Kiborg žohari, nanodijamanti od plastike, grafike za slijepe i materijali koji pamte

Iz tjedna u tjedna znanstvenici i istraživači otkrivaju nove načine i metode koje bi nam trenale olakšati život

Mladen Smrekar subota, 10. rujna 2022. u 06:00

Japanci su osmislili kiborg žohare na daljinsko upravljanje koji bi se mogli koristiti za pomoć u inspekciji opasnih područja ili nadzoru okoliša i o tome izvijestili u časopisu npj Flexible Electronics. Istraživači RIKEN-ovog klastera za pionirsko istraživanje (CPR) opremili su robotske insekte malenim bežičnim kontrolnim modulom koji se napaja punjivom baterijom spojenom na solarnu ćeliju, omogućujući žoharima da slobodno lutaju.

Istraživači su razvili posebnu naprtnjaču, ultratanke organske module solarnih ćelija i sustav prianjanja koji omogućuje prirodne pokrete
Istraživači su razvili posebnu naprtnjaču, ultratanke organske module solarnih ćelija i sustav prianjanja koji omogućuje prirodne pokrete

Ultratanki modul organske solarne ćelije tanak 0,004 mm montiran je na dorzalnoj strani abdomena insekta i postiže izlaznu snagu od 17,2 mW, što je više od 50 puta više od izlazne snage trenutnih najsuvremenijih uređaja za sakupljanje energije na živim kukcima.

Zeleni vodik iz razrijeđenog zraka 

Međunarodni istraživači uspjeli su dobiti zeleni vodik izravno iz zraka i o tome izvijestili u časopisu Nature Communications. Za razdvajanje molekula vode koristili su obnovljivu energiju. Iako ova tehnika obično zahtijeva pristup svježoj vodi, oni su molekule vode dobili iz zraka i tako povećali broj mjesta i načina proizvodnje plina.

Koncept izravne zračne elektrolize (DAE) za proizvodnju vodika
Koncept izravne zračne elektrolize (DAE) za proizvodnju vodika

Istraživači su koristili higroskopni elektrolit za apsorpciju vlage iz zraka i zatim pokrenuli elektrolizu koristeći energiju sunca ili vjetra. Gustoća struje s njihovom postavom iznosila je 574 mA po kvadratnom centimetru, a prototip je uzastopno radio 12 dana, tijekom kojih je učinkovitost bila stabilna na 95 posto.

Oksidacijsko polje mijenja kemiju zraka

Oksidacija se događa i u zatvorenom prostoru. Do kemijskog čišćenja dolazi kombinacijom ozona koji curi iz izvana te od oksidacijskih polja koja stvaramo oko sebe, pokazala je studija talijanskog Instituta za atmosferske znanosti i klimu koju objavljuje časopis Science. U nekim scenarijima razine OH radikala u zatvorenim prostorima usporedive su s dnevnim razinama na otvorenom. Drugim riječima, mi smo hodajući, dišući, strojevi za kemijsku reakciju, što ima implikacije na kvalitetu zraka u zatvorenom prostoru i ljudsko zdravlje.

Ljudi su hodajući, dišući strojevi za kemijsku reakciju, što ima implikacije na kvalitetu zraka u zatvorenom prostoru i ljudsko zdravlje
Ljudi su hodajući, dišući strojevi za kemijsku reakciju, što ima implikacije na kvalitetu zraka u zatvorenom prostoru i ljudsko zdravlje

Istraživači su otkrili da se naša osobna oksidacijska polja stvaraju kada ozon reagira na ulja i masti na našoj koži, posebno na nezasićeni spoj triterpen skvalen koji čini oko 10 posto lipida koji štite kožu i održavaju je gipkom. Smatra se da oko 90 posto svog vremena provodimo u zatvorenom prostoru pa bi nas ovo otkriće trebalo potaknuti da udišemo što čišći i zdraviji zrak.

Uređaj otkriva Alzheimer 17 godina unaprijed

Istraživači Centra za dijagnostiku proteina (PRODI) na Ruhrskom sveučilištu u Bochumu razvili su imunološki infracrveni senzor koji Alzheimerovu bolest otkriva u krvi i do 17 godina prije nego što se počnu pokazivati bilo kakvi vanjski simptomi. Senzor detektira pogrešno savijanje proteinskog biomarkera amiloid-beta. Kako stanje napreduje, ovo pogrešno savijanje rezultira karakterističnim naslagama u mozgu, poznatim kao plakovi.

Istraživači Klaus Gerwert i Léon Beyer sa Sveučilišta u Bochumu
Istraživači Klaus Gerwert i Léon Beyer sa Sveučilišta u Bochumu

Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Alzheimer's & Dementia, a istraživači se nadaju da bi rana dijagnoza znatno pojačala djelovanje lijekova za Alzheimerovu bolest.

Materijal uči poput mozga

Tijekom istraživanja faznih prijelaza u vanadijevom dioksidu (VO2), istraživači Laboratorija za istraživanje električne energije i širokopojasne elektronike (POWERlab), Federalnog tehnološkog instituta u Lausanni (EPFL) došli su do neočekivanog otkrića. Naime, kad se opusti na sobnoj temperaturi, VO2 ima izolacijsku fazu i doživljava oštar prijelaz iz izolatora u metal na 68 Celzijevih stupnjeva, gdje se mijenja njegova struktura rešetke.

Vanadijev dioksid, spoj koji se koristi u elektronici, može zapamtiti cijelu povijest prethodnih vanjskih podražaja
Vanadijev dioksid, spoj koji se koristi u elektronici, može zapamtiti cijelu povijest prethodnih vanjskih podražaja

Poznato je kako VO2 ima nestabilnu memoriju i da materijal se vraća u izolacijsko stanje odmah nakon uklanjanja pobude. A sad su istraživači u strukturi materijala otkrili i učinak pamćenja. Naime, VO2 se može prisjetiti svog posljednjeg vanjskog podražaja do tri sata. Učinak pamćenja mogao bi trajati i nekoliko dana, ali trenutačno nema instrumenata kojima bi se to izmjerilo, kažu istraživači koji su svoja otkrića objavili u časopisu Nature.  

Grafika za slijepe

Kemičari Sveučilišta Baylor iskoristili su litofan, umjetničku formu iz 19. stoljeća, i 3D ispis kako bi znanstvene podatke pretvorio u taktilnu grafiku koja svijetli rezolucijom poput videa.  To će omogućiti vizualizaciju istih podataka i slijepim i osobama zdravog vida.

Litofani su tanke gravure izrađene od prozirnih materijala, nekad porculana i voska, a danas plastike. Na prvi pogled neprozirni, oni svijetle poput digitalne slike kad ih se osvijetli izvorom svjetlosti. Zgodna stvar kod taktilne grafike koja svijetli savršenom rezolucijom slike je da sve što vidimo svojim očima, slijepe osobe mogu opipati svojim prstima. To sve slike i podatke visoke razlučivosti čini dostupnima i razmijenjivima, bez obzira na vid, kažu istraživači. 

Nanodijamanti od plastičnih boca

Kako bi saznali što se događa unutar planeta poput Neptuna i Urana, istraživači Helmholtz-Zentruma Dresden-Rossendorf (HZDR), Sveučilišta u Rostocku i francuske École Polytechnique proveli su eksperiment o kojem su izvijestili u časopisu Science Advances. Ispalili su laser na tanki sloj jednostavne PET plastike i istražili što se dogodilo pomoću intenzivnih laserskih bljeskova. Potvrditi su raniju tezu da unutar ledenih divova stvarno kiše dijamanti i otkrili kako bi ova metoda mogla uspostaviti novi način proizvodnje nanodijamanata koji se koriste u visokoosjetljivim kvantnim senzorima. 

Snažni laserski bljeskovi koji su pogodili uzorak materijala nalik foliji nakratko su ga zagrijali do 6000 Celzijevih stupnjeva
Snažni laserski bljeskovi koji su pogodili uzorak materijala nalik foliji nakratko su ga zagrijali do 6000 Celzijevih stupnjeva

U kombinaciji s dijamantima trebala bi se proizvesti i superionska voda. Atomi kisika tvore kristalnu rešetku u kojoj se jezgre vodika slobodno kreću. Budući da su jezgre električno nabijene, superionska voda može provoditi električnu struju i tako pomoći u stvaranju magnetskog polja ledenih divova. 

Eksperiment otvara perspektive za tehničku primjenu: prilagođenu proizvodnju dijamanata nanometarske veličine koji su već uključeni u abrazive i sredstva za poliranje. U budućnosti bi se trebali koristiti kao visokoosjetljivi kvantni senzori, medicinska kontrastna sredstva i učinkoviti ubrzivači reakcija, primjerice za cijepanje CO2.  

Plastični otpad kao sirovina za 3D pisače

Plastični otpad mogao bi se pretvoriti u smolu koja se može koristiti u 3D-ispisu, zaključili su pak istraživači Sveučilišta Washington State. Oni su naime razvili jednostavan i učinkovit način pretvaranja polilaktične kiseline (PLA), plastike na biološkoj bazi koja se koristi u proizvodima kao što su niti, plastično posuđe i ambalaža za hranu, u smolu visoke kvalitete.

Plastični otpad mogao bi se pretvoriti u smolu koja se može koristiti u 3D-ispisu
Plastični otpad mogao bi se pretvoriti u smolu koja se može koristiti u 3D-ispisu

Nakon što su PLA razbili na osnovne građevne blokove, istraživači su ponovno izradili plastiku i stvorili vrstu foto-stvrdnjavajuće tekuće smole koja se obično koristi kao tinta za 3D pisače. Kada je korišten u 3D printeru i stvrdnut u plastične dijelove, proizvod je pokazao jednaka ili bolja mehanička i toplinska svojstva od komercijalno dostupnih smola.

Učinkovito i ekološko čišćenje posuđa

Konvencionalne perilice posuđa često ne ubiju sve štetne mikroorganizme na tanjurima, zdjelama i priboru za jelo. One uz to zahtijevaju duge cikluse koji troše velike količine električne energije, a sapun koji se ispušta u izvore vode zagađuje okoliš. Učinkovitije, ekološki prihvatljivije rješenje mogle bi pružiti perilice posuđa s pregrijanom parom. No, sad su istraživači tehničkih sveučilišta u Dortmundu i Münchenu simulirali perilicu posuđa koja za samo 25 sekundi ubija 99% bakterija na tanjuru i o tome izvijestili u časopisu Physics of Fluids.

Perilica se sastoji se od kutije s čvrstim bočnim stijenkama, gornjeg otvora i mlaznice na dnu. Ploča prekrivena sojem bakterija otpornim na toplinu postavlja se neposredno iznad mlaznice. Udarni valovi pare reflektiraju se na površinama u perilici
Perilica se sastoji se od kutije s čvrstim bočnim stijenkama, gornjeg otvora i mlaznice na dnu. Ploča prekrivena sojem bakterija otpornim na toplinu postavlja se neposredno iznad mlaznice. Udarni valovi pare reflektiraju se na površinama u perilici

Istraživači vjeruju kako je bi ovaj način čišćenja posuđa bio mnogo brži i učinkovitiji od konvencionalnih tehnologija. Iako bi perilica posuđa s pregrijanom parom u početku koštala više, dugoročno bi se isplatila uštedom vode, struje i deterdženta i bila bi idealna za korištenje na mjestima koja moraju zadovoljiti visoke higijenske standarde, poput restorana, hotela i bolnica.