lundi 27 janvier 2014

علماء يطورون بطارية تعمل بالسّكر وذات كثافة طاقة عالية




طوّر فريقٌ بحثيّ في جامعة فيرجينيا تك خليّة وقود (fuel cell) تعمل باستهلاك السكر ولديها كثافة طاقة منقطعة النظير. هذا الإنجاز من الممكن له أنْ يستبدل البطاريات التقليدية بأخرى أكثر رخصًا بل وقابلة لإعادة التعبئة، والأهم هي أنها صديقة للبيئة.

يقول البروفيسور بيرسيفال تشانغ، الأستاذ المساعد في هندسة النظم البيولوجية في كلية الزراعة وعلوم الحياة وكلية الهندسة: "السُّكر هو مركّب مثالي لتخزين الطاقة في الطبيعة، لذا من المنطقي جدًا محاولة تسخير هذه القوة الطبيعية لتطوير بطاريات غير مؤذية للبيئة". بالرغم من قيام العلماء بتطوير أنواعٍ أخرى من البطاريات التي تعمل بالسكر، إلا أنّ هذه البطارية تمتلك كثافة طاقة بمقدار أعلى من غيرها تسمح لها بالعمل لفترة طويلة قبل أن تحتاج إلى إعادة تزويدها بالوقود مرة ثانية، كما أكّد تشانغ.

مثل كل خلايا الوقود، هذه البطارية تجمع الوقود -في هذه الحالة الدكسترين المالتوزي، وهو عديد السكاريد يُنتج من التحليل المائي الجزئي للنشا- مع الهواء لتوليد الكهرباء والماء كمنتج جانبي، وذلك باستخدام عمليات مختلفة من الإنزيمات والمحفّزات الحيوية. تختلف هذه البطارية عن خلايا الوقود الأخرى التي تعمل بالهيدروجين أو الميثانول، في أنّ هذه التي تعمل بالسكر ليست متفجرة أو قابلة للإشتعال، كما أن لديها كثافة طاقة أعلى. بالإضافة إلى أنه يمكن إعادة تعبئتها بالسكر تمامًا كما نعيد ملء خرطوشة الطباعة بالحبر.

ترجمة: عمر حازم الدوري
المصدر:

هل تعلم؟ اكتشف العلماء عنصر الهيليوم في الشّمس قبل اكتشاف وجوده على الأرض.



التاريخ:
مع أننا لم نزُرْ الشّمس من قبل، إلا أنّ أشعتها تزورنا. بتحليلٍ دقيق لأشعة الشمس، يمكننا معرفة الكثير؛ مثل درجة حرارة الشمس ومكونات هذا النجم. قد نتطرق إلى كيف يعرف العلماء درجة حرارة الشمس لاحقًا، ولكن كيف يعرف العلماء مكونات الشمس؟ وكيف تمّ اكتشاف وجود عنصر الهيليوم بالذّات؟

تبدأ القصة باكتشاف إسحاق نيوتن أنّ ضوء الشمس الأبيض يتكوّن في الحقيقة من طيف من الألوان، وذلك عن طريق مرور شعاع من الشمس من خلال منشور. هذا رائع ولكن غير دقيق، إذ أن الأطوال الموجية المختلفة تختلط ببعضها البعض، حسب قطر شعاع الشمس (حسب الفتحة التي يمر منها قبل مروره بالمنشور). إذا جعلت القطر أصغر، تُصبح ألوان الطيف أنقى وأكثر وضوحًا، حتّى في النهاية سيظهر لك كل طول موجي في مكانٍ واضح.

بعد قرن من نيوتن، طبّق الفيزيائي الألماني جوزيف فون فراونهوفر هذه التقنية بدقة أكبر وفوجئ بما وجد. وجَدَ أن الطيف الشمسي يقطعه مئات الخطوط السوداء الرفيعة، مع ذلك، إذا تمّ تسخين شيء بدرجة حرارة الشمس في المعمل، فأشعته تعطي طيفًا متواصلا لا وجود للخطوط السوداء فيه (والتي سُميت بخطوط فراونهوفر). هل هنالك خطأً ما بالشّمس؟

بعد عدة عقود، مرر غوستاف روبرت كيرشهوف ضوء أبيض من خلال غاز لهب مرشوش بمركّب يحتوي صوديوم (مثل ملح الطعام). حين نظر إلى طيف هذا الشعاع، وجد خط أسود يُشبه إلى حدٍ كبير خطوط فراونهوفر. فهم كيرشهوف ما حدث جيدًا، فقدرة كل ذرة على امتصاص وإطلاق الضوء تعتمد على ترتيب الإلكترونات في مدارات الذرة، ولأن كل عنصر لديه ترتيب وعدد مختلف من الإلكترونات، فكل عنصر يمتص الضوء بطريقة مختلفة. خطوط فراونهوفر هذه نتيجة امتصاص ذرات الصوديوم للضوء عند الطول الموجي 589 نانومتر.

نفس خط فراونهوفر عند 589 نانومتر موجود في طيف أشعة الشمس، نعم، يوجد بالشمس صوديوم. في خلال عقود قليلة، قارن العلماء خطوط فراونهوفر في أشعة الشمس بتلك في المعامل، وكثير من العناصر الموجودة بالشمس تمّ تحديدها. ولكن تبقى لغز صغير. هنالك خط فراونهوفر قريب جدًا من خط فراونهوفر الخاص بعنصر الهيدروجين، قريب جدًا لدرجة أنّ العلماء كانوا يتجاهلونه أو يعتبرونه هيدروجين.

خلال كسوف شمسي عام 1868، سجّل العالم الإنجليزي نورمان لوكير طيف أشعة الشمس، لاحظ وجود خط واضح عند الطول الموجي 587.6 نانومتر، توصّل لوكير إلى استنتاج جرئ ومنطقي بأنّ هذا تابع لعنصر كيميائي غير موجود على كوكب الأرض. من الاسم اليوناني "helios"، سَمَّي العنصر "Helium".

بعد أكثر من 25 عامًا، اكتشف الكيميائي ويليام رمزي وجود الهيليوم على الأرض. الهيليوم يمثل 8% من الشمس، وهو يحمل السر وراء التفاعلات النووية بداخل النجوم مثل الشمس. حقيقة أنّ الإنسان اكتشف هذا العنصر في كرة نار تبعد عنا 150 مليون كيلومتر قبل أن يُكتشف على الأرض إن دلّ على شيء فيدل على قدرة المنهج العلمي الرصين.

اكتشاف بخار ماء على كوكبٍ قزم بـ المجموعة الشمسية



بعد تحليل بيانات المرصد الفضائي "هيرشل"، نشر علماء أول اكتشاف مؤكّد لبخار ماء على أكبر كرة مستديرة في حزام الكويكبات في المجموعة الشمسية الذي يقع بين مداري المريخ والمشترى، الكوكب القزم يُسمّى سيريس. طبقًا للبحث المقدَّم، حين يكون سيريس في مداره قريبًا من الشّمس، تدفأ قليلا أماكن من سطح الكوكب المجمّد فينطلق بخار الماء من على سطح الكوكب دوريًا بمعدّل حوالي 6 كم/ثانية. يأتي البحث في وقتٍ مناسب حيث ستصل مهمة ناسا "دون" (Dawn) إلى سيريس في خريف 2015 لإلقاء نظرة هي الأقرب على سطحه.

قبل عام 2006، كان سيريس (Ceres) مصنف كأكبر كويكب في المجموعة الشمسية، حتّى أُعيد تصنيفه كـ"كوكبٍ قزم"؛ أي أكبر من الكويكبات وأصغر من الكواكب - إذ يبلغ قطره 950 كيلومتر. يعتقد العلماء أن سيريس يحتوي على صخر بداخله مغطاة بطبقة كثيفة من الثلج، والتي مع ذوبانها، قد توفّر كميّة من الماءِ العذب أكثر مما هو متوفر على كوكب الأرض كُله. قبل هذا البحث، كان يُعتقد أن الثلج يعم سيريس ولكن لم يكن هنالك أي دليلٍ مؤكد على هذا.

المواد التي تُكوّن سيريس على الأرجح تعود إلى بضع ملايين السنين بعد تكوّن المجموعة الشمسية وتجمعت قبل تكوّن الكواكب. لقد احتاج تيلسكوب هيرشل إلى استخدام الرؤية تحت الحمراء الثاقبة ليرى علامة طيفية واضحة تدل على وجود بخار الماء. لم يلاحظ هيرشل هذه العلامة في كل مرة ينظر لسيريس وذلك بسبب أن البخار لا يخرج إلا حين يكون قريب من الشمس في مداره. يُذكر أن هيرشل قد توقّف عن العمل في أبريل 2013 كما كان مُخططًا، والبحث يعتمد على النتائج التي أخذها هيرشل قبل توقّفه عن العمل.

المصدر:

دول مسؤولة عن أكثر من 60% من الإحتباس الحراري فيما بين 1906 و2005



قام دامون ماثيوز وزملاؤه من جامعة كونكورديا في مونتريال بكندا بحساب نسبة مساهمة الدول في إزدياد الإحتباس الحراري، وذلك عن طريق حساب نسبة أنواع متعددة من الإنبعاثات ومدة إختلاف درجات الحرارة التي تُحدثها هذه الإنبعاثات على المناخ. طبقًا لنتائج الحسابات الجديدة، 7 دول مسؤولة عن أكثر من 60% من الإحتباس الحراري فيما بين 1906 و2005: الولايات المتحدة، الهند، الصين، روسيا، البرازيل، ألمانيا والمملكة المتحدة.

باستخدام بعض البيانات التاريخية، وجد الباحثون أنّ الإنبعاثات الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري وثاني أكسيد الكربون الناتج عن التصحر، بالإضافة إلى غاز الميثان والغبار الكبريتي أيضًا، كان لهم الدور الأكبر في إرتفاع درجة الحرارة بنسبة 0.7 درجة مئوية من مجمل الإحترار العالمي والبالغ 0.74 درجة مئوية!

تتصدر الولايات المتحدة الأميركية القائمة، فهي مسؤولة عن 0.15 درجة مئوية (من مجمل الإحترار العالمي، الـ0.7 درجة مئوية - أي حوالي 22%). الصين ساهمت بنسبة 9%، روسيا بنسبة 8%، البرازيل والهند بنسبة 7%، و5% لكلٍ من ألمانيا والمملكة المتحدة. ولكن مع إتباع إحصائيات تعتمد على نسبة التعداد السكاني للدول فستختلف لدينا النتائج؛ لنجد أنّ الدول الغنية هي التي تتصدر المراكز السبعة الأولى من القائمة وتنتقل كلٌ من الصين والهند إلى المراتب الـ19 والـ20 بالترتيب.

ترجمة: Lora Majbour

المصدر:


تطوير شُعيرات إلكترونية قد تساعد الروبوتات على تحسس البيئة المحيطة بها



تستخدم العديد من الثديّات شعيرات خاصة تقع على وجوهها لتشعر بالكائنات الغير مرئية لعينها المجردة. أدرك الباحثون أنّ الشعيرات الصناعية يمكن أن تساعد الروبوتات أيضًا على الشعور بالعالم من حولها، لكن حتى الآن، كانت المحاولات كبيرة وغير فعالة لإنتاج اجهزة استشعار على شكل شعيرات إلكترونية.

باستخدام مواد متطورة، قام فريق من الباحثين بتطوير شعيرات الكترونية مع حساسية و حجم يحاكي نظيراتها من الشعيرات الطبيعية، وذلك بتغليف الخيوط المرنة من المطاط السليكوني بمزيج من الحلقات الطويلة من أنابيب الكاربون النانويّة مع حزمة صغيرة من جزيئات الفضة النانوية. أضافت أنابيب الكاربون النانوية بعض المرونة والمتانة في حين أضافت الفضة النانوية وسيلة لقياس و معرفة التغييرات الصغيرة التي يتعرض لها الضغط الناتج على الشعيرات الإلكترونية.

فكلما ثنيت شعيرة من هذه الشعيرات، تغيرت بداخلها المقاومة الكهربائية، وبتشغيل تيار كهربائي خلال الشعيرة. تمكن الباحثون من قياس التغيير الحاصل بالمقاومة، وبالتّالي معرفة مقدار الثني الحاصل للشُعيرة.

أثبت هذا التصميم بأنه أكثر حساسية بعشر مرات من الجهود السابقة، وتعادل تكلفة كل شعيرة قادرة على كشف الضغط مقدار فاتورة قدرها دولار واحد تنتظر على الطاولة. وقال فريق الباحثين أنّ هذه التقنية بإمكانها أنّ تساعد المهندسين على إنتاج أجهزة إلكترونية أفضل قابلة للإرتداء مثل الأجهزة المرنة المستخدمة في مراقبة القلب، وكذلك في إنتاج أجهزة استشعار جيدة للروبوتات.

ترجمة: عمر حازم الدوري

جوجل تكشف عن عدسات لاصقة ذكية لقياس مستويات السكر في الدموع عند مرضى السكري



خبر اليوم يعُتبر حدثاً هاماً لمرضى السكري الذين يحتاجون لفحوصات دورية لقياس مستويات السكر في الدم. لا مزيد من ثقوب الأصابع وزيارة المختبرات بعد أن توصلت "جوجل" إلى تطوير عدسة لاصقة تستطيع قياس مستوى الجلوكوز في الدموع. ما زالت العدسة محط الإختبار والتطوير حيث تختبر جوجل مع إدارة الغذاء والدّواء الأمريكية (FDA) إمكانية دمج عناصر إلكترونية في العدسات اللاصقة والتأكد من سلامة المنتج قبل طرحه للاستخدام العام. 

تقوم فكرة عدسة جوجل اللاصقة على مجسات دقيقة للجلوكوز مرتبطة بشريحة الكترونية لاسلكية دقيقة تتموضع ضمن طبقتين من المواد التي تصنع منها العدسات اللاصقة، تقيس معدل الجولوكوز في الدموع بمعدل مرة كل ثانية. تقول "جوجل" أنها تدرس إمكانية تحذير المستخدم عن طريق تزويد العدسة بضوء - LED - يُومَض عند تجاوز الجولوكوز حدًا معينًا. 

يتمّ شحن العدسة عن بعد باستخدام هوائي بطول 5 ميلمتر مُدمج داخل العدسة، يقوم باستقبال الطاقة من هوائي يبعد حوالي 10 سنتيمتر عن العين. الجدير بالذكر أنّ "جوجل" تبحث عن شركاء لهذا المنتج ممن لديهم الخبرة بتطوير تطبيقات الأجهزة المحمولة حيث سيتم العمل على ربط العدسة بأجهزة المحمول عن طريق الهوائي المدمج في العدسة بحيث تصبح بيانات قياس الجولوكوز في متناول المريض والأطباء أيضًا.

تعمل العديد من الشركات مؤخرًا على تطوير أجهزة مراقبة صحية ممكن إرتداؤها. حيث تمّ الكشف مسبقًا في بداية الشهر عن جهاز يُدعى "Sensible Baby” وهو عبارة عن حساسات توضع ضمن ملابس الطفل ليلاً اثناء النوم لمراقبه حركاته و درجة حرارته، كما تم إطلاق العديد من الساعات الذكية التي تستطيع قياس المؤشرات الحيوية كالضغط والحرارة وضربات القلب.

هل تعلم؟ الطّعام في الرّحلات الأولى إلى الفضاء



في الرّحلات الأولى إلى الفضاء، كان الطّعام يُخزّن في أنابيب تشبه أنابيب معجون الأسنان. في الصّور المرافقة، مثلاً، تظهر أنابيب تحتوي على شوربة البورش الأوكرانيّة، معدّة وجاهزة تمامًا للأكل. وفي الرّحلة الأولى للفضاء، غداء رائد الفضاء الأوّل يوري جاجارين تشكّل من أنبوبين من اللّحم المهروس وأنبوب من الشّوكلاطة السّائلة.