Ciekawe

Molekularna śruba Archimedesa: silnik obracany prądem elektrycznym

Naukowcy zbudowali silnik wielkości pojedynczej cząsteczki, który obraca się pod wpływem przepływającego prądu, a po zmianie polaryzacji napięcia zmienia kierunek ruchu. Jego konstrukcja opiera się na śrubie Archimedesa, maszynie znanej od ponad dwóch tysięcy lat. Okazało się też, że sam obrót może zwiększać przewodnictwo elektryczne nawet stukrotnie.

Starożytny pomysł w skali atomów

Molekularne maszyny od dawna uchodzą za jeden z kolejnych etapów miniaturyzacji. Podobne mechanizmy występują w żywych komórkach, gdzie białkowe silniki zamieniają energię w ruch. Badacze próbują odtworzyć je sztucznie od dziesięcioleci, a postępy w tej dziedzinie uhonorowano Nagrodą Nobla z chemii w 2016 roku.

Silniki molekularne napędzane bezpośrednio prądem pokazano po raz pierwszy w 2011 roku, jednak działały one na powierzchni i wymagały końcówki skaningowego mikroskopu tunelowego. Nowe urządzenie jest inne: wykorzystuje zasadę śruby Archimedesa, która tradycyjnie służy do podnoszenia wody. Tutaj zamiast wody przez spiralną cząsteczkę przepływają elektrony, a ich przepływ wprawia ją w obrót.

Jak to działa

Spiralną cząsteczkę, mającą zaledwie kilka milionowych części milimetra, zaprojektował zespół prof. Michaela Pittelkowa z Uniwersytetu Kopenhaskiego. Dzięki atomom siarki przyczepia się ona do złota. W Instytucie Weizmanna w Izraelu zespół prof. Orena Tala i dr. Anila Kumara Singha umieścił pojedyncze cząsteczki między dwiema złotymi końcówkami zaostrzonymi do rozmiarów atomowych. Zmieniając odległość między elektrodami, można było rozciągać lub ściskać molekularną śrubę.

Po przyłożeniu napięcia pomiary wykazały, że cząsteczka się obraca, a zmiana polaryzacji odwraca kierunek obrotu. To pierwszy pokaz silnika molekularnego napędzanego prądem, na stałe połączonego z dwiema metalowymi elektrodami i obracającego się w kontrolowanym kierunku.

Elektrony przekazują strukturze cząsteczki moment pędu, podobnie jak wiatr obraca turbinę.
Kierunek obrotu zależy od kształtu spirali, tak jak w śrubach z gwintem prawo- i lewoskrętnym.
Po przekroczeniu pewnego progu napięcia ruch przechodzi w ciągły obrót.

Stukrotny wzrost przewodnictwa

Zaskoczeniem było to, że obracająca się cząsteczka przewodziła prąd znacznie lepiej niż nieruchoma. Zespół prof. Fabiana Pauly’ego z Uniwersytetu w Augsburgu wykonał symulacje kwantowe na superkomputerze LiCCA. Wynika z nich, że przewodnictwo zależy od kąta ustawienia cząsteczki i podczas obrotu rośnie nawet o dwa rzędy wielkości, czyli około 100 razy.

Powód jest nieoczywisty. Niektóre położenia, w których prąd płynie najłatwiej, są takimi, których cząsteczka w spoczynku unika. Dopiero obrót czyni je dostępnymi. Jak tłumaczy Léon Martin: „Zaskakujące jest to, że właśnie pozycje, których cząsteczka unika w spoczynku, przewodzą prąd najlepiej”.

Do zespołu dołączyli teoretycy z Instytutu Nielsa Bohra w Kopenhadze i uniwersytetu w Wuhan. Na podstawie symulacji opracowali uproszczony model, który odtwarza zarówno obrót, jak i wzrost natężenia prądu. W eksperymencie widać bowiem tylko sam prąd, a symulacje pozwoliły zajrzeć do wnętrza kontaktu o rozmiarach nanometrowych.

Co to znaczy w praktyce

Autorzy wskazują, że odkrycie może w przyszłości przydać się w molekularnych elementach elektronicznych, w spintronice (wykorzystującej nie tylko ładunek, lecz także inne właściwości elektronów) oraz w mikrofluidyce, czyli układach operujących śladowymi ilościami cieczy. Na razie jest to jednak badanie podstawowe, prowadzone na pojedynczych cząsteczkach w warunkach laboratoryjnych, więc w urządzeniach codziennego użytku nie należy się go spodziewać w najbliższym czasie.

Dla polskiego czytelnika ma to znaczenie głównie jako sygnał kierunku, w jakim rozwija się elektronika: producenci układów scalonych zbliżają się do granic miniaturyzacji, a badania nad komponentami złożonymi z pojedynczych cząsteczek to jedna z dróg poszukiwania nowych rozwiązań. Część prac sfinansowano z unijnych środków, w tym z grantu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, co pokazuje europejski wymiar tych badań. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Nature”.

Źródło: ScienceDaily – „Scientists shrink Archimedes’ screw to the size of a single molecule”

Don't Miss

Ciemna galaktyka? Radioteleskopy znalazły ogromny obłok wodoru

Czytaj dalej

Ciekawe

Ciemna galaktyka? Radioteleskopy znalazły ogromny obłok wodoru

Astronomowie opisali obiekt AGC 322753, który zawiera ogromne ilości wodoru, a mimo to nie widać w nim gwiazd. Leży około 310 milionów lat świetlnych od nas i jest obecnie jednym z ciekawszych kandydatów na tzw. ciemną galaktykę. Wyniki opublikowano w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Dużo gazu, brak światła

Według zespołu z Swinburne University of Technology w Australii, kierowanego przez Marco Monaciego, w AGC 322753 jest około 2 miliardów mas Słońca neutralnego wodoru. To paliwo, z którego mogłyby powstawać gwiazdy. Sygnał radiowy sugeruje, że gaz może obracać się w formie dysku. Mimo to głębokie zdjęcia optyczne nie pokazują odpowiadającej mu poświaty.

Ciemną galaktyką nazywa się układ z bardzo małą liczbą gwiazd, a być może zupełnie ich pozbawiony. Gaz o takiej masie sprawia, że ta pozorna ciemność jest wyjątkowo trudna do wyjaśnienia.

Dwa teleskopy, jedno wykrycie

Badacze porównali kandydatów na ciemne galaktyki z przeglądu ALFALFA, wykonanego za pomocą wycofanego już z użytku radioteleskopu Arecibo, z wykryciami z przeglądu opartego na chińskim teleskopie FAST. Oba przeglądy rejestrują emisję radiową neutralnego wodoru, dlatego pozwalają znaleźć gaz nawet tam, gdzie gwiazdy są zbyt słabe, by je dostrzec.

W obu katalogach zgodnych było 13 źródeł. Po sprawdzeniu pobliskich galaktyk, jakości obrazów i możliwych widocznych odpowiedników naukowcy wybrali AGC 322753. Co ważne:

oba pomiary dały zbliżoną prędkość i kształt sygnału,
obserwacje wykonano różnymi teleskopami i w różnym czasie, co silnie wskazuje na kosmiczne pochodzenie sygnału, a nie zakłócenia radiowe,
w obu widmach widać dwa szczyty, co pasuje do gazu krążącego w dysku.

Obecne dane nie pozwalają jeszcze zmapować tego dysku, ale wskazują na uporządkowany układ. Nakładanie się obszarów obserwowanych przez oba teleskopy zawęziło też miejsce na niebie, w którym warto szukać gwiazd.

Ile gwiazd może się kryć?

Pusty fragment zdjęcia nie oznacza jeszcze, że nie ma tam gwiazd. Aby to sprawdzić, badacze dodali do obrazów sztuczne galaktyki o różnych rozmiarach i masach gwiazdowych, a następnie sprawdzali, które z nich nadal byłyby widoczne.

Wyszło z tego przybliżone ograniczenie: gwiazd może być co najwyżej około 50 milionów mas Słońca. Przy takim założeniu wodoru jest co najmniej 40 razy więcej niż gwiazd. Wynik zależy jednak od tego, jak szeroko rozproszone są gwiazdy, i od tego, czy światło pobliskich obiektów ich nie zasłania. Zostawia to miejsce na wyjątkowo słabą galaktykę. Co więcej, wodoru jest tu więcej, niż przewidują obecne modele dla układu zupełnie bez gwiazd.

Znany jest zresztą precedens: inny proponowany kandydat na ciemną galaktykę został przeklasyfikowany, gdy głębsze obserwacje ujawniły słabą populację gwiazd związanych z jego gazem.

Inne wyjaśnienie i co dalej

Możliwe jest też, że to gaz wyrwany z sąsiednich galaktyk przez oddziaływania grawitacyjne. Najbliższa znana galaktyka świecąca leży w rzucie na niebo około 950 tysięcy lat świetlnych dalej. Ta odległość, duża masa gazu i pozorna rotacja przemawiają przeciwko takiemu scenariuszowi, choć go nie wykluczają.

Rozstrzygnąć mogą dwa rodzaje obserwacji: ostrzejsze obserwacje radiowe, które pokażą, czy gaz naprawdę tworzy obracający się dysk, oraz głębsze zdjęcia optyczne, które mogą wykryć ukryte gwiazdy.

Co to oznacza dla czytelnika

To podstawowe badania astronomiczne, więc nie mają bezpośredniego wpływu na codzienne życie w Polsce ani w UE. Pokazują natomiast, jak działa współczesna astronomia: obiekt, którego nie widać w świetle widzialnym, można wykryć dzięki fali radiowej emitowanej przez wodór, a wynik trzeba potwierdzić niezależnie, na danych z różnych teleskopów.

Jeśli AGC 322753 okaże się rzeczywiście niemal pozbawiony gwiazd, astronomowie będą musieli wyjaśnić, dlaczego tak duży zapas gazu nie zamienił się w gwiazdy. A jeśli gwiazdy się znajdą, i tak zostanie ciekawa galaktyka z ogromną ilością gazu i niewielką ilością światła.

Źródło: Phys.org – „FAST and Arecibo point to possible dark galaxy with vast hydrogen reservoir”

Czytaj dalej

Ciekawe

Ubezpieczenie samochodu OC w leasingu – co musisz wiedzieć?

Leasing samochodu to popularne rozwiązanie zarówno dla firm, jak i osób prywatnych. Korzystając z tej formy finansowania, użytkownik pojazdu nie jest jego właścicielem, ale zobowiązany jest do spełnienia określonych warunków, w tym wykupienia obowiązkowego ubezpieczenia samochodu OC. Wiele osób zastanawia się, jakie zasady rządzą polisą OC w przypadku leasingu, czy można samodzielnie wybrać ubezpieczyciela oraz jakie są konsekwencje niewłaściwego zabezpieczenia pojazdu. W tym artykule wyjaśniamy wszystko, co musisz wiedzieć o OC w leasingu.

Czy OC jest obowiązkowe w leasingu?

Tak, zgodnie z polskim prawem każdy pojazd poruszający się po drogach publicznych musi mieć ważne ubezpieczenie samochodu OC. Dotyczy to również samochodów w leasingu, ponieważ obowiązek posiadania OC spoczywa na użytkowniku pojazdu. Brak ważnej polisy może skutkować wysokimi karami finansowymi nakładanymi przez Ubezpieczeniowy Fundusz Gwarancyjny (UFG) oraz poważnymi konsekwencjami w razie kolizji.

Kto wykupuje OC dla auta w leasingu?

W przypadku leasingu to leasingobiorca, czyli użytkownik pojazdu, jest zobowiązany do zapewnienia ważnej polisy OC. W niektórych umowach leasingowych leasingodawca oferuje możliwość wykupienia ubezpieczenia w ramach pakietu, co oznacza, że składka OC jest wliczona w miesięczne raty leasingowe. Jednak nie zawsze jest to najkorzystniejsze rozwiązanie, dlatego warto dokładnie przeanalizować warunki umowy i sprawdzić, czy można samodzielnie wybrać ubezpieczyciela.

Czy można samodzielnie wybrać ubezpieczenie OC w leasingu?

To zależy od leasingodawcy i warunków umowy leasingowej. W większości przypadków leasingobiorca ma możliwość wyboru własnego ubezpieczyciela, ale musi spełnić określone wymagania. Leasingodawcy często wymagają, aby:

Polisa OC była wykupiona na odpowiednią sumę gwarancyjną,
Ubezpieczenie obejmowało określone warunki (np. pakiet OC + AC),
Leasingodawca został wpisany jako współubezpieczony lub cesjonariusz polisy.

Przed podpisaniem umowy leasingowej warto zapytać leasingodawcę o możliwość samodzielnego wyboru ubezpieczenia i sprawdzić, czy będzie to bardziej opłacalne niż skorzystanie z pakietu oferowanego przez leasingodawcę.

Czy ubezpieczenie OC w leasingu jest droższe?

Ubezpieczenie OC dla samochodu w leasingu może być droższe niż standardowa polisa dla pojazdu prywatnego. Wynika to z kilku czynników:

Leasingodawcy często narzucają dodatkowe wymagania dotyczące zakresu ochrony,
Wiele firm leasingowych oferuje ubezpieczenie w pakiecie, co może oznaczać wyższą cenę niż indywidualnie zawarta polisa,
Leasingowane auta to często nowe pojazdy o wyższej wartości, co może wpływać na koszt OC.

Aby uniknąć przepłacania, warto sprawdzić różne oferty ubezpieczycieli i porównać je z warunkami proponowanymi przez leasingodawcę.

Jakie dodatkowe ubezpieczenia są wymagane w leasingu?

Większość firm leasingowych wymaga, aby oprócz OC leasingobiorca wykupił także:

Autocasco (AC) – chroni przed szkodami, kradzieżą czy zniszczeniem pojazdu,
NNW (ubezpieczenie następstw nieszczęśliwych wypadków) – zabezpiecza kierowcę i pasażerów,
Assistance – zapewnia pomoc drogową w razie awarii lub wypadku.

Niektóre firmy leasingowe umożliwiają wykupienie własnej polisy AC, ale inne wymagają, aby była zawarta u konkretnego ubezpieczyciela. Warto dokładnie sprawdzić zapisy umowy leasingowej, aby uniknąć niepotrzebnych kosztów.

Co się dzieje z OC po zakończeniu leasingu?

Gdy umowa leasingowa dobiega końca, pojazd może zostać:

Wykupiony przez leasingobiorcę – w takim przypadku nowy właściciel może zachować obecną polisę OC lub zmienić ubezpieczyciela,
Zwrócony leasingodawcy – w takim przypadku obowiązek kontynuacji OC przechodzi na firmę leasingową lub kolejnego użytkownika pojazdu.

Warto pamiętać, że jeśli wykupisz samochód na własność, musisz upewnić się, że polisa OC pozostaje aktywna i nie następuje przerwa w ubezpieczeniu.

Co grozi za brak OC w leasingu?

Brak OC dla leasingowanego samochodu wiąże się z takimi samymi konsekwencjami jak dla pojazdu prywatnego. Kara za brak ubezpieczenia w 2024 roku wynosi:

Do 3 dni – 1440 zł,
Od 4 do 14 dni – 3600 zł,
Powyżej 14 dni – 7200 zł.

Jeśli leasingobiorca nie wykupi OC, a dojdzie do wypadku, ponosi pełną odpowiedzialność finansową za szkody, co może oznaczać konieczność wypłacenia odszkodowania z własnej kieszeni.

Jak znaleźć najkorzystniejsze OC w leasingu?

Aby znaleźć najtańsze OC dla leasingowanego pojazdu, warto:

Porównać oferty różnych ubezpieczycieli – nie zawsze propozycja leasingodawcy jest najtańsza,
Zapewnić odpowiedni zakres ochrony – upewnij się, że polisa spełnia wymagania leasingodawcy,
Negocjować warunki – jeśli leasingodawca narzuca swoje ubezpieczenie, spróbuj wynegocjować lepsze warunki,
Korzystać ze zniżek – jeśli masz historię bezszkodowej jazdy, zapytaj o możliwość obniżenia składki.

Ubezpieczenie samochodu OC w leasingu – co musisz wiedzieć? – Posiadanie ważnej polisy OC jest obowiązkowe również w przypadku pojazdu leasingowanego. W większości przypadków leasingobiorca ma możliwość wyboru ubezpieczyciela, ale musi spełnić określone warunki. Nie zawsze oferta leasingodawcy jest najkorzystniejsza, dlatego warto porównać dostępne opcje.

Pamiętaj, że oprócz OC leasingodawcy często wymagają także AC, NNW i Assistance. Jeśli leasing dobiega końca i wykupujesz pojazd na własność, upewnij się, że nie ma przerwy w ubezpieczeniu.

Przeczytaj także:

Czytaj dalej

Ciekawe

Gdzie wykorzystywana jest tektura falista?

Wytrzymałość, lekkość, sztywność, ekonomiczność i możliwość recyklingu to tylko kilka istotnych aspektów, które sprawiają, że tektura falista stała się jednym z najczęściej stosowanych materiałów opakowaniowych na całym świecie. Składa się ona z dwóch warstw tektury płaskiej i kilku warstw tektury falistej, dzięki czemu tworzy zwartą i odporną na liczne uszkodzenia strukturę. W jaki sposób jest ona wykorzystywana na co dzień w wielu branżach i dziedzinach biznesu? (więcej…)

Czytaj dalej