مقالات بالعربي: الكيمياء
الرئيسية الكيمياء
‏إظهار الرسائل ذات التسميات الكيمياء. إظهار كافة الرسائل
‏إظهار الرسائل ذات التسميات الكيمياء. إظهار كافة الرسائل

8/14/2017

العلماء اكتشفوا شكلاً جديداً من الكربون؛ صُلبٌ كالصخرة، ولكنه مرنٌ كالمطاط !

     
العلماء اكتشفوا شكلاً جديداً من الكربون؛ صُلبٌ كالصخرة، ولكنه مرنٌ كالمطاط !

العلماء اكتشفوا شكلاً جديداً من الكربون؛ صُلبٌ كالصخرة، ولكنه مرنٌ كالمطاط !


باعتباره العنصر الرابع الأكثر وفرةً في الكون، والعنصر الثاني الأكثر وفرةً في أجسادنا بعد الأكسجين، فإن الكربون ليس مجرد المُكوِن الرئيسي لكثير من أشكال الحياة على الأرض وحسب، فعندما يتعلق الأمر بخصائصه الفيزيائية، هناك عددٌ قليل من العناصر بخصائص متنوعة مثل الكربون، فبعض التكوينات الذرية للكربون سوف تؤدي إلى شكل لينٍ، وخفيفٍ مثل الجرافيت، ولكن رتبها بطريقة أخرى وستحصل على ألماس واحدة من أقسى المواد على هذا الكوكب، ثم هناك الجرافين، وهو أقوى مادة معروفة حتى الآن.

ولكن من خلال تسخين الكربون إلى درجة رهيبة 1000 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت)، اكتشف العلماء شكلاً جديداً تماماً لعنصر الكربون، قويٌ جدًا وخفيفٌ جدًا، وأيضًا مرنٌ مثل المطاط وموصلٌ كهربائي جيد.
هذا الشكل الجديد من الكربون يقدم مجموعة من الخصائص الاستثنائية، والطريقة المستخدمة للعثور عليه يمكن أن تؤدي إلى اكتشاف فئات كاملة من المواد التي لم نرها من قبل!

الآن، وقد اكتشف الباحثون أنه إذا سخنت عنصر الكربون إلى ما يقرب من 1000 درجة مئوية، ووضعته تحت ضغطٍ يعادل 250.000 مرة ضعف الضغط الجوي العادي، يمكنك إنتاج شكلٍ قويِّ جداً، وفائق المرونة من الكربون، الذي يمكن أن نرى استخدامه في كل شيء من الهياكل الخارجية إلى سفن الفضاء.

وقال تشى تشنغ تشاو (Zhisheng Zhao) من جامعة يانشان (Yanshan) في الصين: "إن المواد الخفيفة ذات القوة العالية والمرونة القوية مثل هذه؛ مرغوبٌ فيها جدًا للتطبيقات حيث توفير الوزن ذي أهمية قصوى، أكثر من التكلفة المادية".

في الماضي، حاول العلماء صناعة شيء من هذا القبيل ولكن من دون المزج الصحيح بين الحرارة والضغط، أما الآن، فقد وجد تشاو وفريقه أخيراً الظروف المثلى، الأمر الذي يجبر الكربون على التجمع، والاندماج، والارتباط ضمن مجموعة من التكوينات، والنتيجة هي نوعٌ جديد وغريب من الكربون يحتوي على كل من الروابط الشبيهة بالجرافيت والماس، بالإضافة إلى طبقات من الجرافين، والتي تساعد على إيجاد الليونة والقوة في نفس الوقت.

وفي الصورة يمكنك أن ترى ثلاثة أشكال مختلفة يمكن أن تتخذ معاً الشكل الجديد للكربون؛ فالمجالات الحمراء تمثل روابط مثل الألماس، والكرات السوداء تمثل طبقات الجرافين، وتعرف المادة الآن باسم "الكربون الزجاجي المضغوط".

وذكر الفريق في تقريره بأن الكربونات الزجاجية المضغوطة تتميز بقوة مقاومة ضاغطة خاصة؛ أكبر بمرتين من السيراميك المستخدم بشكل شائع، وتُظهِر في الوقت نفسه مرونةً كبيرةً استجابةً للتشوهات الموضعية، كما أنها أقوى بحوالي خمس مرات أقوى من المعادن والسبائك.

سيكون علينا أن ننتظر ونرى الصناعات التي سوف تدخلها هذه المواد الجديدة، ولكن في غضون ذلك، يتوقع الباحثون أن نفس التقنية يمكن استخدامها لإيجاد مجموعة كاملة من المواد لم يسبق له مثيل.
يقول تشاو: "نعتقد أن طريقة التوليف هذه يمكن أن تكون مشحونة لإيجاد أشكال استثنائية أخرى من الكربون وفئات مختلفة تماماً من المواد".

المصدر
sciencealert.com

مراجعة وتعديل: فراس كالو

6/27/2017

هل تحتوي الكوكا كولا على الكوكايين ؟

     

هل تحتوي الكوكا كولا على الكوكايين ؟


ربما لا يوجد شخصٌ إلا وجرب مشروب كوكا كولا، ولكن هل تعلم أن لهذا المشروب الغازي قصة غريبة وربما احتوى على الكوكايين في فترة من الفترات؟!

تم ابتكار كوكا كولا لأول مرة في عام 1886؛ على يد الصيدلي جون بيمبرتون في أتلانتا، الذي صمم مشروبه الخاص بعد انتشار المرطبات الفرنسية في تلك الفترة، وكانت الكوكا كولا الأولى آنذاك نبيذاً مصنوعاً من خلط مستخلص أوراق الكوكا مع نبيذ بوردو، ولكن ليتجنب جون بيمبرتون لوائح الخمور، اختار لمشروبه طريقةً أخرى بمزجِ خُلاصةِ أوراق الكوكا مع شراب السكر بدلاً من النبيذ، وأضاف أيضًا خلاصة من جوز الكولا، ما أعطى كوكا كولا النصف الثاني من اسمها، فضلاً عن إضافة الكافيين عليها، وبذلك اكتملت الوصفة، لكن القصة لم تنتهي بعد!

فحتى عام 1903، احتوت الكوكا كولا المشروب الغازي المشهور عالميًا على جرعة كبيرة من الكوكايين !
وفي حين أن شركة كوكا كولا تُنكِر رسمياً وجود الكوكايين في أي من منتجاتها سواء في الماضي أو الحاضر، ولكن الأدلة التاريخية تشير إلى أن الكوكا كولا الأصلية في الواقع كانت تحتوي على الكوكايين !

لبرهة فإن عبارة المشروبات التي تحتوي على الكوكايين قد تبدو أمراً خيالياً للقراء الآن، لكن هذه المشروبات كانت شائعة جدًا في أواخر القرن التاسع عشر، إذ لم يُعتبر الكوكايين غير قانونيٍّ في الولايات المتحدة حتى عام 1914، وحتى ذلك الحين، كان للمادة العديد من الاستخدامات الطبية (المشكوك فيها أحيانًا)، فقد كان المعتقد الشعبي أن الكوكايين مفيدٌ لعلاج مجموعة متنوعة من الأمراض، من الصداع والتعب إلى الإمساك والغثيان والربو وغيرها.

ولكن بحلول عام 1903، تحرك الرأي العام ضد العقارات المخدرة والتي كانت مستخدمة على نطاق واسع دون ضوابط، ما دعا مدير شركة كوكاكولا آنذاك، آسا غريغز كاندلر، لإزالة جميع الكوكايين تقريباً من مشروبات الشركة، ولكن الكوكا كولا لم تصبح خالية تماماً من الكوكايين حتى عام 1929، وذلك عندما أتقن العلماء عملية إزالة جميع العناصر ذات التأثير النفسي من مستخلص أوراق الكوكا.

في وقتنا الحالي لاتزال وصفةُ مشروب الكوكا كولا سرية للغاية، ولا ندري إن كان لهذه الهالة السرية المحيطة بوصفة المشروب الغازي علاقةً بالمحتوى الأصلي للمشروب الأكثر شعبية حول العالم!

المصدر:
livescience.com

6/11/2017

لأول مرة؛ العلماء يقيسون القوة الغامضة المسؤولة عن انتظام البلورات !

     

لأول مرة؛ العلماء يقيسون القوة الغامضة المسؤولة عن انتظام البلورات !


تُعَد البلورات أحد أكثر بُنيات الطبيعةِ إدهاشاً؛ فبالإضافة لبُنيَتِها الشبكية الفريدة، والتي تتكرر بشكلٍ منتظم، تحملُ البلورات أيضًا خصائص مُثيرةً للاهتمام، مثل قدرتها الذاتية على التجمع.

فعند تواجدها بجوار بعضها البعض، تنحرف البِلَّورات وتلتوي حتى تصبحَ على مسارٍ منتظم، وتصطدم لِتُكَّوِنَّ بلوراتٍ أكبر، وللمرة الأولى، وضع العلماء تصوراً لشكلِ ومقدار القوة التي تجعل ذلك ممكنًا.

باستخدام طريقةِ رصدٍ جديدة، توصل فريقٌ الباحثين إلى أن القوة التي تحكم البلورات هي أحد صور قوة فان درفال (Van der Waals)، وهي قوةٌ تحدث على المستوى الكمي، ولا تعتمد على روابط كيميائية كالروابط التساهمية على سبيل المثال.

ولدراسة تلك القوة، دمج الباحثون مجهراً بيئياً إلكترونياً ماسحاً (ESEM) بتكنولوجيا تسمى (nanocrystal force probes) أي مجسات قياس قوة البلورات على مستوى النانو، وهو ما سمح لهم بالتلاعبِ في البلورات ومشاهدة تفاعلهن معًا.

وباستخدام تلك المعدات، أخذوا قطعتين ضئيلتين من أكسيد التيتانيوم – أصغر 1000 مرة من شعرة إنسان– وقاموا بلويهما بزوايا مختلفة، ثم شاهدوا كيف يندمجان سويًا، وكان تعليق الفريق على المشاهدة أن الأمر مماثلٌ لما يحدث بين مغناطيسين عند تقريبهم من بعض.

قوى فاندرفال هي أضعف قوى بين القوى الفيزيائية الضعيفة في الكيمياء، وتحدث نتيجةً لتجاذبٍ ميكانيكيٍّ كميٍّ بين الجسيمات، على خلاف التجاذب الكهربي الذي يحدث بين جُسيمين مشحونين كهربيًا: موجب وسالب.

وعلى الرغم من دراستها جيدًا في ميكانيكا الكم، إلا أن هذا الاكتشاف الجديد كان أول ما يؤكد تنبؤاً ذُكِر في سبعينات القرن الماضي، والذي نص على أن قوى التجاذب تعتمد على كيفية التواءِ البلورات بعضها نسبةً لبعض.

البحث الذي نُشِر في مجلة (science)، بقيادة الباحث كيفين روسو (Kevin Rosso)، سيساعد الباحثين على التنبؤ بقوى تجاذب بِلَّوراتِ موادَ مختلفة، مثل كربونات الكالسيوم في بلورات الصدف، وسيُمهد أيضًا لصناعة موادٍ ببلورات جديدة في المستقبل؛ فيمكننا قول – بصورةٍ أو بأخرى– أن أرسطو والخيميائيين القدماء لم يكونوا مخطئين تمامًا حين ظنوا أننا نستطيع من الحديد والنحاس الحصول على الذهب والفضة!

المصدر:
sciencealert.com

مراجعة: فراس كالو

6/07/2017

العلماء يطورون المحفز المائي الأكثر كفاءة للحصول على وقود الهيدروجين من الماء !

     

العلماء يطورون المحفز المائي الأكثر كفاءة للحصول على وقود الهيدروجين من الماء !


الهيدروجين هو مصدرٌ رائع للطاقة النظيفة، ولكن التحدي هو إنتاجُ ما يكفي منه بكميات فعالة وسعر معقول، وقد وجد العلماء أخيراً طريقةً جديدة لتقسيم الماء إلى الهيدروجين والأوكسجين، وهي رخيصةٌ وفعالّة، وقد يعني ذلك أننا سنكون قادرين على إنتاج وقود الهيدروجين النظيف بوفرة في المستقبل.

لتقسيم الماء إلى الهيدروجين والأوكسجين، هنالك حاجة إلى تفاعلين، واحد لكل عنصر، والمشكلة الرئيسية كانت في الحصول على مُحفِّز فعال لإخراج الأوكسجين من المعادلة، وهو ما يقول هؤلاء الباحثون أنهم قد توصلوا اليه الآن.

وتفيد التقارير أن المُحفِّز الذي تم تطويره حديثاً يعالج كِلتا القضيتين، ويزيد من الكفاءة بتكلفة أقل من الحلول الحالية، ويمكن تشغيله لمدة 20 ساعة على التوالي.

فوفقاً لعلماء جامعة هيوستن الذين طوروا المُحفِّز، فإنه باستطاعته عمل كل ذلك من حيث المتانة وتخزين الطاقة، فضلاً عن التكلفة والكفاءة.
يقول "بول سي و. تشو" أحد العاملين في فريق البحث:
"الهيدروجين هو أنظف مصدر للطاقة الأولية على الأرض، يمكن أن يكون الماء هو المصدر الأكثر وفرة من الهيدروجين إذا كان بإمكان المرء فصل الهيدروجين عن ارتباطه القوي بالأوكسجين في الماء باستخدام عامل حافز ".

ويتكون المحفز الجديد من مادة ميتافوسفات حديدية ومنصة من النيكل الموصل، وهو مزيجٌ من المواد التي يقول الفريق أنها أكثر كفاءة وأقل تكلفة من الحلول الموجودة، كما يُظِهر متانة رائعة في الاختبارات، ويعمل لأكثر من 20 ساعة و 10.000 دورة دون عقبات.

استخدام الطريقة الجديدة يعني أن الهيدروجين يمكن أن ينتج دون نفايات كربونية، وهذه المشكلة التي توجد في أساليب الإنتاج الحالية، مثل إصلاح الميثان البخار وتغويز الفحم، لا يمكن تجنبها.

حتى الآن، تعتمد تفاعلات الأوكسجين في كثير من الأحيان على مُحفِّزاتٍ إلكترونية (إلكتروكاتاليستس) التي تستخدم الإيريديوم، البلاتين، أو الروثينيوم - المعادن "النبيلة" التي هي صعبة ومكلفة، ويقول الخبراء أن تفاعلات الأوكسجين أصبحت عنق الزجاجة للعملية برمتها.

النيكل، في المقابل، هو أكثر وفرة وأسهل جداً وأرخص للحصول عليه، ويشكل هذا المعدن أساس طريقةٍ أخرى لتقسيم المياه اكتشفت العام الماضي، لذلك أصبح لدى العلماء الآن عدة طرق لاستكشاف تحسين إنتاج الهيدروجين.

إن التقسيم الفعلي عادةً ما يكون مدعوماً من تيارٍ كهربائيّ أو طاقةٍ شمسية، ولكن لأن الماء يلتقط جزءً صغيرًا فقط من الطيف الضوئي، فمن الأكثر إنتاجية تحويل أشعة الشمس إلى طاقة أولاً، ثم استخدام الكهرباء لإطلاق الهيدروجين.

يُنتِجُ وقود الهيدروجين الماء كمنتج ثانوي للاحتراق، وهو مستدام وغير ملوث على الإطلاق، وإن تمكن العلماء من تطوير الفكرة، فيمكن للهيدروجين في نهاية المطاف أن يشَغل كل شيء من المنازل إلى السيارات، وهو خيارٌ أفضل بكثير للبيئة من الوقود الأحفوري الذي يُنتِج ثاني أكسيد الكربون وعوادم سامة.

والخبر السار أن الباحثين أيضاً يبحثون عن سبل الحصول على الهيدروجين من الكتلة الحيوية. وكلما كانت الحرارة أقل، وأقل طاقة نستخدمها في تحضير الهيدروجين في المقام الأول، كلما كان ذلك أفضل بالنسبة لكوكبنا، وبمجرد أن يكون جاهزًا، فإنه أكثر نظافة وأكثر صداقةً للبيئة من الوقود الأحفوري.

وقال الباحثون في هيوستن:
"نعتقد أن استنتاجنا هو خطوةٌ عملاقة نحو الإنتاج العملي والاقتصادي للهيدروجين عن طريق تقسيم المياه، الأمر الذي سيساهم بشكل كبير في الجهود المبذولة للحد من استهلاك الوقود الأحفوري".

المصدر:
sciencealert.com

مراجعة: فراس كالو

5/17/2017

ما هو سر البيض الأسود في اليابان، وهل هو السبب في طول أعمارهم ؟!

     

ما هو سر البيض الأسود في اليابان، وهل هو السبب في طول أعمارهم ؟!

إعداد: ميس الريم حسين


البيض الأسود أو (كورو- تاماغو) كما ينطقها اليابانيون، لربما عند سماعك لهذا الاسم لأول مرة سيتبادر إلى ذهنك للوهلة الأولى بأن هذا البيض لكائن غريب ينتج بيضاً غريباً مثله، أو لعلها بيوض تهبط من الفضاء منتصف الليل، ولكن للقصة وجهٌ آخر، فما هو البيض الأسود، وأين يوجد، وما سر التسمية، وما المعتقدات الشائعة عنه؟

يتواجد البيض الأسود في وادٍ سياحي يدعى "وادي الغليان الكبير" أو (owakudani) في منطقة كاناغاوا (kanagawa) في اليابان؛ هذه المنطقة قابعة منذ ثلاثة آلاف عام حيث ثار بركان "هاكون ماتشي" (hakone machi)؛ الذي كان انفجاره قوياً جداً لدرجةِ أن كل تلك المنطقة المحيطة بالبركان لاتزال نشطة، وبها غليان في برك المياه المحيطة ويتصاعد من فتحات هذه البرك أبخرة بركانية مكونة من ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وكبريتيد الهيدروجين (H2S).

لطالما تناولنا البيض وتبادلناه على موائدنا، ولطالما عهدناه أبيضاً أو مائلاً إلى الحمرة قليلاً، لكننا حتماً لم نره أسوداً، والسؤال الذي يطرح نفسه هنا؛ هل هذا البيض مختلف تماماً عما عهدناه؟! وكيف تبدو رائحته وطعمه ؟!

الكثير من المعتقدات والأساطير التي تم تداولها حول ظاهرة البيض الأسود، وهذا شيء طبيعي؛ فإن كنا سنتحدث بشكل عام، فاليابان أرض المعتقدات والديانات غير السماوية المختلفة، ولعل أبرزها البوذية، وإن كنا سنتحدث بشكل خاص فإن هذه الظاهرة أصبحت مِلكَاً لهذه المنطقة وعائدةً إليها، فمن الطبيعي جداً اختلاق أساطير عديدة حولها، ومن أشهر الأساطير المتداولة هي أن يخبرك اليابانيون بمجرد أن يقدموا لك طبق البيض الأسود؛ بأن تناولك لبيضة واحدة كفيلٌ بأن يطيل عمرك 7 أعوام إضافية !

لا شك بأن هذا الاعتقاد خيالي، وقد تتعجب عند سماعك به لأول مرة، ولكن ما التفسير العلمي للبيض الأسود ؟

في الحقيقة البيض الأسود ماهو إلا بيضٌ طبيعي دجاجيُّ المنشأ؛ ولكن طبيعة الوادي البركانية هي من تؤثر عليه، وتجعله أسوداً بهذا الشكل؛ فكما ذكرنا لأن الوادي بركاني، ويحتوي على بركِ مياهٍ بنسبِ كبريتٍ عالية؛ فعند غلي البيض الأبيض بمياه الوادي تتحول القشرة إلى اللون الأسود لوجود الكبريت؛ كما تختلف رائحته قليلاً إذ تصبح كبريتية بعض الشيء، ولكن طعمه يبقى طبيعياً.

إذاً البيض الأسود ما هو إلا خدعة كيميائية قد تنطلي على السُذج، ولن يطيل العُمر 7 أعوام كما يعتقد البعض، ولكن ربما يكون هذا الاعتقاد ما هو إلا "الطُعم" لجذب السياح من كل أنحاء العالم !

المصادر:
japantravel.com
thejapanguy.com
theshutterwhale.com

مراجعة: فراس كالو

1/28/2017

علماء يصنعون الهيدروجين المعدني السائل والصلب !

     

علماء يصنعون الهيدروجين المعدني السائل والصلب !


ما زال العنصر الأول في الجدول الدوري (الهيدروجين) يدهش العلماء ويدهشنا؛ بسبب خواصه الفريدة، ويضاف إليها خاصية جديدة وهي إمكانية تحول هذا العنصر إلى معدن!

يتواجد الهيدروجين في طبيعته بحالة غازية في درجة حرارة الغرفة وتحت الضغط الجوي، لكنه يصبح صلباً إذا تعرض لضغطٍ شديد، أو درجات حرارة منخفضة، كما قد يتحول إلى سائل إذا أضُيفت الحرارة إلى الضغط، لكن الذي أثار دهشة العلماء هو قدرته المحتملة -نظرياً- على التحول إلى معدن صلب إذا فُرضت عليه ظروف أكثر تطرفاً من المذكورة سابقاً.

وتحويل الهيدروجين إلى معدن ليس بالعملية السهلة التي يأملها العلماء، ويتواجد حالياً فريقان من العلماء يستخدمان أساليب متباينة في مختبرات متخصصة للغاية، وهذان الفريقان إما يستخدمان نبضات كهربائية قوية جداً، أو يقذفان الهيدروجين بالليزر، أو أنهما يستخدمان ألماساً شديد التحمل لضغط الهيدروجين.

ورغم أن الفريقين كانا في سباق لتحويل الهيدروجين السائل، أو الصلب إلى صورة معدنية فإن لكل منهما أهدافاً مختلفة.
فأحد الفريقين سعى لتحويل الهيدروجين إلى معدن صلب موصل فائق للكهرباء والطاقة، وقد كانت الإختبارات التي جرت في يناير/كانون الثاني واعدة بهذا الخصوص.

ووفقاً للفيزيائي إسحاق سيلفيرا؛ رئيس وحدة الهيدروجين المعدني في جامعة هارفارد، فإن هذا الإنجاز سيكون ثورياً؛ حيث تمكن الفريق من إعلان نتائجه متوصلاً لهذه الحالة المحيرة من هذا العنصر الغريب !

وقد أظهرت تجاربهم أكثر الأدلة إقناعاً حتى الآن على السلوك المعدني للهيدروجين، لكنه كان بشكل هيدروجين معدني سائل، وفي حال إنتاج هيدروجين معدني قادر على الإحتفاظ بصورته المعدنية بعد تعرضه لضغط شديد، فإن العنصرُ المنتج عندئذٍ سيحمل صفات الموصل الفائق الذي يعمل في درجة حرارة الغرفة، والموصل الفائق هو الذي لا يفقد أي إلكترون عند نقل الطاقة، وقد تمكن العلماء سابقاً من الوصول لحالة التوصيل الفائق عن طريق تبريد بعض العناصر إلى درجة حرارة دون 14.01 كلفن، أي ما يعادل -259.14° درجة مئوية.

وللهيدروجين الصلب كثافة مقدارها 0.086 غ/سم3، مما يجعله واحداً من أقل الأجسام الصلبة كثافةً، ومثل كل المعادن فإنه سيكون موصلاً قيماً للطاقة، وربما أكثرها كفاءةً على الإطلاق، لأنه سيكون موصلاً فائقاً للكهرباء، وسيملك استخدامات لا تحصى يمكن أن تؤثر على التقنية وحياة الإنسان، ما يعد بنقلة نوعية في حياتنا البشرية.

وعلى صعيد آخر؛ يتطلع العلماء إلى ما هو أبعد من ذلك حيث يضعون الفضاء نصب أعينهم، إذ بإمكان الهيدروجين المعدني السائل الإجابة على كثير من الأسئلة المحيرة حول الكواكب الغازية العملاقة والتي تمتلئ بالهيدروجين في محاوله منهم لإيجاد تفسير منطقي يقودنا كفيزيائيين لفهم كيفية تشكل وتبلور الكون الذي نراه حالياً.

المصادر:
nature.com
journals.aps.org

تدقيق لغوي: محمد مرتجى

1/24/2017

باحثون يطورون واحدة من أقوى وأخف المواد المعروفة !

     

باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) يطورون واحدة من أقوى وأخف المواد المعروفة !


منذ سنوات، كان من المعروف لدى الباحثين أن الكربون عندما يرتب بطريقة معينة يمكن أن تكون مادة من أقوى المواد وهو مايسمى بالغرافين (Graphene).

الغرافين الذي كان، وحتى الآن من أقوى المواد المعروفة مكونٌ من رقائق من ذرات الكربون مرتبة في بعدين، وفي حين أنه من الملاحظ الرِقة، والخصائص الكهربائية الفريدة لهذه المادة، إلا أنه من الصعب جداً تكوين أشكال مفيدة ثلاثية الأبعاد من الغرافين.

شبكة من الغرافين

ولكن الآن فريقٌ من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) اكتشف أنه باستخدام رقائق صغيرة من الغرافين، وتشكيلها على شكل صمامات في بُنى مُعشقة اسفنجية مثل الشبكة؛ فإنه لا يحتفظ فقط بالقوة المادية للغرافين، وإنما يبقي الغرافين بشكله الإسفنجي المسامي!

كان الفريق قادراً على ضغط رقائق صغيرة من الجرافين باستخدام مزيج من الحرارة والضغط، وقد أنتجت هذه العملية هيكل قوي مستقر يشبه ببنيته بعض الشعاب المرجانية والكائنات المجهرية هذه الأشكال ذات مساحة هائلة بالنسبة إلى حجمها، وثبت أنها قوية بشكل ملحوظ.

وقد تم إنشاء هياكل متعددة ثلاثية الأبعاد، من أجل معرفة ما هو الحد الأقصى وما هي أقوى المواد الممكن إنتاجها .
للقيام بذلك، أنشأوا مجموعة متنوعة من النماذج ثلاثية الأبعاد، ثم أخضعوهم لإختبارات مختلفة.

في المحاكاة الحاسوبية، التي تحاكي ظروف التحميل في الشد والضغط، واستناداً إلى التجارب التي أجريت على هذه النماذج ثلاثية الأبعاد المطبوعة مؤخراً، فقد قرر الباحثون أن هذه المواد الجديدة ببنيتها الهندسية المتميزة هي فعلياً أقوى من الغرافين العادي، مما يجعلها أيضاً أقوى بعشر مرات من الفولاذ مع 5% فقط من كثافته.

التطبيقات المستقبلية

اكتشاف مواد قوية للغاية، ومع ذلك خفيفة الوزن سيكون له العديد من التطبيقات كما ورد في تقرير معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، حيث أظهرت النتائج الجديدة أن العامل الحاسم في هذه الأشكال الجديدة ثلاثية الأبعاد هو (التكوين الهندسي) غير العادي أكثر من طبيعة المواد نفسها.

الأمر الذي يوحي بمواد بنفس القوة والخفة يمكن تصنيعها من مجموعة متنوعة من المواد بنفس الميزات الهندسية .
ويقول ماركوس بوهلر رئيس قسم الهندسة المدنية والبيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا:
" يمكنك استبدال المواد بحد ذاتها مع أي شيء والهندسة هي العامل المهيمن".

ويمكن استخدام هذه التقنية في مشاريع واسعة النطاق مثل الجسور حيث يمكن استخدام نفس الهندسة، في إنشاء هياكل قوية وسليمة في حين أن عملية البناء ستكون أسهل باستخدام مواد أخف بكثير، وهذا العمل يظهر اتجاهاً جديداً لاستخدام المواد ثنائية البعد وقوة تصميم الهياكل المادية معاً باستخدام الهندسة.

المصادر:
news.mit.edus
businessinsider.com

تدقيق لغوي: محمد مرتجى

8/24/2016

لماذا أصبحت مياهُ حوض السباحة الأولمبي خضراء ؟

     

لماذا أصبحت مياهُ حوض السباحة الأولمبي خضراء ؟


إذا كنت تابعت مسابقات السباحة التي أقيمت بدورة الألعاب الأوليمبية التي انعقدت في مدينة ريو دي جانيرو في البرازيل في الفترة الماضية، فلابد أنك لاحظت ظاهرة غريبة من نوعها وهي تحول لون المياه في أحد حمامات السباحة الخاصة من اللون الأزرق إلى اللون الأخضر.

وافترض المسئولون عدة افتراضات سبباً لهذا التغير؛ منها نمو الطحالب وعدم التوازن بين المواد الكيميائية المضافة إلى المياه.

في النهاية تم معرفة سبب تغير لون المياه وهو إضافة مادة فوق أكسيد الهيدروجين أو الماء الأكسجيني (Hydrogen peroxide) إلى مياه المسبح، ويستخدم فوق أكسيد الهيدروجين في تنظيف حمامات السباحة، ولكن ليس عندما يكون الكلور مُضافاً إلى المياه !

المصدر:
huffingtonpost.com

8/20/2016

مقابلة خاصة مع الباحث السوري الدكتور علاء الدين السبيعي

     
مقابلة خاصة مع الباحث السوري الدكتور علاء الدين السبيعي, مقابلة مع الدكتور علاء الدين السبيعي, مقابلة خاصة مع الباحث السوري, مقابلة مع علاء الدين السبيعي

مقابلة خاصة مع الباحث السوري الدكتور علاء الدين السبيعي


معنا اليوم شعلة من الشعل الوضاءة في سماء العلم الباحث السوري الدكتور علاء الدين سبيعي، السلام عليكم وبداية نرحب بك دكتور علاء معنا في هذه المقابلة الخاصة بمبادرة أرابوست

أهلاً بك أخي عبد الله شكراً لكم على استضافتي وعلى هذه المبادرة الطيبة.

قبل أن نبدأ بالحديث عن التقنية التي طورتها حبذا لو تحدثنا قليلا عن اختيارك لهذا المجال وهذه الدراسة

بالنسبة لاختياري لدراسة الكيمياء بشكل عام فهذا لأنه كان لدي ميول ورغبة منذ الصغر للعمل في المختبرات الكيميائية والاختراع والتطوير وكانت مادة الكيمياء من أحب المواد العلمية بالنسبة لي بكل مراحل دراستي في الصغر، حتى أذكر بأنني ادخرت بعض المال في مرحلة الدراسة الإعدادية واشتريت الأدوات الزجاجية الكيميائية ووضعتهم في غرفتي للتحفيز والتشجيع لأنني كنت أحب شكل هذه الأدوات هذا بالإضافة إلى رغبتي المستمرة في التحديث والتطوير والإبداع في حل المشكلات التي تعاني منها البشرية في المجال الطبي والبيئي والتي من شأنها أن تحسن حياة البشر على سطح الكوكب.

دكتور علاء كيف تعرفنا على اختراعك وطريقة عمله ومميزاته ؟

قمت بتطوير مادة كيميائية مشتقة من مادة الديكسترين الحلقي وهي مادة كيمياء يتم الحصول عليها من نشاء الذرة أي أنها مادة عضوية سكرية طبيعية وهذه المادة معروفة منذ حوالي مئة عام وهي تدخل  في الكثير من الأدوية والأغذية ومستحضرات التجميل التي نستخدمها في حياتنا اليومية الذي قمت به هو أنني عملت على التعديل الكيميائي لهذه المادة واقصد هنا مادة الديكسترين الحلقي بخطوة كيميائية واحدة ورخيصة جداً هذا التعديل الكيميائي أنتج بوليمر عضوي (β-cyclodextrin polymer) وهو الأول من نوعه يحتوي على الديكسترين الحلقي ويملك مسامات نانوية أو بحجم النانو متر ولتبسيط النانو متر هو واحد على ألف مليون من المتر أي أن هذه المسامات هي من أبعاد الذرات والجزيئات التي يتكون منها البوليمر وبسبب هذه المسامات فإن المساحة السطحية لهذا البوليمر عالية جداً قد تصل إلى مساحة ملعب كرة قدم متوفرة فقط في غرام واحد من هذا البوليمر.
هذا البوليمر عبارة عن بودرة (مسحوق) يتم وضعها كطبقة في فلتر للمياه ويتم تمرير المياه عبر هذا الفلتر فتخرج نقية بشكل آني وصالحة للشرب البوليمر بشكل عام يستطيع إزالة الشوائب العضوية السامة من المياه بشكل سريع وغير مسبوق وسرعة تنقيته تتجاوز بمئات الأضعاف جميع المواد الكربونية المستخدمة حالياً لتنقية المياه.


هل تقوم التقنية التي طورتها على أساليب صديقة للبيئة؟ وهل تم تبني الاختراع من شركة معينة؟

نعم أخي عبد الله هذا البوليمر يتم وضعه في أي فلتر يستخدم لتنقية المياه حاليا ولا توجد أي خطوات إضافية وبالتالي طريقة استخدامه سهلة وصديقة للبيئة
وبالنسبة لوجود شركة لإنتاج هذه المادة، نعم قد تأسست شركة جديدة اسمها CycloPure وهذه الشركة تقوم بإنتاج هذه المادة وتسويقها وهي برئاسة رئيس المجموعة البحثية التي كنت أعمل بها.

هل تستخدم هذه التقنية التي طورتها في مجالات أخرى غير تنقية المياه ؟

نعم قد قمنا بالعديد من الأبحاث مؤخراً لاستخدام هذه المادة لأغراض أخرى كتنقية الهواء من الشوائب العضوية السامة وقمنا بتطوير أنسجة قطنية يعني ملابس قطنية معالجة بهذه المادة وهذه الأنسجة القطنية يمكنها إزالة رائحة العرق من الجسم وأيضا يمكنها امتصاص مختلف المواد الكيميائية السامة من الهواء وبالتالي يمكن استخدامها كألبسة شخصية وأيضا في فلاتر الهواء وفي الأقنعة الواقية من الغازات السامة.

ما هي الأبحاث التي تقوم بها حالياً ؟ لو سمحت عرفنا عليها

أنا حالياً أعمل في مركز الأبحاث والتطوير في شركة Arkema العالمية، والأبحاث التي أقوم عليها حالياً هي في تطوير مواد بلاستيكية ذات صلابة عالية جدا قد تصل إلى صلابة المعادن وبنفس الوقت قابل لإعادة التدوير بشكل كامل  الهدف من هذه المواد البلاستيكية هو أن يتم استخدامها في صناعة هياكل السيارات والمراوح العملاقة التي تستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية من الرياح.

لقد تم نشر البحث في مجلة  nature العلمية، ما أهمية ذلك بالنسبة لك كباحث ولمسيرتك العلمية؟

أخي عبد الله النشر في مجلة نيتشر هو من أهم الإجازات العلمية التي يطمح لها أي باحث على مستوى العالم مجلة نيتشر هي أعلى المجلات العلمية العالية وتقوم فقط بنشر الأبحاث التي تحدث ثورة وقفزة كبيرة في العلم مجلة نيتشر تستقبل آلاف الأبحاث العلمية المتميزة من مختلف أنحاء العالم وتقوم فقط بنشر العشرات من هذه الأبحاث  وترفض البقية وعملية التحكيم فيها تأخذ وقتاً طويلاً تستغرق على الأقل 4 أو 6 أشهر يتم عرض البحث على أهم وأعلى الباحثين العلميين في مجال البحث من المعروف أيضا أن العديد من الباحثين الذين حصلوا على جائزة نوبل في الكيمياء قاموا بنشر بحثهم في البداية في مجلة نيتشر مثلا أهم الاكتشافات العلمية عبر التاريخ تم نشرها في مجلة نيتشر مثل اكتشاف النيوترونات الانشطار النووي، البنية الجزيئية للحمض النووي الريبوزي منقوص الأوكسجين (DNA)، البنية الجزيئية للبروتين، طبقة الأوزون، وأيضاً تسلسل الجينات البشرية كل هذه الأبحاث نشرت في البداية في مجلة نيتشر.
بعض الباحثين يعتبرون أن النشر في مجلة نيتشر هو احد خطوات الوصول إلى جائزة نوبل.

ما صدى هذا البحث والأعمال التي قمت بها كونك دكتور سوري قادم من سوريا وما صدى ذلك في الأوساط العلمية الأمريكية وما تأثير ذلك على حياتك الشخصية؟

بالنسبة لصدى البحث في الأوساط العلمية الأمريكية كان له صدى واسع تم تداوله في عدة مجلات ووكالات أنباء أخرى وأيضا تم اعتباره كأهم بحث ونتيجة علمية قامت هيئة الأبحاث الأمريكية بتمويلها بالإضافة إلى إن البحث تم وضعه على غلاف نيتشر وتم اعتباره أهم بحث تم نشره في ذاك العدد.
بالنسبة لكوني سوري فأنا أفتخر بهذا الانجاز وأعتقد أن كوني سوري هذا يدل بشكل كبير إن السوريين يمكن أن يكون لهم انجازات كبيرة وهامة وفعالة في البلدان التي يقيمون بها وخاصة في المجالات الإنسانية التي من شانها أن تفيد البشرية عموما وتقدم حلولا لمشكلات التلوث والمشكلات البيئية التي تتفاقم يوماً بعد يوم.


دكتور علاء الكثير من الجامعيين والأكاديميين العرب لديهم قناعة أن المؤسسات العلمية العربية غير قادرة على تخريج حقيقيين، ما وجهة نظرك بهذا علماء الموضوع؟

أخي هناك للأسف العديد من المعوقات الموجودة في عالمنا العربي والتي يصعب معها وجود انجازات بهذا الحجم فالبحث العلمي الناجح والفعال يتطلب بنية اقتصادية وسياسية مستقرة وتمويل مادي ضخم على مستوى الدولة ويتطلب وجود كادر علمي نزيه وإدارة مستقلة عن المصالح الشخصية الأهم من هذا كله وجود بنية صناعية قوية في الدولة ومؤسسات تعمل على تنسيق تعاون علمي بين المجالات الأكاديمية والصناعية تعمل هيئات البحثية والأكاديمية معاً لحل مشكلات موجودة أصلاً في المجال الصناعي في الدولة المعنية، المشكلة هي أن معظم هذه العناصر غير متوفرة في عالمنا العربي وخصوصا فيما يتعلق في التنسيق  بين الهيئات البحثية والأكاديمية وبين المجال الصناعي بالإضافة إلى عدم وجود  إرادة على المستوى الإداري لتمويل وتوجيه الأبحاث العلمية وللتنسيق بين الهيئات البحثية وبين المجال الصناعي.

ماهي طموحاتك وهل حققتها؟

طموحاتي في الوقت الحالي هو الحصول على المزيد من الخبرات والقيام بالمزيد من الانجازات التي تفيد البشرية سواء لحل المشكلات البيئية أو الحد من مشكلات التلوث عامة التي تنتشر على سطح الكوكب وعندي أمل كبير في استقرار البيئة في بلدي الحبيب سوريا حتى أعود وأساهم مع الكثير من الباحثين السوريين المتميزين في إنشاء مراكز بحثية في سوريا حتى نلحق بركب التطور.


دكتور علاء نحن في أرابوست نسعى لنشر العلم والمعرفة والوعي بين الشباب خاصة وباقي شرائح المجتمع عامة، هل هناك كلمة أو نصيحة توجهها للشباب؟

أنصح جميع الشباب بالإصرار والمتابعة للوصول إلى مايطمحون إليه وعدم التركيز على المعوقات والصعوبات التي قد يواجهونها فلا يمكن أن يكون هناك طريق يخلو من الصعوبات ويمكن لأي إنسان أن يصل إلى هدفه مهما كانت الظروف فهناك مثل أمريكي يقول (if there is the will there the way) بمعنى إذا كانت هناك إرادة فسيكون هناك طريقة.

في نهاية هذه المقابلة الرائعة أوجه كلمة شكر وفخر باسمي وباسم مبادرة أرابوست للدكتور علاء الدين السبيعي على عمله وجهده وأشكره على وقته الذي خصصه لنا ونتمنى له دوام التوفيق والنجاح وتحقيق أحلامه وأمانيه وإن شاء الله نلقاه في لقاءات أخرى مع اختراعات جديدة

شكراً لك أخي عبد الله وسررت بالحديث معك وتحياتي لفريق العمل في أرابوست.

8/19/2016

الباحث السوري الدكتور علاء الدين السبيعي نجمٌ شاب في سماء العلم

     
الباحث السوري الدكتور علاء الدين السبيعي نجمٌ شاب في سماء العلم, الباحث السوري, الباحث السوري علاء الدين السبيعي, الدكتور علاء الدين السبيعي, الدكتور السوري علاء الدين السبيعي, علاء الدين السبيعي

الباحث السوري الدكتور علاء الدين السبيعي نجمٌ شاب في سماء العلم


نجم اليوم شابٌ سوري لمع بجهده وتفوقه ونشاطه سريعاً في سماء العلم، تعرفوا عليه أكثر في هذه اللمحة السريعة:

  • حاصل على بكالوريوس في الكيمياء التطبيقية من جامعة دمشق عام 2005، وهو من الخمسة الأوائل في دفعته.
  • انتقل إلى السعودية لدراسة الماجستير في الكيمياء العضوية والتصنيع الدوائي في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، وحصل منها على الماجستير عام 2008، بمرتبة الشرف وبترتيب الأول على طلاب الدراسات العليا في الجامعة.
  • ثم حصل على منحة من الحكومة الكندية لدراسة الدكتوراه في جامعة ألبرتا ومركز الأبحاث القومي الكندي لتكنولوجيا النانو في كندا.
  • نال درجة الدكتوراه في الكيمياء العضوية البولميرية وتكنولوجيا النانو من جامعة ألبرتا ومركز الأبحاث القومي الكندي لتكنولوجيا النانو عام 2013، وبمرتبة الشرف أيضاً، وكان تخصصه في مجال تصنيع مواد عضوية نانوية لهندسة العظام الاصطناعية، والهدف منها تحسين فعالية بدائل العظام الاصطناعيةولعلاج ترقق العظام عند كبار السن.
  • عمل حوال سنتين ونصف، بصفة "دكتور باحث" في قسم الكيمياء والبيولوجيا في جامعة كورنيل (cornell) في نيويورك بالولايات المتحدة الأمريكية؛ في مجال أبحاث تنقية المياةوأبحاث عن بطاريات الليثيوم وأبحاث أخرى ضمن مجموعة مؤلفة من حوالي 20 باحثاً كيميائياً، كلٌ له اختصاصه وأبحاثه، يترأس هذه المجموعة البروفيسور "ويليام ديكتيل"، وهو من أكثر الباحثين شهرة في العالم وحاصل على جوائز عالمية في كيمياء المواد العضوية والبولميرية وتكنولوجيا النانو.
  • يعمل حالياً في مركز الأبحاث والتطوير في شركة Arkema العالمية 
  • انخرطَ في مجال الأبحاث الخاصة بتنقية المياه منذ نحو سنة ونصف، مُركِزاً على تطوير بولميرات عضوية ذات مساحة سطحية عالية ومسامات نانوية، بهدف رفع كفاءة تنقية المياه وحفظ الطاقة الكهربائية
  • لديه حوالي 12 بحثاً علمياً منشورة في دوريات عالمية مختلفة،أهمها بحث منشور في مجلة نيتشر Nature العالمية.
  • مُوِلَت أبحاثه الأخيرة التي أفضت إلى تطوير مادة الديكسترين غير المنحل (β-cyclodextrin polymer)، من قبل مؤسسة العلوم القومية الأمريكية وهي وكالة فدرالية تدعم الأبحاث في جميع مجالات العلوم والهندسة، وتعتبر أهم مؤسسة بحثيةبأمريكا ممولة من الحكومة الأمريكية، وميزانيتها السنوية تفوق 7 مليارات دولار، وتتلقى كل عام حوالي 48 ألف عرض من جهات تعليمية وأكاديمية للحصول على تمويل لأبحاثها، وتختار من هذه العروض حوالي 11 ألف عرض لتقدم لأصحابها الدعم المالي.
  • شارك أيضاً في كتابة بعض الكتب التخصصية مثل كتاب (nanomedicine: technologies and applications) الفصل 17 chapter، وكتاب (peptide materials from nanostructures to applications) الفصل 12 chapter
  • يوجد عنده براءة اختراع عالمية في مجال تنقية المياه مسجلة باسمه؛ و3 براءات اختراع تم العمل عليها في شركة أركيما (.arkema inc) وهي في طريقها إلى التسجيل.

5/28/2016

الطريق إلى نوبل يبدأ من ذرة الليثيوم !

     

الطريق إلى نوبل يبدأ من ذرة الليثيوم!


في عامِ 1951م تم تكريم كلاً من عالم الفيزياء البريطاني "جون كوكروفت" وعالمُ الفيزياءِ الإيرلندي "إرنست والتون" بجائزة نوبِل للفيزياءِ، مشاركةً، وذلك لأبحاثِهِما الرائدة على الذرّة وتحديداً في مجال تغييرالنواة الذرَّية بواسطةِ تصويبِ جسيماتِ أوليةِ معجّلةِ عليها.

لكن مايجهله البعضُ أن سبب هذا التكريم يعودُ إلى ما يُقارِب 84 عاماً تقريباً وتحديداً في 28 أبريل/نيسان 1932م، حينها أعلنَ كلٌّ من "جون كوكروفت" و "إرنست والتون" نجاحَهما في تقسيمِ نواةِ الذَّرةِ، حيثُ قسَّمَت تجربَتَهُم النَّواةَ في مركزِ ذَّرة الليثيوم باستخدامِ نفقِ ميكانيكا الكمّ، أو ما يعرف بالنَّفقِ الكموميَّ، وتمكَّنُوا من تحويلِ اللَّيثيوم (Li) إلى الهيليوم (He) وغيرِها من العناصرِ!

ونفقِ ميكانيكا الكمَّ أو النَّفقِ الكموميَّ في الفيزياءِ؛ هو ظاهرةُ تخلُّلٍ أو اجتيازِ جسيمٍ أوَّليًّ لحاجزٍ جهديًّ طبقاً لميكانيكا الكمَّ، في حينِ أنَّ الميكانيكا التَّقليديةَ لا تسمحُ لهُ بالنَّفاذِ حيثُ أنَّ طاقتَهُ أقلُّ مِن طاقةِ الوضعِ في الحاجزِ.
وتلعبُ ظاهرةُ تخلُّلِ الحواجزِ الكموميَّة دوراً رئيسيَّاً في بعضِ الظَّواهرِ الطَّبيعيَّة مثل النَّشاطِ الإشعاعيَّ وتحلَّلُ بيتا وتحلَّلُ ألفا، ويعودُ ذلِكَ إلى الطَّبيعة المُزدوجَةِ لبعضِ الجُسيماتِ.

وتُستغَلُّ عمليَّاً في أجهزةِ ديود نفقي ومجهرِ المسحِ النَّفقيّ، ويعودُ تصوُّرُ التَّخلُّلِ النفقيَّ للجسيماتِ إلى أوائلِ القرنِ العِشرين، إلا أن قُبولَها وإثباتَهَا لَم يتحقَّق إلى أواسطِ القرنِ، بعدَ نُضُوجِ ميكانيكا الكمَّ.

تدقيق لغوي : محمد طحان

المصادر:
rsc.org
nobelprize.org