Tehnocultura TVS 007 – Laserul

Laserul, episod difuzat la TVS Brașov, în data de 24 februarie, orele 20:30.

Cât de des nu te-ai gândit să îți faci o sabie laser ca în Star Wars? Sau să îți cumperi de undeva un pistol laser? Se pot face asemenea dispozitive azi?

Episodul 7 Laserul explică functionarea laserului, din ce este compus, face un sumar extrem de scurt al istoriei laserului și intră în știința din spatele laserului.

Invitat special:
Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta podcast pe iTunes.

Pentru idei, corecturi, sugestii, reclamații îți stau la dispoziție în zona de comentarii sau pe canalul YouTube al TehnoCultura.
============= TRANSCRIPT =============

1. Intro

Sunt Manuel Cheța, de la Tehnocultura.ro, și te invit să explorăm lumea laserului. Nu cred că există om care să nu fi auzit de puterea laserului sau măcar să nu fi vazut săbiile laser din Star Wars. Sau pistoalele cu laser, atât de des văzute în filmele SF.

Azi fiecare om poate avea acasă un laser de buzunar cu care poate fi reperat de la kilometri distanță. Costă numai câteva zeci de lei. Avem și lasere foarte puternice la noi, lasere care costă pe la 2000 de lei, dar ele sunt folosite de către entuziaști. Cu ele poți aprinde focul liniștit.
img-las-01-LASER (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Laser )
Laserul este folosit azi pentru a afla cu cât se îndepartează Luna față de Pământ sau pentru a afla viteza obiectelor. Mai este folosit pentru a răci gazele foarte aproape de 0 Kelvin, dar și în cadrul ceasurilor atomice. Cu sistemul LIDAR, un radar, dar cu laser, poți face cartografiere foarte ușor iar laserul din cititorul de coduri de bare te scapă de statul la rând cu orele.

Laserul mai este folosit la proiecții 3D, la operații pe ochi numite lasik, la transmiterea informației prin fibrele optice, în astronomie în cadrul adaptive optics, tăiere cu laser, litografie, metodă prin care creezi procesoare de calculatoare, la citirea și scrierea CD-urilor, la calculul rezonanței unor materiale, în mecanica cuantică sau pentru jocuri cu laser tags.

Să nu uit de aplicațiile militare și de cele în domeniul cercetării, unde laseri foarte puternici pot genera temperaturi de milioane de grade Celsius.

Mulți iubesc laserul și mulți visează la o sabie laser, dar puțini știu ce este și cum funcționează. După episodul de azi îți vei răspunde singur la multe întrebări legate de laseri.
img-las-02-sabie-laser (Small)
(sursa http://braindamaged.fr/2014/03/01/star-wars-bientot-des-sabres-laser/ )

2. Ce este LASER?

LASER este un acronim pentru Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Un dispozitiv laser nu este altceva decât un aparat care amplifică lumina prin intermediul unui proces numit emisie stimulată de radiație.

Unele dintre primele caracteristici pe care le vei observa la un laser sunt puterea acestuia, că poate ajunge departe și că este subțire. Un laser diferă extrem de mult de un bec simplu. Singura similaritate dintre laser și becuri este faptul că ambele generează lumină.

Extra:
http://ro.wikipedia.org/wiki/Laser
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser

Laserul are trei caracteristici unice:
– monocromaticitate – laserii folosesc lumină doar dintr-o anumită lungime de undă (verde, roșu, albastru)
– direcționalitate – fașciculul poate fi concentrat într-un punct mic și are divergență mică
– intensitate – adică un laser poate arde sau tăia materiale
img-las-03-Lasers (Small)
Pentru a obține caracteristicile acestea lumina generată de laser trebuie să respecte condițiile următoare:
– toți fotonii să aibă doar o anumită lungime de undă
– fotonii trebuie să aibă aceeași direcție, polarizare și fază
– în fașcicol trebuie să încapă un număr extrem de mare de fotoni

În acest fel ai o mulțime de fotoni identici care merg în aceeași direcție. Intensitatea unui laser se poate calcula în funcție de numărul de fotoni pe o anumită suprafață.

Dat fiind că lumina laserului este lumină amplificată, trebuie să explic puțin termenul de polarizare și fază. Lumina este o undă electromagnetică și, ca orice undă, are o direcție de propagare, un mod de propagare, locuri de intensitate minimă, numite noduri, și locuri de intensitate maximă, numite ventre.

Direcția de propagare poate fi înțeleasă ca direcția în care se duce lumina.

img-las-04-phys6_1f_1 (Small)
(sursa http://www.met.reading.ac.uk/pplato2/h-flap/phys6_1.html )
Polarizarea este orientarea în care se propagă lumina, care poate fi perpendiculară pe direcția de deplasare sau la 90 de grade. Îți poți imagina polarizarea ca fiind modul în care apa unui lac unduiește.

img-las-05-polarizare-liniara (Small)
( sursa https://www.youtube.com/watch?v=Fu-aYnRkUgg )

Dacă unduiește după cum știm noi, în sus și în jos, atunci avem polarizare verticală. Dacă apa unui lac ar putea undui în stânga-dreapta, atunci am avea de-a face cu polarizare orizontală.

Este important ca în laser polarizarea să fie în aceeași direcție, pentru că, altfel, lumina nu ar mai avea efectul de amplificare. Fiind polarizați în același fel fotonii se pot interfera în mod constructiv și se mărește intensitatea. Ca atunci când două valuri se întâlnesc și rezultă un val mai mare.

Apoi discutăm de fază. Fiecare undă are o fază sau punct de pornire a valului. Dacă doi fotoni au aceeași fază, adică punctele de maxim și minim sunt aceleași la ambii, atunci ei se pot suprapune și se pot amplifica reciproc, exact ca în cazul interferenței constructive.

Și iată cum folosești cunoștințele de fizică pentru a controla lumina într-un mod nemaivăzut. Cele discutate mai înainte ne dau indicii despre aspectul de amplificare al luminii din cadrul definiției amplificarea luminii prin stimularea emisiei de radiație. Radiație este înțeleasă aici ca lumină.

Termenul de LASER a fost pomenit prima dată în 1959 de către studentul Gordon Gould în articolul “The LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Gordon Gould, pe atunci doctorand la Universitatea Columbia și Schawlow și Townes, cercetători la Bell Labs, au inventat independent laserul și au ajuns să petreacă 28 de ani prin procese datorită revendicărilor brevetului pentru laser.

Townes și Gordon, 1955
img-las-06-townes_charles_c10_big (Small)
(sursa http://www.accastampato.it/2011/02/tuttaltro-che-un-perdente/ )

Dar cum vine partea cu stimularea emisiei? Aici trebuie să pomenim primul laser construit vreodată, în data de 16 mai 1960, de către Theodore H. Maiman de Laboratorul de Cercetări Hughes din Malibu, California. Și mai trebuie să aducem aminte de un alt lucru: electronii din atomi pot absorbi și ceda fotoni în anumite condiții.

Theodore Maiman, știind proprietatea aceasta interesantă a electronilor, a creat un laser solid folosindu-se de un cristal de rubin. Rubinul este un oxid de aluminiu care are impurități de crom. Ei bine, fără acele impurități de crom nu ar fi posibilă amplificarea luminii.

img-las-07-NMAH_DC_-_IMG_8773 (Small)
( sursa http://pt.wikipedia.org/wiki/Theodore_Harold_Maiman )

Extra
http://en.wikipedia.org/wiki/Ruby

Laserul respectiv era compus din:
– cristalul de rubin – numit și mediul activ
– două oglinzi puse la capetele cristalului de rubin – cristalul era șlefuit în forma unui cilindru iar una dintre oglinzi nu era 100% opacă. Acesta permitea ieșirea unei mici cantități de lumină. La fel, oglinzile erau înclinate la 2 nm, astfel că fotonii care nu erau aliniați cu axul cilindrului de rubin ieșeau din acesta
– mecanism de pompare a luminii în cristalul de rubin

Extra:

Ce se petrece într-un astfel de laser?

Mecanismul de pompare a luminii, care este o lampă asemănătoare tuburilor de neon, trimite lumină către cristalul de rubin. Fotonii de la acea lampă întră în cristal și se ciocnesc de atomii de crom.

Trebuie precizat faptul că rubinul nu are alt rol decât de material de suport. Electronii din atomii de crom fac munca grea în amplificarea luminii.

Așadar, atunci când fotonii de la respectiva lampă intră în cristal ei se lovesc de atomii de crom și sunt absobiți de electronii acestora. Singurii electroni care pot absorbi lumina sunt cei de pe ultimul strat.

Atunci când electronii absorb lumina se petrece un lucru interesant: electronii respectivi urcă pe un nivel de energie mai înalt în cadrul orbitei pe care sunt. Ei nu stau mult acolo, așa că după scurt timp, de miliardimi de secundă, ei revin pe nivelul de energie de bază și eliberează un foton de lungime de undă egală cu cel pe care l-a absorbit.

img-las-08-2000px-Stimulated_Emission.svg (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Stimulated_emission )
Laserul nu ar exista dacă nu am avea cel puțin trei asemenea nivele de energie în cadrul orbitei pe care se află. În cazul atomilor de crom, avem un nivel de energie de bază la care se află toti electronii iar ei pot fi ridicați pe nivele de energie mari sau intermediare.

Atunci când fotonii proveniți de la pompa de lumină sunt suficient de puternici ei pot ridica electronii pe nivelurile mari de energie. Atomii respectivi se vor numi, astfel, atomi în stare de excitație.

Electronii vor trece, după un timp, pe nivelurile intermediare de energie fără a emite fotoni. Dacă vor trece de la nivelul intermediar la cel de bază, atunci ei vor emite fotoni.

Când fac acest lucru fără ajutor din afară avem de-a face cu emisie spontană de fotoni. Emisia spontană poate fi văzută în cazul fluorescenței.

Fluorescența este procesul prin care o substanță luminează atunci când îndrepți o sursă de ultraviolete.

Extra:
fosforescența este procesul prin care o substanță lăsată la întuneric eliberează fotonii acumulați în timp ce a fost ținută la lumină.

În cadrul laserului, electroni care sunt pe nivelul intermediar de energie emit spontan fotoni. Acei fotoni emiși spontan vor întâlni cu atomi în stare de excitație și vor fi absorbiți. Când se întâmplă acest lucru, electronii din acei atomi vor trece pe nivelul de bază de energie și vor emite doi fotoni identici. Aceasta se numește emisie stimulată.
img-las-09-3 processes (Small)

(sursa http://undercoverdressuplover.blogspot.ro/2013/06/stimulated-emission-laser-cutting.html )
În timp ce pompa de lumină introduce tot mai mulți fotoni în cristalul de rubin, tot mai mulți atomi vor deveni excitați astfel că, după un timp, avem mai mulți atomi în stare de excitație decât atomi neafectați.

Fenomenul se numește inversie de populație și este necesar pentru crearea unui fașcicol laser așa cum îl știm. Când avem o inversie de populație vom vedea că au loc foarte multe emisii stimulate de fotoni.

Toți fotonii astfel generați au aceeași lungime de undă, polarizare și direcție cu fotonii care intră în atomii excitați. Fotonii care nu sunt paraleli cu axul cristalului evadează din acesta iar cei care sunt paraleli ajung să fie reflectați de colo-colo între cele două oglinzi ale cristalului.

Extra
http://tehnocultura.ro/2014/02/07/care-e-diferenta-dintre-fluorescenta-fosforescenta-si-chemiluminiscenta/

În timp ce sunt reflectați acești fotoni vor da de atomi în stare excitată și vor determina crearea mai multor fotoni identici. Are loc, astfel, o reacție în lanț. După un timp se acumulează suficient de mulți fotoni care au aceeași direcție, lungime de undă, polarizare și fază.

Aceștia ies prin oglinda care nu este 100% opacă și astfel obținem fașcicolul laser.

Principiul teoretic a fost stabilit încă din 1917 de către Albert Einstein în lucrarea Zur Quantentheorie der Strahlung ( ro. Despre teoria cuantică a radiației) unde vorbește de absorbția luminii și despre emisia spontană și stimulată de radiație.

Dinainte de existența laserilor, maserii au fost cei ce le-au pregătit terenul. Maserii au fost primele dispozitive care se foloseau de amplificarea undelor electromagnetice, dar foloseau microunde, nu lumina vizibilă.

Primul maser a văzut lumina zilei în 1953. Creatorii lui au fost Charles Hard Townes, James P. Gordon și Herbert J. Zeiger.

Și România a avut un cuvânt de spus în lumea laserilor, fiind a patra țară din lume care a creat un laser, în 1960. Creatorul laserului românesc a fost Ioan I. Agârbiceanu, fiul prozatorului Ion Agârbiceanu.

Acesta a creat un laser cu gaz He-Ne în 1960, dar l-a prezentat public în 1962. Acest laser se folosea de radiația infraroșie.
img-las-10-Ion_I_Agârbiceanu (Small)

Extra
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser#History
http://ro.wikipedia.org/wiki/Laser
http://ro.wikipedia.org/wiki/Ion_I._Ag%C3%A2rbiceanu

Revenind la zilele noastre, azi avem mai multe tipuri de laseri:
– cu mediu activ solid
– laseri semiconductori
– mediu activ gazos sau lichid
– laseri organici
– laseri cu electroni liberi
– laseri cu fibră optică

Laserii pe care îi folosim adesea în casele noastre sunt laserii semiconductori. Aceștia folosesc ceea ce se numește popular o diodă laser sau un led laser. Un led laser este, tehnic vorbind, o diodă p-i-n sau o diodă cu joncțiune p-i-n.

În dioda p-i-n ai trei materiale semiconductoare care sunt puse unul peste altul pentru a imita fenomenele din cadrul cristalului de rubin.

Altfel spus, ai acolo trei felii din siliciu:
– una dopată cu bor numită p, de la pozitiv (bor – 3 electroni)
– una în care siliciul este pur, notată cu i, de la intrinsec (siliciul are 4 electroni de valenta)
– una dopată cu arsenic numită n, de la negativ (arsenic are 5 electroni de valenta)
img-las-11-2000px-Pin-Diode.svg (Small)

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode#Theory_of_operation
http://en.wikipedia.org/wiki/PIN_diode

În cadrul diodei led ai electroni care vin din stratul n și goluri care vin din stratul p. Ele se întâlnesc în zona i. Acolo are loc emisia stimulată de radiație.

Noi folosim atât de mult diodele laser pentru că sunt ușor de realizat, sunt ieftine și pot genera o intensitate destul de mare. Există multe modele de diode laser, însă este suficient de știut că cele pe care le folosim la laser pointer au o putere de 1-5 mW. Suficient cât să vedem fașcicolul la distanță și suficient de periculoase dacă ne uităm direct în ele.

Extra:
Mai multe detalii despre cum funcționează o diodă sau led și, mai precis, o diodă laser poți afla din capitolul How a Laser Works din cartea scrisă de Bill Hammack numită Eight Amazing Engineering Stories.
În diodă atomii de siliciu formează 4 legaturi cu alți patru atomi de siliciu. Doparea este adăugarea de impurități pentru a modifica proprietățile electrice ale diodei. Golurile sunt legaturi lipsa intre atomii de siliciu si atomii de bor. Bor are 3 electroni pe stratul superior si fura un electron de la un atom de siliciu din vecinatate. Asa se naste un gol sau o legatura lipsa intre atomii de siliciu.
Arsenicul, din stratul n, are 5 electroni si formeaza legaturi cu 4 atomi de siliciu., Ramane 1 electron liber sa plece la plimbare.
http://www.amazon.com/Eight-Amazing-Engineering-Stories-Extraordinary/dp/0983966133
http://www.engineerguy.com/

pn-diode

Avem azi, laseri de diferite tipuri, în funcție de puterea lor:
0.5 – 1.5 mW – scanner de coduri de bare
1-5 mW – laser de buzunar
5 mW – CR-ROM
5-10 mW – DVD playere
100 mW- CD writter
250 mW – DVD writter
1 W – laser comercial folosit la taiere, ardere
30 – 100 W – laseri folosiți la operații chirurgicale
100 – 3000 W – folosiți la tăierile industriale

Printre cei mai puternici laseri se numără:
– cel de 700 TW de la National Ignition Facility, SUA, care are rolul de a crea fuziune nucleară
– cel de 1.3 PW (10^15 W) – cel mai puternic laser din lume până la ora actuală, creat în 1998 la Laboratorul Lawrence Livermore, SUA

În 2018 va fi lansat laserul ELI, de 10 PW, proiect în care este parte și România. Laserul acesta va fi de 7,7 ori mai puternic decât cel din SUA. Unul dintre laserii de mare putere va fi la București, Măgurele și va investiga probleme legate de fizica fundamentală, fizica nucleară și astrofizică. De asemenea, va avea aplicații și în știința materialelor, științele vieții și gestionarea materialelor nucleare.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser#Examples_by_power
http://www.oferteshop.ro/lasere-pointere/404-laser-albastru-pointer-1w-1000mw.html
http://en.wikipedia.org/wiki/National_Ignition_Facility
http://en.wikipedia.org/wiki/Lawrence_Livermore_Laboratory
http://www.eli-np.ro/ro/index.php
http://www.eli-laser.eu/

După cum bine vezi, laserii au utilitate în multe domenii ale vieții noastre și nu ne putem imaginea lumea fără ei.

Question

Mulțumesc că m-ai urmărit până aici. Mai sunt multe de zis despre laser, însă vom reveni într-un episod viitor cu alte detalii.

Acum te invit să vezi întrebarea săptămânii, care vine de la Carmen, din Făgăraș. Am primit întrebarea pe pagina de Facebook și spune așa: Manuel, de ce zici că suntem mai mult bacterii decât oameni?

Ei bine, Carmen, întrebarea este foarte potrivită și am o știre dezamăgitoare pentru mulți fanatici ai purității corporale: noi suntem înconjurați peste tot de bacterii. Pe piele, în urina noastră, în stomacul nostru și în intestinele noastre. Peste tot sunt bacterii.

Toate aceste bacterii formează microbiomul iar noi suntem într-o relație de simbioză cu el. Bacteriile de pe pielea noastră ne protejează de atacuri bacteriene din afară iar cele din intestinele noastre ne ajută la digerarea fructelor și legumelor.

Microbiomul numără 100 de mii de miliarde de celule iar corpul nostru are numai 10 000 de miliarde de celule. 90% din celulele din noi sunt celule de bacterie, dar ele sunt foarte mici, astfel că microbiomul cântărește maxim 3% din greutatea noastră.

În caz că nu știai noi, dar și multe animale de pe Terra, cum ar fi vacile, de exemplu, nu putem digera vegetalele. De aceea avem nevoie de bacterii care să digere acele vegetale pentru noi.

În schimbul vegetalelor bacteriile eliberează substanțe nutritive și vitamine pe care corpul nostru le folosește.

Avem aici un ajutor reciproc, tocmai de aceea când auzi de tehnici detox care scot toate bacteriile din intestine, să te ferești de ele. Acelea aruncă la gunoi bacteriile bune din noi.

Un lucru interesant: apendicele, despre care se știa că nu are vreun rol semnificativ, are, de fapt, rolul de a menține o rezervă de bacterii bune. Acele bacterii bune sunt eliberate în intestin după ce suferim de diaree, de exemplu.

Un alt lucru de știut: ai auzit des că preparatele din carne putrezesc în noi. Nimic mai fals. Carnea de dizolvă complet în stomac. Vegetalele sunt cele care au nevoie de mai multă muncă, muncă depusă de microbiom. De fapt, și aici fi atentă, fenomenul de putrefacție are loc în intestine, unde vegetalele sunt prelucrate de bacterii.

Sorry să îți zic, dar noi ne hrănim cu resturi de la bacterii. Asta-i viața!

Vei putea afla mai multe despre asta în transcriptul acestei emisiuni.

Extra
http://tehnocultura.ro/2014/10/30/microbiomul-locuitorul-din-noi-care-ne-protejeaza/
http://www.gnolls.org/1444/does-meat-rot-in-your-colon-no-what-does-beans-grains-and-vegetables/

Mulțumesc, Carmen, pentru întrebare.

În fiecare săptămână voi răspunde la o întrebare aleatorie despre orice legat de știință și tehnologie, așa că nu uita să lași întrebarea ta pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro

Rămâi cu mine să stăm de vorbă cu invitatul nostru în interviul ce urmează. Vom afla câteva lucruri secrete despre laser de la cineva care lucrează cu lasere în fiecare zi.

Fii o sumă de atomi curioși.
****

[Interviu]

3. Știri

1. Animalele pot fura gene de la bacterii

Îți mulțumesc că ai urmărit interviul despre laser. Acum te invit să fii alături de mine la cele trei știri importante ale ediției.

Prima știre pe azi: animalele pot fura gene de la bacterii. Cu toate că pare incredibil, să nu uităm că aproximativ 8% din codul nostru genetic își are originea în ADN-ul de virus.

Exact, visurile oamenilor care se cred puri tocmai au fost aruncate la gunoi.
img-las-s1-01-HIV_Virion-en-2 (Small)

(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Structure_and_genome_of_HIV )

Extra:
http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2014/04/darwins-dna-eight-of-human-genome-comes-from-rna-viruses-weekend-feature.html
http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/12/the-virus-planet-earths-invisible-world-that-would-reach-out-100-million-light-years-weekend-feature.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Human_genome#Mobile_genetic_elements_.28transposons.29_and_their_relics

Oamenii au interacționat cu virusurile timp de sute de mii de ani. În încercarea de a ne proteja de virusuri corpul uman a evoluat și a fost în stare să acapareze cod genetic de la ele.

Extra:
http://tehnocultura.ro/2013/12/20/suntem-mai-mult-virusi-si-bacterii-decat-oameni/
http://www.newscientist.com/article/mg22129583.300-origin-of-organs-thank-viruses-for-your-skin-and-bone.html?cmpid=RSS|NSNS|2012-GLOBAL|online-news#.VHyCOzFlkUd

New Scientist a publicat în 2013 un studiu din care aflăm că, datorită virusurilor, animalele au putut crea organe. Organele se creează prin procesul numit fuziune celulară iar această fuziune este facilitată de către proteina EFF-1, similară cu o proteină folosită de virusuri pentru a intra în celule.

Felix Rey, de la Institutul Pasteur din Paris, a descoperit că EFF-1 provine dintr-o clasă de proteine care și au originea în virusuri. Proteina are rolul de a crea pielea viermelui numit Caenorhabditis elegans prin procesul de fuziune celulară.

Studiind prezența proteinei în mai multe animale echipa lui Rey a putut stabili faptul că virusurile au lăsat urme în codul lor genetic.

Mai mult, dacă se stabilește fără urmă de îndoială că proteinele provenite de la virusuri au facilitat fuziunea celulară, acest lucru ar însemna că virusurile de pe Terra sunt responsabile pentru existența vieții multicelulare.

Elizabeth Chen de la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Maryland, SUA caută să găsească proteina responsabilă pentru fuziunea celulală în mușchiul uman. Ea spunea, în 2013, că ne mai trebuie date în favoarea ipotezei că virusurile sunt catalizatorii vieții multicelulare.

Una dintre cele mai recente confirmări a ipotezei a fost publicată în noiembrie 2014 de către Joseph Mougous, profesor în cadrul Departamentului de Microbiologie al Universității Washington.

Extra:
http://phys.org/news/2014-11-animals-defenses-bacteria-microbe-toxin.html
Nature, DOI: 10.1038/nature13965
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13965.html#close

Acesta a publicat în revista Nature, pe 24 noiembrie, faptul că gene din bacterii au ajuns în animale prin procesul numit transfer orizontal de gene. Acest fenomen este des întâlnit între bacterii care își pot transmite gene între ele, dar este rară trecerea genelor de la bacterii la animale.

Unul dintre candidații principali este căpușa care poate transmite boala Lyme, numită și Ixodes scapularis.
img-las-s1-02-animalssteal (Small)
(sursa http://phys.org/news/2014-11-animals-defenses-bacteria-microbe-toxin.html )
Acesta a reușit, de-a lungul timpului, să fure genele Tae de la bacteria Borrelia burgdorferi și poate crea antitoxina numită proteina Tae (VI secretion amidase effector (Tae) proteins).

Proteina Tae poate ucide bacteria astfel că acea căpușă este în siguranță. Studiind fenomenul transferului orizontal de gene cercetătorii vor putea crea medicamente mai performante și vor putea răspune la întrebarea: cum s-a trecut de la viața unicelulară la cea pluricelulară pe Terra.

2. Medicament sub forma unui implant electronic care se dizolvă

http://phys.org/news/2014-11-wireless-electronic-implants-staph-dissolve.html
img-las-s2-01-implant (Small)

Acum este momentul să aflăm despre un implant electronic care dozează medicamentul și, după perioada de folosire, se dizolvă în piele. Nimic mai interesant decât un implant care dispare după ceva zile.

Cercetătorii de la Școala de Inginerie a Universității din Tufts au creat un implant din mătase și magneziu care a eliminat infecțiile bacteriale din șoareci. Implantul a fost activat wireless și s-a dizolvat fără a lăsa urme pe pielea șoarecilor.

Implantul a curățat pielea de microbi cu ajutorul căldurii însă cercetătorii spun să se pot integra antibiotice în același implant. Un asemenea dispozitiv ar fi necesar pentru a elibera antibiotice în corp la intervale stabilite.

Pacientul nu ar mai avea nevoie să ia medicamentele la intervale prestabilite pentru că implantul ar elibera antibioticele în mod automat la stimulul unul semnal WiFi. După terminarea antibioticelor implantul se poate dizolva în corp.

Fiorenzo Omenetto, profesor de inginerie biomedicală, și Frank C. Doble de la Școala de Inginerie a Universității din Tufts au afirmat că vom avea un viitor al furnizării de medicamente cu ajutorul undelor WiFi.

La 24 de ore după folosirea implantului pielea șoarecilor de laborator era vindecată de bacterii iar implantul s-a dizolvat în termen de 15 zile.

Implanturile de azi au nevoie de operații și nu se pot dizolva. După folosire ai nevoie de o nouă operație chirurgicală pentru a le scoate. Viitorul sună WiFi, lucru valabil și la medicamente.

3. ADN-ul poate supraviețui călătoriei în spațiul cosmic

Extra:
http://www.science20.com/astro_watch/blog/dna_may_survive_spaceflight_study_finds-150092
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmid
http://ro.wikipedia.org/wiki/Plasmid%C4%83
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0112979
http://www.mediadesk.uzh.ch/articles/2014/dna-uebersteht-den-kritischen-eintritt-in-die-erdatmosphaere_en.html

În ultima știre a ediției vei afla că ADN-ul poate supraviețui călătoriei în spațiul cosmic. Cora Thiel și Oliver Ullrich de la Universitatea din Zurich au demonstrat că plasmidele pot supraviețui unei călătorii în spațiul cosmic.
img-las-s3-01-DNA_methylation (Small)
( sursa http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_methylation )
Plasmidele sunt molecule de ADN care nu se află în cromozomi, ci în corpul celulelor. Cei doi au pus cod ADN de la plasmide pe diferite suprafețe ale rachetei TEXUS-49 iar codul a fost recuperat la aterizarea rachetei.

Racheta a ajuns în spațiu, a făcut un zbor suborbital și a revenit pe Terra. În tot acest timp plasmidele au supraviețuit decolării și reintrării în atmosfera planetei noastre.

Experimentul s-a numit DARE – DNA atmospheric re-entry experiment – și s-a folosit de racheta TEXUS-49 lansată de la Centrul Spațial Esrange din Kiruna, nordul Suediei.

Aproximativ 53% din ADN plasmidelor a fost utilizabil și s-a putut replica după realizarea experimentului.
img-las-s3-02-2000px-Plasmid_(english).svg (Small)
(sursa http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmid )
Acest experiment scoate în evidență faptul că ADN-ul, dacă ar exista în alte locuri din Univers, ar putea fi adus de către meteoriți pe Terra. Se știe că peste 100 de tone de meteoriți ajung zilnic pe planeta noastră.

De altfel, experimentul DARE a scos în evidență necesitatea regândirii misiunilor spațiale. Dat fiind că ADN-ul poate suporta condiții extreme viitoarele misiuni către planeta Marte vor avea grijă să nu contamineze planeta cu bacterii sau virusuri provenite de pe Terra.

Date fiind aceste descoperiri se contureaztă tot mai mult ideea că viața ar putea fi mult mai abundentă în Univers decât s-a crezut. Acest lucru este valabil chiar dacă ar fi vorba numai de niște bacterii pe un satelit al planetei Jupiter, de exemplu.

Știința ne uimește zilnic cu știri din ce în ce mai interesante.

Îți mulțumesc că ai fost alături de mine și în acest episod și te invit să trimiți sugestii, comentarii sau întrebări pe:
– tehnocultura.ro
– YouTube : youtube.com/tehnocultura
– Facebook : facebook.com/tehnocultura
sau prin email la manuel@tehnocultura.ro.

Ne vedem data viitoare.
Fii o sumă de atomi curioși!
*******

No comments yet... Be the first to leave a reply!

Leave a Reply