Grafen odsala wodę. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Grafen odsala wodę

11.04.2017

Problem z dostępem do wody staje się coraz bardziej dotkliwy dla Ziemi – według szacunków ONZ do 2025 r. ponad 14% mieszkańców świata będzie miało trudności z dostępem do czystej wody pitnej. Do chwili obecnej istnieje kilkadziesiąt metod i technologii odsalania wody morskiej, z których niektóre są czasami wykorzystywane na skalę przemysłową w bogatych krajach arabskich cierpiących na brak wody słodkiej.

Wszystkie te techniki odsalania mają dwie główne wady – technologie te są albo zbyt drogie i marnują dużo energii, albo systemy oczyszczania szybko się zatykają i stają się bezużyteczne. Wszystko to sprawia, że odsalanie jest bez znaczenia z ekonomicznego punktu widzenia.

Andrei Geim, zdobywca nagrody Nobla w dziedzinie fizyki 2010, i jego koledzy z Uniwersytetu w Manchesterze znaleźli nowe zastosowanie dla grafenu, nowego materiału węglowego stworzonego przez Geima i Konstantina Novoselova w 2004 roku. Odkryli, że grafen można przekształcić w specjalne „sito” atomowe, biorąc pod uwagę zachowanie różnych jonów w otoczeniu cząsteczek wody.

Zespół Geima zwrócił uwagę na jedną prostą właściwość wody, znaną chemikom od ponad stu lat - zdolność do tworzenia słabych wiązań wodorowych z jonami naładowanymi ujemnie i dodatnio. Ta „umiejętność” wody wyjaśnia, dlaczego sama w sobie rozpuszcza większość soli, cukrów, kwasów i innych organicznych i nieorganicznych związków. W rzeczywistości, po rozpuszczeniu soli w wodzie, każdy z jej jonów jest otoczony rodzajem „futra” cząsteczek wody.

Jony w takim „futrze”, jak zauważył Game i jego koledzy, będą zauważalnie większe niż same cząsteczki wody lub neutralnie naładowane atomy. Dzięki temu można je przesiać z wody, jeśli powstanie sito, które przepuszcza cząsteczki wody, ale nie przepuszcza większych jonów. Jony będą przez nie opóźnione ze względu na to, że po prostu nie „pasują” do nich bez utraty części cząsteczek wody, co jest niekorzystne z energetycznego punktu widzenia z punktu widzenia praw fizyki.

Naukowcy od dawna próbowali przystosować „węgiel Nobla” do tych celów, ale problem polegał na tym, że warstwy grafenowe pęcznieją po wejściu do wody i zaczynają przepuszczać nie tylko jony wody, ale także jony magnezu, sodu i wielu innych substancji. Game, Nyre i ich koledzy rozwiązali ten problem, ucząc się sklejania pojedynczych pasków grafenu w taki sposób, aby prawie nie pęcznieły w kontakcie z wodą, używając zwykłego kleju epoksydowego.

W takiej formie takie „sito grafenowe” przepuszczają tylko 2% magnezu, sodu, potasu, litu i innych jonów, co w rzeczywistości zamienia je w ultrawydajne odsalacze wody, które nie wymagają zewnętrznych źródeł energii. Nie jest jeszcze jasne, jak takie filmy zareagują na zanieczyszczenia. Fizycy planują sprawdzić w najbliższej przyszłości.

To, które jony i ile z nich przechodzi przez takie „sito”, zależy od odległości między filmami, co pozwala na ich zastosowanie nie tylko do odsalania wody, ale również do czyszczenia różnych próbek ze zbędnych jonów czy cząsteczek. Jak mają nadzieję naukowcy, łatwość wytwarzania ich membran, ich niski koszt i wysoka wydajność pomogą im szybko przeniknąć nawet najbiedniejsze zakątki Ziemi, a tym samym rozwiązać problem dostępu do wody.

<< Powrót: Chiny są największym producentem energii słonecznej 12.04.2017

>> Naprzód: Inteligentne łóżeczko od Forda 11.04.2017

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego 09.05.2024

Mechanika kwantowa wciąż zadziwia nas swoimi tajemniczymi zjawiskami i nieoczekiwanymi odkryciami. Niedawno Bartosz Regula z Centrum Obliczeń Kwantowych RIKEN i Ludovico Lamy z Uniwersytetu w Amsterdamie przedstawili nowe odkrycie dotyczące splątania kwantowego i jego związku z entropią. Splątanie kwantowe odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce i technologii informacji kwantowej. Jednak złożoność jego struktury utrudnia zrozumienie go i zarządzanie nim. Odkrycie Regulusa i Lamy'ego pokazuje, że splątanie kwantowe podlega zasadzie entropii podobnej do tej obowiązującej w układach klasycznych. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w dziedzinie informatyki i technologii kwantowej, pogłębiając naszą wiedzę na temat splątania kwantowego i jego powiązania z termodynamiką. Wyniki badań wskazują na możliwość odwracalności transformacji splątania, co mogłoby znacznie uprościć ich zastosowanie w różnych technologiach kwantowych. Otwarcie nowej reguły ... >>

Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Lato to czas relaksu i podróży, jednak często upały potrafią zamienić ten czas w udrękę nie do zniesienia. Poznaj nowość od Sony - miniklimatyzator Reon Pocket 5, który obiecuje zapewnić użytkownikom większy komfort lata. Sony wprowadziło do oferty wyjątkowe urządzenie – miniodżywkę Reon Pocket 5, która zapewnia schłodzenie ciała w upalne dni. Dzięki niemu użytkownicy mogą cieszyć się chłodem w dowolnym miejscu i czasie, po prostu nosząc go na szyi. Ten mini klimatyzator wyposażony jest w automatyczną regulację trybów pracy oraz czujniki temperatury i wilgotności. Dzięki innowacyjnym technologiom Reon Pocket 5 dostosowuje swoje działanie w zależności od aktywności użytkownika i warunków otoczenia. Użytkownicy mogą łatwo regulować temperaturę za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej połączonej przez Bluetooth. Dodatkowo dla wygody dostępne są specjalnie zaprojektowane koszulki i spodenki, do których można doczepić mini klimatyzator. Urządzenie może och ... >>

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Cząsteczki utleniające spowalniają starzenie 08.11.2020

Agresywne cząsteczki utleniające, czyli rodniki tlenowe, uszkadzają DNA komórki, białka i lipidy, więc wydaje się, że nie ma z nich żadnych korzyści. Te utleniacze nieuchronnie powstają podczas normalnych reakcji biochemicznych, a komórki mają specjalne enzymy, które neutralizują rodniki tlenowe. Zdarza się jednak, że powstaje ich więcej niż zwykle lub te enzymy, które je neutralizują, zaczynają słabo działać - i wtedy w komórce pojawia się stres oksydacyjny. Uważa się, że stres oksydacyjny jest jedną z głównych przyczyn starzenia się, a wiele chorób przewlekłych występuje z powodu agresywnych utleniaczy tlenowych.

Jednak, co dziwne, mogą być również przydatne. Na przykład nadtlenek wodoru, który jest bardzo niestabilny i łatwo rozkłada się wraz z powstawaniem tych samych rodników - a więc nadtlenek wodoru spowalnia starzenie. Jak to robi, dowiedzieli się pracownicy Politechniki Chalmers i Uniwersytetu w Göteborgu. Zbadali drożdże i ich enzym Tsa1, który służy jako jeden z enzymów antyoksydacyjnych neutralizujących nadtlenek wodoru. Okazało się jednak, że Tsa1, chociaż uważany za przeciwutleniacz, nie obniża znacząco poziomu nadtlenku. Ale odgrywa ważną rolę w innych procesach.

Wiadomo, że ograniczenie kalorii przedłuża życie wielu różnych organizmów żywych, od drożdży po małpy. Oczywiście uruchamiają się tutaj pewne białka sygnalizacyjne, które otrzymują informację, że do komórki dostaje się mniej kalorii i przekazują je innym białkom, te inne trzecim itd., tak że wszystkie procesy molekularne w komórce są rekonfigurowane tak, że czas życia komórki jest wydłużony. Tsa1 okazał się jednym z tych enzymów sygnalizacyjnych, które oceniają poziom kalorii.

Jeśli kilka z nich dostanie się do komórki, to Tsa1 za pomocą nadtlenku wodoru utlenia inny enzym regulatorowy, kinazę białkową A, która reguluje aktywność metaboliczną. Utleniona kinaza białkowa gorzej oddziałuje z podległymi jej białkami, a metabolizm jako całość ulega spowolnieniu. W rezultacie komórka zaczyna wolniej rosnąć, mnożyć się – i wolniej się starzeje.

Aby spowolnić starzenie, Tsa1 nie potrzebuje dużej ilości nadtlenku, to znaczy nie ma sprzeczności z tym, że nadmiar rodników tlenowych jest niebezpieczny dla komórki. Ale nadal potrzebna jest pewna ilość nadtlenku, bez którego komórka nie będzie w stanie przestawić swojego metabolizmu na tryb oszczędzania energii. W rzeczywistości nie jest to pierwsza praca, która mówi o korzyściach płynących z umiarkowanych ilości rodników tlenowych. Istnieją dowody na to, że hamują one wzrost guzów nowotworowych, a dobrze znany lek przeciwcukrzycowy metformina przedłuża życie glisty również za pomocą rodników.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn