Stator, rotor – nanometarski origami motor - Monitor.hr
17.10.2022. (07:00)

Kad si kupin mali motorin

Stator, rotor – nanometarski origami motor

Molekula u stanici nikad ne djeluje sama. Ona sve radi u kooperaciji i koordinaciji s drugim molekulama čineći s njima funkcionalne jedinice – molekulske suprastrukture. U stanici postoje i (mikro)mišići koji pokreću treplje (cilije). Upravo su te organele poslužile znanstvenicima iz Njemačke i Ujedinjenog Kraljevstva kao inspiracija za konstrukciju motora molekulskih dimenzija. Prva neobičnost je u tome što je sastavljen, poput japanske slagalice od papira (origami), samo od molekula DNA, duljine 7 do 9 tisuća parova baza. Od njih su izgrađena sva tri dijela motora (stator, rotor i stožer za rotor). Nije riječ o motoru u užem smislu riječi (ono što samo sebe pokreće) nego prije o vjetrenjači, ali vjetrenjači koju ne pokreće strujanje zraka nego strujanje iona. Za što bi se kretanje i okretanje njezinih krakova moglo upotrijebiti – to tek treba vidjeti. Nenad Raos za Bug


Slične vijesti

Prekjučer (10:00)

Mali i lijekovit

Raos: Mikrorobot za rad u tjelesnim tekućinama

Znanstvena fantastika: robot mikrometarskih ili još manjih, nanometarskih dimenzija koji se slobodno giba ljudskim tijelom, svuda stiže i sve popravlja. Da bi se mikrorobot mogao gibati tjelesnim tekućinama treba ga nekako pogoniti i usmjeravati. Priroda je taj problem odavno riješila dajući jednostaničnim organizmima, od bakterija do spermatozoida, flagele, sitne bičeve. Taj sustav za kretanje vrijedan je svakog divljenja jer omogućuje jednostaničnom organizmu da se guba brzinom od 25 do 30 µm/s. Takvu brzinu jedva da dostiže najbrža kopnena životinja. No, i za mikrorobota ima rješenje: umjesto bičeva, mjehurić zraka kao pogonsko sredstvo. Djelovanjem ultrazvuka mjehurić zraka počinje vibrirati, a s njime i fluid oko njega, pa to gibanje pokreće kapsulu. Jedino što se ona za razliku od bakterije ne može kretati sama, već liječnikultrazvučnom sondom. Zgodno za isporuku lijekovite tvari u tijelu. Nenad Raos za Bug.

30.01. (09:00)

Elektrotehnika ipak ne mari za agregatno stanje

Raos: Elastični strujni krug – od tekućeg metala

Od svih kemijskih elemenata u periodnom sustavu samo su dva tekuća, naravno na sobnoj temperaturi: brom i živa. Živa je metal, vječno rastaljen, posve tekuć. No ima još jedan kemijski element, metal sličan živi, no za njega se, nasuprot „živom srebru“, ne bi moglo reći ni da je tekuć ni da je krut. Kako to? Riječ je o galiju (Ga). Galij se tali već na 30 oC, pa bi se moglo reći da je to treći tekući kemijski element i drugi tekući metal – ako živimo u Africi. Upravo je to svojstvo galija, točnije njegove slitine s indijem, navelo kineske znanstvenike da od nje naprave elastični strujni krug, točnije elastičnu tiskanu pločicu. Sve to ukazuje na nebrojne mogućnosti primjene, prije svega u medicini i robotici. Nenad Raos za Bug.

23.01. (08:00)

Toga se ni Tesla ne bi sjetio

Raos: Nezapaljiva litij-ionska baterija

Rješenje je salamunsko: treba napraviti bateriju s vodom bez vode. I evo je: u časopisu Matter objavljen je rad kineskih znanstvenika „Enabling high-energy-density aqueous batteries with hydrogen bond-anchored electrolytes“. Ključna riječ je hydrogen bond-anchored electrolyte, elektrolit s usidrenom vodikovom vezom. Tajna vode je u vodikovoj vezi. Mjerenja su pokazala da nova baterija ima početnu gustoću energije 141 W h kg-1 koja potom blago opada da bi nakon 1000 ciklusa punjenja i pražnjena iznosila 125 W h kg-1, dakle 70 % početne vrijednosti. Ona se po sposobnosti skladištenja energije ipak ne može mjeriti s najboljim litij-ionskim baterijama. No to mnogo ne smeta jer vodena baterija je nezapaljiva, manje je opasna po zdravlje, lakše se reciklira, a i proizvodnja će joj biti jeftinija. Nenad Raos za Bug.

16.01. (11:00)

Probajte ovo kod kuće

Raos: Krpa nad krpama – za brisanje svega

Nije to nešto sasvim novo. Za izradu „superapsorbensa“ treba imati odavno poznatu akrilnu kiselina (AAc), te dva njezina derivata, akrilamid (AAm) i poli(etilenglikol-diakrilat), PEGDA. Još je potrebna octena kiselina, soda bikarbona i još neke… Sastojci se ne smiju odmah izmiješati, a kada se sastojci pomiješaju i izliju na staklenu podlogu, reakcijom se razvija ugljikov dioksid, a zbog sredstva za pjenjenje nastaje obilna i stabilna pjena. Riječ je doista o krpi. Materijal se može rezati škarama, rastezati i sabiti na sedminu volumena. Superkrpa može upiti 2,2 više tekućine od svog volumena ili primiti čak 30 puta veću masu vode od svoje. Nakon upijanja ne gubi čvrstoću, a sa nje se ništa ne cijedi. Za usporedbu, litra pamučne krpe ne može upiti više 0,7 litre vode – uz obilno cijeđenje kada se digne. Nenad Raos za Bug.

09.01. (13:00)

E, da je Tesla to znao...

Raos: Električni otpornik – od jedne molekule

Makrociklički spojevi su kemijski spojevi s velikim prstenastim molekulama. Te su molekule u ovom slučaju ciklofani, molekule koje imaju prsten sastavljen od dva kraka povezanih atomima sumpora, a u svakom se kraku nalazi pet uzajamno povezanih aromatskih prstena. Kombinacijom dviju grana molekule mogu se dobiti molekule ciklofana s većim ili manjim električnim otporom, dakle čitav niz otpornika ne većih od jedne molekule. Negativnu interferenciju (DQI) naročito potpomaže zamjena aromatskih prstena etenskim  (-C=C-) ili etinskim (-C≡C-) fragmentima (5-D4+, 6-D4+). Zamjenjujući jedan (na slici desni) krak osnovne molekule (4-D4+), znanstvenici su uspjeli smanjiti električnu vodljivost (GII/G1) osnovnog spoja (G1) deset puta no i 60 puta je povećati. To je već lijep skup električnih otpornika, a može ih biti još i više jer su ciklofani spojevi koji se lako sintetiziraju. Nenad Raos, Bug.

02.01. (09:00)

Varteksova odijela bila bi neuništiva

Vlakno od ugljikovih nanocjevčica – vlakno nad vlaknima

Što je najčvršće na svijetu? Ako se zadržimo na čvrstom tlu egzaktne znanosti, nema sumnje da je najtvrđa stvar kemijska kovalentna veza. U prosinačkom broju časopisa Science Advances izašao je znanstveni rad o povećanju žilavosti, čvrstoće i toplinske vodljivosti vlakna od ugljikovih nanocjevčica. Da bi vlakno bilo čvrsto, ili – bolje rečeno – da bi se vlakno moglo napraviti od bilo kojeg materijala, molekule treba razvući u jednom smjeru i postići da se među njima uspostave čvrste veze. Mjerenja mehaničkih svojstava niti su pokazala da ima vlačnu čvrstoću od 4,6 GPa, 60 puta veću od čvrstoće najlona. Primjena? Čarape ispletene od takvog vlakna mogle bi se nositi čitav život, a posebice bi bile dobre ljeti jer se u njima ne bi znojile noge (šala). Dobro bi došlo u zrakoplostvu i astronautici, svugdje gdje treba imati čvrsto i kemijski otporno uže. Nenad Raos za Bug

26.12.2022. (11:00)

Bili bi to susjedi s druge planete

Krater Jezero: I na Marsu je mogao niknuti neki oblik života

U 208 Marsova dana (sola) Perserverance je istražio tri stijene koje su dobile i svoja imena: Garde, Guillaumes i Bellegarde. Usporedbom spektara stijena i čistih uzoraka istraživači su uspjeli sigurno identificirati četiri minerala: olivin, kalcit, magnezit i gips. Najveću je pozornost od tih minerala u medijima pobudio olivin: zbog njegove su zelene, maslinaste boje čak pisali kako su pronašli tragove života, naravno zelenog. No, on je najčešći mineral u meteoritima. Zaključak je da je trošenje (karbonizacija) stijena na Marsu trajalo kratko te da se događalo u hladnoj vodi. Detektirani su i aromatski spojevi benzen i naftalen. Što će reći – krater Jezero na Marsu je prije 3,8 do 2,7 milijarde godina bio Darwinova „topla barica“ u kojoj je mogao niknuti neki oblik života.  Nenad Raos za Bug.

22.12.2022. (17:00)

Manje radikala - manje pogubnog djelovanja

Kemičar u kući: što su slobodni radikali?

Radikali žele provesti radikalne (korjenite) promjene u politici, ali što hoće slobodni radikali, ili samo radikali (po novoj terminologiji) u kemiji? Radikalno promijeniti strukturu molekula? Moglo bi se i tako reći, no ta nas etimologija vodi na krivi trag. Reakcijama slobodnih radikala nastaju primjerice vinilni polimeri, što je dobro, no nije dobro kad do takvih reakcija dolazi tamo gdje ne treba. One su korijen sviju zala: krive su za radijacijsku bolest, za rak, za starenje stanica… Njihovo djelovanje u zraku je dobro, jer čiste zrak od štetnih plinova (npr. od metana) i mikroba, no nije dobro što se reakcije radikala zbivaju i u našem tijelu, jer to dovodi do oštećenja molekula DNA i molekukla lipida. U organizmu postoje enzimski sustavi koji ih uklanjaju, ali i molekule koje u reakcijama s njima ne stvaraju nove radikale – molekule antioksidansa. Nenad Raos za Bug.

20.12.2022. (13:00)

Od toliko smole ne vidi drvo

Raos: Umjetno drvo – za izradu implantata

Da bi bačva mogla držati vino, a brod zadržavati vodu oni moraju biti vlažni, dobro odležani u vodi. Drvo je po tome jedinstvena tvar. Bez bubrenja drva ne bi bilo mornarice sve do 19. stoljeća kada su porinuti prvi čelični brodovi. No drvo nije sila radi čovjeka, ono ne bubri zato da bi čovjek mogao u bačvama držati vino i na drvenim lađama broditi, nego zato da bi moglo odoljeti snazi vjetra i lomiti kamenje korijenom da dođe do plodnog tla. Američke znanstvenice uspjele su napraviti umjetno drvo, i to od silikonske smole. Bubriti i slično mogu činiti i druge tvari, no ova se smola može odupirati vanjskoj sili. Primjena? Prije svega u medicini. Implantat od novog materijala mogao bi postepeno povećavati pritisak na organ u koji je ugrađen, bez potrebe za stezaljkama i sličnim napravama. Nenad Raos za Bug.

12.12.2022. (11:00)

Ne znaš bi li popio ili ulio u auto

Raos: Izazov obnovljivih goriva – nanometarskom membranom do bioetanola

Destilacija je jednostavan no ne i jeftin proces. To kažem zato što je za destilaciju potrebno uložiti energiju, toplinu, pa kad je riječ o tome da se etanol koristi kao gorivo postavlja se pitanje ne samo ekonomske nego i energetske isplativosti. Kolikogod izgledalo zanosno točiti u spremnik automobila (bio)etanol umjesto benzina, ne treba zaboraviti da se za proizvodnju bioetanola troši energija, ma proizvodio se on i od poljoprivrednog otpada. No evo novosti: kineski su znanstvenici napravili membranu kojom su uspjeli povećati koncentraciju alkohola za gotovo devet puta, pretvarajući 5%-tni alkohol u 45%-tni. Tajna je u njezinoj ekstremnoj hidrofobnosti. Nova se membrana usto pokazala prikladnom za separaciju butanola i vode, a nadamo se da će biti iskušana i na drugim alkoholima, bilo za njihovo odvajaje od vode ili jednog od drugog. Nenad Raos za Bug.