تكنولوجيا جديدة لفحص الغذاء
تسبِّب البكتيريا المنقولة بواسطة الغذاء كثيراً من الأمراض حول العالم. ولا تتوفر حتى الآن، طرق سريعة لفحص سليم قبل تناولنا له. لكنَّ باحثين من جامعة ماساتشوستس للتكنولوجيا توصلوا إلى حل بسيط وفعّال.
يستند الاختبار على نوع جديد من قطرات سائل يمكنه أن يتحد مع بروتين البكتيريا، ومن الممكن رؤية هذا التفاعل بالعين المجرَّدة أو بواسطة الهاتف الذكي، الأمر الذي يشكِّل بديلاً أسرع بكثير وأرخص تكلفة من الاختبارات الموجودة حالياً.
ويقول تيموثي سواجر، أستاذ الكيمياء في الجامعة المذكورة، ورئيس فريق البحث العامل على هذا المشروع، “إنها طريقة جديدة للقيام بالاستشعار، وما لدينا هنا هو شيء يمكنه أن يكون قليل التكلفة جداً”.
وقبل عامين، طوَّر مختبر “سواغر” وسيلة لصنع قطرات معقَّدة بما في ذلك قطرات تسمى مستحلبات “جانوس”، تتكوَّن من نصفين متساويي الحجم، واحدة مصنوعة من الفلوروكربون والثانية من الهيدروكربون. ولأن الفلوروكربون هو أكثر كثافة من الهيدروكربون، فعندما توضع القطرات على السطح الخاضع للاختبار، يسقط الفلوروكربون إلى القاع. وقرَّر الباحثون عندها استكشاف إمكانية استخدام هذه القطرات كأجهزة استشعار لخصائصها البصرية الفريدة. وفي حالتها الطبيعية تكون قطرات “جانوس” شفَّافة عند النظر إليها من فوق، لكنها تبدو مبهمة إذا نظر إليها من الجانب. وذلك بسبب الطريقة التي ينحني فيها الضوء عند مروره من خلال القطرات.
ولتحويل القطرات إلى أجهزة استشعار، أضاف الباحثون جزيئات تحتوي على “سكر مانوز”، لتتجمع ذاتياً على سطح الهيدروكربون. ويمكن لهذه الجزيئات الاتحاد مع بروتينات البكتيريا مثل “إي كولي” الواسعة الانتشار، وهذا يجعل الجسيمات خارج توازنها السابق، بحيث تجعل الضوء الذي يضربها يتبعثر في جميع الاتجاهات، وتصبح القطرات معتمة عندما ينظر إليها من فوق. وهذا يمكن رؤيته بالعين المجرَّدة أو بواسطة الهاتف الذكي.
المصدر:
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/04/170405101859.htm

غربال يحوِّل مياه البحر إلى مياه شرب
أثارت أغشية أكسيد الغرافين اهتماماً كبيراً منذ فترة طويلة، كوسيلة تقطير تكنولوجية واعدة بسبب قدرتها الكبيرة على فصل الغاز وترشيح المياه. وبعد عناء طويل تمَّ التوصل إلى تطوير أغشية قادرة على تصفية ونخل الأملاح وغيرها.
وأظهرت أبحاث جديدة توصّل إليها مجموعة من العلماء من جامعة مانشيستر الإنجليزية، ونشرت حديثاً في مجلة “نايتشر نانوتكنولوجي” أن هناك إمكانات فعلية لتوفير مياه الشرب النظيفة لملايين الأشخاص الذين يكافحون للحصول على مصادر مياه نظيفة كافية.
فقد أظهرت أغشية أكسيد الغرافين، التي تمّ تطويرها في “معهد الغرافين الوطني”، إمكانية تصفية الجسيمات النانوية الصغيرة، وجزيئات عضوية أخرى وحتى أملاح كبيرة. ولكن حتى الآن لم يكن بالإمكان استخدامها لإزالة الأملاح الشائعة في تقنيات تحلية المياه، التي تتطلَّب منخلات أصغر.
أما الأبحاث السابقة في جامعة مانشيستر نفسها، فقد كشفت أنه إذا غمرت أغشية أكسيد الغرافين بالماء، تصبح منتفخة قليلاً فتتدفق الأملاح الصغيرة من خلال الغشاء إلى المياه، ويبقى فوق الغشاء الأيونات والجزيئات الأكبر.
لكن فريق مانشستر وجد الآن طريقة جديدة يمنع بموجبها انتفاخ أغشية أكسيد الغرافين عند تعرضها للمياه. وتقوم هذه الطريقة على التحكم بدقة بحجم المسام في الغربال، الذي يصبح بإمكانه تصفية الأملاح خارج المياه، وجعلها صالحة للشرب.
ويقول الفريق إن هذه الأغشية المطوّرة، ليست فقط صالحة لتحلية المياه، ولكن التحكم بحجم المسام في الغربال يفتح فرصاً جديدة لتصنيع أغشية تحت الطلب، قادرة على تصفية أيونات وفقاً لأحجامها.
والحال أن الأمم المتحدة توقَّعت أنه بحلول العام 2025 فإن %14 من سكان العالم سوف يواجهون ندرة المياه النظيفة الصالحة للشرب. غير أن هذه التكنولوجيا تبدو قادرة على إحداث ثورة في تنقية المياه في جميع أنحاء العالم، ولا سيما في البلدان التي لا تستطيع تحمل تكلفة محطات التحلية الكبيرة. إذ يمكن بواسطة هذه الأغشية الجديدة إنشاء محطات تحلية على نطاق صغير دون المساومة على نوعية المياه العذبة المنتجة.
المصدر:
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/04/170403193120.htm

عصبون اصطناعي قابل للبرمجة
تمكَّن باحثون من “المركز الوطني للأبحاث العلمية” الفرنسي، بالتعاون مع عدة جامعات فرنسية أخرى، من صناعة مشبك عصبي اصطناعي بإمكانه التعلُّم بشكل مستقل. وتمكنوا أيضاً من تكييف الجهاز، وهو أمر ضروري لتطوير دوائر كهربائية أكثر تعقيداً.
ويهدف علم “البيوميمتكس” أو المحاكاة البيولوجية، إلى استلهام عمل الدماغ من أجل تصميم آلات ذكية على نحو متزايد. وهذا المبدأ يطبق عملياً الآن في تكنولوجيا المعلومات في شكل خوارزمات تستخدم لاستكمال مهامّ معيَّنة، مثل التعرف على الصور. وهذا على سبيل المثال ما يستخدمه فيسبوك لتحديد الصور، لكن هذه الطريقة تستهلك كثيراً من الطاقة والوقت. غير أن فينسان غارسيا وزملاءه في المركز المذكور، اتخذوا خطوة إلى الأمام في هذا المجال، بتطويرهم مشبك عصبي اصطناعي مباشرة على الرقاقة، قادر على التعلُّم بنفسه. كما قاموا بتطوير نموذج فعلي يفسِّر هذه القدرة على التعلُّم.
ويفتح هذا الاكتشاف الطريق لإنشاء شبكة من نقاط الاشتباك العصبي، وبالتالي أنظمة ذكية تتطلَّب وقتاً وطاقة أقل.
وللتذكير، فإن علم الدماغ والأعصاب توصَّل إلى أن عملية التعلُّم في الدماغ لدينا مرتبطة بنقاط الاشتباك العصبي، حيث تتواصل الخلايا العصبية المختلفة؛ فكلما يتم تحفيز المشبك العصبي، يتم تعزيز الاتصال وتحسين التعلم. واستوحى الباحثون هذه الآلية لتصميم المشبك الاصطناعي الذي أطلقوا عليه اسم “ميمريستور”.
يتألَّف هذا المكوَّن الإلكتروني النانوي من طبقة حديدية رقيقة محصورة بين قطبين كهربائيين، ويمكن ضبط مقاومته للتيار الكهربــائي باستخــدام نبضات جهد مماثلة لتلك الموجودة في الخلايا العصبية: فإذا كانت المقاومة منخفضة، فإن الربط المشبكي سيكون قوياً، وإذا كانت المقاومة مرتفعة فإن الاتصـال سيكون ضعيفاً. ومن خلال هذه القدرة على التحكـم بالمقاومة، تمكن المشبك من التعلُّم.
في هذا الرسم، انطباع الفنان عن المشبك الإلكتروني: تمثل الجسيمات المبينة، الإلكترونات المتداولة عبر الأكسيد، قياساً بالناقلات العصبية في المشابك البيولوجية. تدفق الإلكترونات يعتمد على هيكل المجال المتعلِّق بالعازل الكهربائي الشفَّاف للأكسيد، التي يتم التحكم بها بنبضات الجهد الكهربائي.
المصدر:
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/04/170403140249.htm