مجلة ثقافية منوعة تصدر كل شهرين
يناير – فبراير | 2019


سائل يخزِّن طاقة الشمس
بغض النظر عن مدى وفرة الطاقة الشمسية، ما زلنا نفتقر إلى وسائل رخيصة وطويلة الأجل لتخزينها والاستفادة منها. لكن العام الماضي شهد تطوّراً يشير إلى أننا على أبواب حل لهذه المشكلة.
فقد طوَّر علماء في السويد سائلاً خاصاً يسمى الوقود الشمسي الحراري، يمكنه تخزين الطاقة من الشمس لمدة تزيد على عقد من الزمان. وأوضح جيفري غروسمان، وهو مهندسٌ يعمل بهذه المواد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، لشبكة “إن بي سي نيوز” أن الوقود الحراري الشمسي يشبه بطارية قابلة لإعادة الشحن، ولكن بدلاً من الكهرباء، يمكنك وضع ضوء الشمس في الداخل والحصول على الحرارة عند الطلب.
هذا الوقود الشمسي هو في الواقع جزيء في شكل سائل، عمل على تطويره وتحسينه علماء من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد لأكثر من عام. ويتكوَّن هذا الجزيء من الكربون والهيدروجين والنيتروجين. وعندما يتعرَّض لأشعة الشمس، فإنه يفعل شيئاً غير عادي: يعيد ترتيب الروابط بين ذراته التي تتحوَّل إلى نسخة جديدة نشطة عن نفسها، تسمى “إيزومر”.
ويتم التقاط الطاقة من الشمس بين الروابط الكيميائية القوية لهذا الإيزومر، كالفريسة التي تقع في فخ، وتبقى هناك حتى عندما يبرد الجزيء إلى درجة حرارة الغرفة.
وعندما تكون الطاقة مطلوبة، مثلاً في الليل أو خلال الشتاء، يمكن ببساطة سحب السائل من خلال محفز يعيد الجزيء إلى شكله الأصلي، مما يطلق طاقةً في شكل حرارة. ويقول عالم المواد النانوية كاسبر موث-بولسن من جامعة تشالمرز: “بات بالإمكان تخزين الطاقة في هذا الأيزومر لمدة تصل إلى 18 عاماً”. ويضيف: “وعندما حاولنا استخراج الطاقة واستخدامها، حصلنا على دفءٍ أكبر مما تجرأنا على الأمل به”.
وقد وُضع النمـوذج الأولي لنظـام الطاقة هذا، على سطـح مبنـى الجامعة، حيث تم اختباره، ووفقاً للباحثيـن، فإن النتائـج لفتـت انتباه عديد من المستثمرين.
يتكوَّن هذا الجهاز من عاكس مقعر ومتحرِّك مع أنبوب في المركز، ويتم تسخين السائل بواسطة أشعة الشمس وتحويل الجزيئات إلى إيزومرات حافظة حرارة، ثم يتم تخزين السائل في درجة حرارة الغرفة مع حد أدنى من فقدان الطاقة.
وعندما تكون الطاقة مطلوبةً، يتم ترشيح السائل بمحفز خاص يعيد الجزيئات إلى شكلها الأصلي، الأمر الذي يرفع حرارة السائل حتى 63 درجة مئوية.
ويأمل العلماء في استخدام هذه الحرارة في أنظمة التدفئة المنزلية، وتشغيل سخان المياه في المبنى، وغسالة الصحون، ومجفـف الملابس، وأكثر من ذلك بكثير، قبل إعادة السائل إلى السطح مرة أخرى.

المصدر: Sciencealert.com


استعادة البصر في الفئران
اكتشف باحثون من كلية الطب في جامعة كاليفورنيا أنه بعد إجراء عمليات زرعٍ لخلايا شبكية جنينية في أدمغة فئرانٍ عمياء، أخذت الخلايا العصبية الموجودة في مراكز الرؤية في دماغها تعمل بشكل طبيعي، مما يشير إلى النجاح في استعادة الرؤية بعد العملية الجراحية.
وقال ديفيد ليون، قائد فريق البحث، “من المعروف أن عمليات زرع الصفائح الشبكية يمكن أن تندمج في العيون المنطفئة وتسمح للحيوانات باكتشاف الضوء. ولكن معرفتنا لم تتجاوز سابقاً الاستبيان البدائي للضوء. إذ لم يكن معروفاً كيف يعمل نظام الرؤية في الدماغ مع عملية زرع الشبكية المدمجة حديثاً. وفي هذه الدراسة، وجدنا أن الخلايا العصبية في مركز المعالجة البصرية الأساسية في دماغ الفئران المريضة، تعمل تماماً مثل الخلايا العصبية في الحيوانات ذات الشبكية الطبيعية. وتظهر هذه النتائج الإمكانات الكبيرة لعمليات زرع الشبكية لعلاج العيون المريضة لدى الناس”.
والحال أن الضمور البقعي والتهاب الشبكية الصباغي المرتبطان بالتقدُّم في السن عند البشر، يؤديان إلى ضعف كبير في الرؤية عند ملايين الأشخاص حول العالم. هذه الأمراض أو أي أمراض تدريجية تصيب كبار السن، تدمّر خلايا كشف الضوء الضرورية للرؤية الدقيقة. لكن العلاجات الحالية المتوفرة يمكن أن تساعد فقط في حماية الخلايا الموجودة من مزيد من التلف. وهي غير فعَّالـة خلال المراحل المتأخرة من المرض بمجرد اختفاء هذه الخلايا.
يضيف ليون: “من اللافت للنظر، أننا وجدنا أن عمليات زرع صفائح شبكية جنينية، ولَّدت استجاباتٍ بصريةً في القشرة الدماغية شبيهةً بجودة استجابات الفئران الطبيعية. كما حافظت عمليات الزرع على الترابط داخل الدماغ الذي يدعـم إمكانـات هذا النهج في علاج فقدان الرؤية المصاحب لانحلال شبكية العين”.
وقد أظهر ليون وزملاؤه كيف أن الجرذان التي تعاني من انحطاط شديد في الشبكية، والتي تلقت الخلايا المانحة، أصبحت حساسة في تمييز خصائص متنوِّعة من المنبهات البصرية، بما في ذلك الحجم والوجهة والتباين في وقت مبكِّر بعد ثلاثة أشهر من الجراحة. فهذه الدراسة تمثل خطوةً مهمةً إلى الأمام في مكافحة فقدان البصر المرتبط بالعمر والمرض لدى البالغين من البشر.

المصدر: Sciencedaily.com


إنجاز صيني في مجال الانصهار النووي
أعلن علماء صينيون أن مفاعل “توكاماك” التجريبي المتقدِّم، حقق أخيراً درجة حرارة تتجاوز 100 مليون درجة مئوية، أي 6 مرات أعلى من درجة الحرارة على الشمس، مسجلاً رقماً قياسياً جديداً في تكنولوجيا الانصهار النووي. ومعلوم أن الانصهار النووي هو غير الانشطار النووي في الأسلحة النووية الذي يُنتَج عن انشطار الذرة الواحدة، فهنا انصهار بين ذرتين لا يُنتج عنه تفاعل متسلسل لا يمكن إيقافه، وخطره بالمقارنة قليل جداً ويمكن السيطرة عليه. وحصاد كميات هائلة من الطاقة المنطلقة من اندماج الذرات ليس أمراً سهلاً. فلدمجها، نحتاج إما لعصرها بقوة ضغط هائلة، أو سحقها بقوة دفعٍ كبيرة.
يحدث الانصهار النووي في عمق الشمس، حيث تُقدُّر درجة الحرارة بحوالي 15 مليون درجة مئوية، إضافة إلى ضغط الجاذبية المركزة. وهذا ليس متوفراً على الأرض بأي شكلٍ طبيعي.
والجدير بالذكر أن الباحثين حول العالم اختبروا سابقاً عدداً من التقنيات لإنجاز انصهار نووي، من دون أن يحققوا كثيراً. منها على سبيل المثال، بعض الأساليب الواعدة التي استخدمتها شركة “W7-X” الألمانية وتتمثل بضخ البلازما في وعاء معدني ضخم على شكل كعكة ممغنطة، تستطيع تثبيت سحابة الجسيمات المشحونة في مكانها بالحقل المغناطيسي. وهذا يسمح بالتسخين المتواصل للذرات، واستطاعت تسخينها إلى 40 مليون درجة مئوية، وهي خطوة عملاقة مقارنة بالجهود التي سبقتها. لكنها لا ترقى إلى درجة الحرارة التي تبلغ 100 مليون درجة التي نحتاجها لبدء عملية الانصهار المهمة للغاية. والسبب هو أنه عندما يتواصل تسخين البلازما، فإنها تصبح غير ثابتة وتتطلَّب بعض الفيزياء الذكية للحفاظ على حلقة البلازما في مكانها.
استخدم المفاعل الصيني الطريقة نفسها، ولكنه أضاف إليها هذه التكنولوجيا الذكية المفقودة، وهي استخدام الحقل المغناطيسي التي تنتجه البلازما نفسها عند تحركها للحفاظ على تمايلها تحت السيطرة. وهذا يجعلها أقل استقراراً، لكنه سمح للفيزيائيين برفع الحرارة إلى 100 مليون درجة.
هذه النتيجة الباهرة تبدو مغريةً لأن نحلم بالوصول يوماً ما إلى إمداد غير متناهٍ من الطاقة النظيفة. لكن لا يزال هناك عددٌ من التحديات التي يجب مواجهتها، أهمها إمدادات الوقود للعملية وهو، في هذه الحالة التريتيوم، أحد نظائر الهيدروجين غير المتوفرة حالياً بشكل كافٍ على الأرض.
ومع ذلك، كان الوصول إلى درجة الحرارة الصحيحة أمراً كبيراً، الانصهار النووي أصبح قريباً.

المصدر: Sciencealert.com


مقالات ذات صلة

مع انتشار فيروس الكورونا المستجد، تتواصل الدعوات إلى الامتناع عن لمس الوجه درءاً لانتشار المرض. لكن ذلك ليس سهلاً؛ إذ بالرغم من عفوية وبساطة هذه العادة، فإنها تحمل كثيراً من الدلالات والألغاز المشفَّرة في بنيتنا البيولوجية والنفسية والاجتماعية، مما يجعلها عصية على الكسر. وهذا يشكِّل معضلة كبيرة أثناء انتشار الأوبئة. فالفرد يلمس وجهه بشكل تلقائي […]

طوَّر باحثون من معهد جورجيا للتكنولوجيا في الولايات المتحدة رُقاقة حسّاسة أصغر من الدُّعسوقة (خنفسة صغيرة)، تُعلق على ثياب الشخص الخارجية، تستطيع تسجيل إشارات عديدة من جسم الإنسان، خاصة إشارات القلـب والرئتيــن. ويمكن لهـذه الرقاقة أن تمكِّن الأطباء من مراقبة الصحة بدقَّة كبيرة عن بُعد. ونُشرت تفاصيل هذا المنتج في نشرة المعهد “جورجيا تك”، في […]

عندما نفكِّر في الكثبان الرملية، غالباً ما نتخيلها أكواماً قاحلة من الرمل الميت؛ لكنها في الواقع هياكل طبيعية ديناميكية. إنها تنمو وتتحوَّل وتنتقل. ولدراسات حركية كثبان الرمل أهمية خاصة في الوقت الحاضر، نظراً لظاهرة التصحُّر التي تجتاح مناطق كثيرة في العالم، كما يحـدث في الصين مثلاً. حيث تتقدَّم الكثبان الرملية نحو بعض القرى والمدن بمعدّل […]


0 تعليقات على “من المختبر”


اترك تعليقاً

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