اخبار
2 دقیقه پیش | عکس: استهلال ماه مبارک رمضانهمزمان با آغاز ماه مبارک رمضان جمعی از کارشناسان حوزه نجوم همراه با نماینده دفتر استهلال مقام معظم رهبری عصر دوشنبه هفدهم خرداد برای رصد هلال شب اول ماه مبارک رمضان بوسیله ... |
2 دقیقه پیش | تا 20 سال آینده 16 میلیون بیکار داریموزیر کشور گفت: در نظام اداری فعلی که میتواند در ۱۰ روز کاری را انجام دهد، در ۱۰۰ روز انجام میشود و روند طولانی دارد که باید این روند اصلاح شود. خبرگزاری تسنیم: عبدالرضا ... |
ساخت برگ مصنوعی که فتوسنتز می کند
دانشگاه هاروارد سیستمی شبیه به برگ ساختهاند که میتواند انرژی خورشید را بهتر از برگ طبیعی ذخیره کند. این سیستم با تقلید از فرایند طبیعی فتوسنتز انرژی خورشیدی را گرفته و آن را به انرژی شیمیایی یا سوخت مایع تبدیل میکند.
مجله دیجی کالا - زهرا غلامی: دانشگاه هاروارد سیستمی شبیه به برگ ساختهاند که میتواند انرژی خورشید را بهتر از برگ طبیعی ذخیره کند. این سیستم با تقلید از فرایند طبیعی فتوسنتز انرژی خورشیدی را گرفته و آن را به انرژی شیمیایی یا سوخت مایع تبدیل میکند.
محققان هاروارد با استفاده از این سیستم میتوانند انرژی خورشید را ذخیره کنند. سپس به کمک مکانیسمهای هیبریدی مواد شیمیایی غیرطبیعی و باکتریها، انرژی خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل میکنند.
این محققان اختراعشان را با پروسهی طبیعی فتوسنتز مقایسه میکنند و به آن را «برگ بیونیک» یا «برگ مصنوعی» مینامند. آنها میگویند میزان بازدهی این برگ مصنوعی از دیگر سیستمهای مشابه از جمله خود فتوسنتز بیشتر است.
در مقالهی این پژوهش نوشته شده که محققان میخواستند به دو هدف برسند. یکی اینکه به جای تبدیل انرژی خورشید، آن را ذخیره کنند؛ و دیگری اینکه با کربن دی اکسید موجود در هوا چیز مفیدی بسازند و به این طریق سطح یکی از گازهای گلخانهای اصلی را در اتمسفر کمتر کنند.
ساز و کار این سیستم به این شکل است: درون یک ظرف شیشهای بیش از دو الکترود، نوعی باکتری و آب قرار داده میشود. سپس محققان از میان الکترودها جریان الکتریکی عبور میدهند و در نتیجهی آن مولکولهای آب تجزیه میشوند و گاز هیدروژن آزاد میشود.
«پاملا سیلور»، یکی از نویسندههای این مقاله میگوید: «میتوان با سوزاندن هیدروژن از آن به عنوان منبع انرژی استفاده کرد. اما به جای این کار ما تصمیم گرفتیم از باکتری استفاده کنیم. این باکتریها هیدروژن و کربن دی اکسید را میگیرند و به کمک آنها رشد میکنند.»
وقتی این جانداران رشد میکنند، مواد شیمیایی خاصی تولید میکنند. این باکتریها را میتوانیم مهندسی کنیم تا مواد مفیدی مثل الکل بسازند.
دهها سال است که دانشمندان میخواهند با تجزیهی آب به وسیلهی الکترود، باکتری پرورش دهند. با اینکه در نهایت موفق به انجام این کار شدند، به علت محدودیتهای خاصی نتوانستند به بازدهی خوبی برسند. چالش اصلی آنها هم فروشست مواد فلزی سنگین از الکترودها و تولید اکسیژنهای واکنشپذیر بود. در این شرایط باکتریها نمیتوانند سالم بمانند. اما نوآوری دکتر سیلور و همکارانش در این تحقیق جدید این بود که در سیستم تجزیهی آب از کوبالت استفاده کردند. این ماده قابلیت خوددرمانی دارد. یعنی کاتد و آند یکدیگر را ترمیم میکنند.
وقتی دانشمندان برای اولین بار این نوع آزمایشات را در دههی 60 میلادی انجام دادند، با موانع بسیاری رو به رو بودند. به همین دلیل فقط میتوانستند به بازدهی یک درصد برسند. اما محققان با این پژوهش جدید توانستهاند بازدهی را تا 10 درصد افزایش دهند.
اما آیا این سیستم میتواند در دنیای واقعی کاربرد داشته باشد؟ محققان میگویند میتوانیم از این مکانیسم در کشورهای در حال توسعه استفاده کنیم، چون این کشورها برای ذخیره و دسترسی به انرژی زیرساخت کافی را ندارند. البته سوال دیگری که مطرح میشود این است که آیا این سیستمهای بیولوژیکی میتوانند در مناطقی مثل بیابان صحرا زنده بمانند. در هر صورت، با اینکه دیگر کارشناسان مرتبط با این حوزه دربارهی کاربرد این سیستم در دنیای واقعی مطمئن نیستند، اما معتقدند که نتایج این پژوهش امیدبخش است.
محققان هاروارد با استفاده از این سیستم میتوانند انرژی خورشید را ذخیره کنند. سپس به کمک مکانیسمهای هیبریدی مواد شیمیایی غیرطبیعی و باکتریها، انرژی خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل میکنند.
این محققان اختراعشان را با پروسهی طبیعی فتوسنتز مقایسه میکنند و به آن را «برگ بیونیک» یا «برگ مصنوعی» مینامند. آنها میگویند میزان بازدهی این برگ مصنوعی از دیگر سیستمهای مشابه از جمله خود فتوسنتز بیشتر است.
در مقالهی این پژوهش نوشته شده که محققان میخواستند به دو هدف برسند. یکی اینکه به جای تبدیل انرژی خورشید، آن را ذخیره کنند؛ و دیگری اینکه با کربن دی اکسید موجود در هوا چیز مفیدی بسازند و به این طریق سطح یکی از گازهای گلخانهای اصلی را در اتمسفر کمتر کنند.
ساز و کار این سیستم به این شکل است: درون یک ظرف شیشهای بیش از دو الکترود، نوعی باکتری و آب قرار داده میشود. سپس محققان از میان الکترودها جریان الکتریکی عبور میدهند و در نتیجهی آن مولکولهای آب تجزیه میشوند و گاز هیدروژن آزاد میشود.
«پاملا سیلور»، یکی از نویسندههای این مقاله میگوید: «میتوان با سوزاندن هیدروژن از آن به عنوان منبع انرژی استفاده کرد. اما به جای این کار ما تصمیم گرفتیم از باکتری استفاده کنیم. این باکتریها هیدروژن و کربن دی اکسید را میگیرند و به کمک آنها رشد میکنند.»
وقتی این جانداران رشد میکنند، مواد شیمیایی خاصی تولید میکنند. این باکتریها را میتوانیم مهندسی کنیم تا مواد مفیدی مثل الکل بسازند.
دهها سال است که دانشمندان میخواهند با تجزیهی آب به وسیلهی الکترود، باکتری پرورش دهند. با اینکه در نهایت موفق به انجام این کار شدند، به علت محدودیتهای خاصی نتوانستند به بازدهی خوبی برسند. چالش اصلی آنها هم فروشست مواد فلزی سنگین از الکترودها و تولید اکسیژنهای واکنشپذیر بود. در این شرایط باکتریها نمیتوانند سالم بمانند. اما نوآوری دکتر سیلور و همکارانش در این تحقیق جدید این بود که در سیستم تجزیهی آب از کوبالت استفاده کردند. این ماده قابلیت خوددرمانی دارد. یعنی کاتد و آند یکدیگر را ترمیم میکنند.
وقتی دانشمندان برای اولین بار این نوع آزمایشات را در دههی 60 میلادی انجام دادند، با موانع بسیاری رو به رو بودند. به همین دلیل فقط میتوانستند به بازدهی یک درصد برسند. اما محققان با این پژوهش جدید توانستهاند بازدهی را تا 10 درصد افزایش دهند.
اما آیا این سیستم میتواند در دنیای واقعی کاربرد داشته باشد؟ محققان میگویند میتوانیم از این مکانیسم در کشورهای در حال توسعه استفاده کنیم، چون این کشورها برای ذخیره و دسترسی به انرژی زیرساخت کافی را ندارند. البته سوال دیگری که مطرح میشود این است که آیا این سیستمهای بیولوژیکی میتوانند در مناطقی مثل بیابان صحرا زنده بمانند. در هر صورت، با اینکه دیگر کارشناسان مرتبط با این حوزه دربارهی کاربرد این سیستم در دنیای واقعی مطمئن نیستند، اما معتقدند که نتایج این پژوهش امیدبخش است.
ویدیو مرتبط :
اولین برگ مصنوعی جهان که قابلیت فتوسنتز را دارد
خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :
اولین برگ مصنوعی ساخت بشر +عکس
توانایی تولید گیاهان با امکان انجام فتوسنتز یکی از بزرگترین یافتههای بشر در تاریخ علم است، چراکه با استفاده از این فناوری میتوان سفرهای فضایی طولانی مدت را عملی کرده و با مشکلاتی از قبیل از آلودگی هوا و گرمایش زمین به مقابله پرداخت.
zoomit.ir - حسین خلیلی صفا: توانایی تولید گیاهان با امکان انجام فتوسنتز یکی از بزرگترین یافتههای بشر در تاریخ علم است، چراکه با استفاده از این فناوری میتوان سفرهای فضایی طولانی مدت را عملی کرده و با مشکلاتی از قبیل از آلودگی هوا و گرمایش زمین به مقابله پرداخت.
این پروژه پتانسیل بالایی برای تغییر شرایط کنونی حاکم بر کرهی زمین و زندگی تمامی انسانها روی این کرهی خاکی دارد. جولیان ملکیوری، فارقالتحصیل رویال کالج، موفق به ساخت برگی مصنوعی شده که قادر است بصورت طبیعی با استفاده از فوتوسنتز به ادامهی حیات بپردازد.
برای درک بیشتر اهمیت این یافته بهتر است به اهمیت وجود گیاهان و بطور کلی پوشش گیاهی روی کرهی زمین توجه داشته باشید. گیاهان تنها موجوداتی روی کرهی زمین هستند که میتوانند نور خورشید را به غذا تبدیل کنند، در واقع میتوان گیاهان را بهعنوان نیروهای محرکهی تولید مواد مغذی روی کرهی زمین در نظر داشت. البته این تنها کارایی گیاهان نبوده و در جریان طی شدن پروسهی فوتوسنتز، پالایش هوا از طریق دریافت دیاکسیدکربن و بیرون دادن اکسیژن عملی میشود که بصورت کلی یکی از بهترین و طبیعیترین راهها برای تلطیف هوای کرهی زمین است.
با استفاده از یافتهی جدید میتوان سیر سبزکردن کرهی زمین را با سرعت و شتاب بالاتری ادامه داد. همچنین گیاهانی که به این روش تولید میشوند، قادرند تا همراه فضانوردان در سفرهای فضایی شده و امکان سفرهای فضایی در مسافتهای بیشتری را امکانپذیر کنند. بطوریکه حتی میتوان با استفاده از این یافته تولید گیاهان در سایر کرات را نیز آزمایش کرد.
ملیکوری در این مورد چنین اظهار نظر کرده است:
گیاهان طبیعی نمیتوانند در فضاهایی بدون جاذبه به حیات خود ادامه دهند. ناسا تحقیقات گستردهای را در رابطه با امکان تولید اکسیژن در مسافرتهای فضایی با مسافتهای زیاد انجام میدهد. استفاده از گیاهان مصنوعی با توانایی انجام فوتوسنتز میتواند راهکاری برای انجام سفرهای فضایی با مسافتهای بالاتری باشد.
این برگ مصنوعی با قابلیت فوتوسنتز از ترکیب کلروپلاستها در ساختار پروتئینهای سیلک ساخته شده است. کلروپلاستهای مورد استفاده از سلولهای گیاهان طبیعی و پروتئینهای سیلک نیز از فیبرهای طبیعی سیلک گرفته شده است. همچون گیاهان طبیعی، این برگ نیز نیازمند مقداری نور آفتاب و کمیآب برای تولید اکسیژن است. مهمترین توانایی این گیاه قابلیت تولید اکسیژن در عین دریافت کمترین میزان انرژی است.
یکی از بهترین کاربردها برای این گیاه استفاده از آن برای تولید اکسیژن و پالایش هوا در ساختمانها و مکانهای سرپوشیده است که میتواند نقش پررنگی در بهبود وضعیت هوای کرهی زمین داشته باشد.
این پروژه پتانسیل بالایی برای تغییر شرایط کنونی حاکم بر کرهی زمین و زندگی تمامی انسانها روی این کرهی خاکی دارد. جولیان ملکیوری، فارقالتحصیل رویال کالج، موفق به ساخت برگی مصنوعی شده که قادر است بصورت طبیعی با استفاده از فوتوسنتز به ادامهی حیات بپردازد.
برای درک بیشتر اهمیت این یافته بهتر است به اهمیت وجود گیاهان و بطور کلی پوشش گیاهی روی کرهی زمین توجه داشته باشید. گیاهان تنها موجوداتی روی کرهی زمین هستند که میتوانند نور خورشید را به غذا تبدیل کنند، در واقع میتوان گیاهان را بهعنوان نیروهای محرکهی تولید مواد مغذی روی کرهی زمین در نظر داشت. البته این تنها کارایی گیاهان نبوده و در جریان طی شدن پروسهی فوتوسنتز، پالایش هوا از طریق دریافت دیاکسیدکربن و بیرون دادن اکسیژن عملی میشود که بصورت کلی یکی از بهترین و طبیعیترین راهها برای تلطیف هوای کرهی زمین است.
با استفاده از یافتهی جدید میتوان سیر سبزکردن کرهی زمین را با سرعت و شتاب بالاتری ادامه داد. همچنین گیاهانی که به این روش تولید میشوند، قادرند تا همراه فضانوردان در سفرهای فضایی شده و امکان سفرهای فضایی در مسافتهای بیشتری را امکانپذیر کنند. بطوریکه حتی میتوان با استفاده از این یافته تولید گیاهان در سایر کرات را نیز آزمایش کرد.
ملیکوری در این مورد چنین اظهار نظر کرده است:
گیاهان طبیعی نمیتوانند در فضاهایی بدون جاذبه به حیات خود ادامه دهند. ناسا تحقیقات گستردهای را در رابطه با امکان تولید اکسیژن در مسافرتهای فضایی با مسافتهای زیاد انجام میدهد. استفاده از گیاهان مصنوعی با توانایی انجام فوتوسنتز میتواند راهکاری برای انجام سفرهای فضایی با مسافتهای بالاتری باشد.
این برگ مصنوعی با قابلیت فوتوسنتز از ترکیب کلروپلاستها در ساختار پروتئینهای سیلک ساخته شده است. کلروپلاستهای مورد استفاده از سلولهای گیاهان طبیعی و پروتئینهای سیلک نیز از فیبرهای طبیعی سیلک گرفته شده است. همچون گیاهان طبیعی، این برگ نیز نیازمند مقداری نور آفتاب و کمیآب برای تولید اکسیژن است. مهمترین توانایی این گیاه قابلیت تولید اکسیژن در عین دریافت کمترین میزان انرژی است.
یکی از بهترین کاربردها برای این گیاه استفاده از آن برای تولید اکسیژن و پالایش هوا در ساختمانها و مکانهای سرپوشیده است که میتواند نقش پررنگی در بهبود وضعیت هوای کرهی زمین داشته باشد.