دانشمندان برای نخستین بار موفق به مشاهدهی عبور الکتریسیته از میان مولکولهای آب شدند.
آیا شنیدهاید که اخیرا ۳۲۳ گوزن شمالی توسط اصابت تنها یک رعدوبرق تلف شدهاند؟ همهی ما با این پدیده آشنا هستیم و میدانیم که رسانایی الکتریکی آب بالا است، اما مشاهدهی دقیق چگونگی انتقال بار الکتریکی بین مولکولهای آب کار سختی است. اکنون برای اولین بار، دانشمندان توانستهاند انتقال بار الکتریکی مثبت را رصد کنند و درک ما از یکی از اساسیترین پدیدههای علم شیمی را ارتقا دهند.
ما میدانیم الکتریسیته توسط فرآیندی به نام مکانیزم گروتوس منتقل میشود. این مکانیزم برای اولین بار توسط یک شیمیدان آلمانی به نام تئودور گروتوس در سال ۱۸۰۶ تبیین شد؛ به این صورت که در طی این فرآیند، پروتونها بعد از گسیختگی میتوانند توسط یک شبکهی ناپایدار از پیوندهای سست بین مولکولهای آب شروع به حرکت در مایع کنند.
اما از آنجایی که انتقال پروتونها بین مولکولهای آب بسیار سریع روی میدهد و همچنین ارتعاشات بینمولکولی بسیار شدید است؛ نمیتوان از روش طیفبینی برای مشاهدهی این فرآیند استفاده کرد. گفتنی است در روش طیفبینی یک مولکول توسط پرتو نور شکافته میشود و پروتونهای پخششده، سرنخهایی از ساختار مولکول در اختیار ما قرار میدهند. بنابراین نمیتوان از روش طیفبینی سنتی برای رصد انتقال پروتون بین مولکولهای آب استفاده کرد.
اما دانشمندان دانشگاه ییل در حال توسعه روشهایی هستند که بتوانند با بهره گرفتن از آنها، از طیفبینی برای مشاهدهی فرآیند دست به دست شدن پروتون بین مولکولهای مجاور آب استفاده کنند و توانستهاند به پیشرفتهایی نیز دست یابند. آنها موفق شدهاند این فرآیند شیمیایی را تا اندازهای آهسته کنند که امکان تصویربرداری از مولکولهای آب به وجود آید. مبنای کار دانشمندان استفاده از اسکن فروسرخ است، اما نتایج اولیه تلاش آنها تصاویری تار و با وضوحی پایین بود، چون پیوندهای شیمیایی با سرعت بالایی ارتعاش میکنند.
بنابراین؛ دانشمندان تصمیم گرفتند روش کار خود را تغییر دهند. آنها تلاش کردند فرآیند تبادل پروتون را در آب سنگین، که تقریبا تا دمای صفر مطلق سرد شده است، بررسی کنند. تفاوت بین آب معمولی و آب سنگین در این است که اتمهای هیدروژن آب سنگین با ایزوتوپ سنگینتر به نام دئوتریوم جایگزین شدهاند و در نتیجهی آن، ارتعاشات پیوندهای مولکولی با سرعت کمتری اتفاق میافتد.
با استفاده از این تکنیک، محققان توانستند عکسهای واضحتری از پروتونهای در حال حرکت بگیرند. آنها متوجه شدند چگونه ساختار اتمها در زمان دریافت یک پروتون و یا تحویل آن، بهطور موقت دستخوش تغییر میشود. مارک جانسون، پروفسور شیمی از دانشگاه ییل در این مورد میگوید:
اساسا ما اطلاعات ساختاری را که در قالب رنگ کدگذاری شدهاند، کشف کردهایم. در واقع ما توانستیم یک رشته از تغییرات شکلی هماهنگ - مانند فریمهای یک فیلم - را کشف کنیم.
شاید چنین کشفی کاربرد سریعی پیدا نکند، چون در هر حال کاری که محققان انجام دادهاند، صرفا مشاهدهی پدیده فوق است و هنوز نتوانستهاند با دستکاری آن کار جدیدی انجام دهند. اما مشاهدهی عینی انتقال بار الکتریکی در آب، میتواند ما را به درک بهتری از فرآیندهای شیمیایی که هماکنون محل مناقشه است، برساند؛ فرآیندهایی مانند آنچه در سطح آب اتفاق میافتد. شاید هم روزی شاهد این باشیم که چنین تحقیقی به تکنولوژیهای جدیدی در حوزهی انرژی یا داروسازی ختم شود.
وب سایت کلیک: فقط تصور کنید که می توانستید تنها با استفاده از نیروی جاذبه، یعنی همان چیزی که همه جا وجود دارد، برق مورد نیازتان را تولید کنید! خب این امکان به وجود آمده است!
صاحب ایده تولید نور از جاذبه زمین با نام GravityLight توانست در سال ۲۰۱۵ به خاطر این ایده برنده جایزه "سکوی پرتاب” Shell شود. این روش می تواند الکتریسیته را به روشی امن تر و پاکیزه تر تولید کند.
در اصل، مطالعات نشان داده اند که گازهای سمی ساطع شده از لامپ های سفید به اندازه ۱۷۰ سیگار در هر سال تولید سم می کنند. خطر استفاده از این لامپ ها برای جوامعی که از آن ها استفاده می کنند، زیاد است.
اما حالا کشف پتانسیل بالای تولید نور از نیروی جاذبه در کنار سادگی و نامحدود بودن این روش می تواند مشکلات به وجود آمده در اثر استفاده از لامپ های سفید را برطرف کند و خطر استفاده از این لامپ ها را برای مردم کاهش داده و سلامت افراد را حفظ کند. شاید این راهی باشد به سمت آینده ای امن تر و پاکیزه تر برای کسانی که به داشتن امنیت در آینده اهمیت می دهند. واکنش زنجیره ای موجود در اثر متقابل انرژی جاذبه زمین با وسایل و واکنش متقابل آن ها به این انرژی، باعث می شود که چرخه به راه افتاده و الکتریسیته مورد نیاز تولید شود. هر بار که این چرخه یک دور کامل می زند، انرژی مورد نیاز برای روشن نگه داشتن یک لامپ به مدت ۲۰ دقیقه و به طور مداوم را تولید کند.
این دستگاه می تواند هزینه های بالای مصرف انرژی را در کشورهای در حال توسعه کاهش دهد. این لامپ های جاذبه ای می توانند بدون نیاز به اپراتور و تنها در ازای پرداخت مبلغ اولیه برای خرید آن ها، مورد استفاده قرار گرفته و سال ها به کار خود ادامه دهند.
بعد از موفقیت این ایده در دومین کمپین خود، لامپ جاذبه ای یا همان GravityLight قرار است که با کمک Shell یک تور ۵۰ شبی را در ۵۰ روستای کنیا برگزار کند. مردم این روستاها اکنون می توانند بی نیاز از لامپ ها سفید مضر، نور مورد نیاز خانه هایشان را تامین کنند.
بامداد – دانشمندان ناسا قصد دارند با الگوبرداری از شگل گل ها و گلبرگها، ماهواره هایی بسازند که در مدار ژئوسنکرون ( Geosynchronous Orbit ) قرار گرفته و می توانند برق مورد نیاز زمین را تامین کنند.
به گزارش بیگ بنگ، برای این منظور دو آینه که به شکل گلبرگ های یک گل طراحی شده اند، در اطراف هر ماهواره قرار می گیرد و نور خورشید را مستقیما روی پنل های فتوولتائیک نصب شده روی ماهواره می تابانند. این پنل ها، انرژی خورشید را به برق تبدیل کرده و آنها را به صورت امواج الترومغناطیسی با فرکانس بسیار بالا به زمین ارسال می کنند. سپس این امواج توسط گیرنده های زمینی دریافت شده و برای تولید برق روی زمین مورد استفاده قرار می گیرند.
در صورت عملی شدن این طرح، می توان گفت بحران انرژی روی زمین تقریبا از بین خواهد رفت چرا که میزان برق تولید شده از طریق این طرح، تقریبا جوابگوی تمام نیازهای بشر خواهد بود. از مزیت های عمده این طرح می توان به ارزان بودن، دایمی بودن تولید انرژی در تمام طول ۲۴ ساعت شبانه روز و عدم اشغال فضا روی زمین توسط پنل های فتوولتائیک و … اشاره کرد.
* مدار ژئوسنکرون: مداری که در آن سرعت زاویهای چرخش ماهوارهها با سرعت چرخش زمین برابر است. یعنی ماهواره ای که در این مدار قرار می گیرد در هر لحظه رو به یک نقطه مشخص از زمین قرار دارد. درست مثل ماهواره های تلویزیونی هاتبرد و …
منبع: سایت علمی بیگ بنگ
نوشته تولید الکتریسیته توسط ماهواره ها و انتقال آن به زمین اولین بار در بامداد پدیدار شد.
محققان دانشگاه MIT فرآیندی را شناسایی کردند که در آن یک جریان الکتریکی در یک صفحه نازک گرافینی در شرایط خاصی می تواند به سرعتی بیش از سرعت نور برسد و به عبارتی دیوار نوری را بشکند. در نتیجه این رخداد یک پرتو متمرکز نور تولید می شود.
یکی از ویژگی های عجیب گرافین این است که می تواند نور را با استفاده از پدیده ای موسوم به پلاسمون های سطحی به دام اندازد. پلاسمون ها در واقع ذراتی مجازی هستند که از نوسان الکترون ها در سطح ماده ساخته می شوند.
هنگامی که نور به یک صفحه گرافینی که در واقع یک ساختار دوبعدی کربن است، برخورد می کند، سرعت آن چندصد برابر کاهش می یابد. سرعت فوتون ها (ذرات نور) پس از این کاهش چشمگیر، با سرعت حرکت الکترون ها در ساختار گرافین دوبعدی، تقریبا یکسان است.
این ویژگی ها امکان حرکت الکترون ها را با سرعت نور در گرافین و حتی با سرعتی بیشتر از آن فراهم می کند. در نتیجه در پدیده ای مشابه عبور هواپیما از دیوار صوتی، حرکت الکترون ها با سرعت نور موجب تولید امواج ضربه ای نوری می شود و پرتو پرنور متمرکزی را ایجاد می کنند.
این پدیده امکان تولید سیگنال های نوری متناسب با فناوری تولید تراشه های کنونی را فراهم می کند و می تواند شاه کلید طراحی و نسل جدید ساخت مدارهای نوری بسیار کوچک تر، سریع تر و کارآمدتر از مدارهای امروزی باشد. گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
دانشمندان برای نخستین بار موفق به مشاهدهی عبور الکتریسیته از میان مولکولهای آب شدند.
آیا شنیدهاید که اخیرا ۳۲۳ گوزن شمالی توسط اصابت تنها یک رعدوبرق تلف شدهاند؟ همهی ما با این پدیده آشنا هستیم و میدانیم که رسانایی الکتریکی آب بالا است، اما مشاهدهی دقیق چگونگی انتقال بار الکتریکی بین مولکولهای آب کار سختی است. اکنون برای اولین بار، دانشمندان توانستهاند انتقال بار الکتریکی مثبت را رصد کنند و درک ما از یکی از اساسیترین پدیدههای علم شیمی را ارتقا دهند.
ما میدانیم الکتریسیته توسط فرآیندی به نام مکانیزم گروتوس منتقل میشود. این مکانیزم برای اولین بار توسط یک شیمیدان آلمانی به نام تئودور گروتوس در سال ۱۸۰۶ تبیین شد؛ به این صورت که در طی این فرآیند، پروتونها بعد از گسیختگی میتوانند توسط یک شبکهی ناپایدار از پیوندهای سست بین مولکولهای آب شروع به حرکت در مایع کنند.
اما از آنجایی که انتقال پروتونها بین مولکولهای آب بسیار سریع روی میدهد و همچنین ارتعاشات بینمولکولی بسیار شدید است؛ نمیتوان از روش طیفبینی برای مشاهدهی این فرآیند استفاده کرد. گفتنی است در روش طیفبینی یک مولکول توسط پرتو نور شکافته میشود و پروتونهای پخششده، سرنخهایی از ساختار مولکول در اختیار ما قرار میدهند. بنابراین نمیتوان از روش طیفبینی سنتی برای رصد انتقال پروتون بین مولکولهای آب استفاده کرد.
اما دانشمندان دانشگاه ییل در حال توسعه روشهایی هستند که بتوانند با بهره گرفتن از آنها، از طیفبینی برای مشاهدهی فرآیند دست به دست شدن پروتون بین مولکولهای مجاور آب استفاده کنند و توانستهاند به پیشرفتهایی نیز دست یابند. آنها موفق شدهاند این فرآیند شیمیایی را تا اندازهای آهسته کنند که امکان تصویربرداری از مولکولهای آب به وجود آید. مبنای کار دانشمندان استفاده از اسکن فروسرخ است، اما نتایج اولیه تلاش آنها تصاویری تار و با وضوحی پایین بود، چون پیوندهای شیمیایی با سرعت بالایی ارتعاش میکنند.
بنابراین؛ دانشمندان تصمیم گرفتند روش کار خود را تغییر دهند. آنها تلاش کردند فرآیند تبادل پروتون را در آب سنگین، که تقریبا تا دمای صفر مطلق سرد شده است، بررسی کنند. تفاوت بین آب معمولی و آب سنگین در این است که اتمهای هیدروژن آب سنگین با ایزوتوپ سنگینتر به نام دئوتریوم جایگزین شدهاند و در نتیجهی آن، ارتعاشات پیوندهای مولکولی با سرعت کمتری اتفاق میافتد.
با استفاده از این تکنیک، محققان توانستند عکسهای واضحتری از پروتونهای در حال حرکت بگیرند. آنها متوجه شدند چگونه ساختار اتمها در زمان دریافت یک پروتون و یا تحویل آن، بهطور موقت دستخوش تغییر میشود. مارک جانسون، پروفسور شیمی از دانشگاه ییل در این مورد میگوید:
اساسا ما اطلاعات ساختاری را که در قالب رنگ کدگذاری شدهاند، کشف کردهایم. در واقع ما توانستیم یک رشته از تغییرات شکلی هماهنگ - مانند فریمهای یک فیلم - را کشف کنیم.
شاید چنین کشفی کاربرد سریعی پیدا نکند، چون در هر حال کاری که محققان انجام دادهاند، صرفا مشاهدهی پدیده فوق است و هنوز نتوانستهاند با دستکاری آن کار جدیدی انجام دهند. اما مشاهدهی عینی انتقال بار الکتریکی در آب، میتواند ما را به درک بهتری از فرآیندهای شیمیایی که هماکنون محل مناقشه است، برساند؛ فرآیندهایی مانند آنچه در سطح آب اتفاق میافتد. شاید هم روزی شاهد این باشیم که چنین تحقیقی به تکنولوژیهای جدیدی در حوزهی انرژی یا داروسازی ختم شود.
وب سایت کلیک: فقط تصور کنید که می توانستید تنها با استفاده از نیروی جاذبه، یعنی همان چیزی که همه جا وجود دارد، برق مورد نیازتان را تولید کنید! خب این امکان به وجود آمده است!
صاحب ایده تولید نور از جاذبه زمین با نام GravityLight توانست در سال ۲۰۱۵ به خاطر این ایده برنده جایزه "سکوی پرتاب” Shell شود. این روش می تواند الکتریسیته را به روشی امن تر و پاکیزه تر تولید کند.
در اصل، مطالعات نشان داده اند که گازهای سمی ساطع شده از لامپ های سفید به اندازه ۱۷۰ سیگار در هر سال تولید سم می کنند. خطر استفاده از این لامپ ها برای جوامعی که از آن ها استفاده می کنند، زیاد است.
اما حالا کشف پتانسیل بالای تولید نور از نیروی جاذبه در کنار سادگی و نامحدود بودن این روش می تواند مشکلات به وجود آمده در اثر استفاده از لامپ های سفید را برطرف کند و خطر استفاده از این لامپ ها را برای مردم کاهش داده و سلامت افراد را حفظ کند. شاید این راهی باشد به سمت آینده ای امن تر و پاکیزه تر برای کسانی که به داشتن امنیت در آینده اهمیت می دهند. واکنش زنجیره ای موجود در اثر متقابل انرژی جاذبه زمین با وسایل و واکنش متقابل آن ها به این انرژی، باعث می شود که چرخه به راه افتاده و الکتریسیته مورد نیاز تولید شود. هر بار که این چرخه یک دور کامل می زند، انرژی مورد نیاز برای روشن نگه داشتن یک لامپ به مدت ۲۰ دقیقه و به طور مداوم را تولید کند.
این دستگاه می تواند هزینه های بالای مصرف انرژی را در کشورهای در حال توسعه کاهش دهد. این لامپ های جاذبه ای می توانند بدون نیاز به اپراتور و تنها در ازای پرداخت مبلغ اولیه برای خرید آن ها، مورد استفاده قرار گرفته و سال ها به کار خود ادامه دهند.
بعد از موفقیت این ایده در دومین کمپین خود، لامپ جاذبه ای یا همان GravityLight قرار است که با کمک Shell یک تور ۵۰ شبی را در ۵۰ روستای کنیا برگزار کند. مردم این روستاها اکنون می توانند بی نیاز از لامپ ها سفید مضر، نور مورد نیاز خانه هایشان را تامین کنند.
بامداد – دانشمندان ناسا قصد دارند با الگوبرداری از شگل گل ها و گلبرگها، ماهواره هایی بسازند که در مدار ژئوسنکرون ( Geosynchronous Orbit ) قرار گرفته و می توانند برق مورد نیاز زمین را تامین کنند.
به گزارش بیگ بنگ، برای این منظور دو آینه که به شکل گلبرگ های یک گل طراحی شده اند، در اطراف هر ماهواره قرار می گیرد و نور خورشید را مستقیما روی پنل های فتوولتائیک نصب شده روی ماهواره می تابانند. این پنل ها، انرژی خورشید را به برق تبدیل کرده و آنها را به صورت امواج الترومغناطیسی با فرکانس بسیار بالا به زمین ارسال می کنند. سپس این امواج توسط گیرنده های زمینی دریافت شده و برای تولید برق روی زمین مورد استفاده قرار می گیرند.
در صورت عملی شدن این طرح، می توان گفت بحران انرژی روی زمین تقریبا از بین خواهد رفت چرا که میزان برق تولید شده از طریق این طرح، تقریبا جوابگوی تمام نیازهای بشر خواهد بود. از مزیت های عمده این طرح می توان به ارزان بودن، دایمی بودن تولید انرژی در تمام طول ۲۴ ساعت شبانه روز و عدم اشغال فضا روی زمین توسط پنل های فتوولتائیک و … اشاره کرد.
* مدار ژئوسنکرون: مداری که در آن سرعت زاویهای چرخش ماهوارهها با سرعت چرخش زمین برابر است. یعنی ماهواره ای که در این مدار قرار می گیرد در هر لحظه رو به یک نقطه مشخص از زمین قرار دارد. درست مثل ماهواره های تلویزیونی هاتبرد و …
منبع: سایت علمی بیگ بنگ
نوشته تولید الکتریسیته توسط ماهواره ها و انتقال آن به زمین اولین بار در بامداد پدیدار شد.