معمای ۲۰۰ ساله حل شد!

در دو قرن اخیر دانشمندان در تولید و ساخت یک ماده معدنی معمولی در آزمایشگاه در شرایطی که به نظر طبیعی برسد، ناکام بودند. اما حالا تیمی از محققان از دانشگاه‌های میشیگان و هوکایدو در ساپوروی ژاپن، به لطف نظریه جدیدی که برپایه شبیه‌سازی‌های اتمی متکی است، موفق به انجام این کار شده‌اند.

موفقیت آنها، در نهایت منجر به حل شدن یک معمای دیرینه زمین‌شناسی به نام "مشکل دولومیت" شد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

دولومیت یک کانی کلیدی است که در کوه‌های دولومیت ایتالیا، آبشار نیگارا و هودو‌های یوتا در آمریکا یافت می‌شود و در سنگ‌هایی با عمر بیشتر از ۱۰۰ میلیون سال فراوان است، ولی در سازند‌ها و سنگ‌های جوان‌تر یافت نمی‌شود.

اهمیت درک نحوه تولید دولومیت
ونهائو سان، پروفسور علوم و مهندسی مواد اولیه در U-M و نویسنده مقاله اخیر در این رابطه گفته: «اگر ما درک کنیم که دولومیت چگونه در طبیعت ایجاد می‌شود، ممکن است استراتژی‌های جدیدی برای ترویج ایجاد کریستالی مواد فن‌آوری مدرن بیاموزیم.».

اما راز دانشمندان در ایجاد دولومیت در آزمایشگاه چه بود؟ آن‌ها با از بین بردن نقص‌ها در ساختار معدنی در جریان ساخت این ماده معدنی موفق به انجام این کار شدند. زمانی که مواد معدنی در آب تشکیل می‌شوند، اتم‌ها معمولا روی لبه‌ای از سطح کریستال در حال رشد رسوب می‌کنند. با این حال، لبه رشد دولومیت از ردیف‌های متناوب کلسیم و منیزیم تشکیل شده است.

در آب، کلسیم و منیزیم به شکلی تصادفی به کریستال دولومیت در حال رشد متصل می‌شوند و اغلب در نقاط اشتباهی قرار گرفته و نقص‌هایی ایجاد می‌کنند که مانع از تشکیل لایه‌های اضافی دولومیت می‌شود. این اختلال، رشد دولومیت را کند کرده و در نتیجه تشکیل تنها یک لایه دولومیت منظم، ده میلیون سال طول می‌کشد.

خوشبختانه این نقص‌ها غیرقابل برطرف کردن نیستند. از آنجا که اتم‌های بی‌نظم در مقایسه با اتم‌هایی در موقعیت و جایگیری مناسب پایداری کمتری دارند، در هنگام شستشوی کانی با آب، اولین اتم‌هایی هستند که در آب حل می‌شوند. در نتیجه شستشوی مکرر، این اتم‌های بی‌نظم و در نتیجه این نقص‌ها را برطرف می‌کند (مثلا بارش باران یا چرخه جزر و مدی) و همین باعث می‌شود تا لایه دولومیت تنها در عرض چند سال تشکیل شود و در طول دوران زمین‌شناسی، کوهی از دولومیت ممکن است روی هم تلنبار شوند.

تکنیک‌های شبیه‌سازی پیشرفته دولومیت
در راستای شبیه‌سازی دقیق و پیشرفته ایجاد دولومیت، محققان به این نیاز داشتند تا محاسبه کنند که اتم‌ها چقدر محکم یا سست به سطح دولومیت موجود می‌چسبند. دقیق‌ترین شبیه‌سازی‌ها، به انرژی هر برهم کنش بین الکترون‌ها و اتم‌ها در کریستال در حال رشد نیاز دارد. این محاسبات سنگین و جامع، به مقادیر عظیمی از قدرت محاسباتی نیاز دارد، ولی نرم‌افزار تولید شده در مرکز علوم مواد ساختار پیش‌بینی کننده U-M (PRISMS (به منزله یک میانبر بزرگ دراین مسیر بود.

برایان پوچالا، یکی از توسعه‌دهندگان اصلی نرم‌افزار و دانشمند پژوهشی دپارتمان علوم و مهندسی مواد U-M می‌گوید: «نرم‌افزار ما انرژی را برای برخی از آرایش‌های اتمی محاسبه می‌کند. سپس برای پیش‌بینی انرژی برای آرایش‌های دیگر براساس تقارن ساختار بلوری، به برون‌یابی می‌پردازد.»

این میان‌بر، در عمل امکان شبیه‌سازی رشد دولومیت در بازه‌های زمانی زمین‌شناسی را امکان پذیر کرده است.

جونسو کیم، دانشجوی دکترای علوم و مهندسی مواد و اولین نویسنده این مطالعه گفت: «هر مرحله اتمی، معمولا بیش از ۵هزار ساعت CPU در یک ابررایانه طول می‌کشد. حالا ما می‌توانیم محاسبات مشابه را در ۲ میلی‌ثانیه روی یک دسکتاپ انجام دهیم.»

کاربرد عملی و آزمون تئوری
در مناطق محدودی که در آن‌ها دولومیت شکل می‌گیرد، به طور متناوب سیل می‌آید و بعدا خشک می‌شود و این با نظریه سان و کیم همسو است. اما چنین شواهدی به تنهایی برای آنکه کاملا قانع کننده باشد، کافی نیستند.

یوکی کیمورا، استاد علوم مواد از دانشگاه هوکایدو و تومویا یامازاکی، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه کیمورا، نظریه جدیدی را با میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری آزمایش کردند. کیمورا در این باره گفته: «میکروسکوپ‌های الکترونی معمولا از پرتو‌های الکترونی تنها برای تصویربرداری از نمونه‌ها استفاده می‌کنند. اما پرتو همچنین می‌تواند آب را بشکافد و همین اقدام، اسیدی می‌سازد که می‌تواند باعث حل شدن کریستال‌ها شود. معمولا این برای تصویربرداری خوب نیست؛ اما در این مورد خاص، تجزیه و از هم پاشیدگی دقیقا همان چیزی بود که ما می‌خواستیم.»

کیمورا و یامازاکی بعد از قراردادن یک بلور ریز دولومیت در محلول کلسیم و منیزیم، به آرامی و در طی دو ساعت پرتو الکترونی را ۴۰۰۰ بار به آن تاباندند و بدین ترتیب تمام نقص‌ها را برطرف کردند. بعد از این اقدام، دولومیت تقریبا ۱۰۰ نانومتررشد کرد که البته هنوز هم ۲۵۰ هزار بار کوچکتر از یک اینچ (۲.۵سانتی متر) بود. گرچه این تنها ۳۰۰ لایه دولومیت بود، اما تا قبل از آن کسی موفق به رشد دادن دولومیت بیشتر از پنج لایه نشده بود.

درسی که از "مشکل دولومیت" آموخته شد، می‌تواند به مهندسان کمک کند تا مواد با کیفیت‌تری را برای نیمه‌هادی‌ها، پنل‌های خورشیدی، باتری‌ها و سایر فناوری‌ها بسازند.

سان در این رابطه گفت: «در گذشته، تولیدکنندگان کریستال که می‌خواستند مواد بی‌عیب و نقصی بسازند، سعی می‌کردند تا آن‌ها را به آرامی رشد دهند، ولی تئوری ما نشان می‌دهد که اگر به صورت دوره‌ای و در طول رشد ماده، عیوب و نقص‌ها را از بین ببرید، می‌توانید با سرعت بالاتری به مواد بدون نقص دست پیدا کنید.»

منبع: خبرآنلاین

باشگاه خبرنگاران جوان وب‌گردی اخبار داغ

منبع: باشگاه خبرنگاران

کلیدواژه: کشف علمی سنگ های معدنی جالبترین ها شبیه سازی نقص ها اتم ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۵۱۰۲۸۴ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

خواص درمانی آب سیب زمینی

آب سیب زمینی از فواید و خواص بی نظیری برخوردار است که در ادامه مشاهده می نمایید، البته در کنار فواید فوق العاده اش می تواند عوارضی را هم به همراه داشته باشد.

به گزارش مشرق، سیب زمینی یک گیاه پر خاصیت و ارزان قیمت که درمان بسیاری از بیماری ها را به راحتی انجام می دهد و برای زیبایی پوست و مو بسیار پر خاصیت است. اکثر مردم هرگز نوشیدن یک لیوان آب سیب زمینی را تجربه نکرده اند، اما همانطور که خواهید خواند خواص ، فواید و مزایای سلامتی اش چشمگیر است.

حقایق تغذیه ای آب سیب زمینی

آب سیب زمینی غنی از مواد مغذی مانند ویتامین C، پتاسیم، ویتامین های مختلف B، کلسیم، آهن، فسفر، مس و گوگرد، است.اکثر مواد مغذی در پوست سیب زمینی قرار دارند، بنابراین مهم است که هنگام تهیه آبش در خانه، پوستش را نگیرید.

آب سیب زمینی به دلیل وجود بسیاری از مواد مغذی فواید زیادی دارد و تاثیرات چشمگیر سلامت آب سیب زمینی شامل جلوگیری از پیری، کمک به هضم، بهبود زخم، حمایت از کبد، بهبود گردش خون، تنظیم تولید هورمون، و غیره است.

آب سیب زمینی مانع پیری می شود

تحقیقات نشان داده است که آب سیب زمینی می تواند پوست را مرطوب کرده و آنتی اکسیدان ها را به سطح پوست منتقل کند، که می تواند به کاهش چین و چروک و لکه های سنی کمک کند، در حالی که از عفونت های التهابی و پوست محافظت می کند.

تقویت سطح انرژی با آب سیب زمینی

آب سیب زمینی یک تقویت کننده انرژی عالی است، زیرا قندهای طبیعی موجود در این آب، اشکال آسان انرژی هستند.علاوه بر این، آب سیب زمینی دارای سطح بالایی از تیامین است، که می تواند توانایی بدن برای تجزیه کربوهیدرات ها را به انرژی قابل استفاده افزایش دهد.

آب سیب زمینی برای بهبود هضم

محتوای نشاسته آب سیب زمینی با تعدادی از مشکلات گوارشی مرتبط است و می تواند باعث التهاب در روده و تسکین هضم شود و علائم یبوست، التهاب، گرفتگی و سوء هاضمه را از بین می برد.

درمان زخم با آب سیب زمینی

آب سیب زمینی خواص آنتی اسیدهای شناخته شده و PH قلیایی دارد ؛ این می تواند اسیدیته را در روده شما متعادل کند و به درمان و پیشگیری از زخم معده کمک می کند.می تواند یک لایه محافظ در معده را ایجاد کند تا درد و ناراحتی این مشکلات شایع را از بین ببرد.

آب سیب زمینی برای سم زدایی کبد و کیسه صفرا

آب سیب زمینی یکی از ارزان ترین روش ها برای پاک سازی کبد و کیسه صفرا است ، ژاپنی ها از این آب برای درمان هپاتیت استفاده می کنند.

بهبود سلامت قلبی با آب سیب زمینی

مقدار قابل توجهی از پتاسیم در یک لیوان آب سیب زمینی وجود دارد، بیش از 50% مصرف روزانه شما.این بدان معنی است که روز خود را با یک لیوان از این آب شروع کنید که باعث کاهش فشار بر سیستم قلبی عروقی شما می شود و همچنین باعث کاهش تنش در رگ های خونی و عروق، و در نتیجه فشار خون می شود. این نیز خطر ابتلا به حمله قلبی، آترواسکلروز و سکته مغزی را کاهش می دهد.

درمان برای میگرن با آب سیب زمینی

گفته شده است که سیب زمینی خام و آبش قرن هاست که در پزشکی سنتی اروپا استفاده می شود.یک تکه از سیب زمینی یا آب سیب زمینی را روی پیشانی و گیجگاه خود برای بهبود درد، استرس و حتی میگرن قرار دهید.

کمک به درمان بیماری کلیه با آب سیب زمینی

مصرف منظم آب سیب زمینی با عملکرد بهتر کلیه و کاهش خطر ابتلا به تشکیل سنگ کلیه همراه است. تحقیقات زیادی در این زمینه گزارش نشده است، اما بسیاری از مردم ادعا می کنند که درمان با آب سیب زمینی برای آنها کار می کند.

آب سیب زمینی برای درمان سیاتیک

سیاتیک با درد ناشی از ناحیه کمری مشخص می شود و به پاها می رسد. درمان های خانگی به خوبی برای درمان سیاتیک کار می کنند و گفته می شود یکی از موثرترین داروها، آب سیب زمینی است.آب سیب زمینی باعث تحریک عصب می شود و به حرکت پاها کمک می کند. نصف فنجان آب سیب زمینی خام را حداقل دو بار در روز برای از بین بردن درد بنوشید.

درمان نقرس از خواص آب سیب زمینی

نقرس یک نوع آرتریت است که به علت تخریب اسید اوریک اضافی ناشی از التهاب و تورم در مفاصل است.آب سیب زمینی دارای خواص ضد التهابی است و باعث می شود تا اسید اوریک بیش از حد از مفاصل خنثی شود. این باعث می شود آب سیب زمینی یکی از بهترین درمان های طبیعی برای نقرس و درد همراه با آرتریت باشد.

آب سیب زمینی برای جلوگیری از بیماری قلبی عروقی

آب سیب زمینی حاوی خواص آنتی اکسیدانی و ضد التهابی است که قلب را از انسداد شریان ها و توقف قلب محافظت می کند و از این رو سلامت قلب را بهبود می دهد.

کمک آب سیب زمینی به کاهش وزن

مردم اشتباه تصور می کنند که مصرف سیب زمینی باعث افزایش وزن می شود با این حال، تحقیقات نشان داده اند که سیب زمینی واقعا به کاهش وزن کمک می کنند. آب سیب زمینی حاوی مقدار زیادی ویتامین C است که به افزایش متابولیسم کمک می کند.نوشیدن آب سیب زمینی پس از غذا باعث توقف هورمونهای گرسنگی (گرلین و لپتین) می شود که مانع از گرسنگی و باعث کاهش وزن می شود.

تقویت ایمنی

آب سیب زمینی غنی از ویتامین C است که باعث تقویت ایمنی توسط تحریک تولید گلبول های سفید می شود.دیگر آنتی اکسیدان ها و مواد معدنی ایمنی باعث محافظت در برابر بیماری مزمن و کاهش استرس اکسیداتیو نیز می شوند.

بهبود سریع زخم از مزایای آب سیب زمینی

آب سیب زمینی غنی از ویتامین C است که باعث تحریک تولید کلاژن می شود و به نوبه خود سرعت بهبود زخم ها را افزایش می دهد.

بهبود گردش خون با آب سیب زمینی

نیاسین یکی دیگر از اعضای خانواده B است که در سطوح بالای در آب سیب زمینی یافت می شود.این ویتامین می تواند گردش خون را تحریک کند، که باعث بهبود اکسیژن رسانی در قسمت های مختلف بدن، همراه با تحویل مواد مغذی مورد نیاز برای ترمیم و عملکرد طبیعی می شود.

بهبود تولید هورمون با آب سیب زمینی

مصرف منظم آب سیب زمینی ممکن است به بهبود سطح هورمون های جنسی و استرس کمک کند.

آب سیب زمینی برای سرطان

آب سیب زمینی سالهاست برای جلوگیری یا درمان سرطان مورد استفاده می گیرد.از راهبان بودایی تا اعضای بسیاری از افراد انجمن علمی ژاپنی، اثبات اینکه آب سیب زمینی می تواند مانع تشکیل تومور شود، در حال رشد است. برخی از مواد فعال آب سیب زمینی می توانند در غلظت های زیادی وجود داشته باشند و برای کاهش اندازه تومور استفاده می شوند.

چگونه می توان آب سیب زمینی را تهیه کرد

آب سیب زمینی نیاز به زور و تلاش کمی بیشتر از بسیاری از سبزیجات و میوه ها دارد، اما آبش واقعا ارزش فشارها را دارد ، پوستش را نگیرید تا مقدار بیشتری مواد مغذی را دریافت کنید.

عوارض جانبی آب سیب زمینی

با وجود تمام مزایای سلامتش قابل توجهش، آب سیب زمینی می تواند برخی از عوارض جانبی منفی، از جمله پریشانی دستگاه گوارش و یا افزایش سطح قند خون را به همراه داشته باشد با این حال، این عوارض جانبی به طور کلی در افرادی دیده می شود که آب سیب زمینی را نادرست تهیه می کنند یا زیاد می نوشند.به طور کلی، هیچ عوارض جانبی منفی برای نوشیدن این آب وجود ندارد.

عوارض آب سیب زمینی برای دیابت

آب سیب زمینی سطح قندهای طبیعی را بالا می برد، که می تواند برای افراد مبتلا به قند خون، مانند افراد دیابتی خطرناک باشد. مصرفش باید در افراد درشت باشند، اما بیماران دیابتی باید به خصوص در مورد کیفیت گلوکز این آب بررسی کنند.

عوارض آب سیب زمینی برای مشکلات مربوط به معده

تهیه این آب با سیب زمینی مناسب نکته اش است، به این معنی که در انتخاب سیب زمینی دقت کنید، هیچ خال یا ریشه ای مباید وجود داشته باشد. سموم خاصی در ریشه های سبز تازه سیب زمینی وجود دارد که می تواند باعث اسهال، ناراحتی های معده و حالت تهوع شود، بنابراین فقط باید سیب زمینی تمیز و تازه را استفاده کرد.

منبع:نمناک