زجاج يسمح بنفاذ الضوء دون الحرارة

طور باحثان بريطانيان نوعا من الزجاج يمنع نفاذ الحرارة دون أن يمنع نفاذ الضوء، وذلك عن طريق إضافة مادة كيميائية للزجاج تتغير طبيعتها عند وصول الحرارة لدرجة معينة، وتحول دون نفاذ موجات الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء، وهو النطاق الذي يؤدي إلى الشعور بالحرارة المصاحبة لضوء الشمس.

والمادة الكيميائية التي استعملها الباحثان إيفان باركن وتروي ماننغ من الكلية الجامعية بجامعة لندن، هي ثاني أكسيد الفاناديوم. وهي مادة تسمح –في ظروف الحرارة العادية– بنفاذ ضوء الشمس سواء في النطاق المنظور أو في نطاق الأشعة تحت الحمراء.

ولكن عند درجة حرارة 70 مئوية (وتسمى درجة الحرارة الانتقالية) يحدث تغير لتلك المادة، بحيث تترتب إلكتروناتها في نمط مختلف، فتتحول من مادة شبه موصلة إلى معدن يمنع نفاذ الأشعة تحت الحمراء. وقد تمكن الباحثان من خفض درجة الحرارة الانتقالية لثاني أكسيد الفاناديوم إلى 29 درجة مئوية بإضافة عنصر التنغستين.

وذكر الباحثان في عدد هذا الشهر من مجلة "كيمياء المواد"، أنهما قد توصلا لطريقة فعالة لإضافة ثاني أكسيد الفاناديوم للزجاج خلال عملية تصنيعه، ما يمكن من إنتاجه بتكلفة منخفضة.

وباستخدام الزجاج الجديد ينتظر أن يتمكن الفرد من الاستمتاع بضوء وحرارة الشمس معا إلى أن تصل حرارة الغرفة إلى 29 درجة مئوية، وقتها سيعزل الزجاج الأشعة تحت الحمراء، بينما سيظل بالإمكان الإفادة من الضوء المباشر للشمس بدلا من الطرق التقليدية التي تمنع وصول كل من الضوء والحرارة مثل الستائر التي تغطي الشرفات والواجهات.

وذكر الباحثان أن الزجاج الجديد سيحل مشكلة عصية يواجهها المصممون المعماريون عند تصميم المباني ذات الواجهات الزجاجية، كما سيخفض تكاليف تكييف الهواء التي تبلغ ذروتها في أوقات الصيف الحار.

ورغم وجود بعض المشاكل التقنية في طريق الإنتاج التجاري لذلك الزجاج مثل عدم ثبات مادة ثاني أكسيد الفاناديوم على الزجاج وكذلك اللون الأصفر القوي لتلك المادة، فقد ذكر الباحثان أنهما بصدد التغلب على مثل هذه المشاكل التقنية قريبا.

وأوضحا أنه لغايات تثبيت ثاني أكسيد الفاناديوم جيدا مع الزجاج ستضاف مادة ثاني أكسيد التيتانيوم. وسيضاف أحد الأصباغ لإزالة اللون الأصفر. وينتظر طرح الزجاج الجديد تجاريا خلال ثلاثة أعوام .

اقرء المزيد

وقود من العشب يخفض الانبعاثات بـ 94 في المائة

خلصت دراسة شاملة إلى أن استخراج الوقود، من نوع من العشب سريع النمو، يحد كثيرا من انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير مقارنة بالنفط.

ووجد فريق من الباحثين الأمريكيين أن مادة الإثانول المستخرجة من هذا النوع من العشب توفر طاقة تزيد بنسبة 540 في المائة، عن الكميات المطلوبة لإنتاج الوقود.

ويشير هؤلاء الدارسون إلى أن فدانا ( أي حوالي نصف هكتار) مزروعا بهذا النوع من العشب، يمكن أن ينتج في المتوسط 320 برميل من البيوإثانول (أو الإثانول الحيوي).

ونشر مقال مجموعة العلماء هذه في مجلة "محاضر الأكاديمية القومية للعلوم" ، وجاء في هذا المقال، أن الدراسة -التي شملت 10 مزارع تتراوح مساحاتها ما بين 3 و 9
هكتارات، واستغرقت خمس سنوات- هي "الأشمل من نوعها".

وقد توصل فريق من العلماء في العام الماضي، إلى أن مكاسب استخدام العشب سريع النمو لإنتاج الطاقة، تناهز نسبتها 343 في المائة، مقارنة بمصادر الطاقة المعروفة.

وذكر كن فوجل -العضو في قسم البحث الزراعي بوزارة الزراعة الأمريكية و 
أحد محرري المقال- أن الدراسة التي قاموا بها اعتمدت على معلومات أوفر مقارنة مع الدراسة السابقة، ولم تلجأ إلى التقديرات إلا عندما تعلق الأمر بتحديد القدرات الإنتاجية معامل التكرير الخاصة بهذا النوع من مصادر الطاقة، وذلك لتقدير مكاسب استخدام الوقود العشبي بدقة.

وقال فوجل: "لحد الآن، تساهم وزارة الطاقة الأمريكية في تمويل إنشاء 6 
معامل تكرير من هذا الصنف بالولايات المتحدة. وستكون هذه المعامل
جاهزة حوالي عام 2010."

وعلى الرغم من أن استخراج الإثانول من العشب سريع النمو عملية معقدة مقارنة بمصادر عشبية أخرى، كالقمح والذرة، فإن " الجيل الثاني" من الوقود الحيوي، يوفر كميات أكبر من الطاقة، لأن النبتة تستخدم كليا، وليس الحبوب فقط.

اقرء المزيد

سيارات ورقية صلابتها تفوق الحديد ب 500 مرة

لعل تعبير "سيارة ورقية" الذي يُطلقه بعض محبي السيارات القديمة التي تتميز بصلابتها
وقوتها، على معظم السيارات الحديثة، خاصة الخفيفة منها، سيصبح قريباً واقعاً حقيقياً، بعد أن توصل العلماء إلى نوع من الورق، سيشكل ثورة صناعية تشمل العديد من المنتجات، بدءاً من الطائرات حتى الشاشات التلفزيونية.

النوع الجديد من الورق، يُطلق عليه اسم Buckypaper ، ويشبه إلى حد كبير ورق "الكربون"، إلا أن اسمه ومظهره الضعيف لايعكسان حقيقة قوة الصلابة التي يتميز بها، حيث أن ورقة واحدة منه تُعد أخف بنحو عشر مرات من لوح بنفس الحجم من الصلب، إلا أن قوة تحملها تفوق مثيلتها بنحو 500 مرة، في حالة ضم عدة أوراق منه إلى بعضها البعض.

كما أن هذا النوع من الورق "شديد الصلابة" يتميز بأنه موصل جيد للكهرباء، مثل النحاس والسليكون وكثير من المعادن الأخرى، كما أنه مقاوم للحرارة كالحديد والسبائك النحاسية، وفقاً لنتائج دراسات مشتركة بين عدد من الجامعات في ولاية فلوريدا الأمريكية.

وقال الباحث بجامعة "رايس"، وودي آدامز: "كل هذه الأمور هي ما يحتاجه كثير من الناس المعنيين بالتكنولوجيات الدقيقة (النانوتكنولوجي)، والذين يعملون من أجلها كهدف مقدس لأبحاثهم وتجاربهم العلمية."

وتبشر هذه الفكرة بأن مستقبلا كبيرا في انتظار الصناعات التي ستقوم على  Buckypaper ومشتقاته، التي يمكن أن تستخدم في صنع اسطوانات دقيقة جداً، المعروفة كاسطوانات الكربون، على مدى السنوات المقبلة.

وفي هذا الإطار، فقد أعلن الباحثون بجامعة "ولاية فلوريدا" أنهم أحرزوا تقدماً كبيراً نحو جعل هذه الأفكار "غير التقليدية" واقعاً جديداً بين عامة الناس.

ويتم تصنيع ورق Buckypaper من جزيئات دقيقة جداً من الكربون، تتميز بشكلها
الدائري، ويقل سمكها عن شعر الإنسان بحوالي 50 ألف مرة.

ونظراً للخواص المميزة لتلك المادة، التي ما زالت تحت الدراسة، من حيث خفة وزنها، وقدرتها على توصيل الكهرباء، فإنه من المتوقع أن تكون مناسبة لكثير من الصناعات، من بينها الطائرات والسيارات، بالإضافة إلى أجهزة حواسب فائقة القوة والدقة، وشاشات تلفزيونية بمواصفات أكثر تطويراً، والعديد من المنتجات الأخرى.

وعلق رئيس قسم التكنولوجيا بشركة "لوكهيد مارتن"، ليس كرامر بقوله: "إذا سارت هذه الأمور على ما يرام نحو الإنتاج، فهذا سوف يُحدث ثورة تكنولوجية كبيرة جداً، خاصة بالنسبة للمنتجات الخاصة بأعمال الفضاء."

وتشارك "لوكهيد مارتن" لصناعة الصواريخ وأنظمة التحكم في النيران، في تمويل الأبحاث التي يقوم بها فريق العلماء بجامعة ولاية فلوريدا.

ولكن تكلفة إنتاج هذا النوع من الورق ما زالت مرتفعة جداً مقارنة بالبدائل الأخرى المتاحة حالياً، إلا أن الباحثين يعملون على تطوير تقنيات لتقليل كلفة إنتاج هذا الورق بكميات صناعية.

وجاءت فكرة صناعة هذا الورق من الفضاء الخارجي، عندما كان العالم البريطاني "هاري كروتو" يقوم بتجربة مشتركة مع جامعه "رايس"، يقومان بتجربة للتعرف على كيفية إنتاج "الشكل النجمي" لمادة الكربون.

وحسبما ذكرت أسوشتد برس، فقد سارت التجربة كما كان متوقعاً لها لها، إلا أنه تم عن طريق المصادفة اكتشاف جزيء لديه 60 ذرة كربون، يشبه كرة القدم، ونموذج "القبة الجيوديسيجية"، التي كان يروج له العالم الأمريكي "ريتشارد باكمينستر فولر"، المعروف باسم باكي فولر، حيث تم إطلاق اسمه (باكي) على الجزيء الجديد.

وكان العلماء ريتشارد سمالي ، وهارولد كروتو، وروبرت كيرل، قد فازوا بجائزة "نوبل" للكيمياء في عام 1996، تقديراً لاكتشافهم مادة "باكمنيستر فلورين"، التي
تُعد من عائله "الكربونات المركبة"، وأدت إلى إحداث ثورة فى علم الفيزياء الطبيعية.

اقرء المزيد

اكتشاف مادة فى لعاب الإنسان أقوى من المورفين

توصل فريق من الباحثين الفرنسيين فى معهد باستير الى اكتشاف مادة كيميائية فى لعاب الانسان تعرف باسم "الاوبيورفين"  لها نفس القدرة والفاعلية للمورفين لعلاج الآلام الجسدية والالتهابات الحادة كما ان اثارها الجانبية اقل بكثير من المورفين مما يفتح الامل فى انتاج عقاقير جديدة من المسكنات .

وكان الباحثون الفرنسيون قد اجروا تجاربهم على مجموعه من الفئران لمعرفه هذه المادة الكيميائية الموجودة فى الانزيمات والخلايا العصبية .

يذكر ان العلماء سوف يقومون باول تجاربهم المعملية على الانسان اثناء الايام القادمة .

اقرء المزيد

اكتشافات خارقة لكل قوانين الكيمياء

منذ قديم الاذل منذ ان كانت الكيمياء حكرا على السحرة فقد وضع الكيميائيون قوانين تنظم وتفسر كل شئ عن الكيمياء من تركيب الذرة الدقيق حتى كيفية حدوث التفاعلات وغيرها ولكن تم رصد اغرب 5 اكتشافات خرقت كل القوانين المعهودة 

بلورات بأشكال الفسيفساء: 
رغم اتفاق العلماء على استحالة وجودها كسرت أشباه البلورات (Quasicrystals) قاعدة 

التناظر (symmetry) المعروفة لدى الكيميائيين والتي تنص على أن البلورات جميعها لها نفس الشكل إلا أن اكتشاف العالم " دانييل شيشتمان" لبلورات تحاكي شكل الفسيفساء العربية كسر هذه القاعدة ، وكان شيشتمان قد اكتشف هذا الشكل البلوري الفريد أثناء فحص عينة من الألومينا ( خليط من أكسيد الألومنيوم و أكسيد المنجنيز) باستخدام الميكروسكوب حيث وجد نمط ترتيب غير تقليدي لأشباه البلورات المكونة للخليط يشبه الزخارف الإسلامية المعروفة باسم "الفسيفساء " وكذلك الأشكال الرياضية المعروفة باسم أشكال بنروز ( Penrose tiling)ليخرق باكتشافه قاعدة المستحيلات التي كان قد وضعها العلماء ويحصل بهذا الاكتشاف على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2011 . 

عفواً نيوتن : لكل فعل أكثر من رد فعل 
" لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار ومضاد في الاتجاه " قانون الحركة الثاني الشهير لنيوتن والمستخدم في المجالات العلمية من كيمياء وفيزياء وغيرها من فروع العلم وحتى في حياتنا اليومية نقوم باستخدام هذا القانون ، لكن القاعدة المعروفة تم كسرها في أحد التفاعلات لتكون " لكل فعل أكثر من رد فعل " وذلك على يد المخترع "بوريس بيلوسوف" (Boris Belousov) . 
كان "بيلوسوف" قد أجرى إحدى تجاربه على عملية تحلل السكر في الجسم بواسطة الإنزيمات من خلال مزيج كيميائي ، وكرد فعل طبيعي لعملية التحلل تغير لون المركب من عديم اللون إلى الأصفر إلا أن الأمر لم يتوقف عند هذا الحد بل تحول المركب لعديم اللون مرة أخرى ثم للأصفر عدة مرات متأرجحا بين الحالتين ، وهو الأمر الغير معقول علميا ً حيث ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن كل تغيير في الكون يقابله زيادة مماثلة إلا أن الزيادة في كلا الاتجاهين كان أمراً غير معقول . 
في الواقع لم يكن بيلوسوف أول من كشف عن هذا الأمر فقد سبقه الأمريكي "ويليام براي" (William Bray) حيث رصد تذبذبات مماثلة ناتجة عن تفاعل البيروكسيد مع أيون اليود لكن لم يصدقه أحد ، أما بيلوسوف فقد تلقى كم هائل من الانتقادات لكن تم تكريمه بعد وفاته بـعشر سنوات ! 


تفاعلات كيميائية في الفضاء البارد ! 
منشأ بعض الجزيئات في الفضاء يعد من المستحيلات وخاصة الجزيئات المعقدة نظراً للبرودة الشديدة ، حيث قد تحتاج بعض التفاعلات الكيميائية مقدار من الطاقة لتحدث وعادة تكون هذه الطاقة في صورة حرارة ، ولكن الكيميائي السوفيتي "فيتالي جولدانسكي" (Vitali Goldanski ) تحدى هذه القاعدة حيث أظهرت تجاربه أن جزيئات معينة تشارك في تفاعلات البلمرة يمكن أن تحدث نفس رد الفعل حتى إذا تم تبريدها إلى 4 كلفن - الدرجة التي تعد نفس درجة حرارة الفضاء- لكنها دافئة عنها قليلاً . 
ينتج التفاعل من تجمعات الفورمالدهيد في سلاسل البوليمر كعنصر مشترك ينتج عنه مئات الجزيئات بقليل من مساعدة أشعة جاما أو الإلكترونات ذات الطاقة العالية والتي تتواجد في الفضاء بتردد لولبي ، ويمكن أن تجمع هذه الجزيئات حبيبات الغبار من بين النجوم لتكون مركبات بسيطة مثل الأمونيا ،والهيدروجين ، والسيانيد والمياه. 
المفاجأة الأخرى أن "ويسلي ألين" (Wesley Allen) بالتعاون مع زملائه في جامعة أثينا العام الماضي قاموا بحصر جزيء شديد النشاط من المثيل هيدروكسي كربون methylhydroxycarbene في مصفوفة صلبة من الأرجون تحت 11 درجة كلفينية ، المثير للدهشة احتوائها على عدد من الإلكترونات المفردة النشطة على الرغم من استحالة حدوث هذا التفاعل تحت هذه البرودة في اعتقاد العلماء . 

غازات خاملة . . لكنها تتفاعل: 
المفترض أنها حقيقة ثابتة تعلمناها جميعاً وهي أن " الغازات الخاملة لا تتفاعل " لكن دائما ما تتغير الحقائق ،، ففي عام1930 قام "دون يوست" (Don Yost) بمحاولة إجراء تفاعل بين الزينون والفلورين وبعد العديد من المحاولات وتغيير ظروف التفاعل نتج عن التفاعل تآكل جدران الكوارتز المكونة لإناء التفاعل . 
وفي عام 1961 اكتشف الكيميائي نيل بارتليت " Neil Bartlett " أن سداسي فلوريد البلاتين (PtF6) المجمع منذ ثلاث سنوات قام بالتأكسد بشكل غريب بالرغم من أن الأكسدة تتعلق بالعناصر أو المركبات التي يدخل معها الأكسجين إلا أن سداسي فلوريد البلاتين (PtF6) تمكن من أكسدة الأكسجين وتخلص من إلكتروناته لتنشأ أيونات موجبة الشحنة تمكنه من التفاعل ، بعدها قام بارتليت بخلط الغاز الأحمر من سداسي فلوريد البلاتين (PtF6) مع الزينون عديم اللون وتغطية الإناء بمادة لونها أصفر لينتج عن التفاعل أول مركب كيميائي من الغازات الخاملة وهو الزينون سداسي فلوريد البلاتين XePtF6) - Xenon hexafluoroplatinate ) . 

لذا لا تصدق ما يقال لك في المدرسة . . حتى الغازات الخاملة تتفاعل فقط بقليل من الإصرار .  :D 

رابطة واحدة تجمع ثلاث ذرات ! 
من المعتاد أن التفاعلات الكيميائية تقوم بتكوين روابط بين ذرتي عنصر ، لكن ماذا يحدث إذا تدخل عنصر ثالث ؟ اكتشف العلماء إمكانية مشاركة ثلاث ذرات رابطة واحدة في المركبات العضوية التي يحدث تبادل بين جزيئاتها ليترك شحنة سالبة ويحل محلها أيون موجب جديد . 

بدأت الفكرة في الأربعينيات عندما تلاحظ ردود أفعال بعض المركبات العضوية تنطوي على مبادلة للمجموعات المشحونة بشحنات سالبة ، فإذا سقط أحد تلك المجموعات فمن الطبيعي أن يحل محلها أحد الذرات ذات الشحنة الموجبة ولكن لم يكن هذا يحدث دائما 

وبالفعل نجح فريق من الكيميائيين من جامعة كاليفورنيا الأمريكية في إثبات وجود شحنة موجبة تكون بمثابة منظومة ثلاثية للربط لدى ذرات الكربون

اقرء المزيد

مادة الأيروجيل Aerogel

مادة الأيروجيل Aerogel 

مادة الأيروجيل Aerogel أو كما يطلق عليها مادة الفضاء أو مادة القرن الواحد والعشرون , تم اكتشاف هذه المادة فى خلال القرن الماضى و مازات الأبحاث تجرى عليها لأكتشاف المميزات الرائعة لهذه المادة وكيف يمكن الأستفادة منها خصوصا فى مجال الفضاء.

تتميز مادة الأيروجيل بكثافتها القليلة حيث ان كثافتها أقل 1000 مرة من الزجاج , كما تتميز بخفة الوزن حيث أن أنواع منها أقل وزنا من الهواء , و أيضا تتميز مادة الأيروجيل بالشفافية حيث أن شفافيتها قريبة إلى حد ما من الزجاج هذه المظاهر الخارجية لمادة الأيروجيل والتى قد تكون خادعة أن هذه المادة رقيقة و هشة.

لاكن الحقيقة مختلفة تماما حيث أن مادة الأيروجيل أشد صلابة من الفولاذ حيث تستطيع تحمل أضعاف وزنها من الأثقال مما يجعلها أحدى أقوى المواد فى العالم , كما أنها تستطيع صد و عزل كميات هائلة من الحرارة والبرودة و الصوت .

و بالرغم من أن مادة الأيروجيل قابلة للكسر تحت بعض الظروف الخاصة إلا أنها شديدة الصلابة حيث يستطيع مكعب فى حجم الدولار حمل نصف طن من الوزن دون أن يتضرر كما أن المادة تتميز بمميزات عازلة للعديد من المؤثرات و القوى كالكهرباء و الصوت والحرارة مما شجع وكالة ناسا للأبحاث الفضاء على أن تضع هذه المادة تحت المايكروسكوب للتحقيق الأستفادة الأكبر منها و أكتشاف االمزيد من خصائصها.

من المميزات الأخرى لمادة الأيروجيل قدرتها العالية على الأمتصاص مما مما يجعلها مساعدا عظيم فى حالات تسرب النفط فى المستقبل كما قد يكون لها بعض الأستخدامات الطبية فى المستقبل , ولاكن من أحد عيوب مادة الأيروجيل أنها غالية الثمن .

اقرء المزيد