fbpx

بين ذهب أخف من الهواء وبطاريات خارقة: أعظم 5 إكتشافات في مجال الكيمياء في 2015

  1. نوع جديد من الذهب خفيف كالهواء:

screen_shot_2015-11-25_at_2.09.20_pm
تمكن الباحثون من ابتكار نوع جديد من الرغوة المصنوعة من الذهب الحقيقي، والتي تعتبر أخف شكل تم انتاجه على الإطلاق من المعادن الثمينة، فهو أخف ألف مرة من الذهب في حالته العادية، ولكن على الرغم من ذلك فانك من المستحيل أن تتمكن من معرفة الفرق بعينك المجردة!

تخيل كتلة صلبة من الذهب الحقيقي ال20 قيراط، ومع ذلك فانها لا تغرق مثلا فى رغوة الكابوتشينو، بل حتى لا تغرق في رغوة الحليب.
الانجاز شبه المستحيل الذي حققه فريق من الباحثين بجامعة ETH زيورخ بألمانيا، بقيادة رافاييل ميزينجا الباحث والأستاذ في مجال الأغذية والمواد اللينة.
الموضوع ببساطة كما يقول ميزينجا، أنهم قاموا بانتاج رغوة من الذهب، وهي عبارة عن شبكة ثلاثية الأبعاد من الذهب تتكون في معظمها من المسام، وهو كما يصفه الفريق:”أخف ذهب عرف في التاريخ على الإطلاق”، “فما أطلقنا عليه اسم “ايروجيل الذهب أخف ألف مرة من الماء، وهو تقريبا خفيف كالهواء” يكمل ميزينجا.
المدهش في الأمر أنك لن تستطيع التفريق بينه وبين الذهب التقليدي بعينك المجردة، فالايروجيل له نفس لمعان الذهب العادي، ولكنك حين تمسكه يدك ستلاحظ وزنه الخفيف ومرونته العالية على العكس من الذهب المعروف.
الايروجيل يتكون بالأساس من 98% هواء، و2% فقط من المواد الصلبة. هذه المواد الصلبة تتكون من ذهب بنسبة 80%، وأقل من 20% من ألياف بروتين الحليب!، مما يجعله مناظرا تقريبا للذهب ال20 قيراط.

2. إختبار جديد للأمراض المعدية سيحدث نقلة في تشخيص الأمراض:

newinfectiou

تمكن الباحثون في ماكماستر من ابتكار طريقة جديدة لإختراع “مسبار جزيئي” قادر على تحديد السلالات البكتيرية القاتلة في الأمراض المعدية.
الإكتشاف الذي من الممكن أن يكون أحد أهم الإكتشافات في العام الماضي على الإطلاق، حيث أنه أظهر قدرته على الكشف على سلالات معينة من البكتيريا بل وتتبع أثرهم في أي مرض.
“فمن خلال هذه التكنولوجيا الجديدة سنكون قادرين على تطوير أدوات جزيئية ، قادرة على تمييز أي بكتيريا وصولا إلى سلالتها أو أصلها” يقول يينجفو لي، الباحث وأستاذ الكيمياء الحيوية وعلوم الطب الحيوي في جامعة ماكماستر.
“بل سيكون لها العديد من التطبيقات واسعة النطاق”. يقول لي.
والمسبار الجزيئي هو عبارة عن مجموعة من الذرات أو الجزيئات المستخدمة في البيولوجيا الجزيئية أو الكيمياء لدراسة خواص الجزيئات أو غيرها من الهياكل.
الباحثون تمكنوا بنجاح في تجربتهم الأولى من تطوير مسبار جزيئي استطاع تتبع أحد أخطر أنواع البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية والتي تسببت بموت بعض المصابين بها، تمكنوا من تتبعها وصولاً إلى سلالتها الخطيرة وبدون الحاجة إلى القيام بالكثير من الإختبارات المختلفة لتضييق الإحتمالات ثم تجربة كل إحتمال على حدة.
الإختبار الذي يمكن عمله في أقل من ساعة واحدة والذي مقارنة بالوقت الأصلي الذي يحتاجه العلماء (48 ساعة)، فإن هذا يعد انجازا مهولا ومدهشا.
التكنولوجيا التي يصفها “لي” بالغير مكلفة ويمكن العمل بها بدون وجود مختبر مخصص، بل وكما يرى لي، فإنها ستكون قادرة على التعامل مع طيف واسع من البكتيريا والفيروسات وأمراض أخرى أشد خطورة.

3. وقود ديزل صديق للبيئة:

403699-pollution

تمكن باحثون بجامعة اوتريخت من اكتشاف طريقة جديدة لإنتاج الوقود مختلفة عما نعرفه، أو ما تعرفه صناعة الوقود في الخمسين عاما الماضية.
من المعلوم أن انتاج الوقود يعتمد على استخدام عامل حفاز، تعمل هذه المواد كالشرارة التي تبدأ التفاعلات الكيميائية التي تحول المواد الخام إلى وقود.
في حالة الديزل تضاف حبيبات صغيرة من المادة الحفازة على المادة الخام، بشكل كافي لتغير جزيئات المادة الخام منتجةً وقود قابل للاستخدام.
في التجربة التي قام بها العلماء، كان العامل الحفاز ينقسم إلى مادتين، معدن من البلاتين وحمض في حالته الصلبة. أثناء عملية إنتاج وقود الديزل تتحرك الجزيئات جيئة وذهابا بين البلاتين والحمض. في كل مرة يتصل جزيئ باحدى المادتين يتغير قليلا،حتى يصبح جاهزاً للإستخدام كوقود ديزل في النهاية.
الإعتقاد الذي كان سائداً قديماً وحتى هذه الدراسة، أن المعدن والحمض يجب أن يكونوا قريبين للغاية من بعضهما البعض حتى يعمل العامل الحفاز.
ولكن البروفيسير يوهان مارتنز بالتعاون مع البروفيسير كرين دي يونج، إكتشفا أن هذا الإعتقاد خاطئ، بل بالعكس إذا كانت هناك مسافة نانومترية داخل العامل الحفاز، فإن هذا ينتج جزيئات أفضل لوقود أكثر نظافة.
الطريقة الجديدة من شأنها أن تحسن من جزيئات الديزل الناتجة، جاعلة من السيارات التي تعمل بهذا الوقود تبعث ثاني أكسيد كربون أقل بشكل ملحوظ.
التقنية الجديدة من المتوقع أن تصبح جاهزة للتداول في خلال 5-10 سنوات.

4. شاشات شفافة لهاتفك الذكي:

placeit

طالما كانت فكرة وجود هاتف بشاشة شفافة حلماً يداعب خيال مصممي الهواتف الذكية، حيث أنها تضيف للهاتف سحر تكنولوجيا المستقبل، مع أناقة التصميم وانسيابيته.
ولكن دائما ما كانت مواد التصميم الموجودة حاليا هي العائق الذي يقف أمام المصممين من تنفيذ تلك الفكرة.
حسناً، ليس بعد الآن. حيث اكتشف فريق من العلماء بولاية بنسلفانيا مادة جديدة شفافة للغاية وموصلة للكهرباء في آنٍ معا، حيث يمكن إستخدامها لعمل شاشة عرض كبيرة، أو نوافذ ذكية، أو حتى شاشات الهواتف التي تعمل باللمس. والغريب في الأمر أنها فعالة للغاية وأسعارها أقل بكثير من أسعار الشاشات الحالية!
الشاشات الحالية التي نستخدمها تكون مصنوعة بشكل أساسي من انديوم أكسيد القصدير، المادة التي تستخدم حاليا فى 90% من الأجهزة ذات شاشات عرض.
خلال الفترة الماضية، ازداد سعر الانديوم بشكل كبير للغاية، لتصبح شاشة الأجهزة الإلكترونية العامل الأكثر تكلفة في الجهاز بأكمله، حيث تشكل 40% تقريباً من سعر المنتج.
ولكن فريق من العلماء بقيادة رومان انجل هيربرت، الأستاذ المساعد في علوم وهندسة المواد، تمكنوا من استخدام طبقة رقيقة للغاية (10 نانوميتر) من مادة غير عادية تسمى “المعادن المترابطة” والتي فيها تتحرك الإلكترونات كسائل.
فبينما في معظم المعادن التقليدية كالنحاس والذهب والألومنيوم والفضة تتحرك الإلكترونات مثل الغاز، فإنه في المعادن المترابطة كفانادات السترونتيوم وفانادات الكالسيوم تتحرك الإلكترونات مثل السائل.
وفقاً للباحثين فإن سيران الإلكترون بهذا الشكل ينتج شفافية بصرية عالية جنباً إلى جنب مع إرتفاع القدرة التوصيلية للمعدن.

5. بطارية المستقبل المذهلة:

1215_BW_Charge

بطارية الليثيوم-الأوكسجين تمكن علماء من التوصل إلى اختراع بطارية قد تتمكن من إمداد السيارات الكهربائية بالطاقة مستقبلاً، بالطبع إلى جانب طيف واسع من الأجهزة الأخرى.
الباحثون في جامعة كامبريدج أعلنوا إنشاء نموذج مختبري لبطارية الليثيوم أكسجين والتي من شأنها أن تتغلب على العديد من الحواجز التي أعاقت تطوير هذه التكنولوجيا، وقالوا أن البطارية الجديدة تتميز بكثافة عالية جداً للطاقة، أفضل من نظيراتها السابقة بحوالي 93% من ناحية الكفاءة. ويمكن إعادة شحنها لأكثر من ألفي مرة.
البطارية التي تعتبر أفضل بكثير من بطاريات الليثيوم أيون الحالية، ماتزال سنوات بعيدة عن الإستخدام التجاري إلا أنها تعد خطوة كبيرة في خلق بطارية ذات سعة كبيرة، قليلةالتكلفة، وتدوم لفترة طويلة نسبياً.

اترك ردا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *