایط عادی شد. آزمایش ها نشان داد که ترکیب آرایه های سری و موازی سلولهای قدرت میکرو فتوسنتزی (µPSCs) نسبت به استفاده از اتصالات سری یا موازی، توان بیشتری تولید میکند.

    این تیم ناتوانی سیستم را در رقابت با روشهای تولید انرژی جایگزین، مانند سلول های خورشیدی، تصدیق میکند. یک سلول برق میکرو فتوسنتزی تنها حداکثر ولتاژ پایانه 1.0 ولت دارد.

    با این حال، با تحقیق و توسعه کافی، از جمله فناوری های یکپارچه سازی با کمک هوش مصنوعی، محققان بر این باورند که این فناوری میتواند در آینده به یک منبع انرژی قابل دوام، مقرون به صرفه و پاک تبدیل شود.

    این تیم تاکید میکند که سیستم آنها از هیچ گاز خطرناک یا میکروفیبر مورد نیاز برای فناوری ساخت سیلیکون که سلول های فتوولتائیک به آن متکی هستند، استفاده نمیکند.

    پاکیراسامی، استاد دپارتمان مهندسی مکانیک، صنایع و هوافضا و نویسنده مسئول مقاله گفت: “علاوه بر این، از بین بردن تراشه های کامپیوتری سیلیکونی کار آسانی نیست. ما از پلیمرهای زیست سازگار استفاده می کنیم، بنابراین کل سیستم به راحتی قابل تجزیه است و تولید آن بسیار ارزان است.”

  • محققان کشف کردند زنبور عسل میتواند سرطان ریه را از روی نفس تشخیص دهد

    آیا تا به حال شنیده اید که زنبور سرطان را بو می کند؟ باور کنید یا نه، زنبورهای عسل می توانند سرطان ریه را در نفس انسان تشخیص دهند. محققان دانشگاه ایالتی میشیگان به کشف شگفت انگیزی دست یافتند: زنبورهای عسل می توانند “بیومارکرها یا غلظت های شیمیایی” مرتبط با سرطان ریه را در نفس انسان تشخیص دهند.

    پروفسور دباجیت ساها، استادیار موسسه علوم و مهندسی کمی بهداشت MSU گفت: “حشرات مانند سگ ها حس بویایی شگفت انگیزی دارند.”

    این اولین بار نیست که دانشمندان توانایی های بویایی شگفت انگیز حیوانات را برای تشخیص سرطان بررسی می کنند. مطالعات قبلی نشان داده است که سگ های آموزش دیده، موش ها، حشرات و حتی کرم های لوله ای (نماتدها) ممکن است سرطان را تشخیص دهند.

    چگونه آزمایش انجام شد

    برای این مطالعه، انواع مختلف کشت سلولی سرطان ریه انسان در آزمایشگاه رشد داده شد. آنها یک دستور العمل ویژه برای “مخلوط تنفس مصنوعی” ایجاد کردند. این مخلوط شبیه ترکیب شیمیایی تنفس یک فرد سالم و فرد مبتلا به سرطان ریه است.

    سپس این تیم حسگرهای بسیار کوچکی را به مغز زنبورهای عسل متصل کردند تا واکنش های مغز آنها را در حالی که مخلوط های تنفسی مختلف را بو میکردند، کنترل کنند.

    الیسا کاکس، که در این مطالعه شرکت داشت، گفت: “برای ساختن دستور پخت، دست ثابتی لازم بود. ما سرطان ریه مصنوعی را در مقابل مخلوط تنفس سالم انسان روی تقریباً 20 زنبور عسل آزمایش کردیم.”

    جالب توجه است که محققان تفاوتی را در سرعت شلیک عصبی زنبور عسل هنگام قرار گرفتن در معرض بو مشاهده کردند. این تیم زنبورهای عسل را دیدند که چندین نورون متمایز را در مغزشان فعال میکردند که به آنها کمک کرد بین تنفس مصنوعی سرطان ریه و تنفس سالم تمایز قائل شوند.

    این آزمایش نشان داد که زنبورهای عسل میتوانند بین انواع مختلف سلول سرطان ریه تنها با استفاده از «بوی» کشت های سلولی تمایز قائل شوند.

    زنبور

    این تیم همچنین آزمایش کردند که زنبورها چگونه سرطان را تشخیص می دهند. به بیان ساده، هدف تعیین حداقل مقدار مواد شیمیایی نشان دهنده سرطان بود که باید در نفس زنبورها وجود داشته باشد تا آنها بتوانند آن را تشخیص دهند.

    ساها گفت: “زنبورهای عسل غلظت بسیار کمی را تشخیص دادند. این یک نتیجه بسیار قوی بود. زنبورها میتوانند بین تغییرات دقیقه ای در غلظت های شیمیایی مخلوط تنفسی که در قسمت هایی در محدوده ۱ میلیارد است، تفاوت قائل شوند.”

    مطالعه ممکن است راه را برای یک آزمایش غیر تهاجمی هموار کند

    ساها و تیم امیدوارند این کشف با زنبورهای عسل به ابزارهای جدید تشخیص بیماری بر اساس سیستم های بیولوژیکی و تجزیه و تحلیل رایحه منجر شود.

    آنها همچنین قصد دارند یک آزمایش غیر تهاجمی برای تشخیص سرطان ایجاد کنند. برای انجام این آزمایش، بیماران فقط باید در یک دستگاه تنفس کنند و این کار را بسیار ساده می کند. این دستگاه دارای حسگری خواهد بود که از مغز زنبور عسل الهام گرفته شده است. این حسگر نمونه تنفس را از نظر وجود ترکیبات مرتبط با سرطان بررسی می کند.

    اگر ترکیبات سرطانی در نمونه تنفسی کشف شد، این میتواند «بهصورت بیسیم در زمان واقعی گزارش دهد». در صورت موفقیت آمیز بودن، این روش ممکن است به تشخیص زودهنگام سرطان ریه کمک کند. علاوه بر این، آزمایش های تنفسی ساده ممکن است در دسترستر از اسکن ها یا بیوپسی های پیچیده باشد.

    پاییز مک لین-سوبودا در بیانیه مطبوعاتی گفت: “آنچه شگفت انگیز است توانایی زنبورهای عسل نه تنها در تشخیص سلول های سرطانی، بلکه تمایز بین خطوط سلولی انواع مختلف سرطان ریه است. پیامدهای آینده برای این امر بسیار بزرگ است زیرا حسگر ما میتواند به بیماران این امکان را بدهد که به سرعت تشخیص های سرطان خاص را دریافت کنند که ضروری است. برای مسیرهای درمانی صحیح.”

  • ژل الکتریکی که با حرکت بدن الکتریسیته تولید میکند

    تقاضا برای دستگاه های انعطاف پذیر در حال افزایش است و این الهام بخش محققان به آزمایش موادی است که آینده الکترونیک را شکل میدهند، از جمله دستگاه های پوشیدنی و روباتیک نرم.

    تیمی از محققان مؤسسه ملی علوم مواد (NIMS)، دانشگاه هوکایدو و دانشگاه داروسازی میجی، یک ژل الکتریکی تولید کرده اند که میتواند به طور پایدار یک بار الکتریکی بزرگ را حفظ کند.

    سپس این تیم این ژل را با الکترودهای بسیار انعطاف پذیر ترکیب کردند تا حسگری ایجاد کنند که قادر به درک ارتعاشات فرکانس پایین (به عنوان مثال ارتعاشات ایجاد شده توسط حرکت انسان) و تبدیل آنها به سیگنال های ولتاژ خروجی است. این دستگاه ممکن است به طور بالقوه به عنوان یک سنسور مراقبت های بهداشتی پوشیدنی استفاده شود.

    محققان ژاپنی راه را (یک شاهکار شیمی) برای توسعه کلاس خاصی از مایعات و ژل الکتریکی هموار کردند: Alkyl-π.

    کلاس جدیدی از مایع و ژل: آلکیل-π

    دکتر تاکاشی ناکانیشی توضیح میدهد که «مایعات آلکیل-π و ژل های آلکیل-π به عنوان نسل جدیدی از مواد نرم کاربردی که عملکردهای نوری الکترونیکی مانند درخشندگی، رسانایی نوری، خواص الکتروکرومیک و الکتریک را نشان میدهند، توجه را به خود جلب میکنند.»

    الکترت یک ماده دیالکتیکی است(ماده ای که می تواند بار الکتریکی را ذخیره کند اما به عنوان رسانا ضعیف است) و در این مورد به طور دائم.

    از نظر عملکردی، مایعات آلکیل-π موادی هستند که بار الکتریکی را حفظ می کنند و حتی می توانند روی مواد دیگر رنگ آمیزی شوند. با این حال، از آنجایی که این ماده در حال حاضر در حال توسعه است، آنها با برخی از مشکلات مایع به عنوان حامل مواجه شدند.

    هنگامی که این مایعات با الکترودها برای ایجاد دستگاه های انعطاف پذیر ترکیب میشوند، ثابت شده که ثابت کردن و آب بندی آنها مشکل است و منجر به مشکلات نشت میشود. علاوه بر این، ظرفیت نگهداری بار الکترواستاتیک مایعات آلکیل-π باید افزایش یابد تا قابلیت های تولید برق آنها بهبود یابد.

    آنها توانستند با تبدیل مایع به ژل مشکل را حل کنند. بنابراین، آنها ژل جدیدی ساخته اند که متعلق به کلاس جدیدی از مواد است. از آن، آنها توانستند با افزودن الکترودهای انعطاف پذیر، یک فیلم فلزی مانند Ag-AgCI که بر روی یک بستر انعطاف پذیر اعمال می شود، از این ژل الکتریکی خاص حسگری بسازند.

    این سنسور ژل می تواند ارتعاشات فرکانس پایین مانند حرکت انسان را دریافت کند و حتی آنها را به سیگنال های ولتاژ خروجی تبدیل کند. توسعه ای مانند این ممکن است نیاز به منابع انرژی خارجی را برطرف کند. آیا این به معنای مصرف انرژی کمتر است؟ شاید.

    ژل الکتریکی

    یک ژل الکتریکی ممکن است بهتر از مایع عمل کند

    در مقایسه با مایع، “مدول ذخیره سازی الاستیک این ژل 40 میلیون برابر مشابه مایع آن است و می توان آن را تثبیت و آب بندی کرد.”

    آنها حتی 24 درصد قدرت الکتریکی ژل را بهبود دادند زیرا ژل شارژ الکتریکی را بهتر از مایع نگه می دارد. هنگامی که آنها موفق به ایجاد آن شارژ شدند، الکترودهای انعطاف پذیر را برای ایجاد یک حسگر ارتعاشی اضافه کردند.

    این سنسور قادر به درک ارتعاشات با فرکانسهای کمتر از 17 هرتز و تبدیل آنها به ولتاژ خروجی 600 میلیولت است که 83 درصد بیشتر از ولتاژ تولید شده توسط یک حسگر مبتنی بر الکتر مایع آلکیل-π است.

    در مرحله بعد، تیم ژاپنی حسگرهای پوشیدنی با شارژهای قوی تر از ژل را توسعه خواهند داد که قابل استفاده مجدد و بازیافت است. بنابراین، این ژل الکتریکی جدید به تلاش های جمعی دانشمندان برای توسعه فناوری های انعطاف پذیر جدید میپیوندد که از نظر محیطی نیز سازگار هستند.

    آنها قصد دارند پس از تکمیل مواد، مواد جدید را برای مراقبت های بهداشتی، رباتیک و حسگری ارائه دهند.

  • به جز انسان، گیاهان هم توان حل مشکل را دارند

    به طور گسترده ای اعتقاد بر این است که انسان ها یا انواع مختلفی از حیوانات موجود در این سیاره باهوش هستند. با این حال، محققان ادعا کرده اند که گیاهان نیز هوش خود را به نمایش می گذارند که با بیش از 70 تعریف تعریف شده است. به گفته محققان، پاسخ های انعطاف پذیر، بی درنگ و سازگاری که در گیاهان یافت میشوند، نشان دهنده هوش هستند.

    آندره کسلر، نویسنده اصلی، استاد دپارتمان اکولوژی و زیست شناسی تکاملی می گوید: “بیش از 70 تعریف برای هوش منتشر شده است و هیچ توافقی در مورد چیستی آن، حتی در یک زمینه مشخص وجود ندارد.”

    گیاهان توانایی حل مشکلات را دارند

    برای مثال علف طلایی (Goldenrod) میتواند گیاهان همسایه را بدون لمس آنها با حس کردن نسبت های نور قرمز دور منعکس شده از برگ ها درک کند. وقتی علف طلایی توسط گیاهخواران خورده می شود، واکنش خود را بر اساس اینکه گیاه دیگری در نزدیکی آن قرار دارد یا خیر، تطبیق می دهد.

    بسیاری از مردم بر این باورند که هوش به یک سیستم عصبی مرکزی نیاز دارد که سیگنال های الکتریکی به عنوان وسیله ای برای پردازش اطلاعات عمل می کنند. برخی از زیست شناسان گیاهی سیستم های آوندی گیاهان را با سیستم های عصبی مرکزی یکسان می دانند و پیشنهاد می کنند که نوعی موجودیت متمرکز در گیاه به آنها امکان پردازش اطلاعات و پاسخگویی را می دهد. اما کسلر به شدت با این ایده مخالف است.

    او گفت: “هیچ مدرک خوبی برای هیچ یک از همسانی ها با سیستم عصبی وجود ندارد، اگرچه ما به وضوح سیگنال های الکتریکی را در گیاهان می بینیم، اما سؤال این است که این سیگنال برای توانایی گیاه در پردازش نشانه های محیطی چقدر مهم است.”

    کسلر و یکی از نویسندگان مایکل مولر، دانشجوی دکترا در آزمایشگاهش، برای بیان استدلال خود برای هوش گیاهی، تعریف خود را به اساسی ترین عناصر محدود کردند: «توانایی حل مشکلات، بر اساس اطلاعاتی که از محیط به دست می آورید. به سوی یک هدف خاص.»

    او به تحقیقات قبلی خود در مورد علف طلایی و واکنش های آن هنگام خورده شدن توسط آفات اشاره کرد.

    گیاهان

    علف طلایی به حشرات اطلاع می دهد

    کسلر خاطرنشان کرد که وقتی لارو سوسک برگ برگ های علف طلایی را میخورد، گیاه یک ماده شیمیایی منتشر میکند که به حشره اطلاع میدهد که گیاه آسیب دیده است و منبع غذایی ضعیفی است.

    این مواد شیمیایی موجود در هوا که ترکیبات آلی فرار (VOCs) نامیده میشوند، توسط گیاهان همسایه علف طلایی نیز جمع آوری میشوند و آنها را وادار میکند تا دفاع خود را در برابر لارو سوسک تولید کنند.

    کسلر ادعا کرد که به این ترتیب، علف طلایی، گیاهخواران را به همسایگان منتقل میکند و خسارت را توزیع میکند. گیاه بسته به اطلاعاتی که از محیط دریافت می کند، رفتار استاندارد خود را تغییر می دهد. این با تعریف ما از هوش مطابقت دارد.

    کسلر گفت: “علف طلایی همسایه نیز وقتی متوجه میشوند که VOCهایی وجود یک آفت را نشان میدهند، هوش از خود نشان میدهند. انتشار فرار از یک همسایه، پیش بینی کننده گیاه خواری آینده است. آنها می توانند از یک نشانه محیطی برای پیش بینی وضعیت آینده استفاده کنند و سپس بر اساس آن عمل کنند.”

    نشان داده شده است که برخی از گیاهان تجربیات گذشته را به یاد می آورند و از آنها یاد می گیرند. به عنوان مثال، گیاه گل قهر و آشتی، که به دلیل واکنش سریع تا شدن برگ به لمس شناخته شده است، می تواند به مرور زمان یاد بگیرد که محرک های بی ضرر را نادیده بگیرد.

    به گزارش Earth.com، گیاهان رفتارهایی از خود نشان می دهند که می توان آن ها را پیچیده در نظر گرفت، مانند باز و بسته کردن گل ها و جهت دهی برگ ها و ساقه ها به سمت نور.

    به جای سیگنال های الکتریکی، سیگنال های شیمیایی در سراسر ابرارگانیسم وجود دارد. طبق مطالعه کسلر که در Plant Signaling and Behavior منتشر شده است، مطالعات سایر محققان نشان داده است که هر سلول گیاهی دارای ادراک طیف نور گسترده و مولکول های حسی برای تشخیص ترکیبات فرار بسیار خاصی است که از گیاهان همسایه می آیند.

  • تولید پارچه خنک کننده که میتواند دمای بدن را تا ۱۰ درجه پایین بیاورد

    در تلاش برای مقابله با افزایش امواج گرمایی ناشی از تغییرات آب و هوایی، محققان پارچه خنک کننده پوشیدنی ایجاد کرده اند که با چنین پدیده ای به ویژه در محیط های شهری مقابله می کند.

    پارچه خنک کننده که پارچه سلسله مراتبی انتخابی طیفی (SSHF) نام دارد، به طور انتخابی تابش مادون قرمز میانی را از طریق یک پنجره اتمسفر خاص ساطع می کند و به طور قابل توجهی جذب گرما از محیط را کاهش می دهد.

    به گفته محققان دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر شیکاگو (PME)، پارچه های پیشرفته آنها در پوشاک، طراحی ساختمان و ماشین و نگهداری مواد غذایی کاربرد دارد.

    مقابله با گرمای شهری با پارچه خنک کننده

    به منظور جلوگیری از کور شدن تماشاگران، پارچه خنک کننده موجود برای ورزش های فضای باز، نور خورشید را به صورت پراکنده منعکس می کند. با این حال، منابع گرمایی دیگری به جز خورشید در جزیره گرمایی شهری وجود دارد.

    به گفته محققان، تشعشعات حرارتی از سنگفرش ها و ساختمان ها، ساکنان شهرها را با گرمای شدید از پایین و به طرفین، در حالی که خورشید از بالا می پزد، منفجر می کند.

    رونجیو وو، محقق فوق دکترا در PME و یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه ای گفت: “مردم معمولاً روی عملکرد یا طراحی مواد منسوجات خنک کننده تمرکز میکنند. برای ساختن پارچه خنک کننده ای که پتانسیل کاربرد در زندگی واقعی را داشته باشد، باید محیط را در نظر گرفت.”

    محققان نمونه ای از در نظر گرفتن محیط را برجسته می کنند: افرادی که در زیر نور خورشید ایستاده اند. آنها از موادی استفاده می کنند که نور مستقیم خورشید را منعکس می کند، اما فقط حدود 3 درصد از لباس های آنها – مانند کلاه، روکش شانه، و رویه کفش هایشان – در واقع با این نور مستقیم روبرو هستند.

    97 درصد باقیمانده لباس های آنها توسط تشعشعات حرارتی از کناره ها و پایین گرم میشوند، که پارچه های معمولی که گرما منتشر میکنند نمیتوانند با آن مقابله کنند.

    خورشید و پیاده رو انواع مختلفی از گرما را تولید می کنند که چالش مهندسی قابل توجهی را ارائه می دهد. این تیم نیاز به ایجاد ماده ای داشت که بتواند به طور موثر از پوشندگان در برابر هر دو نوع گرما محافظت کند.

    پارچه خنک کننده

    مواد خنک کننده نسل بعدی

    از آنجایی که نور خورشید قابل مشاهده است و تشعشعات حرارتی از ساختمان ها و روسازی های یک جزیره گرمایی شهری مادون قرمز است، محققان مجبور شدند پارچه را به گونه ای طراحی کنند که به طور همزمان دو مجموعه متفاوت از ویژگی های نوری داشته باشد.

    طرح SSHF دارای سه لایه است: یک لایه رویی که اجازه می دهد تا گرمای خاصی به اتمسفر فرار کند، یک لایه میانی ساخته شده از نانوسیم های نقره ای که مانع از ورود گرما می شود و یک لایه پشم پایین که گرما را از پوست به لایه میانی منتقل می کند.

    SSHF به دلیل ساختار منحصر به فرد نانو فیبر میکرو، 97 درصد نور خورشید را منعکس می کند. آزمایشات نشان داد که این ماده 2.3 درجه سانتیگراد (4.1 درجه فارنهایت) خنک تر از پارچه های ورزشی استقامتی در فضای باز و 8.9 درجه سانتیگراد (16 درجه فارنهایت) خنک تر از ابریشم تجاری شده است.

    منسوجات نوآورانه تیم PME، جدا از استفاده در منسوجات، میتواند به عنوان یک سیستم خنک کننده غیرفعال برای تکمیل سیستم های گرانتر و انرژی بر عمل کند.

    محققان ادعا می کنند که استفاده از آن بسیار فراتر از پوشاک است. برای کاهش دمای داخلی و کاهش هزینه و ردپای کربن تهویه مطبوع، میتوان از پارچه ضخیم تری که با لایه ای نامحسوس از پلی اتیلن پوشانده شده است، در کناره های خودروها یا ساختمان ها استفاده شود. این ماده همچنین ممکن است برای حمل و نگهداری اقلامی مانند شیر استفاده شود که در غیر این صورت در گرما خراب می شوند و نیاز به یخچال را کاهش می دهند.

    سنژی سوی، کاندیدای دکترا در PME و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: “شما می توانید در هزینه های خنک کننده، برق و انرژی بسیار صرفه جویی کنید. زیرا این یک فرآیند غیرفعال است.”

    جزئیات مطالعه این تیم در مورد پارچه خنک کننده در مجله Science منتشر شد.

  • روش جدید و ارزان برای تبدیل دی اکسید کربن به سوخت تمیز

    دانشمندان دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر شیکاگو روشی را برای تبدیل دی اکسید کربن (CO2) به سوخت های پاک و مواد شیمیایی مفید با بازدهی نزدیک به 100٪ توسعه داده اند. این پیشرفت می تواند با ایجاد یک حلقه انرژی پاک که انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد، مبارزه با تغییرات آب و هوایی را متحول کند.

    این به یک چالش حیاتی اشاره شده توسط آژانس بین المللی انرژی (IEA) میپردازد که تخمین میزند فناوری های جذب، استفاده و ذخیره سازی کربن (CCUS) میتوانند به طور قابل توجهی انتشار CO2 جهانی را تا سال 2050 کاهش دهند.

    یک روند بدیع

    دی اکسید کربن، گاز گلخانه ای اولیه که مسئول 78 درصد تغییر در تعادل انرژی زمین بین سال های 1990 تا 2022 است، محصول جانبی سوزاندن سوخت های فسیلی و برخی از منابع انرژی تجدید پذیر است.

    از طریق فرآیندی به نام کاهش الکتروشیمیایی دی اکسید کربن (CO2R)، CO2 می تواند به سوخت های پاک و مواد شیمیایی تبدیل شود. با این حال، این فرآیند اغلب محصولات جانبی ناخواسته ای مانند گاز هیدروژن و کربنات ایجاد می کند و کارایی آن را کاهش می دهد.

    آزمایشگاه Amanchukwu در دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر راهی برای دستکاری مولکول های آب برای کارآمدتر کردن CO2R کشف کرد.

    با استفاده از حلال های آلی و افزودنی های اسیدی، محققان توانستند رفتار آب را کنترل کنند و اطمینان حاصل کنند که آب مقدار مناسبی از پروتون را برای ایجاد مولکول های مورد نظر بدون تولید محصولات جانبی ناخواسته اهدا میکند.

    پروفسور Chibueze Amanchukwu، گفت: “در شیمی عمومی می آموزیم که دی اکسید کربن با هیدروکسید واکنش داده و کربنات تشکیل می دهد. این نامطلوب است، زیرا مولکولی را که میخواهیم ارزش گذاری کنیم، تخلیه میکند.”

    سوخت

    کارآمد و مقرون به صرفه

    این روش جدید در شرایط اسیدی خفیف با استفاده از طلا یا روی به عنوان کاتالیزور، تقریباً 100 درصد کارایی را به دست آورد. نکته قابل توجه، استفاده از روی، یک فلز فراوان در زمین، این فرآیند را برای کاربردهای صنعتی مقرون به صرفه تر میکند و به طور بالقوه به رشد بازار جهانی جذب و ذخیره سازی کربن کمک میکند.

    رجی گومز، نویسنده اول مقاله جدید گفت: “تصور کنید میتوانیم برق سبز از خورشید و باد داشته باشیم و سپس از این الکتریسیته برای تبدیل مجدد دی اکسید کربن به سوخت استفاده کنیم.”

    این پیشرفت می تواند پیامدهای گسترده ای برای بخش انرژی و مبارزه با تغییرات آب و هوایی داشته باشد. با ایجاد یک حلقه انرژی پاک که CO2 را به سوخت های قابل استفاده تبدیل می کند، این روش جدید راه حلی امیدوارکننده برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و کاهش اثرات گرمایش جهانی ارائه می دهد.

    مزایای دستیابی به موفقیت

    این پیشرفت همچنین با تلاش های شرکت هایی مانند مهندسی کربن، Opus 12، و مواد دیاکسید، که در حال توسعه فناوری های CO2R در مقیاس تجاری هستند، همسو است.
    علاوه بر این، توانایی تبدیل CO2 به سوخت های پاک مانند اتانول یا متان می تواند یک چرخه کربن حلقه بسته ایجاد کند و وابستگی به سوخت های فسیلی را کاهش دهد و منابع انرژی پایدار را ارتقا دهد.

    علاوه بر این، این تحقیق پتانسیل استفاده از فلزات فراوان در زمین مانند روی را به عنوان کاتالیزور نشان میدهد و راه را برای فرآیندهای کاتالیزوری پایدارتر و مقرون به صرفه تر در صنایع مختلف هموار میکند.

    گومز نتیجه گرفت: “پلاتین، نقره، طلا – برای اهداف تحقیقاتی، کاتالیزورهای بزرگی هستند. آنها مواد بسیار پایداری هستند. اما وقتی به برنامه های صنعتی فکر میکنید، هزینه آنها بالا میرود.”

  • انگلیس ساخت بزرگترین تلسکوپ دنیا را شروع کرد

    بریتانیا آماده ساخت بزرگترین تلسکوپ نوری زمینی جهان است: تلسکوپ بسیار بزرگ (ELT). طبق اعلامیه اخیر، مرکز فناوری نجوم بریتانیا (UK ATC) قرار است توسعه اولین ابزاری را که بر روی این تلسکوپ پیشرفته نصب می شود، آغاز کند.

    این تلسکوپ رومی به اندازه کولوسئوم در ارتفاع 3000 متری از سطح دریا در صحرای آتاکاما در شیلی مستقر خواهد شد. رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) که تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) را نیز در این بیابان اجرا می کند، ساخت آن را رهبری می کند.
    موقعیت بلند، شرایط ایده آل و خشک را برای انجام مشاهدات آسمانی فراهم می کند.

    اولین ابزار تایید شده

    اولین ابزار تایید شده تصویرگر و طیف نگار ELT مادون قرمز میانی (METIS) است. اخیراً بررسی نهایی طراحی را پشت سر گذاشته و اکنون آماده تولید است. کنسرسیوم METIS شامل ده مؤسسه تحقیقاتی نجومی، از جمله دانشکده تحقیقات نجوم هلند (NOVA) و دانشگاه لیدن است.

    جیلیان رایت، مدیر STFC UK ATC گفت: “ابزار METIS برای اطمینان از اینکه ELT میتواند دقیقتر از همیشه به نور فروسرخ میانی نگاه کند، بسیار ارزشمند خواهد بود، تا درک ما از جایگاه خود در جهان را تغییر دهد. “

    ستاره شناسان از دید مادون قرمز میانی این ابزار برای مشاهده دیسک های تشکیل دهنده سیاره پر از گاز و غبار استفاده خواهند کرد. ذرات گرد و غبار اغلب نور مرئی را جذب می کنند. بنابراین، تصویربرداری مادون قرمز میانی برای مطالعه این مکان ها ضروری است. بینش ها ممکن است درک ما از شکل گیری و تکامل کهکشان ها را شکل دهند.

    در میان دیگر اهداف تعیین شده علمی، METIS سیارات فراخورشیدی نزدیک را جستجو می کند، منشا منظومه شمسی ما را کشف می کند، و هسته کهکشان ها، جایی که سیاهچاله های کلان پرجرم در کمین هستند، مطالعه می کند.

    جالب اینجاست که این ابزار کلیدی تلسکوپ میتواند به دنبال جهان های بالقوه قابل سکونت باشد. این به این دلیل است که برخی از سیارات سردتر نور را در نوار مادون قرمز میانی تولید می کنند.

    بزرگترین تلسکوپ

    ELT تصاویر واضح تری نسبت به هابل تولید میکند

    پس از تکمیل کامل، بزرگترین تلسکوپ زمینی از نوع خود خواهد بود. ELT یکی از بلندپروازانه ترین پروژه های علمی و مهندسی تاریخ است که در تلاش برای کشف دورترین نقاط جهان است.

    با استفاده از طول موج های مرئی و مادون قرمز نور، جهان را کاوش خواهد کرد. جالب اینجاست که آینه اصلی 39 متری آن پتانسیل منحصر به فردی دارد که 100 میلیون برابر بیشتر از چشم انسان نور جمع آوری می کند.

    در کل، ELT از قدرت پنج آینه برای بررسی کیهان با جزئیات بی سابقه استفاده خواهد کرد. سه مورد از آنها دارای اشکال منحنی برای کاوش و گرفتن تصاویر واضح از آسمان از زاویه وسیع هستند.

    آینه های با تکنولوژی بالا به ELT زمینی امکان می دهند “تصاویری 16 برابر واضح تر از تلسکوپ فضایی هابل تولید کند.”

    بزرگترین تلسکوپ دنیا برای پاسخ به سوالات اساسی

    ELT با مجموعه ای از ابزارهای پیشرفته خود به دنبال پاسخگویی به سؤالات اساسی در مورد جهان ما است، مانند وجود سیارات مشابه زمین در اطراف ستارگان دیگر، نشانه های حیات در خارج از منظومه شمسی، و شکل گیری و تکامل کهکشان های اولیه.

    علاوه بر این، ابزارهای پیشرفته به محققان این امکان را میدهند که تصاویر دقیقی از کیهان، از جمله اولین کهکشان ها، ثبت کنند و به آنها کمک کنند تا تکامل خود را در طول زمان درک کنند.

    علاوه بر این، ELT قادر خواهد بود سرعت انبساط جهان را تخمین بزند، که به کارشناسان کمک می کند تا کیهان شناسی را بهتر درک کنند. انتظار می رود بزرگترین تلسکوپ (3000 تنی) در سال 2028 عملیات علمی خود را آغاز کند.

  • مطالعات بالینی واکسن HIV (ایدز) نشان دهنده موفق بودن آن است

    یک کاندیدای واکسن HIV که در مؤسسه واکسن انسانی دوک ساخته شده بود، باعث ایجاد سطوح پایین نوعی از آنتی بادی های خنثی کننده گسترده HIV در میان گروه کوچکی از افراد ثبت نام شده در کارآزمایی بالینی سال 2019 شد.

    این یافته که در 17 می در ژورنال Cell گزارش شد، نه تنها اثبات می کند که واکسن می تواند این آنتی بادی ها را برای مبارزه با گونه های مختلف HIV استخراج کند، بلکه می تواند این فرآیند را در عرض چند هفته آغاز کند و یک پاسخ ایمنی ضروری را به حرکت درآورد.

    نامزد واکسن، ناحیه ای را روی پوشش بیرونی HIV-1 به نام ناحیه خارجی پروگزیمال غشایی (MPER) هدف قرار می دهد که حتی با جهش ویروس پایدار می ماند. آنتی بادی های ضد این ناحیه پایدار در پوشش بیرونی HIV میتوانند عفونت توسط بسیاری از گونه های مختلف HIV در گردش را مسدود کنند.

    بارتون اف. هاینز، نویسنده ارشد، مدیر مؤسسه واکسن انسانی دوک (DHVI) گفت: “این کار یک گام بزرگ به جلو است. زیرا امکان القای آنتی بادی با ایمن سازی را نشان می دهد که سخت ترین گونه های HIV را خنثی می کند. گام های بعدی ما القای آنتی بادی های خنثی کننده قویتر علیه سایر مکان های HIV برای جلوگیری از فرار ویروس است. ما هنوز به آنجا نرسیده ایم، اما راه رو به جلو اکنون بسیار روشن تر است.”

    تیم تحقیقاتی داده های یک کارآزمایی بالینی فاز اول یک نامزد واکسن را که توسط Haynes و S. Munir Alam، Ph.D. در DHVI ایجاد شده بود، تجزیه و تحلیل کردند.

    20 فرد سالم و HIV منفی در این آزمایش ثبت نام کردند. پانزده شرکت کننده، دو دوز از چهار دوز برنامه ریزی شده واکسن تحقیقاتی را دریافت کردند و پنج نفر سه دوز را دریافت کردند.

    تنها پس از دو بار ایمن سازی، واکسن دارای 95 درصد میزان پاسخ سرم و 100 درصد نرخ پاسخ سلول های T CD4+ خون بود – دو اندازه گیری کلیدی که فعال شدن سیستم ایمنی قوی را نشان می دهد. بیشتر پاسخ های سرم به بخشی از ویروس که توسط واکسن مورد هدف قرار گرفته است، ترسیم میشود.

    HIV

    نکته مهم این است که آنتی بادی های خنثی کننده گسترده تنها پس از دو دوز القا شدند.

    کارآزمایی زمانی متوقف شد که یکی از شرکت کنندگان یک واکنش آلرژیک غیرتهدیدکننده زندگی را تجربه کرد، مشابه موارد نادری که با واکسیناسیون COVID-19 گزارش شده است. این تیم علت این رویداد را بررسی کردند که احتمالاً از یک ماده افزودنی بوده است.

    نویسنده اصلی ویلتون ویلیامز، دانشیار دپارتمان جراحی دوک و عضو DHVI گفت: “برای بدست آوردن یک آنتی بادی خنثی کننده گسترده، باید یک سری رویدادها اتفاق بیفتد، و معمولا چندین سال پس از عفونت طول می کشد. چالش همیشه این بوده است که رویدادهای ضروری را در یک فضای کوتاهتر با استفاده از واکسن بازسازی کنیم. دیدن این که با این مولکول واکسن، ما واقعا میتوانیم آنتی بادی های خنثی کننده را در عرض چند هفته به وجود بیاوریم، بسیار هیجان انگیز بود.”

    سایر ویژگی های واکسن نیز امیدوارکننده بود، به ویژه اینکه چگونه سلول های ایمنی حیاتی در وضعیت توسعه باقی مانده اند که به آنها اجازه میدهد به جهش های خود ادامه دهند تا بتوانند همراه با ویروس همیشه در حال تغییر تکامل یابند.

    محققان گفتند که کارهای بیشتری برای ایجاد پاسخ قوی تر و هدف قرار دادن مناطق بیشتری از پوشش ویروس وجود دارد. یک واکسن موفق HIV احتمالا حداقل دارای سه جزء خواهد بود که همگی در مناطق مشخصی از ویروس هدف قرار می گیرند.

    در نهایت، ما باید تمام سایت های آسیب پذیر را در پاکت موردنظر قرار دهیم تا ویروس نتواند فرار کند.

    هاینز گفت: “اما این مطالعه نشان میدهد که آنتی بادی های خنثی کننده گسترده واقعاً میتوانند با واکسیناسیون در انسان القا شوند. اکنون که میدانیم القاء ممکن است، میتوانیم آنچه را که در اینجا با ایمونوژن ها انجام داده ایم تکرار کنیم که سایر نقاط آسیب پذیر روی پوشش ویروس را هدف قرار میدهند.”

  • تست گرم (استاتیک فایر) استارشیپ اسپیس ایکس و آمادگی برای پرتاب آزمایشی پنجم

    چهارمین پرواز آزمایشی موشک بزرگ استارشیپ اسپیس ایکس هنوز انجام نشده است، اما این شرکت در حال آماده شدن برای پرتاب شماره پنج است.

    اسپیس ایکس 8 می در سایت Starbase خود در جنوب تگزاس یک “استاتیک فایر” را با یک مرحله فوقانی استارشیپ انجام داد و برای مدت کوتاهی تمام شش موتور رپتور این وسیله نقلیه 50 متری را در حالی که روی بالش لنگر انداخته بود مشتعل کرد.

    اسپیس ایکس معمولاً آتش های ساکن را در آستانه پرتاب انجام میدهد، اما این وسیله نقلیه در ردیف بعدی برای ترک زمین نیست. این استارشیپ فلایت 4 خواهد بود که می تواند به زودی در این ماه راه اندازی شود. اسپیس ایکس در حال حاضر هر دو عنصر خود را به صورت استاتیک شلیک کرده است. مرحله بالایی که به نام کشتی شناخته می شود و تقویت کننده غول پیکر مرحله اول سوپر هووی (Super Heavy) که دارای 33 رپتور است.

    بنابراین احتمالاً فلایت 4 آماده حرکت است. اما اسپیس ایکس هنوز نیاز به دریافت مجوز پرتاب از اداره هوانوردی فدرال ایالات متحده (FAA) دارد، که ظاهراً هنوز در حال بررسی اتفاقاتی است که در آخرین پرواز استارشیپ رخ داده است. آن پرواز (سومین پرواز شامل یک پشته کامل سوپر هووی) در 14 مارس از Starbase آغاز شد.

    اسپیس ایکس

    گفته های اسپیس ایکس

    به گفته اسپیس ایکس، استارشیپ در آن روز عملکرد بسیار خوبی داشت. دو مرحله آن با موفقیت از هم جدا شدند، و سوپر هووی اندکی پس از آن “تقویت” خود را انجام داد و در موقعیتی برای سقوط برنامه ریزی شده در خلیج مکزیک قرار گرفت.

    در همین حال، مرحله بالایی به سرعت مداری رسید و حدود 50 دقیقه پرواز کرد – بسیار طولانی تر از آنچه یک وسیله نقلیه استارشیپ قبلاً موفق شده بود. با این حال، هر دو مرحله از هم جدا شدند. (سوپرهووی در حدود 500 متر بالای امواج و کشتی در هنگام ورود مجدد به جو زمین.)

    اسپیس ایکس در حال توسعه استارشیپ است تا افراد و محموله ها را به ماه، مریخ و فراتر از آن برساند. به عنوان مثال، ناسا این وسیله نقلیه عظیم را به عنوان اولین فرودگر ماه برای برنامه آرتمیس خود انتخاب کرد و ایلان ماسک، بنیانگذار و مدیر عامل اسپیس ایکس، بارها از پتانسیل استارشیپ برای مقرون به صرفه کردن اسکان مریخ تبلیغ کرده است.

    راه اندازی و راه اندازی استارشیپ احتمالاً به پروازهای آزمایشی زیادی نیاز دارد و اسپیس ایکس مشتاق است که آنها را نسبتاً سریع پرواز کند، همانطور که آتش ثابت امروزی نشان می دهد. در واقع، ماسک گفته است که این شرکت قصد دارد حداقل شش بار در سال جاری استارشیپ را راه اندازی کند.