[CENTRAAL] Wetenschap & Technologie in het Nieuws 2

05-12-2012

Imec en UGent bouwen lcd-scherm in contactlens


© Thinkstock.

Het Centrum voor Microsysteemtechnologie (UGent), verbonden aan het Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum (Imec), bouwde een sferisch lcd-scherm in een contactlens. De ontwikkelde basistechnologie is baanbrekend voor medische en cosmetische toepassingen, maar kan over een aantal jaren ook leiden tot het lezen van bijvoorbeeld e-mailberichten of bewegwijzering via de contactlens. Het eerste prototype toont het patroon van een dollarteken, een knipoog naar de tekenfilmfiguren met dollartekens in hun ogen.

"In tegenstelling tot led-schermen in contactlezen, die gelimiteerd zijn tot een beperkt aantal pixels, maakt de lcd-technologie gebruik van de gehele schermoppervlakte", verduidelijkt doctoraatsstudent Jelle De Smet (CMST). "Het aantal pixels en de schermgrootte kan eenvoudig aangepast worden aan de specifieke toepassing, door het patroon aan te passen in de geleidende laag van het scherm. Zo kan een contactlens met slechts één enkele pixel dienst doen als afstelbare zonnebril, maar kunnen ook contactlenzen met zeer veel pixels gerealiseerd worden."

De doorbraak kwam er door nieuwe soorten van actieve polymeren te gebruiken en ze te integreren in een soepele gebogen cel. "De grootste uitdaging was om een zeer dun bolvormig substraat te ontwikkelen met actieve polymeerlagen die de extreme omstandigheden van het modelleerproces aankunnen", aldus Jelle De Smet. "Bovendien moest de invloed van de polymeerlagen op de soepelheid van het lcd-scherm in detail bestudeerd worden."

Toekomst
Behalve het verbeteren van de beeldkwaliteit door het aantal pixels te verhogen, werken de onderzoekers ook aan een volledig autonome elektronische contactlens met ingebouwd beeldscherm. Die zou gebruikt kunnen worden voor medische doeleinden, bijvoorbeeld als artificiële iris om de lichttransmissie naar het netvlies te regelen. Bij cosmetische toepassingen kan de kleur van de iris veranderd worden.

Op lange termijn moet zelfs een Head-Up Display (HUD) mogelijk zijn, waarbij een beeld rechtstreeks wordt geprojecteerd in het gezichtsveld. Zo zou een smartphone email- of tekstberichten kunnen forwarden naar dergelijke contactlenzen, of geeft de extra beeldlaag bijvoorbeeld bewegwijzering of omgevingsinformatie.

(HLN)

06-12-2012

Britten gaan nog deze week boren naar leven op Antarctica



Een Brits expeditieteam is deze week op Antarctica gearriveerd en gaat binnen enkele dagen in een drie kilometer dik pak ijs boren. Ze hopen zo het meer Ellsworth, dat zich onder het ijs bevindt, te bereiken en te achterhalen of er in dat meer leven te vinden is.

De wetenschappers arriveerden enkele dagen geleden op Antarctica en op dit moment worden alle voorbereidingen getroffen om straks te gaan boren. Zo is de boorinstallatie op de juiste plaats gezet, maar moest ook een kamp worden opgezet waarin de wetenschappers gedurende de komende weken kunnen wonen en werken.


Ellsworth
Op dit moment bevinden de wetenschappers zich dus reeds op het subglaciale meer dat ze willen gaan bestuderen. Het enige wat ze nog van het meer Ellsworth scheidt, is een pak ijs van zo’n 3000 meter dik. Met een boor willen de onderzoekers een gat in het ijs boren, om vervolgens monsters uit het meer te vissen.

Koud
Hoewel het een prachtige missie is, is het afzien voor de Britten. De gemiddelde temperatuur op Antarctica ligt zo rond de -25 graden Celsius en er staat een harde wind. Ondanks die kou moet er uiterst geconcentreerd gewerkt worden. De onderzoekers gaan een meer binnendringen dat al duizenden jaren van de buitenwereld is afgesloten. Om zuivere monsters boven te kunnen halen, is het van het grootste belang dat er geen bacteriën van het oppervlak in het meer worden gebracht. De apparatuur moet dus grondig worden gereinigd alvorens deze in het gat afdaalt en de verzamelde monsters moeten zorgvuldig worden opgeslagen.

Race tegen de klok
Zodra het gat geboord is, start een race tegen de klok. De onderzoekers hebben maar enkele tientallen uren de tijd om monsters te verzamelen. Daarna vriest het gat weer dicht.

Leven?
Maar wat hopen de Britten nu in het meer te vinden? De verwachtingen zijn hooggespannen, zo vertelde initiatiefnemer van de missie, Martin Siegert, Scientias.nl eerder dit jaar in een interview. “We verwachten er leven aan te treffen.”

Rusland
De Britten zijn niet de eersten die met die verwachting in het achterhoofd door vele meters ijs gaan boren. Eerder boorden de Russen al naar het grootste subglaciale meer van Antarctica: het Vostokmeer. Onlangs werd echter bekend dat zij tot op heden geen leven in het meer hebben kunnen vinden. Zullen het dan toch de Britten zijn die – ondanks dat ze hun missie zo’n twintig jaar later starten – geschiedenis gaan schrijven?


Het complete onderzoeksteam op Antarctica. Foto: EllswordthLIVE.

Eén ding pakken de Britten in ieder geval wel heel anders aan dan de Russen en dat is hun communicatie. De Russische berichtgeving was schaars, maar de missie van de Britten kunt u op de voet volgen. De onderzoekers houden een blog bij waarop ook regelmatig foto’s en video’s zullen verschijnen. De Britse missie duurt zo’n acht weken. De resultaten van het boren kunnen vanzelfsprekend ietsje langer op zich laten wachten: waarschijnlijk mogen we die in 2013 verwachten. De verzamelde monsters worden begin volgend jaar naar de universiteit van Bristol gestuurd voor analyse.

(scientias.nl)

06-12-2012

James Cameron onthult wat hij in de Marianentrog tegenkwam



In maart van dit jaar dook James Cameron in een speciale onderzeeër de Marianentrog in en daalde af tot een diepte van elf kilometer. En nu heeft Cameron – samen met wetenschappers – onthuld wat hij daar allemaal tegen is gekomen.

Tijdens de duik maakte Cameron niet alleen beelden voor een documentaire, maar verzamelde hij ook monsters. Wetenschappers hebben die nu bestudeerd en dat heeft enkele opvallende resultaten opgeleverd, zo meldt National Geographic (één van de sponsors van het project).

Microben
Eén van die opvallende ontdekkingen betreft micro-organismen die op bijna elf kilometer diepte leven en hun voedsel niet van bovenaf ontvangen. In plaats daarvan blijven ze in leven dankzij een chemische reactie die ontstaat als zeewater in contact komt met mineralen. Hierbij komt waterstof en methaan vrij en waarschijnlijk zijn dat bronnen van energie voor de microben.

Eerste leven op aarde
Wetenschappers vinden deze microben en het veronderstelde proces waarop deze aan energie komen, heel interessant. Sommige onderzoekers vermoeden namelijk dat zo’n proces ertoe geleid heeft dat de eerste levende cellen op aarde konden ontstaan.

Enorm
Een andere opvallende ontdekking is die van enorme vlokreeften. Worden deze diertjes normaal gesproken maar één tot twee centimeter groot; in de trog vond Cameron vlokreeften van wel zeventien centimeter groot. Andere interessante vondsten zijn nieuwe soorten microben en een zeekomkommer die hoogstwaarschijnlijk ook tot een soort behoort die de wetenschap tot op heden onbekend was.

Molecuul
Maar tijdens de analyse kwamen nog meer interessante dingen bovendrijven. Bijvoorbeeld toen onderzoekers probeerden te achterhalen hoe één van de organismen op deze extreme diepte zich kon wapenen tegen onder meer de grote druk die deze ervaart. Hierbij stuitten de onderzoekers in het organisme op een molecuul dat identiek is aan een molecuul waarmee wetenschappers nu experimenteren en dat Alzheimer aanpakt. “Dit medicijn bestaat al,” vertelt Cameron in een interview. “Maar stel nu dat het nog niet bestond en dat de enige manier waarop we eraan konden komen, en de enige bron dit vlokreeftje, levend op zeven kilometer diepte zou zijn. (…) Dat is de reden waarom wij erop uit moeten gaan en op zoek moeten gaan naar dit soort dingen.”

Wie zo naar Cameron luistert, moet al snel concluderen dat deze ene duik implicaties heeft voor tal van onderzoeksdomeinen. Van gezondheid tot biologie en zelfs voor de zoektocht naar buitenaards leven (blijkbaar kan leven zich op hele extreme plaatsen, zonder zonlicht, met extreme druk, op grote diepte, etc. prima redden). En hoewel wetenschappers in deze domeinen tijdens de presentatie van Cameron ongetwijfeld op het puntje van hun stoel zaten, zijn we er nog niet. Het zijn namelijk voorlopige resultaten, zo benadrukken Cameron en de onderzoekers. De analyse van de resultaten is nog in volle gang, dus er volgen wellicht nog meer opmerkelijke ontdekkingen

(scientias.nl)

11-12-2012

Vlaamse wetenschappers reconstrueren prehistorisch DNA


© ap.

Wetenschappers van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB), verbonden aan de KU Leuven of de Universiteit Gent, en Britse wetenschappers van Harvard University, zijn erin geslaagd om DNA en eiwitten van prehistorische gistcellen te reconstrueren. Door na te gaan hoe genen ontstaan en gedurende meer dan honderd miljoen jaar evolueerden naar hun huidige vorm, dienen ze naar eigen zeggen critici van de evolutietheorie van antwoord.

Door een combinatie van de nieuwste technieken in de biologie konden de Vlaamse onderzoekers het DNA en de eiwitten van voorhistorische gistcellen nabouwen. "Uit tientallen DNA-codes hebben we via complexe algoritmes de oude DNA-code kunnen voorspellen", aldus Steven Maere (VIB/UGent). "Deze stukjes prehistorisch DNA hebben we nagebouwd om zo de overeenkomstige oude eiwitten aan te maken."

Suiker in graan
De wetenschappers zochten specifiek naar de manier waarop gisten zich aangepast hebben om verschillende suikers te kunnen afbreken. "We vonden dat het oer-gen voor het eiwit dat instaat voor de vertering van maltose (suiker in graan), tijdens de evolutie een aantal keren gekopieerd werd", aldus Karin Voordeckers (VIB/KULeuven). "Het DNA van sommige kopieën is lichtjes gewijzigd, waardoor nieuwe eiwitten ontstonden die andere suikers kunnen afbreken. Door deze veranderingen te modelleren in de overeenkomstige eiwitten, begrijpen we nu hoe slechts enkele wijzigingen in het DNA konden leiden tot de ontwikkeling van nieuwe activiteiten in deze eiwitten."

Darwin
De wetenschappers denken dat dit soort verdubbelingen van het DNA heel vaak aan de basis liggen van het ontstaan van schijnbaar "nieuwe" eiwitten, schrijven ze in het vooraanstaande wetenschappelijk tijdschrift PloS Biology. Het VIB wijst erop dat een belangrijke onbeantwoorde vraag in Darwins evolutietheorie net luidt hoe nieuwe eigenschappen schijnbaar uit het niets kunnen opduiken.

(HLN)

lekker

13-12-2012

Belangrijke natuurconstante lijkt echt onveranderlijk


De 100-meter radiotelescoop van Effelsberg. Paul Jansen

Een proton weegt 1836,152672 maal zo veel als een elektron. En aan deze verhouding is al minstens zeven miljard jaar niets veranderd. Dat volgt uit radio-astronomisch onderzoek van methanolmoleculen in een ver sterrenstelsel, waaraan onder meer wetenschappers van de Vrije Universiteit Amsterdam hebben meegedaan (Science Express, 13 december).

Het idee voor het onderzoek ontstond toen de wetenschappers erachter kwamen dat de structuur van het methanolmolecuul (CH3OH, de eenvoudigste vorm van alcohol) uiterst gevoelig is voor kleine veranderingen van de massaverhouding tussen het proton en het elektron – een belangrijke natuurconstante. Door zulke moleculen op te sporen in een ver sterrenstelsel zou dus onderzocht kunnen worden of de natuurconstante de afgelopen miljarden jaren inderdaad gelijk gebleven is.

Zo gezegd, zo gedaan. Als doelwit werd gekozen voor het object PKS1830-211, een verre quasar die precies achter een onwaarneembaar zwak spiraalstelsel staat. Door de zwaartekracht van dat voorgrondstelsel wordt straling van de quasar op zo'n manier afgebogen dat er een dubbele afbeelding van de quasar te zien is. Tegelijkertijd absorbeert het gas dat in het spiraalstelsel aanwezig is bepaalde golflengten uit die straling.

Eerdere waarnemingen hadden al laten zien dat het voorgrondstelsel absorptie veroorzaakt op enkele golflengten die karakteristiek zijn voor methanol. Met behulp van de grote radioschotel in het Duitse Effelsberg zijn nu nog eens vier van die absorptielijnen van methanol ontdekt.

De roodverschuiving die deze lijnen ten gevolge van de uitdijing van het heelal vertonen, geeft aan dat het absorberende spiraalstelsel zich op een afstand van zeven miljard lichtjaar bevindt. Anders gezegd: de waargenomen absorptie heeft zeven miljard jaar geleden plaatsgevonden.

Uit precieze metingen van de geabsorbeerde radiostraling hebben de astronomen nu vervolgens kunnen afleiden dat de massaverhouding tussen het proton en het elektron de afgelopen zeven miljard jaar niet of nauwelijks is veranderd. Als er al sprake is van een verandering, dan bedraagt deze niet meer dan een honderdduizendste procent. Dat betekent dat de moleculaire structuur van de materie al minstens zeven miljard jaar geen wezenlijke veranderingen vertoont. (EE

(allesoversterrenkunde)

14-12-2012

Doorbraak: medicijn tegen dodelijk gif van dooskwal ontdekt



Wetenschappers van de universiteit van Hawaii hebben een medicijn ontdekt dat het (soms dodelijke) effect dat het gif van de dooskwal op mensen kan hebben, wegneemt. Een doorbraak: in Australië, Indonesië en Thailand maakt de dooskwal nog regelmatig dodelijke slachtoffers.

Wanneer de tentakels van dooskwallen in aanraking komen met de menselijke huid, pompen ze gif in de huid. Dat zorgt voor enorme pijn en kan soms zelfs fataal zijn. Een doeltreffende behandeling is er niet. Of beter gezegd: was er niet. Onderzoeker Angel Yanagihara heeft – samen met collega’s – namelijk een medicijn tegen het gif ontdekt.

Persoonlijk
En daarmee komt een einde aan een veertien jaar durende zoektocht die – dat moet Yanagihara wel toegeven – om zeer persoonlijke redenen startte. In 1997 werd ze namelijk zelf door een dooskwal gestoken en toen ontdekte ze dat er maar weinig over het gif en de pijn die het veroorzaakt, bekend is. “Toen ik gestoken werd, werd ik gemotiveerd.”

Stofjes
Een jaartje later ontdekte Yanagihara in het gif van de kwal een stofje dat in het gif van alle dooskwallen voorkomt en ervoor zorgt dat het gif zich verplaatst. Niet veel later stuitte ze op stofjes die het effect dat het gif op menselijke bloedcellen heeft, kan blokkeren.


Experiment
Experimenten met muizen toonden aan dat ze op het juiste spoor zat. “Het injecteren van het gif in muizen zorgde er in 100 procent van de gevallen voor dat ze binnen twintig minuten stierven.” Werden de muizen behandeld met stoffen die het effect dat het gif heeft, blokkeren, dan overleefde meer dan 75 procent het. “Deze aanpak is niet alleen van toepassing op levensbedreigende steken, maar ook op heel plaatselijke steken die voor een branderig gevoel zorgen.”

Het volledige onderzoek van Yanagihara is terug te vinden in het blad PLoS ONE. De onderzoekers verwachten dat het antigif op korte termijn op de markt verkrijgbaar zal zijn en zo heel wat levens kan redden.

(scientias.nl)

17-12-2012

Verlamde vrouw bestuurt kunsthand met hersenen


Baanbrekend: ze beveelt robotarm om haar stuk chocolade te geven

Wetenschappers hebben een nieuw type 'robotarm' ontwikkeld die door de hersenen kan worden bestuurd. De prothese werd met succes aangebracht bij een 53-jarige vrouw die vanaf de hals verlamd is. Dat melden de Amerikaanse wetenschappers maandag in het Britse medisch tijdschrift The Lancet. Dankzij de baanbrekende uitvinding kan mevrouw Scheuermann de robotarm bijvoorbeeld bevelen om haar een stuk chocolade te geven. Onder het motto 'One Giant Bite' leggen de onderzoekers in onderstaande video uit hoe hun straffe uitvinding functioneert.

Het onderzoek vormt een vooruitgang in de ontwikkeling van protheses van ledematen die met hersenimpulsen kunnen worden gecontroleerd en die op een dag zouden kunnen worden gebruikt voor verlamde patiënten en patiënten met geamputeerde ledematen.

Micro-elektroden
Het onderzoeksteam van de universiteit van Pittsburgh (in de Amerikaanse staat Pennsylvania) plantte in het motorisch centrum van de hersenen van de vrouw twee netwerken van micro-elektroden in. Die werden verbonden met een kunstarm, waarvan de arm, de hand en de vingers kunnen bewegen. De elektroden zetten de hersenimpulsen om in code die de prothese doet bewegen.

Training
Al na twee dagen kon de vrouw de kunstarm in beweging brengen. Na een training van meer dan drie maanden slaagde ze erin meer dan 90 procent van de opgelegde taken succesvol te volbrengen. Haar bewegingen worden steeds sneller en efficiënter. Er traden geen bijwerkingen op.

Nieuwe techniek
Volgens de wetenschappers onderscheidt hun ontwikkeling zich door een nieuwe techniek om de hersenimpulsen om te zetten. Die zou veel meer aansluiten bij de natuurlijke wijze waarop hersenen ledematen aansturen. De volgende stap is om ook sensorimpulsen van de prothese naar de mens te laten gaan, luidt het in The Lancet.



© ap.

(HLN)

18-12-2012

IBM: computer kan binnen vijf jaar horen, ruiken en voelen


© ap.

Terwijl de meeste media op dit moment terugblikken op het afgelopen jaar, maakt technologiebedrijf IBM jaarlijks een lijst van trends die de komende vijf jaar worden verwacht. De voorspelling? Computers kunnen binnen vijf jaar ruiken, horen en voelen.

Elk jaar komt IBM met een '5 in 5' rapport, waarin vijf ontwikkelingen worden genoemd die het bedrijf de komende vijf jaar verwacht. Dit jaar ligt de focus op de manier waarop computers in de nabije toekomst informatie zullen verwerken. Dat kunnen ze volgens IBM straks op een manier zoals mensen nu doen met hun zintuigen.

Volgens Bernie Meyerson, vice-president van IBM, zou dit een totale verandering van de architectuur van de computer betekenen. Bij het programmeren moet alle informatie nu nog steeds, bit voor bit, worden ingevoerd door mensen. 'Maar stel je voor dat een computer straks naar een voorwerp zou kunnen kijken, en op die manier informatie tot zich zou kunnen nemen', zegt hij tegen de Washington Post.

Het idee is dat mensen en computers eenzelfde soort taal spreken. En volgens Meyerson is dat niet zo bizar als het klinkt. Geur en smaak hebben bijvoorbeeld een chemisch uitgangspunt. Als computers bepaalde moleculen van elkaar zouden kunnen onderscheiden, kunnen ze mensen bijvoorbeeld waarschuwen voor gif of voor voedsel waar zich ziekteverwekkende stoffen in bevinden. En als er uitgebreide geluidsanalyse wordt toegepast, zouden ze het verschil kunnen horen tussen een baby die huilt van ongemak of kraait van plezier. Computers zouden ook het verschil tussen bijvoorbeeld wol en beton kunnen 'voelen' door signalen van vibratie en temperatuur met elkaar te vergelijken.

(HLN)

19-12-2012

Spin ontdekt die levensechte nepspinnen bouwt



In Peru is een piepklein spinnetje ontdekt dat met behulp van blaadjes, dode insecten en ander afval beeltenissen van een veel grotere spin maakt. Hoogstwaarschijnlijk gaat het om een hele nieuwe spinnensoort.

Hierboven ziet u zo’n nep spin: de spin is aardig groot en hangt in het midden van zijn web. Vanaf een afstandje lijkt deze echt. Zeker omdat de spin ook nog eens beweegt. Maar als u heel goed kijkt, ziet u dat de spin gemaakt is van blaadjes, dode insecten en ander afval.

Beweging
Dat de spin beweegt is, als u goed kijkt, ook te verklaren: achter of boven de nep spin verstopt zich een piepklein spinnetje van zo’n vijf millimeter groot. Het spinnetje beweegt druk, waardoor het lijkt of de grote spin in het midden van het web echt leeft.


Links ziet u de echte spin. Rechts voorbeelden van spinnen die hij gemaakt heeft. Afbeelding: Jeff Cremer en Phil Torres (via Perunature.com).

Cyclosa
Het spinnetjes behoort waarschijnlijk tot het geslacht Cyclosa. Van spinnen uit dit geslacht weten we al dat ze de boel graag voor de gek houden. Ze maken net als het kleine spinnetje spinnen na en plaatsen deze in het midden van hun web. Wanneer de namaakspin wordt aangevallen door insecten, kan de echte spin de insecten grijpen.

Bijzonder
Toch is de spin die onderzoekers nu ontdekt hebben, bijzonder. De spinnen die deze spin produceert, zijn namelijk zeer natuurgetrouw: geen enkele spin uit het geslacht Cyclosa maakt zulke realistische, gedetailleerde en complexe spinnenlijfjes na.

Het eerste exemplaar van het kleine spinnetje werd teruggevonden in het gebied rondom het Tambopata Research Center in Peru. Na drie dagen zoeken, werden nog 25 van deze spinnetjes in hetzelfde gebied ontdekt. Buiten het gebied werden geen spinnetjes aangetroffen. Dat wijst erop dat hun leefgebied zeer beperkt is. Experts vermoeden dat de spin tot een hele nieuwe soort behoort. Nader onderzoek moet uitwijzen of dat klopt.

(scientias.nl)

20-12-2012

'God-deeltje' is wetenschappelijk hoogtepunt 2012


© afp.

De ontdekking van wat vermoedelijk het Higgs-bosondeeltje is, is door het Amerikaanse natuurwetenschappelijke tijdschrift Science uitgeroepen tot het wetenschappelijke hoogtepunt van 2012.

Het bestaan van het elementaire deeltje, dat alle andere deeltjes massa geeft, werd in juli vrijwel zeker aangetoond door het Europees Centrum voor Kernonderzoek (CERN). Het deeltje is vernoemd naar de Britse natuurkundige Peter Higgs, die in 1964 met de theorie kwam dat een dergelijk deeltje moet bestaan.

Het Higgs-bosondeeltje is zo belangrijk, dat het ook wel het God-deeltje wordt genoemd. Massa beïnvloedt hoe deeltjes zich gedragen. Higgs-bosonen bepalen dus uiteindelijk wat wij om ons heen zien, van de kleinste levende wezens tot de grootste sterrenstelsels.

Mijlpaal in begrip van de natuur
Het is nog niet helemaal zeker dat het gevonden deeltje ook daadwerkelijk het Higgs-bosondeeltje is, maar wetenschappers zijn daarvan wel overtuigd. Het gevonden deeltje heeft namelijk dezelfde massa als een Higgs-boson. Natuurkundige Fabiola Gianotti noemde het een "duidelijk teken". CERN zelf beschreef de ontdekking als "een mijlpaal in ons begrip van de natuur". De ontdekking gebeurde in de deeltjesversneller in de buurt van Genève.

Curiosity
Tweede op de lijst van wetenschappelijke hoogtepunten in 2012 staat Curiosity, de robot die in augustus op de planeet Mars landde. Op de derde plaats staat de ontdekking dat het menselijk genoom is opgebouwd uit meer actieve dan inactieve onderdelen. Volgens de conclusies van het project is rond de 80 procent van het menselijk genoom, de cel die erfelijke informatie opslaat, actief.

(HLN)

04-01-2013

Temperatuur onder absolute nul bereikt

Natuurkundigen zijn erin geslaagd atomen tot onder het absolute nulpunt te koelen. De prestatie werpt mogelijk een nieuw licht op de mysterieuze donkere materie in het heelal.

Voor het eerst zijn natuurkundigen erin geslaagd gasatomen te koelen tot onder het absolute nulpunt. Daarmee hebben ze bewezen dat negatieve temperaturen in de praktijk mogelijk zijn.

Wij zijn bij onze gebruikelijke temperatuursschaal wel gewend aan negatieve getallen (bijvoorbeeld -3°C). Het alternatief, de kelvinschaal, is een ander geval. Deze begint bij de ‘absoluut’ laagste temperatuur, 0 kelvin (-273,15°C). Op het nulpunt staan alle deeltjes in een gas helemaal stil. Omdat de beweging van deeltjes gerelateerd is aan temperatuur, zou niets kouder kunnen zijn dan 0 kelvin. Die bewering houdt echter geen stand, omdat temperatuur ook afhankelijk is van de manier waarop de energie bij de deeltjes is verdeeld.

Je kunt je zo’n energieverdeling voorstellen als een helling. Deeltjes met veel energie liggen hoog op de helling, terwijl laag-energetische deeltjes zich onderaan bevinden. Rond het absolute nulpunt hebben alle deeltjes een minimale energie. Ze liggen dan als groepje aan de voet van de helling. Als de temperatuur stijgt, neemt de energie toe. Niet elk deeltje heeft dan evenveel energie. Het resultaat: deeltjes liggen her en der op de helling, op verschillende hoogten. Het geheel ziet er dan meer chaotisch uit dan toen de deeltjes nog netjes bijeen lagen in het dal. Hoe meer energie je toevoegt, hoe meer de deeltjes zich verdelen op de helling. Bij de maximale mogelijke temperatuur liggen de deeltjes met een optimale spreiding op de helling.



De dip onder de nul

Ook op dat moment kun je nog steeds energie in het systeem blijven pompen, maar de temperatuur kan niet meer stijgen. Wel dwing je de deeltjes weer in beweging. Omdat ze niet verder uiteen kunnen, moeten ze wel dichter bijeen kruipen. Uiteindelijk vormen ze ook nu één groep, maar juist aan de top van de helling, in plaats van in het dal.

Op het moment dat de maximumtemperatuur wordt gepasseerd, vertoont de natuurkunde vreemde sprongen. Eerst neemt bij toenemende energie de temperatuur toe, en daarmee de verdeeldheid van de deeltjes op de helling. Na de maximumtemperatuur vindt echter opeens een omslag plaats: meer energie betekent minder verdeeldheid. En dat is alleen mogelijk als er een negatieve temperatuur in het spel is. Alle deeltjes aan de top van de helling betekent dus een dip onder het nulpunt.

Deze theorie is al in 2005 opgesteld door de Nederlandse fysicus Allard Mosk, maar wetenschappers van de universiteit van München slaagden er nu in de negatieve temperatuur ook daadwerkelijk in het lab te maken. Ze plaatsen zo’n honderdduizend kaliumatomen, met een temperatuur net boven de 0 kelvin, in een vacuüm. Vervolgens gebruikten ze lasers om de deeltjes energie te geven. De atomen werden zo plots bovenop de helling gezet. Als een deeltje eenmaal bovenaan lag, kon hij niet meer naar beneden ‘rollen’. Daarvoor is namelijk bewegingsenergie nodig is, en omdat het systeem in een vacuüm zat, kon het deeltje deze energie nergens vandaan halen. Hij bleef dus op zijn plaats.

Door de hele groep deeltjes plotsklaps op de helling te tillen, waren negatieve temperaturen een feit. ‘We bereikte temperaturen tot min één nanokelvin’, verklaart medeonderzoeker Ulrich Schneider aan LiveScience. Een nanokelvin is een miljardste van een graad.

Omdat een negatieve temperatuur gepaard gaat met een negatieve druk, vermoedt het Duitse onderzoeksteam een verband tussen negatieve temperaturen en donkere energie. Deze energie is de nog onverklaarde motor die zorgt dat het heelal versneld uitdijt. Voor een versnelde groei is een negatieve druk essentieel. Schneider overlegt momenteel samen met kosmologen of er misschien een parallel bestaat tussen donkere energie en negatieve temperaturen.

Ans Hekkenberg

(NWTonline)

10-01-2013

Doorbraak: 'permanente' gehoorschade is omkeerbaar



Door haarcellen in het oor te regenereren, hopen wetenschappers 'permanente' gehoorschade om te keren. De nieuwe medicatie (LY411575) is baanbrekend, aangezien men doofheid door blootstelling aan luide muziek of lawaai, infecties en giftige stoffen nooit eerder kon genezen.

Onderzoekers van de Harvard Medical School zijn er in geslaagd om het gehoor van muizen die doof werden door harde geluiden deels te herstellen. Door de sensorische haartjes in het binnenoor te regenereren, worden geluidsgolven opnieuw omgezet in boodschappen naar het auditieve centrum in het brein.

Anders dan vogels en vissen kunnen zoogdieren deze haarcellen niet zelf herstellen. Bij de nieuwe aanpak worden cellen in het oor geherprogrammeerd door het blokkeren van 'Notch', een proteïne die voorkomt dat stamcellen in het slakkenhuis zich omzetten in sensorische haartjes.

"Deze bevindingen zijn zeer waardevol als je beseft dat 250 miljoen mensen wereldwijd last hebben van gehoorverlies", stelt leidinggevend onderzoeker Albert Edge. Het doel is nu gerichte medicatie te ontwikkelen om ernstige gehoordschade aan te pakken.

(HLN)

10-01-2013

De hologram-projector komt eraan.
Chip vol nano-antennes verstuurt beeld.

Met lenzen kun je licht aardig manipuleren, maar het golfaspect - de fase – is niet tot in detail beheersbaar. Met een chip vol nano-antennes lukt dat nu wel voor infrarood licht.


Links de chip met 64x64 antennes, rechts een beeld - het logo van MIT - dat ermee verstuurd is. Het beeld ontstaat niet op de chip door pixels aan of uit te zetten; alle pixels staan aan, met precies zulke faseverschillen, dat ze verderop dit beeld projecteren. Dat het beeld zich herhaalt is een artefact van deze interferentie-techniek.

Fysici zoeken al lang naar een praktische methode om een optische phased array te maken, een 'zendantenne' voor zichtbaar licht met veel pixels en volledige controle over de fase van het licht dat elke pixel uitzendt. Optisch lukt het nog niet, maar met infraroodlicht nu wel.

Met veel langere elektromagnetische golven, zoals gebruikt in radar, kan dat al lang. Een phased array radar bestaat uit een regelmatig patroon van vele antennes die elk een radiosignaal met dezelfde golflengte maar met een iets verschillende fase uitzenden.

Faseverschil
De fase is een getal tussen 0 en 360 graden dat aangeeft in welk stadium van zijn periode een golf zit. Faseverschillen tussen twee golven zorgen voor uitdoving (180 graden verschil) of juist versterking (0 of 360 graden) van de lichtgolven. Door de faseverschillen tussen de antennes slim te kiezen, kun je ervoor zorgen dat de golven elkaar bijna overal uitdoven, behalve in een smalle, intense bundel in een gewenste richting, precies wat je met een radar wilt. Door de faseverschilen te variëren, verander je de richting van de bundel.

De afstand tussen de antennes moet van dezelfde grootte-orde zijn als de golflengte, 1,5 micrometer (0,0015 mm) voor dit infraroodlicht. In Nature presenteren fysici van het Massachusetts Institute of Technology nu een phased array met 64x64 (4096) infrarood zendantennes (pixels) die met standaard technieken uit de halfgeleiderindustrie zijn aangelegd. Elke antenne is ongeveer 3 micrometer groot, en ze passen met z'n allen op een chip van iets meer dan een halve millimeter in het vierkant.

Instelbaar
In dit prototype is het faseverschil tussen de antennes nog hardwired (bij de fabricage ingebakken). In de praktijk wil je een razendsnel instelbaar faseverschil, omdat je dan elk gewenst golffront (de combinatie van alle afzonderlijk uitgezonden lichtgolven) met de chip kunt uitzenden. Zo kun je in principe holografische afbeeldingen uitzenden.

Een hologram is een twee-dimensionale weergave van een driedimensionaal beeld (dat wil zeggen, een beeld met diepte). Een gewone foto legt in elke pixel alleen de intensiteit en kleur van het licht vast, terwijl een hologram ook informatie bevat over de fase van de lichtgolven afkomstig uit elk punt.

Daarvoor hebben de onderzoekers tot nu toe alleen een kleiner prototype van 8 x8 pixels gemaakt, waarbij het faseverschil van elke pixel met een stroompje aan te sturen is. De fabricagetechniek is schaalbaar, meerdere modules zijn zonder principiële problemen samen te voegen. Om dit ook met zichtbaar licht te realiseren, moeten de antennetjes nog verder geminiaturiseerd worden, en kunnen ze ook niet meer uit het traditionele chipmateriaal silicium gemaakt worden.

Wat kan je met zo'n (bijna) optisch phased array? De onderzoekers denken aan toepassingen waarbij je met een nauwkeurig fasegestuurde lichtbron door matglas of troebele levende weefsels heen toch een helder beeld kunt krijgen, aan het projecteren van bewegende hologrammen of het razendsnel aansturen van grote sensor-netwerken.

Large-scale nanophotonic phased array, J. Sun e.a., Nature, 10 januari 2013

(wetenschap24)

11-01-2013

Wetenschap presenteert enorme tabaksplant ‘die voor eeuwig jong blijft’



Normaal worden tabaksplanten maar enkele maanden oud. Maar wetenschappers hebben nu een exemplaar gekweekt dat al acht jaar meegaat en maar blijft groeien. De tabaksplant is inmiddels uitgegroeid tot een ware reus en lijkt met zijn knalgroene bladeren eeuwig jong te blijven. De nieuwe technologie kan ons in de toekomst wellicht helpen om aan de groeiende vraag naar voedsel te voldoen.

Wetenschappers van het Fraunhofer Instituut voor Moleculaire Biologie en Toegepaste Ecologie hebben de fontein der eeuwige jeugd voor tabaksplanten ontdekt. Normaal gesproken bloeit een tabaksplant na drie tot vier maanden en legt deze niet lang daarna het loodje. In dat korte tijdsbestek worden de planten hooguit twee meter hoog.

Gen
De onderzoekers hebben nu een genetische ‘knop’ ontdekt die ervoor kan zorgen dat de planten niet gaan bloeien en dus ook niet sterven. Ook zijn ze erin geslaagd om factoren die ervoor zorgen dat de groei van tabaksplanten beperkt wordt, af te remmen. “We veranderen de expressie van een bepaald gen, of beter gezegd de informatie die erin zit, zodat het bloeien van de plant wordt uitgesteld,” vertelt onderzoeker Dirk Prüfer. Vervolgens plaatsen ze het aangepaste gen terug in de plant.

Indrukwekkend
Het resultaat is indrukwekkend. “De eerste van onze tabaksplanten is nu bijna acht jaar oud en blijft nog steeds groeien en groeien,” vertelt onderzoeker Dirk Prüfer. “Hoewel we deze regelmatig bijknippen, is deze nu al 6,5 meter hoog. Als onze kas wat hoger was, was deze wellicht nog hoger geweest.” De plant heeft inmiddels een stam van zo’n tien centimeter dik en blaakt van gezondheid: normaal gesproken worden de bladeren van tabaksplanten snel geel, waarna ze uitvallen. De door de onderzoekers aangepast tabaksplant heeft mooie, heldergroene bladeren.

Voortplanting De onderzoekers benadrukken dat de technologie niet op elke plantensoort kan worden toegepast. “Onze methode is hoogstwaarschijnlijk alleen succesvol zolang de bloemen van de planten in kwestie geen significante rol spelen.” Zo kan de methode bijvoorbeeld prima worden losgelaten op suikerbieten, maar niet op koolzaad. Het voorkomen dat planten gaan bloeien, heeft natuurlijk wel voordelen: planten die niet bloeien, produceren ook geen zaad en kunnen zich dus niet op oncontroleerbare wijze vermenigvuldigen.

Voedselproductie
Maar wat hebben we aan zo’n acht jaar oude en zes meter hoge tabaksplant? Op het eerste oog misschien niet veel. Maar de onderzoekers wijzen erop dat de aanpak waarschijnlijk ook in het geval van andere planten werkt. Zo zijn ze op dit moment aan het experimenteren met aardappelplanten. Mogelijk kunnen ze er op vergelijkbare wijze als bij de tabaksplant voor zorgen dat de aardappelplanten groter worden en meer zetmeel leveren. In de toekomst is dat waarschijnlijk geen overbodige luxe: om aan de groeiende vraag naar voedsel te kunnen voldoen, moet een hectare land tegen 2050 het dubbele opleveren van wat een hectare nu oplevert. “Deze nieuwe technologie brengt ons een stuk dichter bij dat doel.”

In de toekomst willen onderzoekers de beperkte groei van planten liever anders aan gaan pakken. Ze willen dan chemische stofjes gaan gebruiken die veranderingen in de DNA-sequentie van zaden teweegbrengen. Het grote voordeel daarvan is dat planten niet meer genetische aangepast hoeven te worden, maar dat zaden worden aangepast en dat die zaden vervolgens op dezelfde manier als gewone planten kunnen uitgroeien tot een volwassen plant.

(scientias.nl)

quote:

Op dinsdag 15 januari 2013 01:31 schreef Kees22 het volgende:

[..]

Zouden mutatis mutandis mensen die niet geil worden en zich ook niet (willen) voortplanten onsterfelijk zijn?

17-01-2013

NASA stuurt Mona Lisa met behulp van lasers naar de maan



Wetenschappers hebben met behulp van lasers een foto van de wereldberoemde Mona Lisa naar de LRO – een ruimtesonde die op dit moment om de maan cirkelt – gestuurd. Het is een primeur: voor het eerst werd er middels lasers met een satelliet om de maan gecommuniceerd.

Om bij de LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) te arriveren, moest Mona Lisa meer dan 380.000 kilometer afleggen. Een digitale versie van het portret verliet de aarde vanaf het Next Generation Satellite Laser Ranging station en arriveerde uiteindelijk bij het Lunar Orbiter Laser Altimeter Instrument, aan boord van LRO.

Bijzonder
Het is een bijzondere prestatie, zo benadrukt onderzoeker David Smith. “Het is voor het eerst dat iemand erin geslaagd is om middels lasers over planetaire afstanden te communiceren.” Normaal gesproken gebruiken satellieten die zich relatief ver van de aarde verwijderd weten en zich dus niet in een baan om de aarde bevinden, radiogolven voor communicatie. LRO is de enige satelliet in een baan rondom een ander hemellichaam dan de aarde, die niet alleen gebruik maakt van radiogolven, maar ook van lasers. “Omdat LRO al zo ingericht is dat deze middels het LOLA-instrument (het eerder genoemde Lunar Orbiter Laser Altimeter Instrument, red.) lasersignalen kan ontvangen, hadden we een unieke kans om te communiceren met een verre satelliet,” vertelt onderzoeker Xiaoli Sun.

Hoe werkt het?
Het versturen van het digitale kiekje was overigens nog niet zo gemakkelijk. De onderzoekers verdeelden de Mona Lisa eerst in 152 bij 200 pixels. Vervolgens werd elke pixel omgezet in een tint grijs. Die verschillende tinten grijs werden weer vertegenwoordigd door een getal tussen 0 en 4095. Elke pixel werd vervolgens verstuurd door een laserpuls, waarbij de puls in één van de 4095 mogelijke tijdvakken werd verstuurd. De volledige afbeelding werd zo met een snelheid van zo’n 300 bit per seconde verstuurd. LOLA ontving de laserpulsen en door te kijken naar de ontvangsttijden kon deze achterhalen welke grijswaarde pixels hadden (0 tot en met 4095) en waar ze thuishoorden. En dat alles gebeurde zonder dat de onderzoekers de belangrijkste taak van LOLA (het in kaart brengen van het maanlandschap) en de belangrijkste taak van NGSLR (LRO volgen) in de weg zaten.

Het plaatje
LRO stuurde het kiekje dat de orbiter ontvangen had ook weer terug naar de aarde. En daaruit blijkt wel dat LRO Mona Lisa in redelijk goede staat ontvangen heeft. ER mist hier en daar wat informatie, maar dat komt door turbulentie in de atmosfeer van de aarde. Maar zo’n niet helemaal compleet plaatje is heel gemakkelijk op te poetsen.


Het ontvangen kiekje (links) en het opgepoetste kiekje (rechts). Foto’s: Xiaoli Sun / NASA Goddard.

NASA werkt hard aan lasercommunicatie in de ruimte. Zo zal de volgende maanmissie worden uitgevoerd door een verkenner die ook tot communicatie met lasers in staat is. Experimenten met communicatie middels lasers helpen wetenschappers om de technologie verder te verfijnen.

(scientias.nl)

quote:

Op maandag 21 januari 2013 01:51 schreef Kees22 het volgende:
Wat is de winst ten opzichte van radiogolven, die kennelijk heel goed in staat zijn om digitale informatie te versturen?

de verbinding is vele malen sneller is dan traditionele radioverbindingen waardoor grote hoeveelheden gegevens die nu nauwelijks per radioverbinding te versturen zijn met een laserverbinding wel verzameld kunnen worden

20-01-2013

Nieuwe structuur van dna ontdekt bij mensen



De gekende structuur van dna is de 'wokkel', een gedraaide structuur van twee strengen. Nu is voor het eerst een verdubbeling daarvan aangetoond bij menselijke cellen. Onderzoekers van University of Cambridge publiceerden hun bevindingen in Nature Methods. Ze stellen dat het vierstrengs-dna een belangrijk doelwit kan zijn in de behandeling van kanker.

Het vierstrengs-dna ziet er meer uit als een vierkant van strengen die onderling verbonden zijn. De onderzoekers toonden een verband aan tussen de concentratie van het vierstrengs-dna en de celdeling. Ze zagen dat deze nieuwse ontdekte structuur vaker voorkomt vlak voor de celdeling.

Normaal gesproken wordt het dna bij elke celdeling afgelezen en verdubbeld. Bij kanker gaat dit proces niet helemaal volgens plan, waardoor cellen zich ongecontroleerd vaak delen. Hierdoor ontstaan tumoren.

Kankerbehandeling
"We tonen aan dat viervoudig dna vaker voorkomt bij cellen die snel delen zoals kankercellen", stellen de onderzoekers van Cambridge. Ze zien het vierstrengs-dna als doelwit in de behandeling van kanker. Aangezien deze vorm van dna vooral voorkomt bij sneldelende kankercellen. Het uitschakelen van dit dna zou dan de overmatige celdeling stoppen.

De Britten denken vooral de deling van kankercellen te kunnen stoppen door zich specifiek op het verstrengs-dna te richten. Zo wordt niet het hele dna aangevallen en de normale celdeling gestopt. In het onderzoek lukt het ze ook om met behulp van een remmer de concentratie van de vierdubbele helix terug te dringen.

Het erfelijk materiaal bestaat normaal gesproken uit een dubbele helix, twee strengen dna die elkaar aanvullen en om elkaar gedraaid zitten. James Watson en Francis Crick ontdekten deze structuur in 1953.

In het jaar van het 60-jarige jubileum van de dubbele helix, vonden de onderzoekers van Cambridge dus een verdubbeling van die dubbele helix in levende menselijke cellen. Eerdere onderzoeken toonden het vierstrengs dna al eens aan in reageerbuisjes, maar tot nu kon niemand dit in levende cellen terugvinden.

(HLN)

21-01-2013

Wetenschapper: "Ik kan een neanderthalerbaby maken, heb enkel een vrouw nodig"


© Thinkstock.

Een wetenschapper zegt dat hij met behulp van oud DNA de baby van een neanderthaler zou kunnen klonen. Hij heeft enkel een vrouw nodig die als draagmoeder wil optreden. Het proces is echter in de meeste landen illegaal.

George Church is een geneticaprofessor aan de Harvard School of Medicine. Hij gelooft dat neanderthalers helemaal geen brutale en primitieve wezens waren, maar juist heel intelligent bleken. Ze behoren tot onze voorouders en zijn 33.000 jaar geleden uitgestorven. Volgens de wetenschapper zou een verandering in het menselijke genoom ook de sleutel kunnen bieden om ziektes zoals kanker en HIV te genezen en onze levensverwachting tot 120 jaar kunnen brengen.


© belga.

"Ik heb al voldoende DNA uit fossielen kunnen halen om het DNA van deze uitgestorven mensensoort te herstellen", zegt Church in het Duitse magazine Der Spiegel. "Nu heb ik alleen nog een avontuurlijke vrouw nodig." De wetenschapper claimt in staat te zijn om de foetus van een neanderthaler te kunnen maken en die in een vrouw in te brengen zodat ze als draagmoeder kan optreden.

Slimmer dan moderne mens
Church geniet in wetenschappelijke kringen behoorlijk veel respect. Hij hielp bij het opstarten van het 'Human Genome Project', een project dat het menselijke DNA in kaart wil brengen. "We kunnen allerlei soorten dieren klonen, dus dan kunnen we dat ook met mensen. Waarom zouden we het dan niet doen?", zegt Church. "Neanderthalers denken anders dan wij. Het zou zelfs kunnen dat ze slimmer zijn dan wij."

Veel collega's zullen zijn uitspraak niet graag horen en het klonen van mensen is in veel landen dan ook verboden. Church sluit wel uit om oudere, uitgestorven wezens, zoals dino's, opnieuw tot leven te brengen. De houdbaarheidsdatum van DNA blijkt immers ook op ongeveer één miljoen jaar te liggen.

(HLN)