[CENTRAAL] Wetenschap & Technologie in het Nieuws #4

02-11-2017

Bacterie maakt groenere bouwstenen voor plastic

De productie van grondstoffen voor plastics kost veel energie en is bovendien erg vervuilend. De Wageningse promovendus Youri van Nuland heeft dit proces nu een stuk groener gemaakt met zijn aangepaste bacterie die in één stap moleculen omzet in bouwstenen voor plastic.

Om een plastic te maken heb je over het algemeen twee bouwstenen nodig die aan elkaar ‘klikken’. Door dit proces vaak te herhalen krijg je lange strengen kunststof. De bouwstenen van veel plastics zijn zogenoemde dizuren – moleculen met twee zuurgroepen aan de uiteinden – of diolen – moleculen met twee alcoholgroepen aan de uiteinden. Deze groepen reageren snel met elkaar of andere bouwstenen en dat maakt de klikreactie makkelijker. Ze hebben alleen één groot nadeel: het kost veel energie om ze te produceren en er komt bovendien veel CO2 bij vrij. Promovendus Youri van Nuland van Wageningen University & Research heeft daar iets op gevonden: een bacterie die de bouwstoffen in één stap kan maken.


Butaan, een voorbeeld van een alkaan met vier koolstofatomen (zwarte bollen) en twaalf waterstofatomen (witte bollen)

 Wikimedia Commons, Ben Mills and Jynto via publiek domein

Aangepaste bacterie

Van Nuland wilde in zijn promotie in eerste instantie alkanen, moleculen bestaande uit een rechte streng koolstof en waterstof, omzetten in dizuren. Daarvoor gebruikte hij een aangepaste E. coli-bacterie waar hij het enzym alkaanhydroxylase aan toevoegde. “Dat enzym zet selectief een van de uiteinden van een alkaan om in zuurgroepen”, legt Van Nuland uit. “Wij hebben hem met behulp van andere enzymen zo ver gekregen om ook de andere kant om te zetten in een zuur.”

Het enzym zet echter niet in één keer zuurgroepen op de alkaan. Als eerste stap voegt het alcoholgroepen toe aan het alkaan, waardoor er een diol ontstaat, en zet die diol vervolgens weer om in een dizuur. “Ik vroeg me af of we de reactie ook bij de diol konden stoppen, zodat we niet het dizuur maar de diol in konden isoleren”, vertelt Van Nuland. Dit bleek mogelijk door nog een enzym toe te voegen: alcohol acetyltransferase. “Dit tweede enzym zorgt ervoor dat de alcoholgroepen reageren met acetyl-CoA, een molecuul dat al aanwezig is in de bacterie”, legt Van Nuland uit. “Hierdoor is de alcohol beschermd en kan de zuurgroep niet meer vormen.”


Efficiënt

De bescherming kun je uiteindelijk makkelijk verwijderen en dan heb je de diol in handen. Het hele proces is volgens Van Nuland erg efficiënt. “We hebben de reactie getest met alkanen van verschillende lengtes. Het ene startproduct geeft meer opbrengst dan de ander, maar we zien over het algemeen dat we maar een klein percentage bijproducten krijgen.” Of de reactie ook op grote schaal zo goed werkt, heeft de promovendus nog niet kunnen testen. “Mijn promotietraject liep ten einde, maar je kunt in principe gewoon meer bacteriën gebruiken, dus ik verwacht niet veel problemen.” Inmiddels heeft de universiteit een patent aangevraagd voor het proces, en Van Nuland verkent nu of diol- en dizuurfabrikanten geïnteresseerd zijn in de technologie.

Hoewel de productie een stuk minder vervuilt dan de klassieke methodes, kun je het proces niet direct biobased noemen. De grondstoffen komen namelijk nog steeds gewoon uit olie. “De alkanen die we gebruiken haal je nu nog uit olie. Maar met deze route gaan we veel efficiënter te werk en stoten we minder broeikasgas uit. Verder bestaan er al processen waarbij ze alcoholen uit biomassa produceren, die kunnen we ook omzetten naar diolen.”


De Escherichia coli bacterie

 Wikimedia Commons, NIAID via CC BY 2.0

Afwachten

Van Nuland heeft nu zijn promotie achter de rug en werkt hij in Wageningen als postdoc. Hij zou het liefst verder gaan met dit project, maar op dit moment hebben ze nog geen industriële partner gevonden. Hij moet dus nog even afwachten. “Ik verwacht wel dat het opgepikt gaat worden”, zegt Van Nuland. “De bacterie is erg flexibel en kan veel verschillende producten maken. En uiteindelijk moeten we toch allemaal naar schonere processen.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden

(kennislink.nl)

Denk dat een veel groter probleem de is dat plastics niet biologisch afbreekbaar zijn

quote:

Op vrijdag 3 november 2017 09:16 schreef Pietverdriet het volgende:
Denk dat een veel groter probleem de is dat plastics niet biologisch afbreekbaar zijn

Inderdaad

08-11-2017

Wetenschappers planten miniversie van menselijk brein in bij muizen en ethici zijn in alle staten



 © ThinkStock

Wetenschap & Planeet Twee papers die deze week worden voorgesteld op een vermaard congres voor neurowetenschappers in de Verenigde Staten, onthullen dat ze organoïdes – zeg maar miniversies – van een menselijk brein hebben ingeplant bij muizen en ratten. Ethici zijn gealarmeerd, want die nieuwe ontwikkeling zou de dieren wel eens een verhoogd bewustzijn kunnen geven.

Het creëren van menselijk hersenweefsel uit stamcellen zelf is niet nieuw. Het gebeurde voor het eerst vier jaar geleden in een lab in Wenen. De meest geavanceerde zijn niet groter dan een linze en werden tot nu toe alleen gekweekt in testbuizen. Ze pulseren met dezelfde soort elektrische activiteit die echte hersenen aansturen en doen nieuwe neuronen ontstaan. Ze ontwikkelen ook de zes lagen van de menselijke hersenschors, die onder meer verantwoordelijk is voor ons denken, beoordelingsvermogen en onze spraak.

Zulke organoïdes zijn een revolutionaire stap in het onderzoek naar de ontwikkeling van het menselijke brein en ziektes zoals Alzheimer en Zika. Maar het brengt de wetenschap ook in onbekende ethische wateren. “Niet dat ik denk dat een organoïde in een proefbuis kan denken, maar we moeten wel bekijken wat de ethische impact van deze ontwikkeling is”, aldus neurowetenschapper Hongjun Song van de universiteit van Pennsylvania.

Dringend

Daarover nadenken is sinds deze week net iets dringender geworden. Want op het jaarlijkse congres van de Society for Neuroscience in het Amerikaanse Washington DC stellen twee teams van wetenschappers deze week een rapport voor waaruit blijkt dat ze zulke miniversies van het menselijke brein ingeplant hebben in de hersenen van muizen en ratten. En waarin het vooruitzicht wordt geopperd dat die minihersenen zich verder zouden kunnen ontwikkelen in de dieren.

Een lab bevestigt zelfs dat het de organoïdes verbond met de bloedsomloop van de knaagdieren, waardoor ze verder kunnen groeien. De enige manier om uiteindelijk volledig ontwikkelde hersenen te simuleren, waarmee aandoeningen als autisme, epilepsie en schizofrenie onderzocht kunnen worden, zo klinkt het. “We komen zo op compleet onbekend ethisch terrein”, zegt Christof Koch van het Allen Institute for Brain Science in Seattle. “De wetenschap gaat zo snel, dat de ethiek niet kan bijhouden.”


 © Reuters

Idem voor de wetgeving, want waar de National Institutes of Health een moratorium hebben op het verlenen van fondsen aan research die menselijke stamcellen in embryo’s van gewervelde dieren inbrengt, bestaat er nog geen wetgeving rond het inplanten van de pas ontwikkelde organoïdes.

In de nieuwe experimenten – waarover nog nooit werd gecommuniceerd – bleken de meeste transplantaties succesvol en eentje hield het zelfs twee maanden uit. Meer nog, ontwikkelde neuronen van het menselijke brein stuurden axons – die elektrische signalen van het ene neuron naar het andere overbrengen – naar verscheidene delen van het brein van het knaagdier. Over de grootte van de organoïdes en de effecten op het gedrag van de muis wilde Fred Gage van het Salk Institute, een van de meest vermaarde neurobiologen ter wereld, echter nog niets kwijt tot zijn paper gepubliceerd is.

Frankenstein

Voor alle duidelijkheid: zo een miniversie van het menselijk brein kan zelfs nog niet de grootte van de hersenen van een kind bereiken in een muis en dat beperkt bijna zeker hoe complex ze kan worden. Beide experimenten gebruikten ook volwassen ratten, van wie de hersenen niet meer groeien. Anders zou het kunnen zijn als ze al ingeplant worden in foetussen. “Het is moeilijk voor te stellen hoe dat menselijke cognitieve capaciteiten zoals het bewustzijn zou beïnvloeden bij de dieren”, aldus bio-ethicus Jonathan Kimmelman van de McGilluniversiteit van Montreal.

Het is hoe dan ook een interessante discussie volgens zijn collega Josephine Johnston van The Hastings Center. “We deden in het verleden experimenten op muizen omdat ze niet menselijk zijn. Maar als we hen kleine menselijke breinen geven. Wat betekent dat voor hun intelligentie? En hun bewustzijn?”

We deden in het verleden experimenten op muizen omdat ze niet menselijk zijn. Maar als we hen kleine menselijke breinen geven. Wat betekent dat voor hun intelligentie? En hun bewustzijn?

Bio-ethicus Josephine Johnston

En ook hun collega Hank Greely van de universiteit van Stanford maakt die bedenking. “Op zeker moment in de toekomst kan het zijn dat wat we gemaakt hebben zelfs een zeker respect verdient. Volgend jaar vieren we de 200ste verjaardag van ‘Frankenstein’ van Mary Shelly. Ik denk dat het verhaal een nieuwe relevantie heeft in het licht van de ontwikkelingen waarover we het hier hebben.”

(HLN)

08-11-2017

3d-geprinte origami



Onderzoekers van de TUD zijn erin geslaagd om met een gewone 3d-printer en eenvoudig 3d-printmateriaal platte structuren te printen die zichzelf vervolgens in een driedimensionale vorm vouwen.

Tot nu toe was dit alleen mogelijk met speciale, veel duurdere printers en printmateriaal.

Hoewel het eenvoudig klinkt, komt er nog heel wat bij deze opvouwtechniek kijken. Zo moeten bepaalde delen zich in een vaste volgorde en volgens vooraf geplande stappen op­vouwen, wat het nodige programmeerwerk vooraf vergt.

De techniek maakt onder meer de productie van prothesen met een poreuze binnenzijde mogelijk, zodat zich hier stamcellen van de patiënt kunnen nestelen.

(technischweekblad.nl)

14-11-2017

Nederlanders testen 'lichtzeil' gemaakt van grafeen

Gaat dit materiaal in de toekomst onze ruimtevaartuigen voortstuwen?

Stephen Hawking kwam anderhalf jaar geleden met een fantastisch plan op de proppen. Hij wilde op korte termijn een ruimtevaartuig naar de dichtstbijzijnde ster sturen. Die ster bevindt zich op een slordige 4,3 lichtjaar afstand. Dat is omgerekend zo’n 40 biljoen kilometer. Maar Hawking liet zich niet door die afstand uit het veld slaan. Hij acht het mogelijk om die afstand in twintig jaar tijd te overbruggen. Wat betekent dat zijn ruimtevaartuig moet reizen met een snelheid van 60.000 kilometer per seconde.

Een lichtzeil
Het lijkt onmogelijk. Maar dat is het – op papier – zeker niet. Men neme gewoon een ruimtevaartuig dat bijna niets weegt en hangt het aan een lichtzeil. Vervolgens stuw je dat lichtzeil – en dus ook het ruimtevaartuigje dat eraan hangt – voort met behulp van een krachtige laserstraal die je vanaf de aarde op het lichtzeil richt (zie kader). Hierdoor wordt het ruimtevaartuig flink versneld en verkrijgt het voldoende snelheid om binnen 20 jaar bij Alpha Centauri te arriveren.

Als licht door een oppervlak wordt gereflecteerd of geabsorbeerd, oefent het een kracht uit die het oppervlak wegduwt van de lichtbron. Door handig gebruik te maken van die stralingsdruk is het in theorie mogelijk om objecten in de ruimte op snelheid te brengen zonder dat daarvoor brandstof nodig is. Maar: de van stralingsdruk afkomstige stuwkracht is zwak. Het betekent dat het lichtzeil een behoorlijke oppervlakte moet hebben en heel licht moet zijn om een effectieve voortstuwing mogelijk te maken. Daarnaast moet het lichtzeil natuurlijk wel stevig zijn en niet zomaar knappen. Ook wat dat laatste betreft is grafeen aantrekkelijk: het is niet alleen licht, maar ook heel sterk.

Grafeen
Voor Hawkings voorstel werkelijkheid kan worden, is er echter nog wel wat werk aan de winkel. Zo moeten we eerst uit zien te vogelen waar we dat lichtzeil van kunnen maken. Aan de TU Delft hebben ze daar wel ideeën over. Een team van vier jonge onderzoekers stelt voor om grafeen te gebruiken. “Als je een lichtzeil wilt maken, is het heel belangrijk dat de materialen waarvan je het zeil maakt heel erg weinig wegen,” vertelt onderzoeker Vera Janssen. En grafeen voldoet aan die eis. Het is namelijk slechts één atoom dik.

Gewichteloosheid
Maar is het ook echt geschikt voor gebruik in de ruimte? Dat gaan de onderzoekers deze week uitzoeken. Ze testen het materiaal in een omgeving die de omstandigheden in de ruimte nabootst: de valtoren van ZARM in Bremen. Tijdens het experiment wordt een capsule met daarin grafeenmembranen omhoog en omlaag gekatapulteerd in een 146 meter hoge toren. Dat leidt tot 9,3 seconden gewichteloosheid. De onderzoekers laten tijdens het experiment laserlicht schijnen op de vrij zwevende grafeenmembranen om te kijken wat dat met de membranen doet.

Testzeil
Je kunt de membranen zien als een soort testzeilen. De onderzoekers verwachten dat de testzeilen door de stralingsdruk van het laserlicht ongeveer 2 millimeter verplaatst worden. Het experiment stelt de onderzoekers in staat om de stuwkracht die het laserlicht op de testzeilen uitoefent, te bepalen. En na te gaan of grafeen een geschikt materiaal is om lichtzeilen van te maken.

En wie weet brengt het werk van de onderzoekers ons een stapje dichter bij de droom van Hawking: een bezoek brengen aan de dichtstbijzijnde ster én dichtstbijzijnde aardachtige exoplaneet. Want wat Hawking nog niet wist toen hij zijn plannen in april vorig jaar uit de doeken deed, was dat die dichtstbijzijnde ster zo’n – potentieel leefbare – planeet herbergt.

(scientias.nl)

quote:

Op woensdag 15 november 2017 09:07 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
14-11-2017

Nederlanders testen 'lichtzeil' gemaakt van grafeen

Gaat dit materiaal in de toekomst onze ruimtevaartuigen voortstuwen?

Stephen Hawking kwam anderhalf jaar geleden met een fantastisch plan op de proppen. Hij wilde op korte termijn een ruimtevaartuig naar de dichtstbijzijnde ster sturen. Die ster bevindt zich op een slordige 4,3 lichtjaar afstand. Dat is omgerekend zo’n 40 biljoen kilometer. Maar Hawking liet zich niet door die afstand uit het veld slaan. Hij acht het mogelijk om die afstand in twintig jaar tijd te overbruggen. Wat betekent dat zijn ruimtevaartuig moet reizen met een snelheid van 60.000 kilometer per seconde.

Een lichtzeil
Het lijkt onmogelijk. Maar dat is het – op papier – zeker niet. Men neme gewoon een ruimtevaartuig dat bijna niets weegt en hangt het aan een lichtzeil. Vervolgens stuw je dat lichtzeil – en dus ook het ruimtevaartuigje dat eraan hangt – voort met behulp van een krachtige laserstraal die je vanaf de aarde op het lichtzeil richt (zie kader). Hierdoor wordt het ruimtevaartuig flink versneld en verkrijgt het voldoende snelheid om binnen 20 jaar bij Alpha Centauri te arriveren.

Als licht door een oppervlak wordt gereflecteerd of geabsorbeerd, oefent het een kracht uit die het oppervlak wegduwt van de lichtbron. Door handig gebruik te maken van die stralingsdruk is het in theorie mogelijk om objecten in de ruimte op snelheid te brengen zonder dat daarvoor brandstof nodig is. Maar: de van stralingsdruk afkomstige stuwkracht is zwak. Het betekent dat het lichtzeil een behoorlijke oppervlakte moet hebben en heel licht moet zijn om een effectieve voortstuwing mogelijk te maken. Daarnaast moet het lichtzeil natuurlijk wel stevig zijn en niet zomaar knappen. Ook wat dat laatste betreft is grafeen aantrekkelijk: het is niet alleen licht, maar ook heel sterk.

Grafeen
Voor Hawkings voorstel werkelijkheid kan worden, is er echter nog wel wat werk aan de winkel. Zo moeten we eerst uit zien te vogelen waar we dat lichtzeil van kunnen maken. Aan de TU Delft hebben ze daar wel ideeën over. Een team van vier jonge onderzoekers stelt voor om grafeen te gebruiken. “Als je een lichtzeil wilt maken, is het heel belangrijk dat de materialen waarvan je het zeil maakt heel erg weinig wegen,” vertelt onderzoeker Vera Janssen. En grafeen voldoet aan die eis. Het is namelijk slechts één atoom dik.

Gewichteloosheid
Maar is het ook echt geschikt voor gebruik in de ruimte? Dat gaan de onderzoekers deze week uitzoeken. Ze testen het materiaal in een omgeving die de omstandigheden in de ruimte nabootst: de valtoren van ZARM in Bremen. Tijdens het experiment wordt een capsule met daarin grafeenmembranen omhoog en omlaag gekatapulteerd in een 146 meter hoge toren. Dat leidt tot 9,3 seconden gewichteloosheid. De onderzoekers laten tijdens het experiment laserlicht schijnen op de vrij zwevende grafeenmembranen om te kijken wat dat met de membranen doet.

Testzeil
Je kunt de membranen zien als een soort testzeilen. De onderzoekers verwachten dat de testzeilen door de stralingsdruk van het laserlicht ongeveer 2 millimeter verplaatst worden. Het experiment stelt de onderzoekers in staat om de stuwkracht die het laserlicht op de testzeilen uitoefent, te bepalen. En na te gaan of grafeen een geschikt materiaal is om lichtzeilen van te maken.

En wie weet brengt het werk van de onderzoekers ons een stapje dichter bij de droom van Hawking: een bezoek brengen aan de dichtstbijzijnde ster én dichtstbijzijnde aardachtige exoplaneet. Want wat Hawking nog niet wist toen hij zijn plannen in april vorig jaar uit de doeken deed, was dat die dichtstbijzijnde ster zo’n – potentieel leefbare – planeet herbergt.

(scientias.nl)

Crookes Radiometer is een mooi experiment om te laten zien dat licht druk uitoefent, Vergis je niet, lichtdruk (een verwarrende term in het Nederlands) is de kracht die ervoor zorgt dat sterren (met nog genoeg energiereserves om het te produceren) niet in zich te samen vallen door hun zwaartekracht.


[ Bericht 1% gewijzigd door Pietverdriet op 15-11-2017 09:36:43 ]

quote:

Op woensdag 15 november 2017 09:35 schreef Perrin het volgende:

[..]

Is dat niet vooral thermische druk door botsingen van atomen?

Hoe meer massa (groter in massa) en heter de ster, hoe hoger en belangrijker de stralingsdruk . In de zon is de thermische druk belangrijker, maar de zon heeft ook niet zoveel massa dat deze dreigt in elkaar te storten tot een neutronenster.

quote:

Stellar interiors

In stellar interiors the temperatures are very high. Stellar models predict a temperature of 15 MK in the center of the Sun, and at the cores of supergiant stars the temperature may exceed 1 GK. As the radiation pressure scales as the fourth power of the temperature, it becomes important at these high temperatures. In the Sun, radiation pressure is still quite small when compared to the gas pressure. In the heaviest non-degenerate stars, radiation pressure is the dominant pressure component.[15]

https://en.wikipedia.org/(...)re#Stellar_interiors

quote:

Op woensdag 15 november 2017 09:42 schreef Perrin het volgende:

[..]

Ahja bij de joekels wordt die lichtdruk gigantisch.

hij neemt toe met de vierde macht van de temperatuurstijging.
Dat gaat dan snel als je aan de temperaturen zit waarbij Helium en andere zwaardere elementen fusie aangaan.
lichtdruk is trouwens de beste kandidaat voor de "donkere energie", de onbekende kracht die ervoor zorgt dat de expansiesnelheid van het universum toeneemt.
Jaren geleden toen ik hoorde dat de snelheid toenam kwam ik op het idee dat het lichtdruk zou kunnen zijn, ik dacht dat ik een geweldig idee had. Google leerde me dat ik daar zeker niet de eerste mee was.


[ Bericht 16% gewijzigd door Pietverdriet op 15-11-2017 09:55:54 ]

16-11-2017

Primeur: DNA van mens voor het eerst 'in vivo' aangepast

Voor het eerst is het DNA in menselijke cellen in het lichaam van een patiënt aangepast.

Onderzoekers zijn al een tijdje in staat om het DNA van mensen aan te passen. Maar tot voor kort gebeurde dat nog altijd buiten het lichaam: er werden celen uit het lichaam gehaald, aangepast en weer teruggeplaatst. Een Amerikaans ziekenhuis heeft daar nu echter verandering in gebracht. In het UCSF Benioff Children’s Hospital in Oakland is het DNA van een patiënt nu namelijk voor het eerst in het lichaam aangepast.

Huidige behandeling

Op dit moment wordt het syndroom van Hunter behandeld door wekelijks een gezuiverde vorm van het enzym I2S middels een infuus toe te dienen. Maar dat is alleen een bestrijding van de symptomen. Genezing is op dit moment onmogelijk.

Syndroom van Hunter
De patiënt in kwestie – Brian Madeux – heeft het syndroom van Hunter. Het is het resultaat van een gendefect. Patiënten met deze ziekte hebben een tekort aan het enzym I2S dat nodig is voor het afbreken van complexe suikers. Hierdoor stapelen deze suikers zich op in cellen, wat onder meer kan leiden tot weefselvernietiging en disfunctie van het orgaansysteem. “Ik heb elke dag pijn,” vertelt Madeux. “Ik leef van dag tot dag en had eigenlijk niet verwacht dat ik ouder zou worden dan begin twintig.” Hij besloot aan het experiment deel te nemen om anderen te helpen. “Ik ben bereid het kleine risico dat het veranderen van mijn DNA met zich meebrengt, te accepteren als het mijn leven kan verlengen en wetenschappers kan helpen om behandelingen te vinden.”

Correctie
Artsen hebben bij Madeux het DNA in cellen in de lever aangepast. Via een infuus ontving Madeux stofjes die zijn DNA op specifieke plekken konden doorknippen en een nieuw stukje, corrigerend DNA dat vervolgens op de plek van de knip kon worden toegevoegd aan het DNA. De artsen hopen dat het corrigerende stukje DNA de lever in staat stelt om een levenslange, stabiele voorraad van het I2S-enzym te produceren. “Voor het eerst heeft een patiënt een therapie ondergaan die gericht is op het precies aanpassen van het DNA in cellen die in het lichaam zitten,” vertelt dokter Sandy Macrae.

Of de aanpak echt werkt, is nog onduidelijk. Belangrijkste onderzoeksvraag is op dit moment of de aanpak veilig is. Naast Madeux zullen nog tot zo’n acht mannen aan het experiment deelnemen. In een later stadium zal dan moeten blijken of de aanpassing in het DNA ook echt werkt.

(scientias.nl)

21-11-2017

Ook Zweden begint aan de ontwikkeling van een eigen kwantumcomputer

.

Chalmers University of Technology gaat leidinggeven aan het initiatief: het Wallenberg Centre for Quantum Technology.

Momenteel worden er zo’n vijftig onderzoekers gerekruteerd voor het initiatief, dat in januari officieel van start gaat en circa tien jaar zal duren. Het onderzoek zal zich met name richten op de ontwikkeling van supergeleidende schakelingen en moet leiden tot een kwantumcomputer met minimaal 100 qubits, het kwantumequivalent van de gewone bits. In totaal wordt er ruim ¤ 100 miljoen in het project geïnvesteerd.


(technischweekblad.nl)

08-12-2017

Eindhovense onderzoekers toveren parkeergarage om tot 'longen van de stad'

Een wereldprimeur die de stadslucht enorm kan verbeteren.

Wetenschappers van de TU Eindhoven gaan – in nauwe samenwerking met de gemeente Eindhoven en enkele bedrijven – kijken of ze de stadslucht in Eindhoven kunnen verbeteren. Hiertoe zullen 30 luchtzuiveringsinstallaties worden geplaatst bij de ingang van een ondergrondse parkeergarage. Deze vangen in de parkeergarage fijnstof en roet af en blazen schone lucht de straat op. “Nooit eerder is in de openbare ruimte van een stad op deze manier geëxperimenteerd met het grootschalig reinigen van stadslucht,” vertelt onderzoeker Bert Blocken. Het is wat dat betreft een wereldprimeur.”

Het experiment vindt plaats in een parkeergarage aan het Stadhuisplein. Dat is een bewuste keuze. Het is een windluwe plek waar relatief veel luchtvervuiling ophoopt doordat het verkeer er langzaam rijdt.

Longen
In zekere zin vormt de parkeergarage in dit experiment de ‘longen van de stad’, zo legt Roel Gijsbers uit. Hij werkt bij ENs Urban, het bedrijf dat het concept ooit bedacht en de benodigde luchtzuiveringsinstallaties ontwikkelde. Die luchtzuiveringsinstallaties zorgen ervoor dat de kwaliteit van de lucht die de parkeergarage verlaat veel beter is dan die van de lucht die de parkeergarage in gaat. “Zo fungeren parkeergarages als ‘longen van de stad’ en leveren ze een positieve bijdrage aan de luchtkwaliteit van de stad.”

Fijnstof bestaat uit heel kleine deeltjes in de lucht – bijvoorbeeld roetdeeltjes – die je moeiteloos inademt en die vervolgens schade toe kunnen brengen aan onder meer het hart en de longen. Onderzoek suggereert dat deze vorm van luchtvervuiling de kans op een vroegtijdig overlijden vergroot.

Drie maanden
Het experiment in Eindhoven zal drie maanden duren. Gedurende die periode wordt de concentratie fijnstof met hoogwaardige meetapparatuur in een groot gebied rond de parkeergarage gemeten. Ook wordt de luchtbeweging in kaart gebracht door onder meer de windrichting en -snelheid te meten. Gehoopt wordt dat de luchtzuiveringsinstallaties leiden tot een betere luchtkwaliteit nabij de parkeergarage.

Gezondere lucht
Met het experiment wordt voortgeborduurd op onderzoek van Blocken en collega’s. Zij toonden eerder met behulp van computersimulaties en modellen aan dat de aanpak kan leiden tot een enorme verbetering van de stadslucht. En niet alleen in de directe omgeving van de parkeergarage. Of het in werkelijkheid ook zo werkt, zal de komende maanden moeten blijken. “Als de eerdere resultaten in de praktijk stand houden, biedt ‘Longen van de Stad’ een nieuwe en bewezen oplossing voor het grootschalig verwijderen van luchtverontreiniging in de stedelijke omgeving,” aldus Gijsbers. De luchtzuiveringsinstallaties zouden behalve in parkeergarages ook in tunnels, viaducten, trein- en busstations kunnen worden ingezet.

De Eindhovense wethouder Mary-Ann Schreurs ziet dat helemaal zitten. “Zodra het effect vast staat, is het zaak zo snel als mogelijk op te schalen in de binnenstad om die fijnstof- en roetvrij te maken.”

(scientias.nl)

11-12-2017

Scherper zien door een gaatjesmasker

Slimme techniek reconstrueert achteraf 3D-beeld

3D-echo’s maken van het inwendige van het menselijk lichaam wordt een stuk simpeler met de zogeheten coded aperture techniek. Dan heb je in plaats van duizenden, maar een paar sensors nodig en past het apparaat in een endoscoop. Computerkracht en slimme algoritmes vervangen complexe lenzen en elektronica.



De Swift satelliet, die gammaflitsen aan de hemel opspoort, heeft een coded aperture telescoop aan boord. Dat moet ook wel, omdat lenzen voor gammastraling niet bestaan. Hitachi hoopt in 2018 met een optische camera op de markt te komen, die ook gebruikt maakt van coded aperture. Met zo’n camera hoef je pas achteraf te bepalen op welk deel van het beeld je scherp stelt. Het beeld wordt immers digitaal gereconstrueerd uit een groot aantal overlappende beelden met een onbeperkte scherptediepte.

Je kent wel de echo-beelden van ongeboren baby’s. Daarbij wordt een compacte bron van heel korte geluidspulsen tegen de buik gezet. Dit geluid dringt het lichaam binnen, weerkaatst gedeeltelijk en wordt weer opgevangen door een sensor (microfoontje) in hetzelfde apparaat. Het tijdsverschil tussen zenden en ontvangen vertelt je de afstand tot het weerkaatsende object, en omdat de geluidsbundel heel smal is, weet je ook vrij nauwkeurig de richting waaruit de echo komt. Zo kun je dus een beeld opbouwen. Het betreft overigens ultrageluid, met een veel hogere frequentie dan hoorbaar geluid (één of meer megahertz).

Maar echo-beelden worden ook gebruikt om elders in het lichaam te kijken. Zoals je aan een baby-echo al ziet, kan het best lastig zijn om zo’n inwendig beeld te interpreteren. Dit komt, omdat het eigenlijk een tweedimensionale doorsnede door een stuk van het lichaam is.

Te groot voor endoscoop

Met geluid kun je ook driedimensionale beelden maken, die beter te interpreteren zijn. Maar daar was tot nu toe een zender/ontvanger met duizenden sensors en complexe elektronica voor nodig. Extra nadeel was, dat zo’n apparaat te groot is om in een endoscoop in te bouwen, zodat je alleen van de buitenkant kunt kijken. Een endoscoop is een flexibele buis waarmee je via natuurlijke openingen, zoals de mond en anus, of via een kleine, chirurgisch aangebrachte snede, het lichaam van binnen kan bekijken. Om met ultrageluid kleine en subtiele details in levende weefsels te onderscheiden, moet je van zo kort mogelijke afstand waarnemen.

Onderzoekers van het Erasmus Medisch Centrum en van de TU Delft hebben nu een 3D-geluidscamera gemaakt met maar één sensor, die in principe klein genoeg is om in een endoscoop in te bouwen. In hun artikel in Science Advances noemen ze het ‘een compleet nieuwe manier van beeldvorming, waarin de complexiteit is verplaatst van hardware naar rekenkracht’.



Het resultaat van de eerste meting. De letters E en D zijn duidelijk te onderscheiden, op de juiste afstand.

 Pieter Kruizinga e.a., Science Advances

In het artikel wordt maar één testafbeelding getoond, van twee plastic letters, E en D, in een bakje water (in water, omdat dit qua geluidsvoortplanting veel meer lijkt op een menselijk lichaam dan lucht). Dat lijkt nog ver verwijderd van echt in een menselijk lichaam kijken. Pieter Kruizinga, eerste auteur en post-doc photo-acoustics bij het Erasmus MC: “De resultaten uit het artikel zijn inmiddels anderhalf jaar oud en we hebben sindsdien niet stilgezeten. Zo heeft een promotiestudente ditzelfde principe al toegepast op een sensor die vele malen kleiner is, en daar heeft ze al prachtige plaatjes mee gemaakt van ingewikkelde objecten en ook van echte weefsels.”

Het principe, coded aperture, is al langer bekend en wordt al toegepast in onder meer gamma- en röntgentelescopen. Om de innovatie van het team te begrijpen, kijken we even terug naar de allereerste camera, die in zekere zin nog steeds de allerbeste is, namelijk de speldengatcamera. Dit is een lichtdichte doos met aan de voorkant één speldengaatje, en tegen de achterkant een fotografische plaat (of tegenwoordig meestal een CCD-chip, zoals in een digitale camera).

Patroon van gaatjes

De speldengatcamera is altijd goed gefocusd, heeft een onbeperkte scherptediepte, geen beeldvervorming aan de randen en perfecte kleurweergave. Helaas vallen al deze voordelen weg tegen dit ene nadeel: de belichtingstijd is enorm. Immers, door het piepkleine gaatje valt maar een heel klein beetje licht naar binnen.

Bij de camera’s die iedereen kent, is het speldengat daarom vervangen door een veel groter gat met een stuk glas erin, het objectief (je mag ook ‘lens’ zeggen). De speciale vorm van het glas zorgt er zo goed mogelijk voor, dat alle lichtstralen die op het gat komen zodanig worden afgebogen, dat ze terechtkomen op hetzelfde punt van de achterwand als een lichtstraal die door het denkbeeldige speldengaatje in het middelpunt van de lens gaat.

Alle consumentencamera’s zijn dus afstammelingen van de speldengatcamera. Maar er is nog een wezenlijk andere manier om de belichtingstijd van een speldengatcamera te verminderen: prik meerdere speldengaatjes in de doos. Zoals de afbeelding hieronder laat zien, projecteert elk gaatje zijn eigen beeld op de achterkant, en die beelden overlappen. Niettemin, als het patroon van de gaatjes goed gekozen is (vandaar coded aperture, gecodeerde opening), en je hebt flink wat rekenkracht beschikbaar, dan kun je digitaal alle afzonderlijke beelden verschuiven tot ze weer keurig op elkaar liggen. Zo win je veel belichtingstijd terwijl je weinig aan beeldkwaliteit inboet.


In dit klassieke plaatje van een speldengatcamera is een extra speldengat getekend, om te laten zien dat er dan twee beelden van het kaarsje op de achterwand ontstaan. Met alleen het kaarsje zou het nog net goed gaan, maar twee volledige beelden op de achterwand zullen flink overlappen. Een coded aperture camera is te vergelijken met een speldengatcamera met honderden gaatjes, en honderden overlappende beelden. Een geschikt gaatjespatroon in combinatie met slimme algoritmes voor beeldverwerking maken het mogelijk om al die overlappende beelden in de computer weer netjes op elkaar te leggen, zodat één helder beeld ontstaat.

u = Hv + n

Hoe haalt de computer al die overlappende beelden uit elkaar? Het komt neer op het oplossen van v uit bovenstaande vergelijking, waarin v het 3D-beeld is, u de binnengekomen echo’s, en H een wiskundige representatie van het vertragingsmasker. Dit is een zogeheten lineair inversie probleem, waarvoor allerlei algoritmes beschikbaar zijn. De moeilijkheid zit ‘m in de omvang: u, v en n zijn rijen van duizenden getallen, en H is een matrix (een tabel) met miljoenen getallen. Pas de laatste jaren zijn computers snel genoeg, en geheugens groot genoeg, om zo’n probleem snel op te lossen.

Dit principe hebben Kruizinga en zijn collega’s nu vertaald naar 3D-beeldvorming met ultrageluid. De zender bestaat uit maar één onderdeel, een trilplaatje ongeveer zo groot als een dubbeltje dat hele korte pulsen ultrageluid met een frequentie van vijf megahertz afgeeft. Licht kun je makkelijk blokkeren, maar met geluid lukt dat niet. Daarom is de coded aperture hier geen masker met een patroon van gaatjes, maar een schijfje perspex met een groot aantal putjes van één millimeter breed, allemaal met een verschillende diepte. Elk putje zorgt ervoor, dat de puls op die plek met iets meer of minder vertraging door het schijfje gaat.

Het object dat je in beeld wilt brengen, wordt dus getroffen door een complexe, in de tijd uitgerekte pulsgeluid, en de echo zal ook heel ingewikkeld zijn. Die echo gaat in omgekeerde richting door het vertragingsmasker, en wordt door hetzelfde trilplaatje geregistreerd, dat dan als enige sensor fungeert. In conventionele 3D-beeldvorming met ultrageluid, is er een grid met duizenden zenders/sensoren die achtereenvolgens, punt voor punt, het beeld scannen. Met coded aperture gebeurt dat dus in één keer.

Het klinkt misschien vreemd, maar het putjespatroon moet juist zo rommelig mogelijk zijn, willekeurig dus, om een goede reconstructie van het 3D-beeld mogelijk te maken. Een regelmatig putjespatroon veroorzaakt te veel overeenkomsten tussen de echo’s van de afzonderlijke putjes, waardoor die achteraf niet goed meer te scheiden zijn.

Masker

Het vertragingsmasker, een schijf van perspex met een groot aantal putjes van één millimeter diameter. Het patroon is willekeurig; er moet namelijk juist zo min mogelijk regelmaat in zitten om naderhand het 3D-beeld te reconstrueren.

 Pieter Kruizinga e.a., Science Advances

Meer dan één sensor

Wel is er nog een extra truc: er worden met tussenpozen enige tientallen pulsen door het vertragingsmasker gestuurd. Tussen twee pulsen wordt het masker telkens iets gedraaid. Daardoor ontmoet elke puls net een ander putjespatroon, wat een andere echo oplevert, en die worden allemaal digitaal opgestapeld.

“In ons artikel beschrijven we vooral een _proof of concept”, zegt Kruizinga. “Het leek ons gaaf om te laten zien dat je al met één sensor een 3D-plaatje kan maken. Dat is het absolute minimum, maar dit heeft als nadeel dat de gevoeligheid wat achteruitgaat, omdat echo’s van verschillende plekken door dezelfde sensor worden gemeten. Daardoor krijg je bijvoorbeeld destructieve interferentie (uitdoving – red.) aan het sensoroppervlak. Ik denk daarom dat je voor een echt klinisch apparaat wel meer dan één sensor wilt gebruiken.”

Ook op andere manieren is nog veel aan gevoeligheid te winnen. “We hebben een plastic masker gemaakt van materiaal dat we nog hadden liggen. Het harde plastic reflecteert nu nog veel van de echo-energie terug het water in. Kortom, ik denk zeker dat deze techniek, of een variant hiervan, na verdere ontwikkeling in de medische diagnostiek gebruikt kan worden.”


Het vertragingsmasker wordt gelijkmatig geroteerd terwijl er pulsen ultrageluid doorheen gaan. Op de voorgrond de letters E en D, het eerste testbeeld.

Anderhalf uur

De keerzijde van de coded aperture-techniek is, dat brute rekenkracht de complexe echo daarna moet opsplitsen in de afzonderlijke beelden en die op elkaar leggen. Daarvoor moet eerst de invloed van het vertragingsmasker bekend zijn op een geluidspuls die er doorheen gaat. Daarom wordt van tevoren de geluidspuls vlak na het masker met een microscopisch kleine sensor punt voor punt gescand (dit lijkt dus op de gebruikelijke manier om een geluidsbeeld te detecteren).

Dit duurt lang; anderhalf uur, maar deze calibratie hoeft maar één keer te gebeuren. Daarna beschik je over een wiskundige representatie van het masker (een matrix H, zie zijkader – red.), en hiermee kan een gewone computer in ongeveer een minuut uit een meting een 3D-plaatje maken. Kruizinga: “Een goede desktop computer lost zo’n stelsel relatief snel op. Je hebt echter heel wat geheugen nodig om met zo’n matrix te rekenen.”

Voor de toekomst ziet Kruizinga dit niet als een groot probleem. “Je kunt je voorstellen dat er ergens een grote computer staat die zo’n matrix in zijn geheugen heeft, en dat je dan je metingen vanaf je telefoon via een wifi-verbinding naar die computer stuurt en binnen een seconde het 3D-plaatje terugkrijgt. Dit is het systeem dat Google al jaren gebruikt om snel goede zoekresultaten te leveren.”

Bron

Compressive 3D ultrasound imaging using a single sensor , Science Advances 8 december 2017, Pieter Kruizinga e.a.

(kennislink)

09-01-2018

Doorbraak: menselijke spieren groeien in labo uit huidcellen en wérken


 © Thinkstock - Het in een labo uit huidstamcellen gekweekte spierweefsel reageert op uitwendige stimuli zoals elektrische pulsen en chemische signalen.

Medisch Werkende menselijke spieren zijn in een labo ontwikkeld uit stamcellen uit de huid. Die doorbraak is beloftevol voor mensen die lijden aan degeneratieve spierziektes.

Het team wetenschappers van de Duke universiteit in de Amerikaanse staat North Carolina stelt de eersten te zijn die dit klaarspeelt met stamcellen uit huidweefsel dat werd “geherprogrammeerd” naar jeugdig en veelzijdig spierweefsel.

Het gaat om ‘geïnduceerde pluripotente stamcellen’ of iPSC’s. Net als natuurlijke stamcellen in embryo’s kunnen ze eender welk type menselijke cel worden. In dit geval werden de iPSC’s overgehaald om skeletspiercellen te worden, die uitgroeiden tot ‘functionerende menselijke skeletspieren’, meldde het team in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.

Spieren reageren op elektrische en chemische signalen

“Het heeft ons jaren proberen en falen gekost, met kleine stapjes richting functionerend menselijk spierweefsel uit die pluripotente stamcellen”, stelt mede-auteur van de studie Lingjun Rao.

De doorbraak werd mogelijk gemaakt door “unieke celcultuuromstandigheden” in het labo en een 3D-steiger die de cellen toeliet “sneller en langer te groeien” dan bij andere teams gebeurde, stelt Rao.

Het spierweefsel reageert op uitwendige stimuli zoals elektrische pulsen en chemische signalen.

In muizen

Ze implanteerden de spiervezels ook in volwassen muizen, waar ze overleefden en gedurende minstens drie weken functioneerden, hoewel ze “niet zo sterk” waren als natuurlijk weefsel.

De vorsers hopen dat hun techniek zal leiden tot het kweken van “een eindeloze hoeveelheid” werkende spieren waarop medicijnen en genbehandelingen voor degeneratieve spierziektes kunnen getest worden.

(HLN)

22-01-2018

Een trekstraal die mensen laat zweven: hij komt eraan!

Voor het eerst is bewezen dat een akoestische trekstraal ook grip kan krijgen op objecten groter dan insecten.

Akoestische trekstralen kunnen deeltjes met behulp van geluidsgolven laten zweven. En experimenten hebben aangetoond dat het met zo’n trekstraal ook nog wel lukt om een insect te laten zweven. Maar veel grotere objecten: dat was lastig. Zodra men probeerde een object groter dan de golflengte van het geluid dat in de akoestische trekstraal werd benut, te laten zweven, ging dat object namelijk ongecontroleerd draaien (dat komt doordat een roterend geluidsveld een deel van de draaiende beweging overdraagt aan het object).

Tornado’s van geluid
Britse onderzoekers tonen nu echter aan dat het wel mogelijk is om objecten groter dan de golflengte van geluid in een akoestische trekstraal op stabiele wijze te laten zweven. Ze gebruiken daartoe naar eigen zeggen “tornado’s van geluid, met een twister-achtige structuur waarbij een stille kern omringd wordt door een luid geluid”. Door de draairichting van die tornado’s heel snel te veranderen, werd de trekstraal stabiel. Vervolgens hoefden de onderzoekers de omvang van de ‘stille kern’ alleen maar iets te vergroten om ervoor te zorgen dat de trekstraal ook grotere objecten in zijn greep kon houden.

Twee centimeter
Uiteindelijk lukte het de onderzoekers om een bolletje dat ongeveer 2 centimeter groot was te laten zweven (zie video). Nog niet eerder hebben onderzoekers zo’n groot object in de greep van een trekstraal gekregen. Daarbij werd gebruik gemaakt van ultrasone golven (40kHz), deze zijn qua toonhoogte vergelijkbaar met wat alleen vleermuizen kunnen waarnemen.


Groter
“In de toekomst moet het met meer akoestische kracht mogelijk zijn om nog grotere objecten vast te houden,” voorspelt onderzoeker Mihai Caleap. Mogelijk kunnen dan zelfs mensen gaan zweven. Een doorbraak, die eerder alleen mogelijk werd geacht met behulp van lagere tonen die het experiment hoorbaar en gevaarlijk maakten voor mensen.

Wij kennen trekstralen voornamelijk uit scifi-films en -series. Daarin worden ze bijvoorbeeld ingezet om een ruimteschip te ‘vangen’. Maar de akoestische trekstralen van de Britse onderzoekers hebben implicaties voor het leven op aarde. Zo kunnen ze bijvoorbeeld ingezet worden in fabrieken. “Ik ben met name enthousiast over contactloze productielijnen, waar breekbare objecten in elkaar worden gezet zonder dat ze worden aangeraakt,” vertelt onderzoeker Bruce Drinkwater. Ook kunnen de trekstralen bijvoorbeeld ingezet worden om uit te zoeken hoe bacteriën reageren op gewichteloosheid, iets wat dan weer wel van pas komt tijdens toekomstige ruimtereizen.

(scientias.nl)

07-02-2018

Mysterieuze muon




Deze maand herstart het Amerikaanse Fermilab het onderzoek naar de draaiing van het muon, de zwaardere neef van het elektron, in een sterk elektrisch veld.

Voorgaand onderzoek gaf verrassende resultaten, waarbij de gemeten draaiing
afweek van de voorspelde theoretische waarde. Fermilab gaat het experiment herhalen met een viermaal hogere precisie. Hiervoor is een magneet van 15 m doorsnee, de Muon g-2, verhuisd van New York naar Illinois. Als het nieuwe onderzoek de eerdere resultaten bevestigt, dan is er waarschijnlijk een nieuw exotisch deeltje gemeten. Óf dan is de huidige theorie over de draaiing van het muon onjuist.

(technischweekblad.nl)

09-02-2018

Nieuwe hoop voor onvruchtbare vrouwen: eicel voor het eerst in lab gekweekt


 © Thinkstock

Medisch Voor het eerst zijn vrouwelijke eitjes die geschikt zijn voor bevruchting gekweekt in een laboratorium. Wetenschappers zijn erin geslaagd het proces waarbij eitjes in de baarmoeder rijpen, buiten het lichaam na te bootsen.

Bij de methode worden stukjes uit de eierstokken gebruikt. Het is een stap verder dan ivf (in vitro fertilisation) en heet ivm (in vitro maturation). “Als we kunnen aantonen dat deze eitjes normaal zijn en kunnen uitgroeien tot embryo’s, dan zijn er veel mogelijkheden voor behandelingen”, zei onderzoeksleider Evelyn Telfer van de universiteit van Edinburgh tegen de krant The Independent.

Kankerpatiënten

De methode kan vrouwen helpen die geen normale ovulatie hebben en daardoor niet in aanmerking komen voor ivf, waarbij rijpe eitjes worden uitgehaald en in het laboratorium bevrucht met sperma. Daarnaast kunnen jonge kankerpatiënten zo mogelijk hun vruchtbaarheid behouden als ze bestraling of chemotherapie moeten ondergaan.

Nu wordt nog materiaal uit de eierstokken bewaard in de hoop dat die terug kan worden getransplanteerd als de patiënt is genezen. Telfer: “Dat kan risicovol zijn, want veel van deze jonge vrouwen hebben een kanker die door het bloed wordt verspreid en je wil geen abnormale cellen terug transplanteren.”

(HLN)

13-02-2018

Levende cellen stuk sneller geprint

Het printen van levende cellen in kunstmatige organen kan veel winst opleveren bij allerlei medische ingrepen. Helaas is deze techniek nu vaak nog te langzaam, maar wetenschappers van de Universiteit Twente hebben een manier gevonden om de cellen een stuk sneller en flexibeler te printen.



De twee stromen komen in de lucht bij elkaar en vormen zo individuele druppels met cellen erin.

Je kiest de juiste stamcellen, stopt ze in een gel en print een nieuwe lever. Dit is de droom van veel onderzoekers die werken aan het printen van levende cellen, omdat het donortekort nu nog veel levens eist. Helaas duurt printen nu vaak nog lang en dat overleven de cellen niet. Wetenschappers van de Universiteit Twente hebben een manier gevonden om het printen van levende cellen een stuk sneller te laten verlopen.

Beschermende gel

Om cellen te printen, vang je ze eerst in een beschermende gel, legt promovendus Tom Kamperman uit. “Een gel lijkt op de natuurlijke omgeving van zo’n cel, waardoor hij beter groeit en minder snel dood gaat.” Maar je kunt ze niet simpelweg in de gel gooien en roeren, dat moet voorzichtiger. Bovendien wil je het liefst van elke cel een afzonderlijk bouwsteentje maken, om zo flexibel mogelijk te bouwen.

Daarom gebruiken Kamperman en zijn collega’s minuscule chips. Een kanaal met cellen komt samen met een kanaal met de ingrediënten voor de gel, en op dat moment ontstaat er een laagje gel om de cel. “Dit proces werkt goed, maar het gaat heel langzaam”, vertelt Kamperman. “Als we een milliliter gel met cellen willen maken, kost dat bijna zeventien uur. Zo lang overleven die cellen het niet buiten een kweekstoof.”

In de lucht

Dus gooiden de onderzoekers het over een andere boeg. Ze gingen in-air microfluidica gebruiken. “Eigenlijk doen we hetzelfde als op de chip, maar we laten de stromen nu in de lucht bij elkaar komen”, legt Kamperman uit. “We laten de stromen een beetje trillen waardoor ze afzonderlijke druppels vormen. Je bepaalt zelf waar die druppels terechtkomen en zo bouw je de structuur op.” Om het idee te testen plaatste Kamperman een ronddraaiend oppervlak onder zijn druppels en vormde zo een soort tube. Dit kostte slechts een paar minuten.

Het grote voordeel van deze techniek is volgens Kamperman niet alleen de snelheid. “Je kunt bepaalde moleculen of cellen toevoegen aan beide stromen, om zo de gewenste structuur te krijgen.” Zo liet de promovendus cellen die insuline produceren reageren met de gel, waarin hij weer een ander soort cel had gestopt, namelijk cellen met een bloedvatstructuur. “Zo krijg je een soort van simpele alvleesklier.”

https://vimeo.com/253422847#at=1

Continu

Ondanks de snelheid valt er nog wel wat te verbeteren. “Het proces gaat nu erg snel, maar je kunt het niet onderbreken. Het gaat maar door, dus lopen de kosten al snel op als je dure materialen gebruikt.” Ook zou het mooi zijn als de onderzoekers de stromen tijdens het proces kunnen aanpassen, om structuren te maken met verschillende eigenschappen op verschillende plekken.

Nu het idee blijkt te werken, proberen de Twentenaren in ieder geval of de techniek om te bouwen tot een makkelijk bruikbaar apparaat. “Veel wetenschappers hebben baat bij een apparaat dat op deze snelle manier cellen in een gel kan printen”, zegt Kamperman. “Het is bijvoorbeeld bekend dat je stamcellen beter in een gel kunt stoppen voor je ze in een lichaam injecteert, dan blijven ze langer op de juiste plaats zitten. Onze ontdekking kan dit soort processen een stuk makkelijker maken.” We zullen volgens Kamperman nog wel even moeten wachten op hele geprinte organen: “Maar we werken hard om de techniek zo snel mogelijk verder te ontwikkelen.”

Bron:
•Claas Willem Visser e.a., In-air microfluidics enables rapid fabrication of emulsions, suspensions, and 3D modular (bio)materials, Science (2018), DOI: http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.aao1175

(kennislink)

16-02-2018

Op naar het volgende waanzinnige project: SpaceX test eerste van 4.425 satellieten die hele wereld van goedkoop internet moeten voorzien

.
 © AP - Beeld van een lancering van SpaceX met een Falcon 9 op Cape Canaveral.

iHLN Na de lancering van de Falcon Heavy vorige week – en een Starman die in een Tesla door de ruimte zweeft – maakt SpaceX zich op voor de volgende buitengewone missie: ‘Project Starlink’. De eerste twee testsatellieten worden dit weekend gelanceerd.

Drie jaar geleden onthulde SpaceX-CEO Elon Musk Project Starlink in Seattle. Met het breedbandproject wil hij met zijn ruimtevaartmaatschappij duizenden met elkaar verbonden satellieten in de ruimte sturen. Doel? De hele wereld goedkoop van razendsnelle internettoegang voorzien. SpaceX wil in totaal een slordige 4.425 kleine satellieten (zo groot als een gemiddelde auto) in een lage baan om de aarde brengen, zo’n 1.100 tot 1.325 kilometer boven ons. Dit weekend gaan de eerste twee testsatellieten de lucht in, zo blijkt uit een brief van SpaceX naar de Amerikaanse Federal Communications Commission. SpaceX geeft voorlopig geen officiële bevestiging, maar had eerder wel al aangekondigd dat eind 2017 of begin 2018 de eerste proefsatellieten zouden vertrekken.

Waarom Musk het ook nu weer in de ruimte gaat zoeken? Omdat een netwerk van satellieten met goedkope grondstations op ongeziene wijze de huidige moeilijkheden en kosten van internettechnologie op de grond kan omzeilen. “De typische uitdagingen op de grond worden verholpen door een breedbandnetwerk in de ruimte”, verklaarde Patricia Cooper van SpaceX eerder. Ondanks dat Musk zelf duidelijk wel wat geld op overschot heeft, is hij vaak op zoek naar manieren om kosten te drukken. Getuige zijn baanbrekende recyclage van raketten.



 © Photo News - De boosters van de Falcon Heavy landden weer mooi op de grond, klaar voor hergebruik.

Race om het internet

Daarnaast is Musk een competitief man, die ook in de steeds competitiever wordende race van betaalbare internettoegang wil meespelen. Neen, winnen. SpaceX is immers niet de enige die globaal razendsnel internet uit de ruimte wil domineren. Zo heeft een ander privébedrijf met de naam OneWeb gelijkaardige ambitieuze plannen. OneWeb zou volgens Geekwire onder meer samenwerken met Blue Origin, het ruimtebedrijf van die andere miljardair - Amazon-baas Jeff Bezos - en met Virgin Orbit, een ruimtevaartbedrijf dat onderdeel is van de Virgin Group van miljardair nummer drie, Richard Branson. Niet alleen de race om de ruimte, maar ook de race om het internet is ingezet.

Waar Elon Musk met de lancering van de Falcon Heavy los de voorsprong nam in de nieuwe ruimterace tussen miljardairs en hun private bedrijven, lijkt hij ook nu in poleposition. In 2015 rapporteerde The Washington Post dat grote bedrijven Google en Fidelity 1 miljard in het ruimtebedrijf van Musk pompten, deels om Project Starlink te steunen. Het is dan ook waarschijnlijk dat als het Starlink-netwerk functioneel wordt, deze bedrijven er deels de controle over zullen nemen. Het moederbedrijf van Google, Alphabet, werkt overigens zelf ook aan internetconnectiviteit op grotere hoogtes - met satellieten, ballonnen en drones. Facebook wilde in 2016 samen met het Franse Eutelsat met een satelliet gratis internet aanbieden in Sub-Saharisch Afrika, maar die droom ging in rook op toen de SpaceX-raket die de satelliet moest lanceren, ontplofte. Andere initiatieven van Facebook omvatten het gebruik van drones op zonne-energie.


 © REUTERS - SpaceX-oprichter Elon Musk op de persconferentie na de eerste lancering van de Falcon Heavy op Cape Canaveral.

Wereldverbeteraar

Ook de wereldverbeteraar in Musk kan zich niet bedwingen: een globaal internetnetwerk dat goedkoop is en in sommige regio’s zelfs gratis voorzien kan worden, kan de bestaande issues rond ongelijke internettoegang oplossen. En dat louter met een ontvanger ter grootte als een laptop. Let wel, ook hier America First, want eerst zouden enkel de Verenigde Staten van het internet van Starlink kunnen proeven, pas later wordt het uitgerold naar de rest van de wereld. Een satellietnetwerk van 800 exemplaren zou snelle internettoegang naar de VS, Puerto Rico en de Maagdeneilanden kunnen brengen, met 4.425 satellieten mikt SpaceX op wereldwijde dekking. De hele planeet online dus, omwikkeld met een dekentje van 1-gigabit-per-seconde-internet.


 © REUTERS - Beeld van een lancering van een SpaceX Falcon 9-raket.

2024

De twee testsatellieten (Microsat 2a en 2b) zullen dit weekend vanop de Vandenberg Air Force Base in Californië met een Falcon 9 in de ruimte worden geschoten, samen met de primaire lading: een grote Spaanse observatiesatelliet met de naam ‘Paz’. De experimentele Microsats zullen communicatie met grondstations testen, blijkt uit documenten. Zo zijn bijvoorbeeld verschillende kantoren van SpaceX een grondstation, maar ook het hoofdkwartier van Musks autobedrijf Tesla (niet toevallig hebben Tesla’s een 4G-internetverbinding). Ook drie mobiele ‘testbusjes’ staan in verbinding met de prototypes. Vanaf volgend jaar moeten dan de eerste ‘echte’ operationele internetsatellieten de ruimte in. Tegen 2024 wil SpaceX alle satellieten van Project Starlink hebben gelanceerd.

Kostenplaatje? Zeker tien miljard dollar, maar volgens Musk moet die investering zich al snel terugbetalen. De markt is tientallen of zelfs honderden miljarden dollars per jaar waard, schat SpaceX. En die markt zal alleen maar groeien als steeds meer mensen online zijn. En zo hoopt Musk dat de hele wereld uiteindelijk mee zijn ultieme droom zal financieren: een kolonie op Mars. Aha, zo zit dat.

(HLN)

20-02-2018

Japanners ontwikkelen 'tweede huid' die vertelt hoe het met je gaat

De ‘huid’ verzamelt biometrische gegevens en stuurt deze naar je smartphone of je huisarts.

Het is het nieuwste van het nieuwste op het gebied van ‘huidelektronica’: een stukje bijzonder dun en flexibel rubber met daarin verschillende sensoren. Je kunt het op je huid plakken, waar het vervolgens je vitale functies monitort en zelfs een hartfilmpje kan maken. De resultaten kunnen naar je smartphone gestuurd worden of worden opgeslagen in de cloud. Ook kan het stukje rubber je eigenhandig vertellen hoe het met je gaat, bijvoorbeeld door een afbeelding van een opgestoken duim te vertonen.

Zacht en flexibel
En het mooie is dat de elektronica je niet in de weg zit, aldus de onderzoekers. Want het stukje rubber voelt als een tweede huid. Het is heel zacht en flexibel. Zo kun je het gemakkelijk 45% langer trekken, zonder dat het daarbij beschadigt. Bovendien is het veel beter bestand tegen slijtage dan eerdere draagbare displays. Experimenten tonen bovendien aan dat je het gemakkelijk een week lang kunt dragen, zonder dat je huid daar nadeel van ondervindt.


Het duimpje onthult dat het – voor zover de sensoren in de tweede huid kunnen nagaan – met de gezondheid wel goed zit. Afbeelding: 2018 Takao Someya Research Group.

Ouderen
De onderzoekers zien grote mogelijkheden voor hun elastische display. Zo is het bijvoorbeeld heel geschikt voor ouderen. “De vergrijzende samenleving vereist gebruiksvriendelijke draagbare sensoren voor het monitoren van de vitale functies van patiënten,” aldus onderzoeker Takao Someya. Dat ontlast niet alleen de patiënt zelf, maar ook de verpleging en familie. “Ons systeem kan in die behoefte voorzien en uiteindelijk leiden tot een betere kwaliteit van leven.”

De komende tijd zal het display verder verbeterd worden. De onderzoekers verwachten het binnen drie jaar op de markt te kunnen brengen.

(scientias.nl)

21-02-2018

Ster S0-2 kan worden gebruikt voor ‘Einstein-proef’


De omloopbaan van S0-2 (lichtblauw) rond het centrale zwarte gat van de Melkweg zal worden gebruikt om Einsteins algemene relativiteitstheorie te toetsen. (S. Sakai/A.GHEZ/W.M. Keck Observatory/UCLA Galactic Center Group)

Astronomen hebben vastgesteld dat de ster S0-2, die op betrekkelijk kleine afstand om het superzware zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel draait, geen begeleider van betekenis heeft. Dat maakt hem geschikt voor het testen van een voorspelling van Einsteins algemene relativiteitstheorie. Als S0-2 deel had uitgemaakt van een dubbelstersysteem, zou dat veel moeilijker zijn geweest (The Astrophysical Journal, 6 februari).

Dat S0-2 ‘alleenstaand’ is, blijkt uit spectroscopische waarnemingen met de Keck-telescoop op Hawaï. Als er een tweede ster in het spel was, zouden de lijnen in dat spectrum merkbaar heen en weer schuiven, maar dat is dus niet het geval.

Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelt dat lichtgolven die uit een sterk zwaartekrachtsveld komen enigszins worden uitgerekt, waardoor hun golflengte naar de rode kant van het spectrum schuift. Verwacht wordt dat dit verschijnsel bij S0-2 rechtstreeks meetbaar zal zijn wanneer de ster dit voorjaar zijn kleinste afstand tot het centrale zwarte gat bereikt. (EE)

(allesoversterrenkunde)

23-02-2018

Eiwit trekt DNA door zichzelf heen
Werking van condensin nu onomstotelijk bewezen, aldus Delftse onderzoekers

In een cel ligt het DNA er nogal rommelig bij. Best gek voor zoiets belangrijks. Maar als de cel gaat delen, is al het DNA keurig ingepakt. Hoe doet de cel dat? Onderzoekers van de TU Delft hebben nu gefilmd hoe het eiwit condensin de lange slierten DNA netjes ordent.


De belangrijkste stappen tijdens de celdeling. Na het kopiëren (replicatie) van het DNA worden de chromosomen gevormd.

 Mysid/NCBI via Wikimedia Commons CC0

Voordat een levende cel kan gaan delen, is het zaak eens flink op te ruimen en te sorteren. Want alles wat in de cel zit, moet straks precies gelijk worden verdeeld. Dat geldt bij uitstek voor het erfelijk materiaal van de cel, het DNA. Want als daar fouten worden gemaakt, kunnen cellen ontsporen met ziekten als bijvoorbeeld kanker tot gevolg.

Het ordenen van het DNA is niet zo eenvoudig. DNA-moleculen zijn extreem lange, dunne strengen die normaal gesproken als een ongeorganiseerde kluwen ronddobberen. Moeilijk om zo’n rommeltje te verdelen in twee identieke porties. Maar als de cel klaar is om te delen, zit al het DNA overzichtelijk ingepakt in de chromosomen. Dit zijn de x-vormige structuren die vervolgens uit elkaar worden getrokken, zodat iedere dochtercel over dezelfde voorraad DNA beschikt. Hoe krijgt de cel al dat DNA zo netjes opgevouwen?



Animatie van de werking van condensin. Credits: Scixel en Cees Dekker Lab

Compacter maken

Zoals voor ieder ander klusje dat de cel moet klaren, zijn er ook voor het opvouwen van het DNA speciale eiwitten beschikbaar. Een van die eiwitten is condensin. Dat is een groot eiwit met een opening in het midden. Condensin pakt het DNA bij elkaar, waardoor het geheel compacter wordt en netjes opgerold kan worden tot een soort cilinder; de ene helft van een chromosoom.

De vorm van condensin leverde inspiratie voor twee theorieën over de manier waarop dit eiwit te werk gaat. Volgens de ene theorie werkt condensin als een karabijnhaak – die bergbeklimmers ook gebruiken – en grijpt zo stapsgewijs steeds een stuk van het DNA waardoor het geheel bij elkaar getrokken wordt. De andere theorie stelt dat condensin aan de streng DNA plakt en dan de streng door zichzelf heen trekt, waardoor aan één kant een lus wordt gevormd. Door al deze lussen ontstaat een compacter geheel dat makkelijker opgevouwen kan worden.

In september 2017 publiceerde de onderzoeksgroep van Cees Dekker, hoogleraar moleculaire biofysica aan de Technische Universiteit Delft, in het tijdschrift Science hun vondst dat condensin ook een zogeheten motoreiwit is; een eiwit dat energie kan omzetten in actieve beweging. Het onderzoeksteam liet zien dat condensin zich over relatief grote afstand kan verplaatsen over een DNA-streng. Daarin zagen Dekker en collega’s een sterke aanwijzing dat condensin lussen vormt door het DNA actief door zichzelf heen te trekken, want daarvoor is beweging noodzakelijk. Maar een keihard bewijs was er niet. Daar wees ook een begeleidend commentaar op. ‘Goed begin, maar geen bewijs. Laat eerst maar eens zien dat zo lussen ontstaan’, was de strekking.

Asymmetrisch lussen trekken

En dat is precies wat Dekker en zijn groep nu hebben laten zien. Letterlijk, want ze hebben het proces gefilmd. Mahipal Ganji, postdoc in de Dekker-groep, zette een stuk DNA met beide uiteinden vast en voegde vervolgens condensin en ATP toe. ATP (adenosinetrifosfaat) is de belangrijkste energiedrager in levende cellen. Dit molecuul bevat drie fosfaatgroepen en door een van die groepen af te breken komt er energie vrij. Condensin gebruikt die energie om zichzelf langs de DNA-streng voort te bewegen en zo de streng door zichzelf heen te trekken. De aanwezigheid van ATP is essentieel. Ganji voerde hetzelfde experiment ook uit zonder ATP of met varianten op ATP waar geen fosfaatgroep af kan, en in die gevallen gebeurde er niets. Condensin heeft ATP nodig om zijn taak uit te voeren.


Opname waarin de vorming van de lus goed is te zien. Ook zie je dat de DNA-streng maar van één kant door het condensin heen wordt getrokken. Credits: Cees Dekker Lab

Om het proces zichtbaar te maken, voegde Ganji lichtgevende ‘stickers’ toe aan het stukje DNA. Toen condensin in actie kwam, was duidelijk te zien dat de hoeveelheid lichtgevend DNA zich op een bepaald punt ging concentreren. Hier kwam meer DNA bij elkaar in de buurt doordat er een lus ontstond. Ook was goed te zien dat condensin asymmetrisch werkt. Eén kant verankert zich aan de DNA-streng en beweegt niet, waardoor het stuk DNA tussen die kant van condensin en het uiteinde constant blijft. Het andere deel van het eiwit haalt de streng binnen en aan die kant wordt de ‘vrije’ DNA-streng dus ook steeds korter.



Opname waarin condensin (rood) bindt aan de DNA-streng (groen). Een punt op het DNA gaat steeds feller oplichten, doordat daar de lus ontstaat en er dus meer DNA dicht bij elkaar komt. Credits: Cees Dekker Lab

Wat de Delftenaren betreft is de hiermee ‘onomstotelijk bewezen’ hoe condensin de lussen vormt. Maar voor zo’n sterke claim zou het mooi zijn als ze dit resultaat ook kunnen laten zien in een experiment dat iets meer de omstandigheden in een levende cel nabootst.

Bron:

M. Ganji, I.A. Shantiel, S. Bisht, E. Kim, A. Kalichava, C.H. Haering, C. Dekker, Real-time imaging of DNA loop extrusion by condensin, Science (2018), doi:10.1126/science.aar7831

(nemokennislink.nl)

07-03-2018

Vliegende auto eindelijk realiteit



Tien jaar is er gewerkt aan de vliegende auto van het Nederlandse bedrijf PAL-V. Het eerste model wordt tot 18 maart gepresenteerd op de Autosalon van Genève. PAL-V noemt de wereldwijde première een mijlpaal voor mobiliteit.

‘Over de hele wereld zijn er bedrijven die werken aan een vliegende auto, maar dat de eerste uit Raamsdonksveer moet komen is toch wel een unicum’, zegt Marco van den Bosch, director marketing & sales Benelux bij PAL-V en voormalig helikoptervlieger bij de luchtmacht.

De vliegende auto kan op de gewone weg tussen het verkeer rijden en heeft daar een maximumsnelheid van 160 km/h. Hij kan opstijgen van een startbaan met een lengte van minimaal 180 m en vliegend op een volle tank 500 km afleggen. De maximumsnelheid in de lucht is 180 km/h. De PAL-V rijdt en vliegt op Euro 95, Euro 98 of E10. Voor het landen volstaat een landingsbaan met een lengte van slechts 30 m.

De techniek achter de vliegende auto is gebaseerd op de gyrocopter, een vliegtuig met draaibare vleugel die in 1923 werd uitgevonden. ‘De gyrocopter is de meest veilige manier van vliegen’, zegt Van den Bosch. ‘De propeller achterop zorgt voor de voorwaartse snelheid, terwijl de rotor op het dak alleen door de wind draait. Bij totale motoruitval blijft de rotor bovenop gewoon draaien, waardoor het een soort vliegende parachute wordt. Dan heb je alle tijd om te landen.’

De bestuurder heeft een gyrocopterbrevet nodig. Een vliegplan indienen bij de luchtverkeersleiding is niet altijd nodig. ‘Als je onder de 1.200 m blijft hoeft dat niet en de PAL-V blijft daar meestal onder.’ Van de eerste versie worden er 90 stuks gebouwd. Het prijskaartje bedraagt ¤ 600.000. Daarna staat een basisversie op de rol die met dik ¤ 350.000 iets vriendelijker geprijsd is.

(technischweekblad.nl)

09-03-2018

Diamant geeft diepste geheimen aarde prijs



Voor de eerste keer is het mineraal silicaatperovskiet gevonden aan de oppervlakte van de aarde.

Silicaatperovskiet is het vierde meest voorkomende mineraal op aarde, maar het was nog nooit door mensen waargenomen. Het valt namelijk uit elkaar boven een diepte van ongeveer 650 kilometer. Toch is het nu gevonden, dankzij een stukje diamant dat op minder dan een kilometer diepte in de aardkorst zat. Het bijzondere steentje werd omhoog gehaald in de Cullinan-diamantmijn in Zuid-Afrika.

Het mineraal zit opgesloten in de diamant. Het onderzoeksteam polijstte de diamant zodat met een spectroscoop bevestigd kon worden dat het mineraal binnen inderdaad het vluchtige CaSiO3 was.

Scheikundigen schatten dat de lage mantel van de aarde voor wel 93 procent uit silicaatperovskiet bestaat, maar tot nu toe was het niet meer dan een theorie. Nu ze het eindelijk in handen hebben, kunnen de wetenschappers het mineraal echt gaan onderzoeken.

De edelsteen zelf is maar 0,031 millimeter breed, en is ook een enorm zeldzame vondst. De meeste diamanten onstaan op 150 tot 200 kilometer diepte. Deze diamant moet echter ontstaan zijn op een diepte van 700 kilometer, aldus de onderzoekers. Op die diepte is de druk 240.000 keer groter dan de atmosferische druk op zeeniveau.

Het was die ongelofelijke druk die de steen gevormd heeft, met de perovskiet binnenin. Diamant is enorm sterk, en daardoor bleef het mineraal intact terwijl de diamant richting het aardoppervlak bewoog.

De ontdekking heeft nu al fascinerende informatie opgeleverd over hoe de mantel van de aarde is ontstaan. De specifieke samenstelling van het perovskiet in de diamant laat heel duidelijk zien hoe de aardkorst gerecycled wordt in de onderste mantel van de aarde. Het is sterk bewijs van wat er gebeurt met tektonische platen als ze in de diepte van de aarde verdwijnen.

(faqt.nl)

09-03-2018

Laser komt om de hoek kijken

Onderzoekers van de Amerikaanse Standford Universiteit ontwikkelden een systeem waarmee ze via een laser en lichtsensor een beeld vormen van een object achter een ondoorzichtige wand. Zelfrijdende auto’s zien hiermee in de toekomst wellicht wel het verkeer ‘om de hoek’ aankomen.

Hebben we allemaal niet eens gewenst dwars door muren heen te kunnen kijken? Amerikaanse wetenschappers krijgen dit kunstje nu voor elkaar met een lasersysteem. Ze vormen hiermee een accuraat beeld van verschillende objecten die zich achter een muur bevinden, zoals bijvoorbeeld een beeldje van een konijn. Het systeem maakt handig gebruik van het licht dat de objecten reflecteren.


Impressie van de opstelling.


Het systeem bestaat uit een beweegbare laser en een gevoelige sensor die de lichtintensiteit op een bepaald punt bepaalt. De wetenschappers gebruiken een wand of ondoorzichtig doek om een object te verhullen voor hun meetsysteem. Met laserlicht dat via een tweede muur op het object valt, én weer via diezelfde muur terugkaatst naar het lasersysteem vormt een computer een beeld.

Er zijn al lasersystemen (ook wel LIDAR genoemd) die een omgeving in kaart brengen met direct gereflecteerd licht van objecten. Deze moeten zich dan in het zicht van de LIDAR bevinden. Dat laatste hoeft dus niet bij de vinding uit Standford, die informatie haalt uit het licht dat door (niet-spiegelende) oppervlaktes alle kanten op wordt gereflecteerd. De wetenschappers denken overigens wel dat ze bestaande LIDAR-systemen kunnen aanpassen zodat ze uiteindelijk met hun techniek ook om de hoek kunnen kijken. Het onderzoek is deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature gepubliceerd.

Om de hoek

Er zijn al verschillende (experimentele) systemen ontwikkeld die via een muur om een hoekje kunnen spieken. Een mooie techniek, maar de signalen zijn vaak zwak, waardoor het verzamelen van informatie meestal lang duurt. Bovendien duurt het nog veel langer om met een computer het beeld te reconstrueren uit de beperkte informatie.


Veel zelfrijdende auto’s, zoals dit exemplaar van Google, zijn op het dak uitgerust met LIDAR om de omgeving in kaart te brengen.

Het nu gepresenteerde systeem werkt sneller dan eerdere methodes. Het verzamelt informatie over het verborgen object door met de beweegbare laser een lichtpunt te creëren op de (tweede) muur. Dat gebeurt met korte lichtpulsen van slechts tientallen picoseconden (een picoseconde is 0,000.000.000.001 seconde). Vanaf dit punt op de muur valt een deel van het licht op het verborgen object, dat weer een kleine fractie van het licht terugkaatst dat op de muur valt. Door minutieus naar de timing van het licht op de muur te kijken, kan een lichtsensor bepalen hoe ver het licht heeft gereisd en bepalen hoe ver weg het verborgen object is.

De onderzoekers van Standford passen vervolgens een aantal slimme trucs toe om sneller een beeld te vormen. Zo gebruiken ze de beweegbare laser om de meting voor een groot aantal punten op de muur te doen. Een gemiddelde scan bestaat uit enkele duizenden punten, verdeeld over een oppervlak van ruwweg een meter bij een meter. Ook al duurt het opnemen van één punt niet zo lang, alle punten meten kan altijd nog tussen de twee minuten en een uur duren.

Juist op het gebied van beeldbewerking wint het nieuwe systeem veel tijd ten opzichte van eerdere systemen. Zelfs op een laptop duurt de informatieverwerking pakweg een seconde. “We hebben een manier gevonden om relatief snel een inschatting te maken van hoe het verborgen object er ruwweg uitziet”, laat hoofdonderzoeker Matthew O’Toole per mail weten. “Dat is essentieel, want daarna kunnen we er al bestaande en efficiënte algoritmes op loslaten die het beeld scherper maken.”


Een pop (link) waarvan later een reconstructie is gemaakt (rechts).

 Standford University/O’Toole et al.

De wetenschappers lieten zien dat ze accurate beelden konden vormen van een konijnenbeeldje, een pop en een ‘Exit’-bord (inclusief de tekst op dat bord). Wanneer het object zelf reflecterend is, zoals een verkeersbord, dan werkt het systeem volgens de onderzoekers nog beter.

In de echte wereld

Wat is nu de kans dat we deze techniek ook buiten het gecontroleerde laboratorium gaan terugvinden? Werkt het ook in een wereld met sterk wisselende lichtomstandigheden en oneindig veel verschillende reflectieve eigenschappen van oppervlaktes? De onderzoekers laten zien dat het systeem ook buiten (in de zon) werkt. “Onze aanpak lijkt redelijk robuust. Het werkt bijvoorbeeld ook bij een muur met een wisselend oppervlak, zonder dat we het algoritme aanpasten”, zegt O’Toole.

Het mooie is dat je de eerder genoemde bestaande LIDAR-systemen wellicht uit kunt rusten met dergelijke algoritmes. Ook dat probeerden de wetenschappers al, maar ze laten weten dat er nog werk te doen is voordat deze systemen ook om de hoek kijken.


(nemokennislink.nl)

12-03-2018

Moleculen reageren onder grote druk

Kunnen we straks met minder energie chemische reacties laten verlopen? Wetenschappers slaagden er via mechanische krachten in om selectief een binding in een kristal te verbreken. Het is de eerste keer dat onderzoekers dit lukt.



Een cel bestaande uit twee diamanten die hele hoge druk kunnen opwekken.

Chemische reacties zijn vaak ingewikkeld. Je hebt stoffen die met elkaar moeten reageren, je lost ze op in een vloeistof en om te zorgen dat de reactie daadwerkelijk op de juiste manier verloopt voegen chemici nog extra chemicaliën toe. En dan kost het vaak nog veel energie om het product te zuiveren. Dit kan ook anders: met mechanochemie. Onderzoekers van onder andere de Stanford Universiteit in Amerika hebben het nu voor het eerst voor elkaar gekregen om een verbinding te verbreken door hun molecuul onder hoge druk samen te persen.

Vuurstenen

Voor mechanochemie gebruik je geen oplosmiddelen of extra hulpstoffen, maar start je de reactie met mechanische krachten zoals wrijving of druk. Een bekend voorbeeld is de vonken die ontstaan als je vuursteen en ijzer tegen elkaar slaat. In Nederland doen momenteel niet veel wetenschappers onderzoek naar deze technieken, maar groepen in het buitenland lukte het al om met pure trekkracht polymeren uit elkaar te halen of ringvormige moleculen te openen. “Je kunt vergelijken met het legeren van metalen, dat gebeurt ook met mechanische krachten die ervoor zorgen dat de metalen die normaal onmengbaar zijn wel mengen”, vertelt Hessel Castricum, onderzoeker aan de TU Delft.


In de groep van Nicolas Milosh, hoogleraar materiaalkunde en technologie aan de Stanford Universiteit, zetten ze deze techniek nu voor het eerst in om specifieke verbindingen in een molecuul te verbreken. Om dit te doen heb je een hoge isotrope druk nodig, dat is druk die van alle kanten tegelijk op de moleculen drukt. Daarom gebruiken ze een speciaal apparaat met twee stukken diamant die elkaar op platte punten raken. “Hiertussen kunnen we de druk enorm opvoeren”, zegt Milosh. “Want alle druk concentreert zich op dat kleine oppervlak van de punt.”

Verbinding verbroken

Tussen de diamanten leggen de Amerikanen hun moleculen. Voor dit experiment gebruiken ze kristallen die zachte en harde delen bevatten. Ze combineren de harde diamandoïden – kleine kooi-achtige moleculen opgebouwd uit koolstof en waterstof – met zachte, flexibele ketens ertussenin. Terwijl ze de druk opvoeren, volgen ze met röntgenstraling de vervorming en chemische samenstelling en analyseren ze wat er gebeurt. “Normaal gesproken vervormen kristallen uniform, dus op alle plekken hetzelfde”, legt Milosh uit. “Maar wij zagen een reactie in de zachte delen, er verplaatsen elektronen en de binding breekt.”


De harde, stijve delen in dit molecuul zorgen ervoor dat onder hoge druk specifiek een binding ertussen breekt.

Uit berekeningen en metingen bleken de harde delen in het kristal voor deze reactie te zorgen. Milosh: “Die blijven stijf en bewegen ten opzichte van elkaar, waardoor er nog meer kracht wordt uitgeoefend op het zachte deel. Uiteindelijk breekt deze binding.”

Selectief

Castricum noemt het resultaat van het onderzoek erg interessant: “Ze hebben het molecuul expres asymmetrisch opgebouwd, waardoor ze selectief een binding breken. Het is voor het eerst dat dit op deze manier, onder isotrope druk, lukt. Bovendien hebben ze de vervorming precies kunnen volgen, waardoor je veel informatie krijgt over hoe zulke reacties verlopen.”

Een toepassing lijkt alleen nog wel ver weg, geeft Milosh toe: “Het is een eerste stap, een bewijs dat we het kunnen. We gaan nu proberen om systemen te ontwikkelen voor reacties die normaal gesproken moeilijk verlopen, zoals het omzetten van CO2.” Castricum weet ook niet direct een toepassing, maar ziet wel voordeel in het gebruik van mechanochemie: “Voor bepaalde reacties heb je veel minder materiaal nodig en je produceert nauwelijks afval. Dit kan erg aantrekkelijk zijn voor industriële processen. Ook geeft mechanochemie meer inzicht in hoe bepaalde reacties verlopen, daaraan levert dit soort onderzoek een belangrijke bijdrage.”

Bron:
•Hao Yan e.a., Sterically controlled mechanochemistry under hydrostatic pressure, Nature (2018), DOI: http://dx.doi.org/10.1038/nature25765

(nemokennislink.nl)

Britse natuurkundige Stephen Hawking (76) overleden

De Britse natuurkundige en kosmoloog Stephen Hawking is woensdag overleden in zijn woonplaats Cambridge. Hawking (76) was al op vroege leeftijd aan een rolstoel gekluisterd door de spierziekte ALS, maar zijn denkvermogen en enthousiasme om ingewikkelde wetenschappelijke ideeën aan een breed publiek uit te leggen werden nooit aangetast.
Zijn dood werd bekendgemaakt door zijn kinderen, Lucy, Robert en Tim. "We zijn diepbedroefd dat onze geliefde vader vandaag is overleden. Hij was een groot wetenschapper en een buitengewone man, wiens werk en nalatenschap vele jaren zullen voortleven."

De natuurkundige en kosmoloog had ondanks zijn beperkingen een tomeloze ambitie om het ontstaan van leven, planeten en zwarte gaten te verklaren. “Mijn doel is eenvoudig”, schreef hij in zijn boek Stephen Hawking’s Universe. “Een volledig begrip van het universum, waarom het is zoals het is en waarom het überhaupt bestaat.”

Stephen Hawking laat twee ex-vrouwen en drie kinderen achter. Hij schreef ruim tweehonderd wetenschappelijke publicaties, dertien boeken (waarvan zes co-auteur) en vier kinderboeken over kosmologie met zijn dochter Lucy.

De Brit was een van de meest prominente wetenschappers in zijn gebied, regelmatig te gast in tv-shows, een media-icoon en won vele prijzen vanwege zijn ontdekkingen in de kosmologie. Hij kreeg zelfs een natuurkundig fenomeen naar zich vernoemd, de zogeheten Hawkingstraling.

Oxford
In het Engelse Oxford werd op 8 januari 1942 Stephen William Hawking geboren. Hij was de zoon van de Engelse Frank en de Schotse Isobel Hawking. Na Stephen volgden nog twee dochters, Philippa en Mary, en een geadopteerde zoon Edward.

Het leven als boekenwurm werd al op vroege leeftijd met de paplepel ingegoten. De maaltijden in het intelligente, excentrieke, maar ook armoedige gezin werden vaak in stilte met een boek genuttigd. Toen Hawking 17 jaar oud was, werd hij toegelaten tot de Universiteit van Oxford. Daar studeerde hij Natuurkunde.

Hawking was tijdens zijn studie geen harde werker, maar haalde door zijn intelligentie alle vakken die nodig waren om af te studeren. Tijdens zijn studie kreeg hij een relatie met Jane Wilde, met wie hij later zou gaan trouwen.

ALS
In zijn laatste studiejaar werd Hawking echter enorm klunzig en bewoog hij vaak ongecoördineerd. De Brit viel regelmatig en begon te slissen. Op aandringen van zijn familie liet hij zich medisch onderzoeken. Op 21-jarige leeftijd werd de ongeneeslijke spierziekte ALS geconstateerd.

Hawking kreeg van zijn artsen een levensverwachting van twee jaar. “Mijn verwachtingen werden tot nul gereduceerd toen ik 21 jaar was. Alles wat ik sindsdien heb gedaan, is een bonus”, onthulde Hawking in een interview met New York Times Magazine in 2004. “Ïk ben niet bang voor de dood, maar ik heb ook geen haast met sterven.” Uiteindelijk wist hij de ziekte ruim vijftig jaar lang te beheersen.

“Hij is uitzonderlijk”, verklaart Nigel Leigh, een hoogleraar klinische neurologie van King’s College in Londen. “Ik ken niemand die al zo lang met ALS leeft. Het is niet alleen bijzonder dat hij al die tijd in leven is gebleven, maar ook dat de ziekte bij hem opgebrand lijkt te zijn. Zijn situatie lijkt stabiel te zijn, en dat is extreem zeldzaam.”

Rijzende ster
In 1965 trouwt hij met Jane Wilde, die tijdens zijn diagnose en verval zijn steun en toeverlaat was. Met Wilde krijgt Hawking drie kinderen: zonen Robert en Timothy en dochter Lucy.

De wetenschapper werkte samen met Roger Penrose aan theorieën over het ontstaan van het universum. Hawking verdiende voornamelijk bekendheid door zijn onderzoek naar zwarte gaten en singulariteiten.

Een singulariteit is een punt in de ruimte met een oneindig klein volume en een oneindig grote dichtheid. Rondom zo’n punt houden tijd en ruimte praktisch op met bestaan. Reguliere natuurkunde gedraagt zich volgens andere regels rondom een singulariteit. Hawking en Penrose publiceerden in 1970 een bewijs dat het universum ooit vanuit een singulariteit is ontstaan.

In 1966 won Hawkins zijn eerste grote prijs, namelijk de Adams Prize. In 1974 werd hij gekozen als zogeheten Fellow of the Royal Society. Dat is een erkenning voor al het werk dat iemand in de natuurwetenschappen heeft verricht. Sindsdien mocht hij de titel FRS achter zijn naam voeren.

Zijn doorbraak buiten de wetenschap bereikte hij met zijn boek A Brief History of Time (1988). Daarin beschrijft hij concepten zoals tijdreizen, zwarte gaten en stringtheorie. Voor die tijd waren dat baanbrekende ideeën, die ook nog eens op relatief begrijpelijk niveau werden uitgelegd.

Scheiding en tweede huwelijk
De Brit was tijdens zijn leven een aantal keer gevaarlijk dicht bij de dood. In 1985 liep hij een longontsteking op, die zo ernstig was dat aan zijn toenmalige vrouw Jane Wilde werd gevraagd of zijn leven moest worden beëindigd. Hawking wist zijn gezondheidsproblemen echter telkens te doorstaan.

Door de rijzende bekendheid van Hawking en de constante aanwezigheid van artsen en zusters kwam het huwelijk van Wilde en Hawking onder druk te staan. In 1991 besluiten zij te scheiden. In 1995 trouwt hij met Elaine Mason, een van de zusters die hem tijdens zijn longontsteking verzorgde.

Elaine Mason was daarnaast de ex-vrouw van David Mason, die de eerste versie van Hawkings spraakcomputer heeft ontworpen. Eind 2006 is Hawking ook van Elaine gescheiden.

Zoveel als hij over het universum wist te vertellen, zo weinig begreep hij het andere geslacht. “Vrouwen zijn een compleet mysterie voor mij”, verklaarde hij in 2012 tegenover New Scientist.

Cultureel fenomeen
Door zijn opvallende verschijning en humor was Hawking ook een cultureel fenomeen. Zijn gelijkenis was onder meer te zien in afleveringen van The Simpsons, Dexter’s Lab, Family Guy, Futurama en The Fairly OddParents. Ook speelde hij kleine rollen in The Big Bang Theory en Star Trek: The Next Generation.

Zijn stemcomputer werd in het nummer Talkin’ Hawkin’ van Pink Floyd te gebruikt. In 2014 kwam de Oscar-winnende film The Theory of Everything uit, waarin het vroege leven van de wetenschapper in werd uitgebeeld.

Hawkins was een prominent atheïst. Hij heeft altijd beweerd dat het universum zichzelf kon creëren door krachten zoals de zwaartekracht. In zijn boek Black Holes and Baby Universes (1993) schrijft hij: “Ik heb gemerkt dat zelfs mensen die beweren alles vooraf bepaald en dat wij daar niets aan kunnen doen, kijken voordat ze de weg oversteken.”

Stephen Hawking overleed op 14 maart in zijn woonplaats Cambridge.

Bron: https://www.nu.nl/buitenl(...)ng-76-overleden.html

16-03-2018

‘Ik wil de grens tussen levende en dode materie laten vervagen’

Interview met Peter Korevaar, chemicus die natuurlijke systemen wil nabootsen in synthetische materialen

Levende organismen communiceren heel slim met hun omgeving. Onze materialen kunnen dit nog niet, maar daar wil Peter Korevaar verandering in brengen. De Nijmeegse universitair docent onderzoekt synthetische materialen die je niet van levende organismen kunt onderscheiden.


Peter korevaar

Hoewel we planten meestal niet zien als slimme organismen, communiceren ze wel veel met hun omgeving en met soortgenoten. En dat zonder ook maar een woord te uiten. Toen een antilopesoort in Zuid-Afrika de acaciabomen kaal begonnen te vreten, maakten die bomen extra tannine aan en doodden daarmee drieduizend antilopen. Zelfs bomen die zelf nog geen last hadden van de veelvraten, bleken deze stof extra aan te maken omdat ze ‘gewaarschuwd’ waren door bomen in de buurt – die stootten de stof etheen uit. Dit soort slimme communicatie vind je terug in veel levende organismen, maar het lukt ons nog niet om deze slimheid na te bootsen in de spullen die wij maken. Maar als het aan universitair docent Peter Korevaar ligt, komt daar verandering in.

Korevaar promoveerde onder Bert Meijer, waar hij zelfassemblage onderzocht: moleculen die uit zichzelf grotere netwerken vormen. Daarna vertrok hij naar Harvard om te werken aan zogenaamde hydrogels; materialen bestaande uit 3D-netwerken die water opnemen en zo een gel vormen. In april 2017 startte Korevaar zijn eigen groep aan de Radboud Universiteit Nijmegen.

In zijn huidige onderzoek combineert hij zijn interesse voor materialen zoals hydrogels en levende systemen: “We willen levensechte synthetische materialen maken, die zich aanpassen aan hun omgeving.” Onlangs ontving Korevaar een NWO ‘start-up’-subsidie om zijn onderzoek verder uit te breiden. NEMO Kennislink sprak hem over zijn plannen.

Zijn de materialen die we nu gebruiken nog niet slim genoeg?

“Synthetische materialen die wij nu gebruiken, zoals metaal, plastic of glas, hebben één functie. Maar de levende natuur is ontzettend dynamisch en daar halen wij onze inspiratie vandaan. Er zijn een heleboel functies die levende materie wel kan hebben en dode materie niet. Of beter gezegd: nog niet. Daar ligt voor ons een mooie kans.”

“Als ultiem doel wil ik de grens tussen levende materie en dode materie laten vervagen. Nu is het totaal duidelijk wanneer iets leeft en wanneer niet, omdat er een enorm gat zit tussen wat synthetische materialen kunnen en de elegantie waarmee dat in de natuur gebeurt. Dat doel ligt nog ver weg, maar ik hoop dat ik stappen kan zetten en een bijdrage kan leveren.”

Wat voor materialen kunnen we dan verwachten?

“We zijn nu bijvoorbeeld bezig met hydrogels die tellen. Eencellige organismen zoals amoeben kunnen dit van nature, met het zogenoemde quorum sensing. Dit betekent dat ze door het opvangen van signaalmoleculen precies weten hoeveel andere amoeben zich om hen heen bevinden. Onze computers doen iets vergelijkbaars, maar chemisch gezien hebben we nog geen materiaal die dit kan.”

“Daarom werken we aan hydrogelbolletjes die dit soort gedrag vertonen. Dit zou kunnen lukken als je een netwerk maakt van chemische reacties die elkaar beïnvloeden, bijvoorbeeld door de omgeving zuurder te maken of te zorgen dat een bolletje inkrimpt of uitzet. Het is ons al gelukt om een hydrogel te ontwikkelen die kan herkennen of een chemische reactie in zijn omgeving heel snel of heel langzaam verloopt. Nu moet hij daar nog op reageren.”

Waar zou je zoiets voor gebruiken?

“Onze bolletjes zullen natuurlijk niet direct computers vervangen. Bovendien zijn we nog niet heel gericht bezig met het maken van specifieke toepassingen. We kijken meer in algemene zin of we materialen op een nieuwe manier kunnen maken. Uiteindelijk willen we materialen die zich op allerlei mogelijke manieren aanpassen aan hun omgeving, door bijvoorbeeld van vorm te veranderen.”

“Dit kan met allerlei materialen zoals hydrogels, maar we gebruiken ook veel moleculaire zelfassemblage. De verschillende onderdelen van dit soort systemen zitten niet sterk aan elkaar vast, dus dat maakt het mogelijk om het weer af te breken en op een andere manier op te bouwen. Als ons dat lukt zijn er zeker veel toepassingen te bedenken, zoals biosensoren die veranderingen in het lichaam of in het milieu kunnen detecteren, maar we moeten het eerst nog voor elkaar krijgen.”


Korevaar wil dit soort hydrogels aanpassen en met hun omgeving laten communiceren.
 Wikimedia Commons, Petra Klawikowski via CC BY 3.0

Maar de complexiteit zit toch al in de natuur? Kun je daar geen gebruik van maken?

“We zouden ervoor kunnen kiezen om te werken met eiwitten, cellen of DNA en dat in onze materialen te verwerken. Dat gebeurt al wel in andere onderzoeksgroepen in Nederland, maar wij willen onze materialen volledig synthetisch maken. Dat heeft deels te maken met de kosten. Synthetische materialen zijn vaak goedkoper als je ze uiteindelijk in een toepassing wilt gebruiken. Bovendien vraag ik me af: wat leer je ervan als je de natuur het werk laat doen? Ik wil juist graag tot op de bodem uitzoeken hoe de natuurlijke systemen verlopen, wat hun geheim is en dat dan nabootsen.”

“Het kan heel goed zo zijn dat onze technieken uiteindelijk hetzelfde opleveren als mensen die dit soort materialen maken door natuurlijke systemen te integreren. Op de lange termijn moeten we misschien wel gaan samenwerken, de verschillende aanpakken combineren en zo nog slimmere materialen maken. Maar als een klein onderzoekslab moet je toch kiezen, je kunt niet alles doen. En dan kies ik toch voor het begrijpen van de natuur door gedrag met synthetische bouwstenen na te maken.”

Welke toepassing zal het snelst op de markt verschijnen?

“Dat is lastig te zeggen. Sommige onderzoekers gebruiken al hydrogels in hun biomaterialen. Deze materialen implanteren ze in het lichaam en dan neemt het tijdelijk een functie over of laat het cellen weer groeien. Dat werkt al wel, maar je zou die biomaterialen veel slimmer kunnen laten reageren op wat er gebeurt in het lichaam. Bijvoorbeeld dat ze een extra medicijn loslaten als er een ontsteking optreedt.”

Zullen deze materialen het aantal benodigde grondstoffen op de wereld flink verminderen?

“Dat is nu nog te veel gevraagd, dat lossen we niet zomaar op. Maar je ziet wel dat de levende natuur veel efficiënter met materialen omgaat en ze slim hergebruikt. Dat zie je nog niet in het veld van de synthetische materialen. En als we materialen maken die hun bouwstenen op verschillende manieren kunnen samenstellen en weer loslaten, zet je wel een stap in de goede richting. Maar dat duurt nog wel even.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehoude

(nemokennislink)

16-03-2018

Kúnnen we het maken?
Nieuwe mogelijkheden in de fosforchemie.



Voor organicus Chris Slootweg, sinds een jaar hoofddocent aan de Universiteit van Amster­dam, staat de esthetiek voorop. ‘Moleculen maken die er gewoon gaaf uitzien, maar niet direct een toepassing hebben.’ Onlangs presenteerde hij in Angewandte Chemie enkele grote stappen in de richting van zijn favoriet: monofosfatetrahedraan, een tetraëder van drie koolstofatomen en één fosforatoom. Tot nu toe bestaat die structuur alleen op papier.

Het was al een van zijn doelmoleculen toen Slootweg promoveerde bij Koop Lammertsma (Vrije Universiteit Amster­dam), in 2005. ‘Je loopt aan tegen de grenzen van de synthetische methodologie. Tot voor kort kon het gewoon niet. Dat we onze eigen state-of-the-artmethodes moeten ontwikkelen, is een van de leuke dingen aan dit project.’

Atoomeconomisch

Monofosfatetrahedraan is een analoog van tetrahedraan, C4R4. Dat bestaat wel, zij het alleen met tamelijk omvangrijke R’s: tert-butyl of trimethylsilyl aan elke C is wel het minste. Je maakt het bijvoorbeeld uit cyclobutadieen, een anti-aromatisch molecuul dat eveneens te instabiel is om zonder die restgroepen te overleven. Die fotochemische omlegging is volgens Slootweg een schoolvoorbeeld van een ideale, duurzame synthese. ‘Ze is atoomeconomisch: 100 % van de uitgangsmaterialen komt in het product terecht, zonder dat je afval overhoudt’, legt hij uit.

Witte fosfor (P4) is ook zo’n tetraëder. Maar je kunt niet simpelweg C’s in tetrahedraan door P’s vervangen. Meer voor de hand ligt dat je de structuur opbouwt uit negatief geladen fosfor en een kleine, positief geladen koolstofring, bijvoorbeeld een 1,2,3-tris-tert-butylcyclopropeniumion. Dankzij wijlen Ronald Breslow is dat laatste ion al een tijdlang beschikbaar. ‘Maar gold als instabiel’, vertelt Slootweg. ‘Totdat ETH-onderzoeker Hansjörg Grütz­macher zorgde voor een doorbraak met zijn stabiele NaOCP. Inmiddels maken ze dat met 50 of 100 g tegelijk, en vind je het elke maand wel in een Angewandte-publicatie terug.’

Zijn eigen bijdrage laat nu zien dat de combinatie van een cyclopropeniumion en NaOCP doorreageert tot een dimeer: 1,3-difosfetaan-2,4-dion. Dat valt weer uiteen tot fosfatricyclo[2.1.0.0]pentanon, dat al sterk op monofosfatetrahedraan lijkt. Isomeriseren tot iets fosfacyclobutadieenachtigs lukt ook al.

‘We moeten die CO nog selectief zien te verwijderen’

Alleen zit in beide gevallen de CO uit NaOCP er nog in. ‘Als we die selectief kunnen verwijderen, zitten we op het doelmolecuul en de volgende Angewandte-publicatie’, zegt Slootweg. Hij vermoedt dat het stiekem al is gelukt: tijdens een experiment zag hij de oplossing tijdelijk verkleuren, wat de vorming suggereert van anti-aromatische moleculen die meteen weer verder reageren. ‘We gaan nu de structuur afschermen met nog grotere R-groepen. Op fosfacyclobutadieen passen er tenslotte nog maar drie, in plaats van vier. Ik denk aan dimethyl-tert-butylsilyl, waarmee George Olah ooit succes heeft gehad.’

Begrijpen

De publicatie doet vermoeden dat er veel trial-and-error aan te pas komt, maar volgens Slootweg is dat schijn. ‘Nieuwe kennis ontwikkelen is onze drijfveer. Door heel gericht te observeren wat er gebeurt tijdens experimenten, en onze waarnemingen te toetsen aan theoretische modellen, proberen we te begrijpen wat een molecuul doet. En dan passen we het aan totdat we de chemie hebben gecreëerd die we zoeken.’

Hij vermoedt dat de uiteindelijke realisatie van zijn doelmolecuul een kwestie wordt van synthetische elektrochemie, volgens hem een ondergewaardeerd gereedschap dat nu volop in ontwikkeling is. ‘Het wachten is op een nieuwe promovendus.’

(c2w.nl)

18-03-2018

Hawking werkte op zijn sterfbed zijn belangrijkste onderzoek af. En een Belg hielp hem daarbij


 © K.U.Leuven - Stephen Hawking, Thomas Hertog, James Hartle en voormalig KU Leuven-rector Mark Waer

Wetenschap & Planeet Twee weken voor zijn dood werkte Stephen Hawking nog een onderzoeksverslag af samen met de Belg Thomas Hertog. De laatste noot aan dat werk werd dan ook op Hawkings sterfbed gelegd. Volgens Hertogs zijn de inzichten in het wetenschappelijk werk van die aard dat ze Hawking wel eens een Nobelprijs hadden kunnen opleveren, moest hij nu nog geleefd hebben. Hawking werd tijdens zijn leven meermaals genomineerd voor een Nobelprijs, maar won er nooit een.

De paper met de titel ′A Smooth Exit from Eternal Inflation’ zou wel eens Stephen Hawkings meest belangrijke werk kunnen zijn. In het werk legt Hawking een methode uit waarmee het bestaan van andere universa aangetoond kan worden. Volgens de wetenschap is het namelijk mogelijk dat er sprake is van een soort ‘multiversum’. In dat ‘multiversum’ zijn er meerdere universa of heelallen. Het heelal zoals wij het kennen, is dan slechts een deeltje van een groter geheel. Tot voor kort was het idee van een ‘multiversum’ dus voornamelijk een theorie, maar met de paper van Hawking zou die theorie nu ook voor het eerst aangetoond kunnen worden. Volgens wetenschappers is het baanbrekend en zou het onze perceptie van het heelal wel eens helemaal kunnen veranderen.

Kosmische inflatie

Al in 1983 schreef Hawking een verhandeling waarin hij het idee van een multiversum aanhaalde. Daarin zette hij samen met James Hartle uiteen hoe de ‘big bang’ zorgde voor het ontstaan van ons heelal. Daarbij gingen ze ervan uit dat de oerknal aanleiding gaf tot een oneindig aantal andere knallen die telkens weer zorgden voor het ontstaan van nieuwe heelallen. Dat idee wordt ‘kosmische inflatie’ genoemd. Kort samengevat bieden Hertog en Hawking met hun werk dus een soort van wetenschappelijk kader om het idee van een multiversum als gevolg van kosmische inflatie te testen en wetenschappelijk aan te tonen. Aan de hand van een detector die vastgemaakt wordt aan een ruimteschip zouden andere universa aan de hand van het wetenschappelijk kader gedetecteerd kunnen worden.

Verder halen Hawking en Hertog ook nog iets minder vrolijk nieuws aan in hun werk. Als de theorie van kosmische inflatie klopt dan wil dat namelijk ook zeggen dat het universum waarin wij ons bevinden op een dag zal oplossen in een soort van zwart gat. Alle knallen die nieuwe universa doen ontstaan verliezen namelijk ook op een bepaald moment hun energie waardoor de universa ophouden met bestaan.

(HLN)

19-03-2018

Steeds lonkt er weer een nieuw deeltje om te ontdekken

In ‘De melodie van de natuur’ bespreekt natuurkundige Ivo van Vulpen de wereld van de elementaire deeltjes

De ontdekking van het Higgs-deeltje enkele jaren geleden was wereldnieuws. Maar waarom eigenlijk? In zijn boek ‘De melodie van de natuur’ neemt Ivo van Vulpen je aan de hand in de zoektocht naar dit illustere deeltje. Hij blijkt een goede reisleider, maar een beetje voorkennis kan geen kwaad.

Op 4 juli 2012 werd het jarenlange werk van duizenden natuurkundigen van over de hele wereld op passende wijze beloond. Die dag werd namelijk het bestaan van het zo hartstochtelijk gezochte Higgs-deeltje officieel bekend gemaakt. TV-beelden toonden een zaal vol klappende, lachende en ontroerde wetenschappers. Ook voor wie geen idee had waar het over ging, was de boodschap duidelijk: hier is iets bijzonders gebeurd.

Maar dat was het enige wat er bleef hangen bij velen. Dat het bijzonder was, maar wat er nou precies was ontdekt en waarom dat zo bijzonder was, dat ging in de euforie een beetje verloren. Ook niet heel gek, als je bedenkt dat het nogal een uitdaging is om de essentie van tientallen jaren fundamenteel natuurkundeonderzoek op een begrijpelijke manier weer te geven in een tv-fragment van anderhalve minuut.

Stap voor stap

Ivo van Vulpen gaat die uitdaging wel aan. Gelukkig geeft hij zijn publiek meer aandacht dan anderhalve minuut uitleg. De ontdekking van het Higgs-deeltje vormt de aanleiding en rode draad van zijn boek ‘De melodie van de natuur’, maar hij neemt ruimschoots de tijd om alles wat aan die ontdekking vooraf ging te bespreken. Dat is zeer te prijzen, want experimenten en theorieën komen nou eenmaal niet uit de lucht vallen. Ze bouwen voort op bestaande kennis, ideeën, vragen en raadsels en Van Vulpen laat heel mooi zien hoe de wetenschap stap voor stap te werk gaat.


ATLAS detector, Large Hadron Collider, CERN.

De zoektocht naar het Higgs-deeltje gebruikt van Van Vulpen om de geschiedenis van de natuurkunde te beschrijven en dan vooral van de deeltjesfysica – de tak die zich bezighoudt met de meest basale bouwstenen van heelal, de elementaire deeltjes. Een vakgebied dat Van Vulpen van binnenuit kent. Hij is namelijk zelf gepromoveerd deeltjesfysicus en hij werkt bij Nikhef, het nationaal instituut voor subatomaire fysica in Amsterdam. Bovendien werkte hij mee aan het ATLAS-experiment, een van de detectoren van de Large Hadron Collider – de deeltjesversneller waarmee het bestaan van het Higgs-deeltje is aangetoond.

Doordat Van Vulpen zelf onderdeel is geweest van die enorme onderneming – en dat nog steeds is, want er valt nog meer dan genoeg te onderzoeken in deeltjesfysica – kan hij goed de ‘achterkant’ van de wetenschap laten zien: de spanning en opwinding als een experiment van start gaat, maar ook het monotone handwerk van turen naar schermen. Dat er ook ongetwijfeld een hoop frustratie, teleurstelling en onderlinge wrijving bij komt kijken, blijft een beetje onderbelicht. Misschien is het voor Van Vulpen allemaal zonnig verlopen, maar hij schetst af en toe wel een heel idyllisch beeld van de natuurkundige gemeenschap.

Maar dat doet niets af aan de prestatie van Van Vulpen om dit abstracte, ingewikkelde onderzoek toegankelijk te maken. Hij legt helder en geduldig uit (het is wel een echt ‘uitlegboek’) hoe dat nou zit met al die quarks en leptonen, met spookdeeltjes en antideeltjes en krachtdeeltjes en ga zo maar door. Van Vulpen pakt het allemaal rustig aan, maar hij kan niet voorkomen dat het je – als niet-deeltjesfysicus – toch af en toe gaat duizelen.

Aan de andere kant, we hebben het hier wel over een vakgebied waar niet de minste geesten jarenlang hun hoofd over hebben gebroken, dus dat je als lezer ook een beetje moeite moet doen kan geen verrassing zijn. En het is ook zeker geen reden om het niet te proberen, want dankzij Van Vulpens enthousiasme en overduidelijke liefde voor zijn vakgebied blijft het allemaal zeer leesbaar. En het maakt nieuwsgierig naar wat we nog meer gaan leren over donkere materie, supersymmetrie en het raadsel van de zwaartekracht.

(nemokennislink)

21-03-2018

Hoorde jij die springende hoogspanningsmast op aarde ploffen?

Dan ben je niet alleen! Verrassend veel mensen horen namelijk iets wat er niet is.

Dat blijkt uit een nieuw onderzoek naar deze bijzondere vorm van synesthesie (zie kader hieronder) die onderzoekers visually-Evoked Auditory Response (vEAR) hebben gedoopt. Het onderzoek suggereert dat tot wel één op vijf mensen deze vorm van synesthesie ervaren en dus bij het zien van beweging een geluid horen dat er niet is. Het suggereert dat deze vorm van synesthesie veel vaker voorkomt dan andere vormen.

Synesthesie
Synesthesie is eigenlijk niets anders dan een vermenging van zintuigen. Het is er in verschillende vormen. Zo zijn er mensen die bij het lezen van letters of cijfers ook kleuren ervaren. Of mensen die bij kleuren ook een bepaalde geur of smaak denken waar te nemen.

Springende hoogspanningsmast
Een geluid horen dat er niet is; het klinkt misschien wat zweverig, maar het overkwam velen toen ze onderstaande gif bewonderden. De gif gaat niet vergezeld door geluid en toch hoorden veel mensen de springende hoogspanningsmast op aarde ploffen, zo blijkt uit talloze reacties op het gifje

Het nieuwe onderzoek onderschrijft dat deze en vergelijkbare gifjes iets vreemds bewerkstelligen in ons brein. De onderzoekers verzamelden 4128 proefpersonen en lieten ze 24 videoclipjes zien waarin voorwerpen of mensen traag, snel of heel plotseling bewogen. Denk aan een balletdanseres die een pirouette maakt of een hamer die op een spijker klapt. Geen van de videoclipjes ging vergezeld door geluid. En toch bleken heel veel proefpersonen wel geluiden te horen. Maar liefst 21% van de proefpersonen gaf bovendien aan dat ze dat wel vaker was overkomen.

Horen wat je ziet
“Sommige mensen horen wat ze zien,” vertelt onderzoeker Elliot Freeman. “Knipperlichten van een auto, knipperende neonlichten van een winkel en bewegingen van wandelende mensen kunnen een auditieve prikkel triggeren. En wij hebben daar voor het eerst grootschalig onderzoek naar gedaan en ontdekt dat tot wel 21% van de mensen dit op de één of andere manier ervaren, wat betekent dat het veel vaker voorkomt dan andere vormen van synesthesie.”

De onderzoekers denken ook meer te kunnen zeggen over waarom sommige mensen horen wat ze zien. “We denken dat deze prikkels soms het resultaat zijn van informatie die weglekt uit visuele delenv an het brein en belandt in delen die doorgaans betrokken zijn bij het horen van informatie. En in extreme gevallen is een abstracte beweging of het knipperen van iets voldoende om ook een geluid te horen.”

(scientias.nl)

23-03-2018

Waarom nemen we sommige beelden wel bewust waar en andere niet?

Onderzoekers onthullen hoe visuele prikkels in ons bewustzijn doordringen (of niet).

Niet alles wat we zien, dringt door tot ons bewustzijn. Maar wat zorgt er nu voor dat we ons van de ene visuele prikkel wél bewust zijn en van de andere niet? Dat heeft een internationaal team van onderzoekers onder leiding van de Nederlandse Pieter Roelfsema, uitgezocht.

Activiteitsniveau
De onderzoekers keken wat er in het brein van apen gebeurde, wanneer zij aan visuele prikkels – in dit geval: korte lichtflitsen – werden blootgesteld. De prikkels werden eerst geregistreerd in de visuele hersenschors en daarna doorgestuurd naar de frontale hersenschors. Daar moesten de prikkels een minimaal activiteitsniveau opwekken om in het bewustzijn door te kunnen dringen.

Gebrekkige informatieoverdracht
Maar sommige prikkels slagen daar dus niet in. Het is het resultaat van een gebrekkige informatieoverdracht tussen zenuwcellen in de visuele hersenschors, zo stellen de onderzoekers. Deze zorgt ervoor dat het benodigde minimale activiteitsniveau in de frontale hersenschors niet wordt gehaald en de apen zich dus niet bewust worden van die informatie.

Zwakke elektrische stroompjes
Experimenten wijzen uit dat dat minimale activiteitsniveau ook niet werd gehaald wanneer men de zenuwcellen in de visuele hersenschors met zwakke elektrische stroompjes activeerde. “De prikkels dringen alleen door tot in het bewustzijn, wanneer de geactiveerde zenuwcellen hun activiteit in voldoende mate doorgeven aan hogere hersenschorsgebieden,” legt Roelfsema uit.

Het onderzoek kan van groot belang blijken voor blinde patiënten. “Deze nieuwe informatie, over hoe en wanneer een stimulus tot het bewustzijn doordringt, brengt ons weer een stap dichter bij de ontwikkeling van een hersenschorsprothese voor blinde patiënten, door middel van elektrische stimulatie van de hersenschors.”

(scientias.nl)

27-03-2018

Wetenschappers ontdekken “nieuw orgaan” in ons lichaam


 © Mount Sinai Beth Israel Medical Center - Creative Commons

Medisch Wetenschappers hebben een ophefmakende ontdekking gedaan in het menselijk lichaam: een soort snelweg voor vloeistof die onder de huid en langs veel organen loopt. In een artikel in Scientific Reports noemen ze dat netwerk van vochthoudende compartimentjes samen voor het eerst een “nieuw orgaan”. Ze hopen dat de ontdekking helpt begrijpen hoe kanker zich door ons lichaam verspreidt.

De lagen van het ‘interstitium’, zoals het netwerk wordt genoemd, werden lang beschouwd als dicht bindweefsel, maar nu blijken het minuscule reeksen vochthoudende kanaaltjes. Die zitten onder de huid, maar ook langs darmen, longen, bloedvaten en spieren. Samen vormen ze een netwerk dat ondersteund wordt door een raamwerk van sterke, flexibele eiwitten. De onderzoekers vermoeden dat de compartimentjes kunnen dienstdoen als schokbrekers die lichaamsweefsel beschermen tegen schade, en dat ze samen ongeveer een vijfde van het lichaamsvocht bevatten.

Levend weefsel

Hoe is het in godsnaam mogelijk dat dit nu pas wordt ontdekt? Dokters David Carr-Locke en Petros Benias van het Mount Sinai Beth Israel Medical Center in New York stootten erop tijdens een kijkonderzoek van het galkanaal van een patiënt, waar ze aanwijzingen zochten van kanker. De camera gaf lichaamsweefsel vergroot weer, waardoor de artsen op patronen stootten die ze nog niet eerder hadden gezien. Zij namen vervolgens contact op met patholoog Neil Theise van de New York University.


 © thinkstock - De galblaas zit naast de lever.

Maar het ging dus om een levende patiënt, terwijl traditioneel onderzoek dood lichaamsweefsel bestudeert waaruit vloeistoffen verwijderd zijn. De kanaaltjes werden dus doorgaans aanzien als een simpele laag bindweefsel, maar Theise ontwikkelde een techniek om het verwijderde weefsel in leven te houden. Dat is meteen ook zijn grote verdienste, zegt professor Patrick Pauwels, hoofd van de dienst Pathologische Anatomie van het UZ Antwerpen. Aan de VRT-nieuwsredactie legt hij uit dat de vloeistofstromen wel degelijk al langer gekend waren, maar dat het nu de eerste keer is dat ze in levend weefsel in detail bestudeerd werden mét het circulerende vocht erin.

Kanker

Theises team analyseerde nog stukjes galkanaal van twaalf andere patiënten en stelden vast dat de laag uitmondt in het lymfevatenstelsel, het netwerk van organen, vaten en weefsel waarin lymfe en lymfocyten zitten en getransporteerd worden. Dat is betrokken bij het afweersysteem van ons lichaam.

De onderzoekers vonden aanwijzingen dat kankercellen van tumoren via het interstitium in het lymfesysteem kunnen belanden. Het netwerk zou zo een rol kunnen spelen bij de verspreiding van kanker doorheen het lichaam, waardoor wetenschappers mogelijk nieuwe testen voor kanker zouden kunnen ontwikkelen

(HLN)

27-03-2018

Algoritme kan precies 'voorspellen' wie de ramp met de Titanic overleefde

En onthult tevens waarom kunstmatige intelligentie onze wereld nooit helemaal zal doorgronden.

Het algoritme – dat opduikt in een nieuw boek, geschreven door Meredith Broussard, professor aan de New York University – houdt rekening met verschillende variabelen. Bijvoorbeeld de leeftijd en het geslacht van de passagiers, maar ook of ze eerste, tweede of derde klas reisden.

Klasse
En met die informatie op zak bleek het algoritme in 97% van de gevallen correct te ‘voorspellen’ of een passagier de reis overleefde of niet. De calculaties wijzen bovendien uit welke factor het meest bepalend was: de reisklassen. Zo hadden passagiers die eerste klas reisden betere overlevingskansen dan passagiers die tweede klas reisden.

Tekortkoming
Het algoritme was dus zeer accuraat. Maar kon het verder verbeterd worden, zodat het voor alle passagiers kon vertellen hoe de ramp was afgelopen? Dat lukte niet. En dat laat ons ook direct de grote tekortkoming van kunstmatige intelligentie zien, zo betoogt Broussard. “Onze statistische voorspelling van wie overleefde en wie stierf op de Titanic zal nooit 100% kloppen – geen enkele statistische voorspelling zal ooit 100% accuraat zijn – omdat mensen geen statistieken zijn en dat ook nooit zullen worden.” Zo waren er bijvoorbeeld twee passagiers aan boord van de Titanic wiens lot niet bepaald werd door leeftijd, geslacht of het feit dat ze eerste, tweede of derde klas reisden. Hun overlevingskansen werden bepaald door hoever ze konden springen toen ze van het zinkende schip wegvluchtten.

Waarschuwing
De constatering van Broussard moet gezien worden als een waarschuwing die zeker moet klinken in onze tijd, waarin beslissingen vrijwel louter gemaakt worden op basis van technologie en data. “We zouden ondertussen moeten weten dat er dingen zijn die machines nooit kunnen leren en dat een menselijk oordeel (…) en interpretatie altijd nodig is.” Broussard verzet zich in haar boek welbeschoud tegen de groei van technochauvinisme: het idee dat technologie altijd de oplossing is.

“We zouden ondertussen moeten weten dat er dingen zijn die machines nooit kunnen leren”

Ze wijst erop dat de digitalisering hardnekkige sociale problemen niet oplost, maar misschien zelfs vergroot. “Ons Titanic-model kan gebruikt worden om goed te praten dat je eerste klas-reizigers minder geld vraagt voor de reisverzekering, maar dat is absurd: we zouden mensen niet moeten straffen voor het feit dat ze niet rijk genoeg zijn om eerste klas te reizen (…) Als we prijsalgoritmes baseren op hoe de wereld eruit ziet, zullen vrouwen en arme mensen en minderheden onvermijdelijk meer moeten betalen. Wiskundigen worden daar altijd door verrast: vrouwen en armen en minderheden niet. Ras, geslacht en klasse beïnvloeden de prijs op verschillende duidelijke en slinkse manieren. Vrouwen betalen meer dan mannen voor het knippen van de haren, de stomerij, scheermesjes en zelfs deodorant (…) Afro-Amerikanen die in een restaurant bedienen krijgen minder fooi dan hun blanke collega’s.”

Eigenlijk stelt Broussard dat technologie er is voor de mensen en niet andersom. Technologie moet de wereld dus tot een betere plek maken. En niet alleen voor de rijken op aarde. Daarom moeten we goed nadenken over de tekortkomingen of grenzen van technologie en op basis daarvan beslissen wat we ermee doen.

(scientias.nl)

29-03-2018

Het kan bijna niet anders of het Majorana-deeltje is echt

De sterkste aanwijzing tot nu toe voor het bestaan van het Majorana-deeltje is gevonden door wetenschappers van de technische universiteiten van Eindhoven en Delft. Ze schrijven dat in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Het Majorana-deeltjes trekt al jaren aandacht van wetenschappers, omdat het wellicht het ideale hart is voor een razendsnelle quantumcomputer.

In 2012 ging de vlag al voorzichtig uit: Nederlandse wetenschappers zeiden in een halfgeleidende draad sporen van Majorana-deeltjes te meten. Een spectaculaire vondst: natuurkundigen jagen dan al tientallen jaren op het deeltje dat bijzonder is omdat het niet te onderscheiden is van zijn eigen zogenoemde antideeltje. Terwijl antideeltjes van andere elementaire deeltjes zoals protonen, neutronen en elektronen ‘gespiegelde’ eigenschappen hebben, zoals een tegenovergestelde lading, is het Majorana-antideeltje niet te onderscheiden van een Majorana-deeltje.

Ondanks het tromgeroffel ging het in 2012 slechts om sporen van het deeltje, die werden afgeleid uit het elektrische en magnetische gedrag van een microscopische draad waarin Majorana’s zouden zitten. Er was toen nog steeds ruimte voor andere verklaringen dan het Majorana-deeltje. Onzuiverheden in het materiaal of elektronen die gevangen raakten in de draad konden de signalen in principe ook verklaren.

Deze alternatieve verklaringen worden nu van tafel geveegd met nieuwe metingen aan een verbeterde opstelling. Het kan nu bijna niet anders of de onderzoekers onder leiding van Erik Bakkers (TU Eindhoven) en Leo Kouwenhoven (TU Delft) hebben daadwerkelijk Majorana-deeltjes te pakken. Het onderzoek is deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature gepubliceerd.


Ettore majorana

Een identiek antideeltje

Materie is opgebouwd uit elementaire deeltjes zoals protonen, neutronen en elektronen, die allemaal een zogenoemd antideeltje hebben: een deeltje dat als het ware ‘tegenovergestelde’ eigenschappen heeft. Zo bestaat er naast het negatief geladen elektron het positief geladen positron. Antideeltjes zijn doorgaans geen lang leven beschoren. Zodra een deeltje en een antideeltje elkaar tegenkomen vernietigen ze elkaar.

De Italiaanse natuurkundige Ettore Majorana voorspelde in 1937 het bestaan van deeltjes die niet te onderscheiden zijn van hun eigen antideeltjes. Een eigenschap die het deeltje extra robuust maakt, en mogelijk geschikt maakt voor het doen van berekeningen in een quantumcomputer.

Jagen op de piek

Om de eerder gemeten signalen van de vermeende Majorana-deeltjes te verbeteren, ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe opstelling. De productie vond plaats in een ultrahoog vacuüm en bij een temperatuur dicht bij het absolute nulpunt (-273 graden Celsius), omstandigheden waarbij materialen nauwelijks ‘vervuild’ raken met andere stoffen en waarbij contacten tussen verschillende materialen vrijwel naadloos worden.

Het kan bijna niet anders of het Majorana-deeltje is echt

De opstelling heeft qua vorm wel wat weg van een microscopische hashtag (#). De draden zijn van het halfgeleidende indium-antimoon. De draad krijgt vervolgens een dun ‘jasje’ van aluminium dat bij deze lage temperatuur supergeleidend is. Op de grens van het halfgeleidende en supergeleidende materiaal ontstaan volgens de theorie Majorana-deeltjes.

Het bewijs voor de aanwezigheid van Majorana-deeltjes vormt het meten van een zogenoemde zero-bias-piek. “Die piek is eigenlijk een maat voor de geleiding in de draad”, zegt Bakkers. “Zit er een Majorana-deeltje in de draad dan heeft deze piek een bepaalde hoogte en is hij bovendien niet te beïnvloeden door magnetische of elektrische velden waaraan we de draad blootstellen.”

Metingen aan de nieuwe opstelling laten nu precies de voorspelde piek zien. Een piek die de onderzoekers dolblij maakt. “Het klopt allemaal. In tegenstelling tot de eerdere experimenten halen we nu precies de hoogte van de voorspelde piek”, zegt Bakkers. “Als ik die meting uit 2012 nu terugzie dan schrik ik een beetje. Het klopte allemaal wel hoor, maar die metingen hadden erg veel ruis. Het zag er niet mooi uit.”

Het hart van een quantumcomputer


Vergroting van het experiment waarmee wetenschappers van de TU Eindhoven en TU Delft Majorana-deeltjes creëren, een microscopische ‘hashtag’. Het experiment maakt het mogelijk om twee Majorana-deeltjes van plaats te doen verwisselen, via een magneetveld dat op de ‘hashtag’ wordt gezet. Aan dat experiment werken de onderzoekers nu.

Goed, betere metingen. Mooi, maar waarom haal je hier het hoogst aangeschreven wetenschappelijke tijdschrift mee? Volgens Bakkers speelt de belofte van Majorana-deeltjes in de wereld van de quantumcomputers mee. Deze computers, momenteel volop in ontwikkeling, gebruiken de vreemde wetten van de quantummechanica om specifieke wiskundige problemen razendsnel op te lossen. “We denken dat Majorana’s heel stabiele rekeneenheden voor zo’n computer kunnen zijn, zogenoemde qubits”, zegt Bakkers. “Informatie die koppelt aan de quantumtoestand van een Majorana-deeltje is beter beschermd dan bij andere qubits, die doorgaans grilliger zijn en hun informatie snel verliezen.”

De prachtige piek ten spijt, volledig waterdicht bewijs voor het Majorana-deeltje is het nog steeds niet. Daarvoor moeten de onderzoekers twee Majorana-deeltjes in een draad creëren en met elkaar verwisselen. Daar werken ze nu aan. Bakkers is vol vertrouwen, maar blijft voorzichtig. “We hebben al vaker meegemaakt dat theoretische natuurkundigen toch weer met een nieuwe alternatieve verklaring komen”, zegt hij. “Toch geloof dat er nu weinig andere opties dan een Majorana-deeltje meer over zijn.”

Bron
•Zhang H. et al., Quantized Majorana conductance, Nature (28 maart 2018), DOI:10.1038/nature26142

(nemokennislink)

28-03-2018

Hoe Cas4 in de CRISPR-puzzel past




Zonder het Cas4-eiwit selecteren bacteriën de verkeerde fragmenten uit bacteriofagen-DNA en werkt hun CRISPR-Cas-afweersysteem niet meer. In Cell Reports onthulden Stan Brouns en collega’s van de TU Delft zojuist de rol van dit tot nu toe onbegrepen eiwit dat in ongeveer de helft van alle bekende CRISPR-Casvarianten voorkomt.

Dat CRISPR-Cas is van origine een wapen tegen die fagen, virussen die hun eigen DNA de bacterie in pompen in de hoop dat die het afleest en nieuwe fagen produceert. Door dit inkomende DNA te herkennen en meteen kapot te knippen, kan de bacterie zich deze moeite besparen.

Het ziet er nu naar uit dat Cas4 daarbij zoekt naar zogeheten protospacer adjacent motifs (PAM’s), vaste sequenties van twee tot zes basenparen. Vervolgens werkt het samen met Cas1 en Cas2, waarvan al langer bekend is dat ze stukken uit het fagen-DNA knippen die vlak naast zo’n PAM zitten. Die stukken monteren ze vervolgens in CRISPR, een kunstmatige sequentie die het geheugen van het systeem vormt. De PAM plakken ze er echter niet bij.

Wanneer de volgende faag het probeert, komt Cas9 of een aanverwant ‘knipeiwit’ in actie. Het speurt naar sequenties die eerder in CRISPR zijn opgeslagen en waar bovendien een PAM-sequentie naast zit. Alleen daar zet het een knip. Het voorkomt dat andere exemplaren van de CRISPR-bibliotheek per abuis worden aangezien voor fagen-DNA en dan zélf worden verknipt.

Brouns en collega’s demonstreerden het door de genen voor Cas1, 2 en/of 4 over te zetten van Synechocystis sp.6803 naar E. coli. Met zijn drieën bouwen ze een werkend CRISPR-Cassysteem op. Laat je Cas1 of Cas2 weg, dan wordt geen CRISPR-geheugen gevormd. Laat je alleen Cas4 weg, dan ontstaat het wel maar werkt het niet: Cas1 en Cas2 gaan dan willekeurige stukken uit het fagen-DNA halen, zonder PAM-spacer er naast.

Hoe dit op moleculaire schaal precies functioneert, is onderwerp van verder onderzoek.

bron: TU Delft

(c2w.nl)

30-03-2018

Eerste ‘superieure’ quantumcomputer is nog geen rekenwonder

Experimentele opstelling haalt dit jaar waarschijnlijk quantum supremacy

Universiteiten, IBM en Google werken hard aan de ontwikkeling van de quantumcomputer. Bij Google staan ze naar verluidt op het punt om quantum supremacy te bereiken, het punt waarop gewone computers de quantumcircuits niet meer bijbenen. Wat ligt er bij Google op de testbank? En wat kúnnen we ermee?

We zijn er bijna, volgens sommige berichten. De klassieke computer loopt op zijn laatste benen en legt het binnenkort definitief af tegen de glimmende machines uit de quantumlaboratoria in de wereld. Universiteiten en bedrijven pompen miljoenen in het onderzoek en bouwen ingenieuze systemen met tientallen zogenoemde qubits, de rekeneenheden die de computer zijn kracht geven. Rolt de eerste quantumcomputer binnenkort van de band?



John Martinis van de Universiteit van Californië in Santa Barbara.

De beloften zijn groot. Met een quantumcomputer kunnen we straks razendsnel wetenschappelijke modellen testen, gigantische databases doorzoeken of de moeilijkste cryptografische sleutels kraken. “Ondanks dit soort berichten gaat dat niet binnen afzienbare tijd lukken”, lacht John Martinis, professor van de Universiteit van Californië in Santa Barbara, waar onderzoekers hun krachten bundelen met Google. “Het bouwen van een quantumcomputer is moeilijk, veel moeilijker dan veel mensen denken.”

Toch gaan Martinis en collega’s het proberen. In hun lab staat een systeem dat nog dit jaar quantum supremacy moet halen. Klinkt indrukwekkend, maar wat houdt het precies in? Hoe snel en hoe bruikbaar is deze eerste ‘superieure’ quantumcomputer?

De kracht van quantum

Een quantumcomputer maakt gebruik van de vreemde wetten van de quantummechanica, die het gedrag van de allerkleinste deeltjes (zoals elektronen) beschrijven. De wetten stellen bijvoorbeeld dat zo’n deeltje tegelijkertijd linksom en rechtsom kan draaien. Vreemd, maar nog vreemder wordt het wanneer je informatie koppelt aan de draairichting van zo’n zogenoemde qubit. Linksom betekent dan bijvoorbeeld ‘0’, rechtsom ‘1’. Doordat de qubit zowel linksom als rechtsom draait bezit hij beide waarden. Knap nutteloos dus?

Opmerkelijk genoeg kunnen deze deeltjes juist helpen om veel berekeningen tegelijk te doen. Daar zijn overigens ingewikkelde apparaten voor nodig, waarin je de deeltjes omvormt tot controleerbare qubits (een knipoog naar de bit, de informatie-eenheid van de klassieke computer). Ook is aparte software nodig. Werkt dat allemaal naar behoren, dan kun je met een quantumcomputer razendsnel specifieke wiskundeproblemen oplossen, of zoeken in grote (ongesorteerde) databases.

De afgelopen jaren ontwikkelden onderzoekers verschillende qubitsystemen. Ze gebruikten bijvoorbeeld in een diamantrooster gevangen elektronen, of in een magnetisch veld opgesloten ionen. Veel van het huidige onderzoek draait om supergeleidende elektronische circuits waarop qubits ontstaan. Deze systemen zouden makkelijk uit te breiden zijn. Ook Martinis’ onderzoeksgroep gebruikt deze qubits.


Op de drempel

Ergens tussen de vijftig en honderd ligt het magische aantal: zo veel qubits zijn nodig om een quantumcomputer te bouwen die naar verluidt sneller is dan een klassieke computer. De experimentele quantumcircuits groeien snel richting dit aantal. In het laboratorium van Martinis en collega’s stond in 2010 een systeem met drie qubits. Dat groeide in 2015 naar negen qubits en afgelopen jaar waren ze bezig met een systeem met 49 qubits. Momenteel is het vlaggenschip de begin deze maand aangekondigde Bristlecone die 72 qubits telt. De onderzoekers denken dat hiermee het eerder genoemde quantum supremacy binnen handbereik is.


Een elektronisch circuit waarop enkele zogenoemde qubits zitten, de rekeneenheden voor de toekomstige quantumcomputer. De onderdelen zijn doorgaans nog net met het blote oog te zien. Knap ingenieurswerk, maar eigenlijk kinderlijk eenvoudig als je het vergelijkt met moderne computerprocessoren.

 UCSB/Michael Fang

Quantum supremacy



Een onderzoekster aan het werk aan een ‘quantumchip’ in het laboratorium van de Universiteit van Californië in Santa Barbara en Google.

Als onderzoekers quantum supremacy bereiken, is het wachten op de berichten met de claim dat de quantumcomputer de klassieke computer definitief heeft verslagen. Is dat terecht? Gaat er werkelijk een wondere wiskundige wereld open waar we razendsnel berekeningen doen waar huidige computers op vastlopen? Martinis denkt dat er weliswaar wat relatief eenvoudige chemische berekeningen te doen zijn met zo’n systeem, maar veel meer hoeven we er op computationeel gebied nog niet van te verwachten.

Maar ho, wacht, hoe het dan zit met die felbegeerde quantum supremacy? Waarom kan een ‘superieure’ quantumchip zich eigenlijk nog geenszins meten met de gigantische supercomputers die in enkele seconden biljarden bewerkingen doen? Waarin zit dan die superioriteit?

Quantum supremacy draait volledig om de ‘controleerbaarheid’ van een quantumcomputer: de mogelijkheid om hem helemaal te checken met een klassieke computer. Om te zien of hun quantumsystemen naar behoren werken – of bijvoorbeeld de qubits goed met elkaar communiceren – vallen onderzoekers nog steeds terug op gewone computersimulaties. “Wij laten een supercomputer al gauw een dag draaien om precies te voorspellen wat er binnen een quantumcircuit gebeurt”, zegt Martinis. “Alleen lopen we met de gestage uitbreidingen van onze systemen tegen de grenzen van die controleerbaarheid aan. Bij quantum supremacy kunnen we een systeem niet meer helemaal doorrekenen.”



Quantumchip met negen qubits die de onderzoeksgroep van Martinis in 2015 ontwikkelde. Dat we de quantumsystemen straks niet meer volledig kunnen doorrekenen met ’s werelds sterkste computers staat vast. Is dat erg? Nee, waarschijnlijk niet. Naast het volledig doorrekenen van relatief kleine quantumsystemen, is het ook mogelijk om specifieke onderdelen van veel grotere quantumsystemen te controleren om te weten dat ze correct werken.

 Julian Kelly/University of California, Santa Barbara/Google

Duizend qubits in een qubit

Het blindstaren op aantallen qubits kan verhullen hoe onderzoekers worstelen met de steeds complexere quantumchips. De basisprincipes van de quantumcomputer werken, zoveel is duidelijk (zie kader Quantumrekenen op twee qubits). Maar het sturen, vasthouden en combineren van delicate quantuminformatie in een netwerk met een groot aantal qubits is een uitdaging. En die uitdaging wordt groter naarmate netwerken van qubits groeien.

Hoeveel qubits de eerste quantumcomputer die daadwerkelijk sneller berekeningen kan doen dan een klassieke computer straks heeft, is een lastig vraag. Martinis denkt in ieder geval dat je voor één echt betrouwbare qubit waarschijnlijk al duizend qubits nodig hebt. Dit veelvoud is nodig om het fragiele karakter van quantuminformatie te ondervangen: doorgaans wil die informatie nogal eens verloren gaan door ruis in het systemen. Door veel qubits te laten samenwerken is het mogelijk om de quantuminformatie te corrigeren en correct te houden.

Een quantumcomputer met een respectabele rekenkracht heeft weer een veelvoud van die zogenoemde ‘logische’, foutloze qubits nodig: duizenden, zo niet tienduizenden, afhankelijk van het probleem dat je wilt oplossen. Dat is echt andere koek dan de quantumcircuits die nu op tafel liggen. Terwijl quantum supremacy binnen handbereik is, moeten onderzoekers voor een bruikbare quantumcomputer nog veel verder reiken.

Quantumrekenen op twee qubits

Afgelopen maand lieten wetenschappers van het Delftse QuTech zien dat ze een ‘quantumcomputer’ met twee qubits in silicium twee verschillende algoritmes lieten uitvoeren. Zo konden ze testen of een functie even of oneven was, en konden ze razendsnel zoeken in een ongesorteerde database.

Gezien het kleine aantal qubits en de kleine ‘quantumproblemen’ die ze te verwerken krijgen, maakte het misschien nog niet zoveel indruk. Toch is het belangrijk om op deze manier te laten zien dat de basisprincipes van de quantumcomputer en de daarbij behorende algoritmes echt werken. Het onderzoek werd gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden

(nemokennislink)

06-04-2018

Van Leeuwenhoeks superieure lenzen geven productiegeheim prijs

Antoni van Leeuwenhoek maakte in de 17e eeuw microscopen die vele malen beter waren dan die van zijn concurrenten. Het was niet duidelijk hoe hij lensjes maakte waarmee hij preparaten tot 270 keer vergrootte. Onderzoek met intense neutronenbundels in het Reactor Instituut in Delft laat zien dat hij deze onovertroffen kwaliteit bereikte met slijpen.

Het apparaatje van messing dat je tussen twee vingers klemt, lijkt in de verste verte niet op een moderne microscoop. De Nederlandse handelsman en microbioloog Antoni van Leeuwenhoek maakte in de 17e eeuw ruim vijfhonderd van deze apparaatjes, die er door de verrassend goede optische prestaties meerdere ontdekkingen mee deed. Hij zag als eerste rode bloedcellen, bewegende zaadcellen, en structuren in verschillende biologische weefsels. Met Van Leeuwenhoeks instrumenten ging een wereld open, het maakte hem wereldberoemd.


Anthonie van leeuwenhoek %281632 1723%29. natuurkundige te delft rijksmuseum sk a 957

Tot nu toe was onduidelijk hoe Van Leeuwenhoek de minuscule lensjes, slechts een paar millimeter groot, maakte. Slijpen van stukjes glas ligt voor de hand, maar over zijn methodes is weinig bekend. Hij heeft gesproken over glasblazen, maar of dat klopt is de vraag. Het kan evenwel een poging zijn geweest om concurrerende microscoopbouwers op het verkeerde been te zetten.

Onderzoekers van Rijksmuseum Boerhaave (met vier Van Leeuwenhoekmicroscoopjes in hun bezit) en het Reactor Instituut Delft schijnen nu meer licht op de precieze vorm van de lensjes. Ze scanden twee microscoopjes met een intense bundel van zogenoemde neutronen uit de reactor, en keken hiermee door de metalen plaatjes die de lenzen omklemmen. Het levert een zeldzaam kijkje op de productiemethode van Van Leeuwenhoeks lenzen en microscopen.



Een scan met neutronentomografie van een van de microscopen van Antoni van Leeuwenhoek. Duidelijk zichtbaar is de metalen vorm van de microscoop, en het lensje rechts op het gele kruis.

Geheimzinnig

Van Leeuwenhoeks ontdekkingen waren een sensatie, maar hijzelf deed altijd erg geheimzinnig over zijn instrumenten. Waarschijnlijk was hij bang voor concurrentie. “De bronnen over de technieken van Van Leeuwenhoek zijn makkelijk op een hand te tellen”, zegt Tiemen Cocquyt, conservator van Rijksmuseum Boerhaave. “Ondanks de verzoeken vanuit onder andere de Royal Society in Engeland –met wie hij correspondeerde over zijn ontdekkingen – voor meer informatie hield Van Leeuwenhoek zoveel mogelijk voor zichzelf. Zelfs aan bezoekende vorsten wilde Van Leeuwenhoek zijn microscopen niet verkopen.”



Antoni van Leeuwenhoek tekende de objecten die hij met zijn microscopen bestudeerde, zoals deze bacteriën. Over de productiemethode van zijn lenzen liet hij vrijwel niks los. Wel zou hij in 1711 tegen een groep bezoekende Duitse edelen hebben gezegd dat hij zijn lenzen maakte met een glasblaastechniek.

Gelukkig hebben we de microscopen nog, die informatie bevatten over hun productiemethode. Van de ruim vijfhonderd microscopen die Van Leeuwenhoek maakte zijn er nog elf over, maar onderzoek naar de lensjes is lastig. “Ze zijn ingeklemd tussen twee metalen plaatjes en het stukje dat van buitenaf zichtbaar is, is doorgaans niet meer dan een halve millimeter groot”, zegt Cocquyt. “Openmaken is geen optie en met veel scantechnieken kijk je niet door de metalen plaatjes heen.”

Cocquyt was enthousiast toen het Reactor Instituut Delft het museum benaderde met de vraag of ze objecten wilden scannen met de sterkste neutronenbundels uit hun kernreactor. Een beproefde methode waarmee al meerdere metalen kunstvoorwerpen zijn doorgelicht. Neutronen (elementaire deeltjes die je normaal gesproken vindt in atoomkernen) uit de kernreacties van het uranium in de reactor, worden hiervoor gebundeld en met duizenden kilometers per uur op een object afgeschoten.

De neutronen zijn ladingloos en laten zich – in tegenstelling tot geladen protonen of röntgenstraling – nauwelijks tegenhouden door zeer dichte materialen zoals metalen. Ze vliegen er doorgaans dwars doorheen, tenzij een neutron een atoomkern raakt. Op dat moment verandert hij als een klein biljartballetje van richting. Met een detector achter het object zijn de afgekaatste neutronen op te vangen. Zij vertellen vervolgens iets over de materialen en de structuur van het gescande object. Door een object van verschillende kanten door te lichten, ontstaat een gedetailleerd driedimensionaal beeld met een resolutie tot wel 0,05 millimeter.

Uit de accurate scan is de vorm van de lens binnenin de microscoop op te maken. “We zien een duidelijke lensvorm, met een scherp randje”, zegt Cocquyt. “Het is niet waarschijnlijk dat je zo’n vorm via glasblazen krijgt. Dan verwacht je een bollere lensvorm, zonder randen. Ik ben zelf bij glaswerkers op bezoek geweest om te kijken wat zij maken met verschillende technieken. De uniforme bolling die dit lensje tot de rand heeft wijst overtuigend op slijpwerk.”

De universiteit in Delft kopte al dat er hiermee een 350 jaar oud mysterie is opgelost, maar nog steeds zijn er vragen. Bijvoorbeeld over hóe Van Leeuwenhoek zijn lenzen sleep. Hij was er in ieder geval extreem bedreven in. “De kwaliteit verschilt per lens, maar je kunt zeggen dat ze over de hele linie verrassend goed zijn. Hij was een vakman die met traditionele technieken lenzen wist te maken die bijna tot de optische limiet presteerden. Zelf honderd jaar later konden anderen nog niet aan deze kwaliteit tippen”, zegt Cocquyt. “Overigens kunnen we niet uitsluiten dat hij toch glasblaasde. Bij deze microscoop deed hij het niet, maar hij heeft er veel meer gemaakt.”



Microscoop Van Leeuwenhoek. Op de metalen punt kon een te bekijken voorwerp worden gespietst. In het midden van het plaatje is het kleine lensje zichtbaar.

Vreemd ontwerp

De microscoopjes van Van Leeuwenhoek zien er volledig anders uit dan moderne exemplaren. Hoe kan dat? Moderne microscopen hebben twee lenzen, een dichtbij het object en de andere bij het oog. Daarmee regel je eenvoudig de focus en wissel je makkelijk van vergroting met verschillende lenzen. Ook in de 17e eeuw waren er al microscopen met meerdere lenzen, maar bij een vergroting van zo’n dertig keer hield het wel op (moderne optische microscopen halen vergrotingen van ruwweg 500 tot 1000 maal).

Wat betreft prestaties was het makkelijker om maar één lens te gebruiken, zoals Van Leeuwenhoek deed. “Eigenlijk maakte hij een vergrootglas met een zeer korte zogenoemde brandpuntsafstand”, zegt Cocquyt. “Niet alleen het te bekijken object moest hij vlak voor de lens plaatsen, maar ook het oog moet dichtbij de lens zijn. Je moet de microscoop helemaal in je oogkas duwen. Erg prettig is dat niet. Maar Van Leeuwenhoek ontwierp zijn instrumenten volledig op functionaliteit.”

Radioactief pronkstuk

Een mooi resultaat, maar Cocquyt zegt dat hij wel even aarzelde bij de vraag van het Reactor Instituut. “Wil je een historisch pronkstuk blootstellen aan radioactiviteit, waarna het zelf misschien wel radioactief is?”, zegt hij. “Al is een object nog zo bijzonder, je krijgt het echt niet terug als het radioactief is. Uiteindelijk konden de mensen van het Reactor Instituut Delft ons garanderen dat de microscopen er even radioactief uitkomen als ze erin gaan.”



Microscoop Antoni van Leeuwenhoek met op de achtergrond de reactor van het Reactor Instituut Delft.

Afhankelijk van de samenstelling maakt de bundel snelle neutronen uit een kernreactor een materiaal ook zelf radioactief. Wanneer een neutron een atoomkern in het materiaal raakt, kan het opgenomen worden. Als die kern het neutron er na verloop van tijd weer uitknikkert heb je te maken met radioactiviteit. “De meeste neutronen verlaten het materiaal vrijwel meteen, waarna de extra radioactiviteit ook verdwenen is”, zegt Lambert van Eijck, onderzoeker van het Reactor Instituut Delft dat het onderzoek uitvoerde. “Maar het koper in het microscoopje van messing (een legering van koper en zink – red.) kan langer radioactief blijven. De enige manier om daarvan af te komen is wachten. Met een zogenoemde halfwaardetijd van twaalf uur konden we na vijf dagen, oftewel tien halfwaardetijden, geen verhoogde mate van radioactiviteit meer meten.”

Deze tijdelijk geïntroduceerde radioactiviteit is nuttig om de precieze samenstelling van het microscoopmateraal te bepalen. De onderzoekers richtten zich vooral op de lens. “Via het zogenoemde gammaspectroscopie konden we achterhalen dat er waarschijnlijk natrium in de microscoop zit dat neutronen uit de bundel opnam”, zegt Van Eijck. “We moeten het nog verifiëren, maar als dit natrium in het glas van de lens is dan zegt dat iets over de samenstelling van het gebruikte glas.”



Zicht op Delft na de kruitramp van 12 oktober 1654, een gigantische explosie die wat er nog over was van de stad bezaaide met glassplinters. Zou dit een bron zijn geweest voor het glas dat Van Leeuwenhoek gebruikte voor zijn microscopen?

Glas van de kruitramp

Over de herkomst van het glas zou Cocquyt graag meer weten. “Waarschijnlijk gebruikte hij gewoon glas dat ook voor bijvoorbeeld ramen en drinkglazen diende”, zegt Cocquyt. “Interessant is waar hij het vandaan haalde. In de tijd van Van Leeuwenhoek ontplofte er een buskruitopslag in Delft, wat een deel van de stad platlegde. Delft lag waarschijnlijk vol met gebroken glas. Sommigen vermoeden dat dit de bron was voor Van Leeuwenhoeks microscopen. Misschien dat ons onderzoek in de toekomst hiervoor aanwijzingen geeft.”

Hiervoor zijn meer scans nodig, ook van glasmateriaal ter referentie. “Ik gok zo dat ik de komende tijd vaker naar Delft moet met verschillende soorten glas”, besluit Cocquyt.



Onderzoeker Lambert van Eijck met een microscoop van Antoni van Leeuwenhoek in de reactorhal van het Reactor Instituut Delft.

 TU Delft/Rijksmuseum Boerhaave met toestemming

(nemokennislink.nl)

16-04-2018

Bacterie brouwt bicyclobutaan




Bacteriën kunnen nu iets wat chemici al jaren veel moeite kost: de synthese van kleine cyclische koolstofverbindingen. Dit schrijft de groep van Frances Arnold van het California Institute of Technology in Science.

Deze ringen, die veel energie bevatten, worden vaak gebruikt als uitgangsstof bij syntheses van grotere moleculen. De ringen, hier bicyclobutanen, zijn zó klein dat de atomen in een niet-ideale hoek met elkaar moeten binden. Dit zorgt voor ringspanning en is de bron van de opgeslagen energie. Dit maakt het voor chemici moeilijk om deze verbindingen te synthetiseren. De atomen zullen waar mogelijk in een energetisch gunstigere, maar voor de chemicus ongewenste, configuratie binden.

Nu kunnen bacteriën deze koolstofringen produceren. Arnold en collega’s hebben een plasmide met een door gerichte evolutie gemodificeerd gen voor cytochroom P450 ingebracht bij Escherichia coli, die daardoor het gemodificeerde enzym produceert. Over deze techniek vertelde Arnold al eerder in een interview. Het enzym katalyseert na modificatie de vorming van bicyclobutanen, die de onderzoekers kunnen isoleren. Met kernspinresonantie (NMR) controleerden de onderzoekers of het product de juiste configuratie had.

E. coli blijkt de moleculen efficiënt en met grote stereoselectiviteit te produceren.

Bron: Science

(c2w)

apart

19-04-2018

Geniaal: kunstmatige moedervlek die vertelt of je kanker hebt




Jaarlijks krijgen een kleine 100.000 Nederlanders te horen dat ze kanker hebben. Het aantal gevallen gaat al jaren omhoog, een gevolg van onze vergrijzende maatschappij. Of een patiënt kanker overleeft, ligt voor een groot gedeelte aan het moment dat de ziekte wordt vastgesteld. Probleem is dat mensen vaak pas naar de arts gaan als ze klachten hebben. Dan is het in veel gevallen te laat. Maar een Zwitserse vinding kan daar verandering in brengen.

Aan de universiteit ETH in Basel is een kunstmatige moedervlek ontwikkeld die je vertelt of tumoren zich aan het vormen zijn in je lichaam. Je plaatst de moedervlek onder de opperhuid op een makkelijk zichtbare plek, bijvoorbeeld de onderarm. In normale omstandigheden is er niets te zien. De ‘vlek’ bestaat uit gewone menselijke cellen, die zijn gemanipuleerd om alleen te reageren op de aanmaak door het lichaam van grote hoeveelheden calcium. Die stof maak je aan als zich een tumor aan het ontwikkelen is.

In dat geval verkleuren de cellen, ze beginnen melanine aan te maken, dezelfde stof die je haar kleur geeft. Je krijgt ineens een moedervlek op je onderarm en weet dat het tijd is om naar de dokter te gaan. Het is ver voor je klachten krijgt die duiden op een mogelijke ziekte. Dankzij deze vroege behandeling zijn de kansen om te overleven uitstekend.

De moedervlek is tot nu toe getest op muizen en werkt daar prima. Menselijke tests zijn de volgende horde. Het enige nadeel aan dit waarschuwingssysteem is dat het op dit moment maar een jaar werkt. Daarna moet een nieuwe moedervlek worden aangebracht. Daarvoor is weer een kleine ingreep nodig. De Zwitsers studeren nog op een methode om de vlek langer houdbaar te maken, vijf tot tien jaar lijkt ideaal. Daarom duurt het nog even voor deze methode verkrijgbaar zal zijn.

(faqt.nl)

24-04-2018

Een nieuwe vorm van DNA ontdekt in onze cellen

Maak kennis met het ‘i-motief’.

Wie denkt aan DNA, denkt waarschijnlijk aan de inmiddels wereldberoemde dubbele helix die James Watson en Francis Crick in 1953 onthulden. Maar al een tijdje weten onderzoekers dat korte stukjes DNA – in ieder geval in het laboratorium – ook andere vormen aan kunnen nemen. En nu hebben Australische onderzoekers voor het eerst zo’n alternatieve vorm van DNA in levende cellen waargenomen. Het gaat om een structuur die het ‘i-motief’ wordt genoemd.


De nieuwe vorm van DNA. Afbeelding: Garvan Institute of Medical Research.
Knoopje

Dit i-motief is nog het beste te beschrijven als in de knoop zittend DNA. “In deze ‘knoop-structuur’ binden de letters C van één en dezelfde streng zich aan elkaar,” legt onderzoeker Marcel Dinger uit. “Dus dat is heel anders dan in het geval van de dubbele helix waar ‘letters’ aan tegenover elkaar gelegen strengen elkaar herkennen en C’s zich aan G’s binden.”

In vitro
Het is niet voor het eerst dat onderzoekers het ‘i-motief’ onder ogen krijgen. Eerder werd het in het lab in vitro, oftewel onder kunstmatige omstandigheden en niet in cellen, bestudeerd. Maar onduidelijk bleef of deze vorm van DNA ook daadwerkelijk in cellen van levende wezens te vinden was. Daar is nu meer duidelijkheid over gekomen. Dat we deze vorm van DNA niet eerder in cellen hebben waargenomen, kunnen onderzoekers goed verklaren. Hun studie toont namelijk aan dat deze i-motiefjes komen en gaan: “Ze ontstaan, verdwijnen en ontstaan weer,” stelt onderzoeker Mahdi Zeerati.

Grote vraag is natuurlijk welke functie deze vorm van DNA heeft. Daar hebben de onderzoekers wel ideeën over. Uit hun studie blijkt dat de i-motiefjes meestal ontstaan op een specifiek moment in de levenscyclus van een cel, namelijk in een vrij late fase, wanneer het DNA in de cel actief wordt afgelezen. Daarnaast blijken de i-motiefjes ook op te duiken in zogenoemde promotors: stukjes DNA die bepalen of genen aan of uit worden gezet. Ook zijn ze aangetroffen in telomeren: de kapjes op chromosomen die een belangrijke rol spelen in het verouderingsproces. “We denken dat het komen en gaan van de i-motiefjes een aanwijzing geeft over wat ze doen,” stelt Zeraati. “Het lijkt waarschijnlijk dat ze er zijn om te helpen met het aan- en uitzetten van genen en deels bepalen of een gen actief wordt afgelezen of niet.” Vervolgonderzoek moet meer inzicht geven in de exacte functie van het DNA en in hoeverre het van invloed is op ziekte en gezondheid.

(scientias.nl)

26-04-2018

Wetenschappers komen met handsfree origami

Deze 3D-geprinte objecten vouwen zichzelf!

Menigeen heeft zich wel eens geërgerd aan een stoel of bureau dat als twintigdelig bouwpakketje door de postbode naar binnen werd geduwd en vervolgens nog hélemaal in elkaar moest worden gezet. Eerder deze week hadden we wat dit betreft al een fijne mededeling voor de niet zo handige medemens: onderzoekers in Singapore hebben een robot gebouwd die IKEA-meubels in elkaar kan zetten. En nu doen we daar nog een schepje bovenop: Amerikaanse onderzoekers hebben een eerste stap gezet richting een scenario waarin zelfs die robots overbodig zijn. Ze komen met 3D-geprinte objecten die zichzelf – onder invloed van warmte – in de juiste vorm vouwen. In de toekomst kan je stoel dus als een plat pakketje worden afgeleverd dat zich onder invloed van wat zonlicht vervolgens zelf transformeert tot..nou ja, een stoel.

3D-printer
Het klinkt bijna te mooi om waar te zijn, maar volgens onderzoekers van de Carnegie Mellon University is het allemaal mogelijk. Ze gebruikten een goedkope 3D-printer om platte objecten te printen die zichzelf vervolgens onder invloed van warmte in een van tevoren bepaalde vorm vouwen (zie ook het filmpje hieronder).

https://vimeo.com/265829811

Het is niet voor het eerst dat onderzoekers met objecten die zichzelf vouwen aan de slag zijn gegaan. Maar eerdere pogingen maakten gebruik van vrij exotische materialen of zeer geavanceerde verwerkingstechnieken. De onderzoekers van Carnegie Mellon University pakten het anders aan: zij maakten de objecten met de goedkoopste 3D-printer – een printer die laag voor laag print. En eigenlijk maakten ze daarbij gebruik van een tekortkoming die deze printer heeft. Je moet namelijk weten dat deze printers eigenlijk continu laagjes gesmolten thermoplastic op elkaar stapelen. die materialen bevatten restspanning die vrijkomt als het materiaal afkoelt. Het leidt ertoe dat het thermoplastic na afkoeling wat samentrekt, wat weer resulteert in kromgetrokken randen en oppervlakken. “Wij hebben dit nadeel in ons voordeel laten werken,” stelt onderzoeker Lining Yao.


Links het object dat uit de 3D-printer komt. Rechts het object dat ontstaat als je de geprinte platte vorm opwarmt. Afbeelding: Carnegie Mellon University.

Hoe werkt het?
Om de objecten die zichzelf in de juiste vorm kunnen vouwen, te maken, hebben Yao en collega’s eigenlijk twee dingen gedaan. Allereerst zorgden ze er met een speciaal algoritme voor dat de snelheid waarmee de thermoplastics tijdens het printen worden afgezet, varieert. Daarnaast combineerden ze de materialen die vatbaar zijn voor kromtrekking met rubber-achtig materiaal dat niet geneigd is om zich samen te trekken. Zo verkregen de onderzoekers controle over het kromtrekken van het materiaal. Wanneer het 3D-geprinte object uit de printer komt, is het plat en hard. Maar wanneer je het in warm water plaatst – warm genoeg om het object zacht en rubberachtig te maken, maar niet zo warm dat het plastic smelt – gaat het zich vouwen oftewel kromtrekken zoals de onderzoekers dat willen.

“Wij geloven dat het algoritme en de bestaande materiaalsystemen ons in staat zouden moeten stellen om uiteindelijk grote, krachtige objecten te maken die zichzelf vouwen, zoals stoelen, boten of zelfs satellieten,” aldus onderzoeker Jianzhe Gu. Ook biedt de techniek grote mogelijkheden voor hulporganisaties. Denk bijvoorbeeld aan noodwoningen die plat worden verscheept en zich op locatie onder invloed van zonnewarmte in de juiste vorm vouwen.

(scientias.nl)

02-05-2018

Nederlandse wetenschappers creëren embryo zonder bevruchting


 © REUTERS - Een muisembryo (archiefbeeld)

Wetenschap Nederlandse onderzoekers hebben voor het eerst nieuw leven laten ontstaan in een laboratorium, zonder dat er een bevruchting is geweest. De wetenschappers van het MERLN Instituut (Universiteit Maastricht) en het Hubrecht Instituut in Utrecht kweekten beginnende embryo’s uit stamcellen van muizen. Deze zogenoemde modelembryo’s tonen voor het eerst zoveel gelijkenis met natuurlijke embryo’s dat ze kunnen innestelen in de baarmoeder en zwangerschap kunnen initiëren.

Deze nieuwe methode zou volgens de onderzoekers de deur kunnen openen naar onderzoek naar en kennis over de eerste verborgen processen van het leven, vruchtbaarheidsproblemen en de embryonale oorsprong van ziekten. Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Nature.

Directeur van het MERLN Instituut Clemens van Blitterswijk: “Dit onderzoek markeert het begin van een nieuwe biomedische discipline. Met grote hoeveelheden synthetische embryo’s kunnen we kennis opbouwen door het testen van nieuwe medische technieken en mogelijke geneesmiddelen. Deze ontwikkeling zal de noodzaak van het gebruik van dierproeven aanzienlijk verkleinen.”

(HLN)

02-05-2018

Hyperspectrale metingen vanaf nanosatelliet




Het Nederlandse bedrijf cosine heeft wereldwijd als eerste hyperspectrale metingen verricht vanaf een nanosatelliet.

Hun geminiaturiseerde ruimtecamera HyperScout deed deze metingen van de aarde vanaf een satelliet van slechts 30 cm lang, 20 cm breed en 10 cm hoog. HyperScout brengt met deze metingen de toestand van land, water, begroeiing en bebouwing op het aardoppervlak in kaart. Op de eerste aardobservatiefoto staat Cuba.


Op de eerste foto van Hyperscout staat Cuba (Copyright: Cosine)

‘Omdat wij al hyperspectrale metingen deden vanaf grote wetenschappelijke satellieten, zijn wij op het idee gekomen om die techniek ook voor nanosatellieten beschikbaar te maken’, vertelt hoogleraar natuurkunde Marco Beijersbergen, oprichter en directeur van cosine. ‘Wij waren al instrumenten aan het miniaturiseren voor planetaire missies en met HyperScout komt dat allemaal samen.’

In opdracht van ESA werkte het bedrijf mee aan de missies Mars Express, Venus Express en BepiColombo. ‘ESA vroeg ons om de miniaturisatie te doen voor die planetaire missies omdat wij een bedrijf zijn met veel natuurkundigen. Voor miniaturiseren moet je terug naar de basis. Wij stellen ons daarbij de vragen: wat heb je nou eigenlijk écht nodig en wat zijn de échte beperkingen die de natuur ons oplegt? En dan kijken we of we het op een heel andere manier kunnen doen.’

Cosine ontwikkelde HyperScout met Nederlandse partners, waaronder de TU Delft en met steun van ESA en het Netherlands Space Office. HyperScout kan weliswaar minder dan de versie voor grote satellieten, maar het instrument, de satelliet en de lancering kostten maar een honderdste van die prijs, waardoor er voor hetzelfde geld veel meer van in een baan om de aarde gebracht kunnen worden. Hierdoor ontstaat een veel grotere dekking.

In de komende periode worden verschillende toepassingen voor de camera ontwikkeld. ‘Uiteindelijk wordt software voor de eerste applicaties naar HyperScout geüpload en kan het instrument verder worden verfijnd.’

(technischweekblad.nl)

07-05-2018

Wetenschappers reanimeren brein dood varken



Goed nieuws voor mensen die van plan zijn om eeuwig te leven. Wetenschappers zijn er in geslaagd om het brein van een dood varken weer tot leven te wekken. De hersens leefden daarna nog 36 uur. Daarmee was het varken ook in zekere zin weer tot leven gewekt. Dat betekent dat de dood niet definitief hoeft te zijn. Maar de vraag is of je mensen een dergelijke ervaring aan wil doen.

De onderzoekers, van Yale in de VS, gebruikten een systeem met de naam BrainEx om de varkenshersens weer aan te zetten. Dit systeem pompt kunstmatig bloed door het brein. Volgens de onderzoekers zou dit systeem ook prima op mensen kunnen worden toegepast. Het zou vervolgens onbeperkt aan kunnen blijven. Daarmee is in principe eeuwig (of in ieder geval veel langer) leven mogelijk.

Maar de vraag is wat de kwaliteit van leven zou zijn, als alleen je hersens weer zouden werken. Een eeuwigheid alleen met je eigen gedachten, is dat waar we op zitten te wachten? De technologie om je hersens in een gezond lichaam te stoppen, is er nog niet en zal waarschijnlijk nog decennia op zich laten wachten. Er zijn wetenschappers die denken dat we die truc nooit onder de knie zullen krijgen, aangezien de interactie tussen hersens en lichaam ongelooflijk complex is.

Waarom dan dit onderzoek met het brein van een varkens? Om meer te weten te komen over hoe de hersens werken. Vooral de interacties tussen de verschillende delen is in een blootgelegd brein veel beter te bestuderen. De wetenschappers kozen voor een varken omdat die net als mensen relatief grote hersens heeft. Het is eerder gelukt om hersens weer op te starten, maar dat was bij cavia’s. Die hebben een veel kleiner hersengebied.

(faqt.nl)

03-05-2018

Gadget: Geluiden kijken met een camera




Qua uiterlijk heeft de Soundcam veel weg van een vuilnisbakdeksel, maar het gaat hier toch echt om een draagbaar systeem dat geluiden zichtbaar maakt. De eerste handheld geluidscamera zelfs, aldus de makers.

Ook voor ingenieurs en technici kan zo’n apparaat handig zijn. Zo kan de Soundcam bij draaiende motoren aangeven waar in de motor precies geluiden vandaan komen. Hiertoe bezit de Soundcam onder meer 64 microfoons en een touchscreen. Maar het is natuurlijk ook gewoon een mooi speeldingetje, zij het met een flink prijskaartje: de Soundcam is te koop vanaf een kleine
¤ 4.200 en wordt vanaf november dit jaar verscheept.

(technischweekblad.nl)

07-05-2018

Wetenschappers ontdekken nieuwe oceaanlaag met meer dan 100 nieuwe dier- en plantensoorten


 © Facebook - Nekton Mission

Milieu Wetenschappers van de universiteit van Oxford en de Amerikaanse Smithsonian Institution hebben recent een nieuwe laag in de oceaan ontdekt waarvan niemand tot op heden wist dat ze bestond. In het pas ontdekte gebied werden ook meer dan 100 nieuwe dier- en plantensoorten aangetroffen.

De ‘rarifotische zone’, zoals het gebied genoemd wordt, verwijzend naar het feit dat er weinig licht binnenvalt, bevindt zich tussen 130 en 309 meter onder het wateroppervlak in diepere oceaanriffen. Deze oceaanlaag is zo verschillend van wat zich eronder en erboven bevindt, dat ze een eigen naam kreeg.

De zone werd ontdekt tijdens een missie van Nekton, een Britse liefdadigheidsorganisatie voor oceaanexploratie, naar Bermuda. Mariene wetenschappers van de universiteit van Oxford leidden de missie. De onderzoekers spendeerden honderden uren onder water, al duikend, in onderzeeërs en met afstandsgestuurde toestellen die een diepte van 2000 meter kunnen bereiken.

Het rif verbindt vijf andere gebieden, die elk een afzonderlijke biotoop voor lokaal zeeleven vormen, en herbergt meer dan honderd nieuwe dier- en plantensoorten, waaronder naaldkreeftjes, tientallen nieuwe algensoorten en zwart koraal dat tot twee meter hoog wordt.


 © Facebook - Nekton Mission

Verrassing

“Aangezien het water rondom Bermuda al tientallen jaren vrij grondig bestudeerd wordt, hadden we zo’n groot aantal en een dergelijke diversiteit aan nieuwe soorten zeker niet verwacht”, vertel Alex Rogers, professor natuurbeschermingsbiologie aan de universiteit van Oxford en wetenschappelijk directeur van Nekton.

De ontdekking van een volledig nieuwe oceaanzone, die bruist van het leven, toont volgens Rogers aan dat er mogelijk veel meer zeesoorten bestaan dan aanvankelijk werd aangenomen. “Dit bewijst hoe weinig we weten en hoe belangrijk het is om deze ongekende regio in kaart te brengen om te garanderen dat de toekomst ervan beschermd is”, aldus Rogers.

24 mensen zijn naar de maan geweest, we hebben golf gespeeld op de maan, en toch zijn er maar drie mensen ooit naar het diepste punt van onze aarde gereisd, op 11.000 meter, de diepste plek van onze oceaan.

Alex Rogers, wetenschappelijk directeur Nekton

Het team ontdekte ook een groot algenwoud op de top van een onderwaterberg zo’n 24 kilometer voor de kust van Bermuda. De hellingen van de berg waren begroeid met koralen en herbergden zee-egels, groene murenen, gele heremietkreeften, kleine gele en roze visjes en andere fauna.

Wereldwijd liggen er meer dan 100.000 bergen onder het wateroppervlak, maar op minder dan 50 daarvan werd de lokale fauna en flora al grondig onder de loep genomen.


 © Facebook - Nekton Mission - De onderzoekers ontdekten meer dan 100 nieuwe planten- en diersoorten.

“24 mensen zijn naar de maan geweest, we hebben golf gespeeld op de maan, en toch zijn er maar drie mensen ooit naar het diepste punt van onze aarde gereisd, op 11.000 meter, de diepste plek van onze oceaan”, zegt Rogers. “We hebben nu de technologie in handen om de diepe oceanen te verkennen, we kunnen de komende tien jaar meer van onze planeet ontdekken dan in de voorbije 100.000 jaar. We hebben naar boven gekeken, terwijl we eigenlijk naar beneden moesten kijken.”

Naar schatting 95 procent van de bewoonbare ruimte op onze planeet ligt in de oceaan, maar slechts een fractie van die ruimte werd verkend.

Carole Baldwin, Smithsonian Institution

Ook in Curaçao

Wetenschappers van de Smithsonian Institution in Washington, DC ontdekten eveneens een rarifotische zone in de omgeving van het eiland Curaçao. “Naar schatting 95 procent van de bewoonbare ruimte op onze planeet ligt in de oceaan”, zegt Carole Baldwin, viscurator bij het Smithsonian National Museum of Natural History, “maar slechts een fractie van die ruimte werd verkend. Dat is begrijpelijk voor gebieden die duizenden mijlen van de kust liggen en mijlen diep zijn. Maar tropische diepe riffen liggen net onder populaire, erg bestudeerde riffen – in feite gewoon in onze achtertuin. En tropische riffen zijn geen barre landschappen op de oceaanbodem: ze zijn erg diverse ecosystemen die verder bestudeerd dienen te worden. We hopen dat we door de rarifotische zone een naam te geven, aandacht kunnen opwekken voor de noodzaak om diepe riffen verder te verkennen.”

Toevluchtsoord

De vissen die werden aangetroffen door het team van het Smithsonian Institution zijn bovendien nauw verwant aan de vissen die leven in hoger gelegen riffen. Dat doet vermoeden dat de rarifotische zone mogelijk een toevluchtsoord vormt voor vissen die wegvluchten van het warme zeewater en de koraalverbleking in hogere zeelagen.

(HLN)

07-05-2018

Chinese bedrijven screenen hersenen van werknemers om hun emoties te weten te komen


 © iStock - .

iHLN Stel je voor dat je ’s ochtends op je werk aankomt en een helm opzet die je hersenactiviteit meet. Op basis van de resultaten van die snelle screening krijg je vervolgens een taak toegewezen, of bij zorgwekkende resultaten zelfs gewoon weer naar huis gestuurd. Het lijkt sciencefiction, maar in sommige Chinese bedrijven is het gewoon realiteit. En ook in de VS is de technologie aan een opmars bezig.

In China worden veel werknemers sinds 2014 steevast aan de sensors gelegd om hun hersenactiviteit te screenen. Dat meldt de South China Morning Post in een rapport. Werknemers dragen draadloze sensoren onder een kapje of een helm, zodat computers hun emoties kunnen opvangen. Depressie, angst of woede, geen enkele emotie ontsnapt aan de screening.

Minder arbeidsongevallen

De nieuwe technologie helpt bedrijven om stress vroegtijdig op te sporen en het risico op arbeidsongevallen zou ook verkleinen, zo meldt een van de bedrijven die de technologie toepast. Bovendien zou de technologie de totale winst in die bedrijven een boost van liefst 264 miljoen euro hebben gegeven.

Privacy

Maar waar revolutionaire technologieën zijn, zijn vaak ook privacyproblemen. Mogelijk kunnen bedrijven gevoelige informatie over hun werknemers misbruiken, zo waarschuwen experts. Toch lijkt er voorlopig geen houden aan, want de technologie krijgt ook in de Verenigde Staten voet aan wal. Daar zouden de sensors nog niet zo wijdverspreid zijn als in China.

(HLN)

17-05-2018

Wetenschappers maken krachtigste biomateriaal ooit

Het is zelfs sterker dan staal!

En aanzienlijk krachtiger dan het sterkste biomateriaal dat ons tot voor kort bekend was: spinnenzijde. Dat is te lezen in het blad ACS Nano.

Cellulose
Het nieuwe biomateriaal is gemaakt van cellulose-nanovezels: een essentieel bouwblok voor bomen en planten. Door de vezels op een innovatieve manier te verwerken, is het onderzoekers gelukt om een lichtgewicht materiaal te maken dat in de toekomst wellicht gebruikt kan worden als een milieuvriendelijk alternatief voor plastic in bijvoorbeeld vliegtuigen, auto’s, meubels en andere producten.

Draden
Om het krachtige biomateriaal te kunnen maken, gingen de onderzoekers aan de slag met cellulose-nanovezels met een diameter van slechts 2 tot 5 nanometer en een lengte van zo’n 700 nanometer (een nanometer is een miljoenste van een millimeter). De nanovezels werden in water ondergedompeld en vervolgens in een in staal uitgefreesd kanaaltje gedwongen. Dat kanaaltje was slechts 1 millimeter breed. Ondertussen werd er onder meer water met een lage pH-waarde van twee kanten het kanaaltje ingespoten, waardoor de nanovezels niet alleen dicht opeengepakt kwamen te zitten, maar ook op de best mogelijke manier werden uitgelijnd. Samen vormden de nanovezels – zonder dat daar lijm of een ander stofje aan te pas kwam – een draad; de nanovezels worden daarbij bijeengehouden door onder meer elektrostatische krachten. “We maakten draden van tot wel 15 micrometers dik en enkele meters lang,” vertelt onderzoeker Stephan Roth.

Sterk
Metingen onthullen dat deze draden bijzonder sterk zijn. Zo zijn ze acht keer stijver en veel krachtiger dan spinnenzijde. “Het is ook sterker dan staal en elk ander metaal of legering.”

De draden kunnen met elkaar verweven worden en zo een stof vormen die voor tal van doeleinden kan worden gebruikt. De kosten ervan zijn vergelijkbaar met die van andere sterke synthetische stoffen. Maar het supersterke biomateriaal heeft natuurlijk een groot voordeel ten opzichte van die synthetische tegenhangers. “Dit nieuwe materiaal kan in principe gebruikt worden om afbreekbare componenten te maken.”

(scientias.nl)

18-05-2018

Wetenschappers sluiten niet uit dat octopussen eigenlijk aliens zijn


 © AFP - Octopus Paul werd wereldberoemd tijdens het WK voetbal in Zuid-Afrika in 2010 door zijn pronostieken.

Dieren Een groep internationale wetenschappers stelt dat het best kan dat inktvissen op een andere planeet dan de aarde zijn ontstaan. Ze sluiten niet uit dat de exemplaren die we vandaag kennen, afstammen van wezens die bevroren in een ijskomeet op de aarde terechtkwamen.

Inktvissen zijn een aparte soort op aarde. “Hun grote brein en gesofisticeerd zenuwstelsel, hun camera-achtige ogen, hun flexibele lichamen, hun instant camouflage doordat ze van kleur en vorm kunnen veranderen, het zijn maar een paar opvallende kenmerken die in het evolutiescenario heel plots verschijnen”, schrijven de onderzoekers in hun paper, gepubliceerd in Progress in Biophysics and Molecular Biology. Ze opperen de mogelijkheid dat deze “grote sprong voorwaarts” te danken is aan “cryopreservatie van inktvissen en/of octopuseieren” die miljoenen jaren geleden via kometen in de oceaan zijn neergestort.


 © getty - De octopus heeft 'zelfdenkende' armen, omdat hij, naast een centraal brein in de kop, ook acht kleinere breintjes in de tentakels heeft.

“Het bewijs van de rol van buitenaardse virussen bij de beïnvloeding van de evolutie op aarde bleek recentelijk plausibel vervat in het gen en de transcriptome sequencing van inktvissen”, schrijven de onderzoekers. “Het genoom van de octopus vertoont een duizelingwekkende complexiteit met 33.000 eiwit-coderende genen. Dat is meer dan bij de homo sapiens.”

Evolutionair liggen octopussen gigantisch ver van ons af. Vooral het feit dat ze zichzelf kunnen ‘ombouwen’ is straf en ongezien in de rest van de dierenwereld. Normaal evolueert een soort door veranderingen in het DNA, die de soort ten goede komen. Maar de erg complexe en intelligente weekdieren kunnen hun RNA - waarvan de chemische structuur deels vergelijkbaar is met die van het DNA - zelf wijzigen, wat ze ook geregeld doen. Die unieke handigheid betekent wel dat inktvissen nog nauwelijks evolueren. En omdat het op aarde verder onbestaande is, ligt ook een buitenaardse verklaring op de loer.

Wetenschappers opperen al langer de mogelijkheid dat het leven op aarde beïnvloed is door buitenaards leven en zelfs dat alles wat we nu kennen niet op onze aarde is ontstaan, maar uit organismen uit de ruimte. Dat is de hypothese die panspermie genoemd wordt. Dat kan niet bewezen worden, omdat er nog nooit buitenlands leven is aangetroffen. Het kan ook niet wetenschappelijk tegengesproken worden.

.
 © REUTERS - Octopussen zijn erg slim en kunnen bijvoorbeeld zelf een pot opendraaien.

(HLN)

quote:

Op vrijdag 18 mei 2018 16:08 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
18-05-2018

Wetenschappers sluiten niet uit dat octopussen eigenlijk aliens zijn

[ afbeelding ]
 © AFP - Octopus Paul werd wereldberoemd tijdens het WK voetbal in Zuid-Afrika in 2010 door zijn pronostieken.

Dieren Een groep internationale wetenschappers stelt dat het best kan dat inktvissen op een andere planeet dan de aarde zijn ontstaan. Ze sluiten niet uit dat de exemplaren die we vandaag kennen, afstammen van wezens die bevroren in een ijskomeet op de aarde terechtkwamen.

Inktvissen zijn een aparte soort op aarde. “Hun grote brein en gesofisticeerd zenuwstelsel, hun camera-achtige ogen, hun flexibele lichamen, hun instant camouflage doordat ze van kleur en vorm kunnen veranderen, het zijn maar een paar opvallende kenmerken die in het evolutiescenario heel plots verschijnen”, schrijven de onderzoekers in hun paper, gepubliceerd in Progress in Biophysics and Molecular Biology. Ze opperen de mogelijkheid dat deze “grote sprong voorwaarts” te danken is aan “cryopreservatie van inktvissen en/of octopuseieren” die miljoenen jaren geleden via kometen in de oceaan zijn neergestort.

[ afbeelding ]
 © getty - De octopus heeft 'zelfdenkende' armen, omdat hij, naast een centraal brein in de kop, ook acht kleinere breintjes in de tentakels heeft.

“Het bewijs van de rol van buitenaardse virussen bij de beïnvloeding van de evolutie op aarde bleek recentelijk plausibel vervat in het gen en de transcriptome sequencing van inktvissen”, schrijven de onderzoekers. “Het genoom van de octopus vertoont een duizelingwekkende complexiteit met 33.000 eiwit-coderende genen. Dat is meer dan bij de homo sapiens.”

Evolutionair liggen octopussen gigantisch ver van ons af. Vooral het feit dat ze zichzelf kunnen ‘ombouwen’ is straf en ongezien in de rest van de dierenwereld. Normaal evolueert een soort door veranderingen in het DNA, die de soort ten goede komen. Maar de erg complexe en intelligente weekdieren kunnen hun RNA - waarvan de chemische structuur deels vergelijkbaar is met die van het DNA - zelf wijzigen, wat ze ook geregeld doen. Die unieke handigheid betekent wel dat inktvissen nog nauwelijks evolueren. En omdat het op aarde verder onbestaande is, ligt ook een buitenaardse verklaring op de loer.

Wetenschappers opperen al langer de mogelijkheid dat het leven op aarde beïnvloed is door buitenaards leven en zelfs dat alles wat we nu kennen niet op onze aarde is ontstaan, maar uit organismen uit de ruimte. Dat is de hypothese die panspermie genoemd wordt. Dat kan niet bewezen worden, omdat er nog nooit buitenlands leven is aangetroffen. Het kan ook niet wetenschappelijk tegengesproken worden.

[ afbeelding ].
 © REUTERS - Octopussen zijn erg slim en kunnen bijvoorbeeld zelf een pot opendraaien.

(HLN)

Wat een stierenpoep

Een wat minder beroerde bron dan het laatste nieuws:
https://www.livescience.c(...)iens-panspermia.html

Beetje vage journal ook. Lijkt vooral een beetje speculerende publicaties bedoeld voor hypothesevorming te bevatten.

De publicatie is overigens open access:
https://www.sciencedirect(...)718300798?via%3Dihub

Ik haakte al af bij het zien van de naam van Chandra Wickramasinghe.

quote:

Op vrijdag 18 mei 2018 19:20 schreef Monolith het volgende:
Een wat minder beroerde bron dan het laatste nieuws:
https://www.livescience.c(...)iens-panspermia.html

Beetje vage journal ook. Lijkt vooral een beetje speculerende publicaties bedoeld voor hypothesevorming te bevatten.

De publicatie is overigens open access:
https://www.sciencedirect(...)718300798?via%3Dihub

Ik haakte al af bij het zien van de naam van Chandra Wickramasinghe.

Genetisch kan je volgens mij de hele orde van weekdieren gewoon volgen.

21-05-2018

Wetenschappers transplanteren geheugen van slakken


 © Wikimedia Commons/Genny Anderson - Een Californische zeehaas. Ondanks de duidelijke verschillen zijn er gelijkenissen in de manier waarop de zenuwcellen van slakken en die van mensen functioneren.

Wetenschap In sciencefictionfilms worden al tientallen jaren herinneringen getransplanteerd. Nu zijn wetenschappers er voor het eerst echt in geslaagd bij slakken.

Amerikaanse onderzoekers konden herinneringen van de ene slak transplanteren naar een andere door ribonucleïnezuur (RNA), een vorm van genetische informatie vergelijkbaar met DNA, uit het zenuwstelsel te halen en over te plaatsen.

Een eerste groep Californische zeehazen, een soort zeeslak, was getraind om een verdedigingsreactie te ontwikkelen. De wetenschappers gaven de diertjes lichte elektroshocks aan de staart, waarop de slakken in elkaar doken. Als de onderzoekers de slakken vervolgens een tikje gaven, deden ze hetzelfde en bleven ze gemiddeld zo’n 50 seconden ineengedoken liggen. Bij de slakken die niet getraind waren, duurde dat amper een seconde.

Na de ingreep waarbij het RNA uit het zenuwstelsel van de eerste groep slakken werd overgeplaatst naar de niet-getrainde slakken, gedroegen die laatsten zich echter alsof ze hetzelfde proces ondergaan hadden. Na een tikje van de onderzoekers doken ze in elkaar en bleven zo gemiddeld 40 seconden liggen.

Een gelijkaardig effect werd vastgesteld wanneer de onderzoekers hun studie herhaalden met sensorische zenuwcellen in een petrischaaltje.

Geheugenonderzoek

Onderzoeker David Glanzman van de universiteit van Californië in Los Angeles (UCLA), die benadrukt dat de slakken tijdens het experiment geen pijn voelden, zegt dat het is “alsof we het geheugen van de slakken hebben getransplanteerd”.

De studie, die gepubliceerd is in het vakblad eNeuro, kan nieuwe inzichten verschaffen over het geheugen. Meestal wordt aangenomen dat lange-termijnherinneringen opgeslagen worden in de synapsen in de hersenen, de verbindingspunten tussen zenuwcellen. “Maar dan zou ons experiment nooit hebben kunnen werken”, zegt Glanzman. De UCLA-professor heeft een eigen theorie, namelijk dat herinneringen worden opgeslagen in de kern van zenuwcellen en dat RNA een rol speelt bij geheugenvorming.

‘Het is alsof we het geheugen van de slakken hebben getransplanteerd’

David Glanzman, onderzoeker

Volgens de onderzoekers zijn de cellen en moleculaire processen bij zeeslakken vergelijkbaar met die van mensen, al heeft de slak ongeveer 20.000 zenuwcellen in zijn centraal zenuwstelsel en de mens zo’n 100 miljard. Dat het onderzoek daadwerkelijk zal leiden tot geheugentransplantaties bij mensen, is echter klein. De onderzoekers zien deze resultaten eerder als een belangrijke stap in het onderzoek naar ziektes als alzheimer en post-traumatisch stresssyndroom

(HLn)

02-06-2018

‘Heilige graal van het kankeronderzoek’: nieuwe bloedtest speurt kanker jaren op voorhand op


 © AFP

Medisch Wetenschappers hebben een nieuwe bloedtest ontwikkeld die tien soorten kanker kan detecteren jaren voor iemand de ziekte krijgt. Een eerste test bij 1.600 patiënten bleek voor sommige kankers 90 procent accuraat. Het onderzoek spoort kleine stukjes DNA op, die door kankercellen in het bloed verspreid worden.

Experts benadrukken dat er nog enkele jaren nodig zijn om de test op punt te krijgen, maar zijn razend enthousiast over de eerste resultaten. “Een snelle opsporing van kanker is cruciaal om uitzaaiingen te vermijden en de overlevingskansen van kankerpatiënten te verhogen.

“Deze test kan een pak levens redden”, zegt Filip Lardon, diensthoofd van het Centrum voor Oncologisch Onderzoek en vicerector van de Universiteit Antwerpen.

(HLN)

06-06-2018

Higgsdeeltje opnieuw gespot, maar nu in gezelschap van een topquark

En ja, dat is groot nieuws!

Met behulp van de ATLAS- en CMS-detectoren in de machtige deeltjesversneller Large Hadron Collider hebben onderzoekers voor het eerst de interactie tussen een higgsdeeltje en een topquark waargenomen. Het is een zeer belangrijke observatie die meer inzicht geeft in de kenmerken van het nog vrij mysterieuze higgsdeeltje dat alle fundamentele deeltjes van massa voorziet.

Quarks
Onderzoekers voorspellen al jaren dat er een elementair deeltje is dat alle andere deeltjes van massa voorziet. En in 2012 werd het ontdekt: het higgsdeeltje. En sindsdien doen onderzoekers intensief onderzoek naar dit deeltje, in de hoop zo meer te weten te komen over de oorsprong van massa. Daarbij wordt met name gekeken naar de interactie tussen het higgsdeeltje en andere subatomaire deeltjes (dat zijn deeltjes die veel kleiner zijn dan atomen). Je moet dan bijvoorbeeld denken aan quarks. Quarks zijn er in verschillende varianten. De zwaarste quark wordt een topquark genoemd. En aangenomen wordt dat dit subatomaire deeltje – omdat het zo zwaar is – het sterkst de interactie aangaat met het higgsdeeltje.

Massa
Maar bewijs daarvoor ontbrak. Tot nu. “Deze metingen (…) wijzen er sterk op dat het higgsdeeltje een belangrijke rol speelt in de grote massa van de topquark,” aldus Karl Jakobs, woordvoerder van ATLAS. “Hoewel dit zeker een belangrijke eigenschap is van het Standaardmodel (een serie voorspellingen gebaseerd op de natuurkundige processen die we doorgronden, red.) is het voor het eerst dat dit experimenteel met een overweldigende significantie is aangetoond.”

Wat hebben de onderzoekers precies gezien?
De onderzoekers zijn getuige geweest van een zeer zeldzame gebeurtenis die ze ook wel ttH-productie noemen. Hierbij wordt het higgsdeeltje samen met een topquark en anti-topquark – het antideeltje van een topquark – geproduceerd. Naar schatting komt slechts 1 procent van de higgsdeeltjes op deze manier tot stand. Overigens houden de geproduceerde deeltjes maar even stand: de twee quarks vernietigen elkaar snel en het higgsdeeltje valt snel uiteen in andere subatomaire deeltjes. Dat maakte het ook zo lastig om een ttH-productie te detecteren.

Standaardmodel
De ontdekking geeft meer inzicht in de eigenschappen van het higgsdeeltje. Maar dat niet alleen. De observaties stellen onderzoekers namelijk ook in staat om de voorspellingen die ze in het Standaardmodel doen, te toetsen en dus vast te stellen in hoeverre dat Standaardmodel klopt en waar het eventueel nog moet worden aangevuld (bijvoorbeeld omdat er natuurkundige processen zijn die we niet hadden voorzien). “Wanneer ATLAS en CMS in november 2018 klaar zijn met het verzamelen van data, hebben we genoeg observaties om de Standaardmodel-voorspellingen voor ttH (zie kader hierboven) te toetsen en te zien of er een aanwijzing is voor iets nieuws,” aldus Joel Butler, namens CMS.

Of het Standaardmodel in zijn huidige vorm nu stand houdt of niet; deze observatie is heel belangrijk. “Het is heel prettig om even op te kijken en je te realiseren dat we een fundamentele bijdrage hebben geleverd aan ons begrip van de oorsprong van massa,” aldus onderzoeker Thomas Strebler.

(scientias.nl)

07-06-2018

Maak kennis met de Harry Potter heldenkrab en de Bob Marley’s wierspin: in de laatste 10 jaar 20.000 nieuwe zeedieren ontdekt



 © VLAAMS INSTITUUT VOOR DE ZEE (http://www.marinespecies.org) - Linksboven de Harry Potter heldenkrab, rechtsboven de Diepzeelierspons, linksonder de Bob Marley’s wierspin en rechtsonder de Invasieve spiderman-wormslak.

Wetenschap & Planeet Niet minder dan 21.554 nieuwe zeedieren zijn de afgelopen tien jaar ontdekt. Dat melden het Vlaams Instituut voor de Zee, LifeWatch Belgium en World Register of Marine Species in het kader van de WereldOceaanDag morgen. De teller komt daarmee op 242.500.

De Diepzeelierspons, de Primitieve Palau-grotpaling, de Diepzeenaaktslak, de vertakte borstelworm. Het is maar een kleine greep uit de lijst die aantoont dat de wereldzeeën nog niet al hun geheimen hebben prijsgegeven. Dat blijkt uit het Wereldregister voor Mariene Soorten.

Zeeonderzoekers hebben de jongste tien jaar 21.554 nieuwe soorten ontdekt en beschreven. En nog is de taak niet klaar, want naar schatting zijn er tussen de 300.000 en twee miljoen zeedieren. Een zo volledig mogelijke lijst bijhouden is essentieel in het kader van biodiversiteitsonderzoek, maar ook als basis voor wat zeeleven de mens kan bieden als voedselbron of als bioproduct binnen bijvoorbeeld de geneeskunde.

De meeste nieuwe vondsten betreffen echter weekdieren waarvan zo’n 800 nieuwe schelpen, slakken, inktvissen per jaar, en schaaldieren waarvan 600 nieuwe kreeftjes, krabben en dergelijke. Dat zijn beide relatief weinig bestudeerde maar zeer diverse groepen - of soorten uit nauwelijks bestudeerde leefomgevingen zoals tropische ondiepe zeeën en de diepzee.


 © VLAAMS INSTITUUT VOOR DE ZEE (http://www.marinespecies.org) - Gesterde zwerfkwal.

Fantastische verhalen

Dat er ook fantastische verhalen aan vast hangen leren onder meer deze diertjes. Wat dacht u bijvoorbeeld van de Harry Potter heldenkrab, een kleine halfblinde krab aangetroffen diep in het puin van koraalriffen bij het eiland Guam. Het beestje werd genoemd naar Harry Potter, omdat de vinder een ‘magische’ neus bleek te hebben voor het vinden van ongekend leven.

Of de Bob Marley’s wierspin, die aangepast is aan zeeomstandigheden en bij hoogtij zijn zuurstof haalt uit wat het heeft opgeslagen in luchtkamers van spinrag? Genoemd naar het toepasselijke liedje “high tide or low tide”.

Of de Hoff-springkrab? Die krab leeft op dieptes van circa 2.500 meter in de bijzonder vijandige omgeving van hydrothermale diepzeebronnen en doet met zijn sterk behaarde onderkant denken aan de weelderige borstbeharing van acteur David Hasselhoff.


 © VLAAMS INSTITUUT VOOR DE ZEE (http://www.marinespecies.org) - De Hoff-springkrab

En dan is er nog de invasieve Spiderman-wormslak, een slak die eruitziet als een worm en ontdekt werd op een kunstmatig aangelegd rif. Of het Vuurrood draakvlokreeftje uit de Zuidelijke Oceaan, dat met zijn felle kleur en stekels wel aan een mini-draakje doet denken. Of de vleesetende Diepzeelierspons, die de vorm heeft van een harp en zijn skelet gebruikt om kreeftjes uit het water te filteren. En de Gesterde zwerfkwal, een prachtig met sterretjes getekende kwal ontdekt werd in de oostelijke Middellandse Zee. Al deze nieuwe soorten kregen ook een Latijnse naam mee.

Meer weten? Klik hier.


 © VLAAMS INSTITUUT VOOR DE ZEE (http://www.marinespecies.org) - Vuurrood draakvlokreeftje.

(HLN)

15-06-2018

Stem van overleden Stephen Hawking wordt met speciale boodschap naar zwart gat gebeamd


 © AP - Wijlen professor Stephen Hawking in 2015.

Wetenschap In Londen vindt vandaag een herdenking plaats van de op 14 maart overleden wereldberoemde Britse kosmoloog Stephen Hawking. Het gebeuren sluit ook aan bij zijn onderzoekswerk.

De plechtigheid in Westminster Abbey begint om 13.00 uur en zal wellicht een uur duren. Een reeks mensen zal het woord voeren zoals Tim Peake, een Britse astronaut van het Europese Ruimtevaartbureau ESA. Duizend gewone mensen zullen naast door de familie uitgenodigde gasten de herdenking kunnen bijwonen, bij lot getrokken uit 25.000 aanvragen voor tickets.

De as van de professor aan de Universiteit van Cambridge wordt bijgezet tussen de graven van andere monumenten van de wetenschap, Sir Isaac Newton en Sir Charles Darwin.

Boodschap van hoop en vrede op muziek

De Griekse toetsenvirtuoos Vangelis heeft ook een speciaal stukje muziek gecomponeerd. Daarop zijn woorden van Hawking zelf opgezet die volgens zijn dochter Lucy een “boodschap van vrede en hoop” zijn, “omtrent eenheid en onze nood om in harmonie samen te leven op deze planeet”. Dit alles wordt vanuit een grondstation van ESA in Spanje de ruimte ingestuurd, in het bijzonder naar het dichtstbijzijnde zwart gat, 1A 0620-00. Dit bevindt zich in een binair systeem op ruwweg 3,300 lichtjaar van ons.

De woorden van Stephen Hawking die vandaag naar een zwart gat zijn uitgezonden, zijn getrokken uit een toespraak die de op 76-jarige leeftijd overleden wetenschapper enkele jaren geleden heeft gehouden en waarin hij de mensheid heeft opgeroepen “samen te werken om de planeet te redden”. Dit heeft de wetenschappelijke hoofdadviseur van het Europese Ruimtevaartbureau ESA, Mark McCaughrean, vandaag aan het Franse persbureau AFP gezegd. “Het is een zeer pakkende passage”, aldus de medewerker van ESA.

Wanneer het signaal binnen 3.500 lichtjaar aankomt, zal het echter “zeer, zeer zwak” zijn, zegt de wetenschapper van het Europese Ruimtevaartbureau.

Even gewichtloos

Hawking, geboren op 8 januari 1942, heeft in het bijzonder onderzoek gedaan naar zwarte gaten, naast singulariteit in het heelal. Zijn boek ‘A Brief History of Time’ werd een bestseller.

De wetenschapper leed aan ALS, bracht een groot deel van zijn leven in een rolstoel door en praatte via een stemcomputer. Wat niet wegnam dat hij een parabolische vlucht maakte om enkele ogenblikken lang gewichtloos te zijn, en dat hij ruimtetoerist zou worden met Virgin Galactic, het bedrijf van de Britse miljardair Richard Branson.


 © EPA - Stephen Hawking op het moment dat hij even gewichtloos in de ruimte zweeft.

(HLN)

22-06-2018

Astronomen doen meest precieze test ooit van de theorie van Einstein


 © anp - Einstein.

Astronomen hebben met de Europese VLT-telescoop en de Amerikaans-Europese Hubble Ruimtetelescoop (nog eens) vastgesteld dat de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein klopt, zo heeft de Europese Zuidelijke Sterrenwacht ESO meegedeeld. Het was de meest precieze test ooit van de theorie, buiten de Melkweg.

Met het MUSE-instrument van de VLT in Chili heeft een team onder leiding van Thomas Collett van de Universiteit van Portsmouth eerst de massa van het nabije sterrenstelsel ESO 325-G004 berekend door de bewegingen van sterren in dit relatief nabije elliptische sterrenstelsel te meten.

De wetenschappers namen met de Hubble ook een Einsteinring waar die is ontstaan doordat ESO 325-G004 het licht van een ver verwijderd sterrenstelsel vervormt. Aan de hand van deze waarnemingen konden de astronomen meten hoe de enorme massa van ESO 325-G004 licht, en daarmee dus ook de ruimtetijd, afbuigt.


Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelt dat objecten de hen omringende ruimtetijd vervormen, waardoor passerend licht wordt afgebogen. Dit resulteert in een verschijnsel dat het zwaartekrachtlenseffect wordt genoemd. Dit effect valt alleen op bij objecten die heel veel massa hebben. Inmiddels zijn een paar honderd van die sterke zwaartekrachtlenzen bekend, maar de meeste zijn te ver weg om hun massa exact te kunnen meten. Met een afstand van ‘slechts’ 450 miljoen lichtjaar is het sterrenstelsel ESO 325-G004 een van de meest nabije gravitationele lenzen.

De onzekerheid van de test bedraagt ‘slechts’ 9 procent. Daarmee is dit de meest precieze test van de algemene relativiteitstheorie buiten de Melkweg tot nu toe, zegt Collett.

Belangrijke gevolgen

Deze bevindingen kunnen belangrijke gevolgen hebben voor alternatieve zwaartekrachtmodellen, benadrukt de ESO ook. Deze alternatieve theorieën voorspellen dat de effecten van de zwaartekracht op de kromming van ruimtetijd ‘schaalafhankelijk’ zijn. Dit betekent dat de zwaartekracht zich op extragalactische lengteschalen anders zou moeten gedragen dan op de kleinere schaal van het zonnestelsel. Collett en zijn team hebben vastgesteld dat dit waarschijnlijk niet het geval is tenzij de verschillen alleen optreden op lengteschalen van meer dan 6000 lichtjaar.

(HLN)

25-06-2018

TU/e bundelt quantum-krachten in nieuw instituut

Alles wijst erop dat technologie op basis van ‘quantum’ de maatschappij in de nabije toekomst ingrijpend gaat veranderen, bijvoorbeeld via razendsnelle computers, een ‘quantum-internet’ of door het veel sneller ontwikkelen van nieuwe medicijnen. Het Center for Quantum Materials and Technology Eindhoven (QT/e) gaat de technologie voor deze zogenoemde ‘tweede quantumrevolutie’ ontwikkelen. Met dit center bundelt de TU/e haar wereldwijd vooraanstaande expertises op het gebied van quantummaterialen en -technologie voor een optimale samenwerking tussen onderzoek en industrie.

door Persteam TU/e

Fysici als Einstein, Bohr en Planck legden ruim honderd jaar geleden de basis voor de quantumfysica: de beschrijving van de bizarre, onnavolgbare wereld op de schaal van de kleinste deeltjes. De kennis over die wonderlijke effecten leidde tot de zogeheten ‘eerste quantumrevolutie’, een groot scala aan uitvindingen en technologie die onze maatschappij fundamenteel veranderd heeft. Denk aan de laser en de transistor - waaraan we onder meer computers, mobiele telefoons en het internet te danken hebben -, maar ook aan MRI, zonnecellen of GPS.

Eén miljard euro

Inmiddels komt de volgende stap snel dichterbij: technologie die volledig gebruik maakt van quantumeffecten, zoals quantumcomputers, maar ook quantumsensoren, -simulaties en -communicatie. Vanwege de brede impact die deze technologie gaat hebben in de maatschappij, in onder meer de ontwikkeling van nieuwe medicijnen, de beveiliging van gegevens of de omzetting van energie, spreekt onder meer de Europese Commissie (EC) van een ‘tweede quantumrevolutie’. Dit jaar startte de EC met het Flagship on Quantum Technologies, met in totaal liefst één miljard euro onderzoekssubsidie over tien jaar, dat moet zorgen dat deze nieuwe technologie haar weg vindt naar de industrie en maatschappij.

Om die technologische revolutie mogelijk te maken, bundelt de TU/e haar wereldwijd vooraanstaande onderzoek op dit gebied in het nieuwe Center for Quantum Materials and Technology Eindhoven (QT/e). Oprichter en wetenschappelijk directeur Servaas Kokkelmans: “Om de stap naar de samenleving te maken, is samenwerking essentieel. Met dit center brengen we de verschillende disciplines in dit vakgebied bij elkaar. Maar ook willen en kunnen we zo een betere brug slaan naar externe partijen, met name naar de hightechindustrie in onze Brainportregio, maar ook naar collega’s aan andere universiteiten en kennisinstellingen.”

Quantumsimulatoren

Het center omvat in totaal ongeveer veertig onderzoekers, van quantumfysici tot wiskundigen en elektrotechnici. “We richten ons met name op quantumsimulatoren, waarmee je heel complexe materialen en moleculen kunt simuleren die zelfs de krachtigste supercomputers niet kunnen doorrekenen. Daarnaast werken we aan quantum-nanofotonica, de ontwikkeling van nieuwe quantummaterialen en de beveiliging van informatie door middel van quantumcryptografie”, aldus Kokkelmans. “Interessant is dat ons onderzoek tot toepassingen leidt die je hier misschien niet direct verwacht, zoals nieuwe medicijnen of de aanpak van CO2-uitstoot.”

Het nieuwe QT/e wordt komende vrijdag, 29 juni, officieel gelanceerd tijdens een symposium aan de TU/e. Rector magnificus Frank Baaijens verricht de opening. Een van de sprekers is Tommaso Calarco, een van de initiatiefnemers van het FET Flagship on Quantum Technologies van de Europese Commissie.

(www.cursor.tue.nl)

25-06-2018

Amerikaanse bommenwerper gevonden in de Noordzee



Tijdens de aanleg van een hoogspanningskabel over de bodem van de Noordzee, is een vrijwel intact wrak van een Amerikaanse B-17 bommenwerper gevonden. De kans dat er nog resten van de bemanningsleden in het wrak liggen, is groot, zo wordt in de Belgische media gezegd.

B-17 wrak

Het vliegtuigwrak werd gevonden tijdens de aanleg van de Nemo Link, een nieuwe kabel tussen Groot-Brittannië en het Europese vasteland. Tijdens de werkzaamheden werd onder water een aluminium deel van een vliegtuigvleugel aangetroffen, met daaraan nog grote delen van een propellermotor.

Serienummers

Op de vliegtuigonderdelen waren nog serienummers te zien, waardoor de identificatie van de bommenwerper ineens een stuk eenvoudiger werd dan verwacht. Aan de hand van registers van B-17 bommenwerpers kon worden achterhaald aan welk toestel de onderdelen toebehoorden. Uit dat archiefonderzoek bleek dat die serienummers bij vier toestellen hoorden. Van alle vier die toestellen, zijn nog altijd bemanningsleden Missed in Action. Daardoor bestaat de kans dat er nog altijd resten van deze bemanningsleden in het wrak aanwezig zijn.

Als helemaal duidelijk is om welk vliegtuig het gaat, beslissen de Belgische autoriteiten wat er met het wrak gaat gebeuren.

Meer vliegtuigonderdelen

De B-17 is niet de enige vondst die tijdens de aanleg van de kabel werd gedaan. Tijdens het project werden veel meer vliegtuigonderdelen gevonden, zoals een deel van vleugel van een Duitse Messerschmitt, plaatwerk van een Engelse Spitfire, en een Amerikaanse vliegtuigmotor. In september van 2017 werd ook nog het complete wrak van een Duitse U-Boot uit de Eerste Wereldoorlog aangetroffen. Alle vondsten zijn opgenomen in het register Vondsten in Zee.

Bron:

VRT.be

(archeologieonline.nl)

04-07-2018

Einsteins gelijk opnieuw bewezen: alle objecten vallen op dezelfde manier



Pulsar J0337+1715 en de binnenste witte dwerg cirkelen in iets meer dan anderhalve dag om elkaar heen. Het tweetal draait samen in 327 dagen om de buitenste witte dwerg, die veel verder weg is. (SKA organization)

Einsteins zwaartekrachttheorie, de algemene relativiteitstheorie, voorspelt dat alle objecten op dezelfde manier vallen, ongeacht hun massa of samenstelling. Maar geldt dit principe ook voor objecten met extreem sterke zwaartekracht? Een internationaal team van astronomen heeft dit getest met behulp van drie sterren die om elkaar heen draaien: een neutronenster en twee witte dwergen. Hun bevindingen bewijzen dat Einsteins theorie de test ook doorstaat in dergelijke extreme omstandigheden (Nature, 5 juli).

Een hamer en een veer vallen met dezelfde versnelling op de maan. En als een lichte en zware kanonskogel van de toren van Pisa worden gegooid, raken ze op hetzelfde moment de grond. Zelfs de aarde en de maan vallen op dezelfde manier naar de zon toe. Einsteins theorie heeft alle tests in laboratoria en elders in ons zonnestelsel doorstaan. Maar de meeste alternatieve zwaartekrachttheorieën voorspellen dat objecten met extreem sterke zwaartekracht, zoals neutronensterren, anders vallen dan objecten met geringe zwaartekracht.

Dankzij de ontdekking van een ‘natuurlijk, kosmisch laboratorium’ hebben astronomen deze theorie nu kunnen testen in extreme omstandigheden: het drievoudige stersysteem PSR J0337+1715, op 4200 lichtjaar afstand van de aarde. In dit unieke, in 2012 ontdekte systeem draaien een neutronenster en een witte dwerg in 1,6 dagen om elkaar heen. En dit paar cirkelt in een baan van 327 dagen om een andere witte dwerg, veel verder weg. Volgens sommige alternatieve zwaartekrachttheorieën zouden de neutronenster en de binnenste witte dwerg elk op een andere manier naar de buitenste witte dwerg moeten vallen.

‘We hebben dit getest door de neutronenster te volgen’, licht eerste auteur Anne Archibald (postdoc aan de Universiteit van Amsterdam en ASTRON, het Nederlands instituut voor radioastronomie) toe. ‘De neutronenster, een millisecondepulsar, gedraagt ​​zich als een klok: hij wentelt 366 keer per seconde om zijn as, en bundels radiogolven roteren mee. Ze zwaaien met regelmatige tussenpozen als een kosmische vuurtoren over de aarde en produceren pulsen. We hebben deze radiopulsen gebruikt om de beweging van de neutronenster te volgen.’

Het team van astronomen volgde de neutronenster zes jaar lang met de Westerbork Synthese Radiotelescoop in Nederland, de Green Bank Telescoop in West Virginia, VS en het Arecibo Observatorium in Puerto Rico, VS. ‘We kunnen elke puls van de neutronenster nagaan sinds het begin van onze waarnemingen’, zegt Archibald. ‘En zijn locatie weten we tot op een paar honderd meter nauwkeurig. We weten daarom heel precies waar de neutronenster is geweest en waar hij naartoe gaat. Als de neutronenster anders zou vallen dan de witte dwerg, zouden de pulsen op een ander tijdstip aankomen dan verwacht.’

Archibald en haar collega’s ontdekten dat een eventueel verschil tussen de versnelling van de neutronenster en van de witte dwerg te klein is om te detecteren. ‘Als er al een verschil is, is het niet meer dan drie op een miljoen’, zegt Nina Gusinskaia, promovenda aan de Universiteit van Amsterdam. “En dat is heel erg weinig. We ontkrachten hiermee een deel van de alternatieve zwaartekrachttheorieën. Ook hebben we de nauwkeurigheid van de beste zwaartekrachttest ongeveer tien keer verbeterd, zowel binnen het zonnestelsel als met andere pulsars.’

(allesoversterrenkunde)

04-07-2018

Primeur: hybride embryo's van ernstig bedreigde neushoorns gemaakt in het lab

De embryo’s liggen klaar voor een eerste IVF-poging.

Het is de meest bedreigde diersoort op aarde: de noordelijke witte neushoorn. Het laatste mannetje legde in maart dit jaar het loodje en op dit moment zijn er nog maar twee vrouwtjes in leven. Het ziet er dan ook niet goed uit voor deze prachtige soort.

Embryo’s
Maar kort na de dood van het laatste mannetje lieten wetenschappers al weten dat ze het nog niet opgaven. Met behulp van opgeslagen zaadcellen van reeds overleden mannelijke noordelijke witte neushoorns zou het mogelijk moeten zijn om eicellen van de overgebleven vrouwelijke witte neushoorns te bevruchten. En wellicht zouden de resulterende embryo’s dan – eventueel in een draagmoeder – uit kunnen groeien tot gezonde noordelijke witte neushoorns.

Hybride
Het klinkt prachtig, maar er is één probleem: er zijn maar weinig eicellen van noordelijke witte neushoorns beschikbaar. En daarom hebben onderzoekers het nu over een andere boeg gegooid. Ze hebben eicellen van de nauw aan de noordelijke witte neushoorn verwante zuidelijke witte neushoorn verzameld en deze bevrucht met zaadcellen van overleden noordelijke witte neushoorns. Het resultaat is een hybride embryo die genetisch materiaal van zowel de noordelijke als zuidelijke witte neushoorn bevat.

Primeur
Het is een primeur. IVF is al vaker toegepast bij grote zoogdieren – zoals paarden – maar nog niet eerder zijn onderzoekers erin geslaagd om een embryo van neushoorns buiten het lichaam om te laten uitgroeien tot een blastocyste: een hol balletjes dat tijdens het delen van de bevruchte eicel ontstaat. De blastocyste is in principe klaar voor implantatie. Maar onderzoekers hebben ze voor nu ingevroren. Wellicht dat ze in de toekomst in de baarmoeder van een draagmoeder – een zuidelijke witte neushoorn – geplaatst kunnen worden.

Kruisingen
Met deze aanpak is de noordelijke witte neushoorn natuurlijk niet gered. Want zelfs als het lukt om de embryo’s in een draagmoeder uit te laten groeien tot gezonde jonge neushoorns zijn het geen noordelijke witte neushoorns, maar kruisingen. Toch is het hoopgevend, want met deze aanpak is het wellicht toch mogelijk om een deel van het genetische materiaal van de noordelijke witte neushoorn te behouden.

Bovendien is het genereren van jonge neushoorns uit deze hybride embryo’s wat onderzoekers betreft niet het eindstation. Zo blijven ze proberen om eicellen van de twee nog in leven zijnde noordelijke witte neushoorns te verzamelen. En wellicht kunnen daarmee dan wel embryo’s worden gemaakt waaruit een echte noordelijke witte neushoorn voort kan komen.

(scientias.nl)

04-07-2018

Nieuwe bouwsteen maakt van een gewoon eiwit een katalysator

Groningse chemici gebruiken een niet-natuurlijk aminozuur om een werkzaam kunstmatig enzym te maken

Zowel de chemische industrie als de natuur kunnen niet zonder katalysatoren. Die uit de natuur werken heel goed en zijn duurzaam – dat wil de industrie ook wel. Groningse chemici publiceerden in Nature Chemistry een nieuwe manier om natuurlijke katalysatoren, de enzymen, te ontwerpen met niet-natuurlijke bouwstenen.


Deel van een chemische fabriek op het Chemie Park in Delfzijl. Veel processen in de chemische industrie zijn afhankelijk van katalysatoren om de reactiestappen sneller te laten verlopen.

 Gouwenaar via Wikimedia Commons, publiek domein

Chemische reacties verlopen lang niet altijd vlotjes. Heel vaak hebben moleculen een zetje nodig om samen een nieuwe stof te vormen. Dat zetje geven katalysatoren: stoffen die een chemische reactie versnellen, maar zelf niet reageren. De chemische industrie kan niet zonder katalysatoren, maar ook in de natuur verlopen de gewenste reacties meestal niet vanzelf. Levende cellen beschikken daarom over een uitgebreide collectie katalysatoren die we enzymen noemen.

Enzymen zijn eiwitten; grote biomoleculen waarvoor de bouwinstructies opgeslagen liggen in het DNA van de cel. Er zijn ontzettend veel verschillende enzymen die ieder heel specifiek een chemische reactie uitvoeren en dat ongelooflijk goed doen. Zo goed, dat de chemische industrie hier met enige afgunst naar kijkt.

Industriële katalysatoren zijn heel efficïent, maar bevatten vaak kostbare, giftige en/of zeldzame metalen. Bovendien vreten de productieprocessen veel energie, omdat er ook een hoge temperatuur, en soms een hoge druk, nodig is. Tot slot zijn er speciale oplosmiddelen nodig die zorgen voor moeilijk verwerkbare afvalstromen. Een groot contrast met enzymen. Die werken juist onder heel vriendelijke, milde omstandigheden. Denk maar aan je eigen lichaam waar talloze enzymen hun werk doen. Geen vervuilende oplosmiddelen, maar water. Geen hoge temperatuur, maar iets rond de 37 graden. En alleen maar ‘groen’ afval.


Enzym ontwerpen

Geen wonder dat de chemische industrie enzymen graag als katalysator zou gebruiken. Maar dan loop je meteen tegen een probleem aan. Er zijn alleen enzymen beschikbaar voor reacties die in de natuur plaatsvinden, terwijl in de industrie niet-natuurlijke reacties ook een grote rol spelen.

De oplossing? Nieuwe enzymen ontwerpen. Kunstmatige enzymen, die de kracht en de groene werkwijze van natuurlijke enzymen combineren met de vindingrijkheid van chemici om ieder gewenst molecuul te kunnen maken. Er zijn verschillende manieren om kunstmatige enzymen te maken. NEMO Kennislink schreef eerder al over het gebruik van synthetische hulpstoffen om natuurlijke enzymen te verbeteren en over de gestuurde evolutie van enzymen om ze niet-natuurlijke reacties te laten uitvoeren. Maar in beide gevallen is een bestaand enzym het uitgangspunt, waar je iets aan probeert te veranderen.

Niet-natuurlijke bouwstenen


Gerard Roelfes, hoogleraar biomoleculaire chemie aan de Rijksuniversiteit Groningen

Gerard Roelfes pakt het ontwerp van enzymen anders aan. Roelfes is hoogleraar biomoleculaire chemie aan de Rijksuniversiteit Groningen en in Nature Chemistry publiceerde zijn groep het ontwerp van een nieuw enzym op basis van een ‘gewoon’ eiwit, waar ze een niet-natuurlijk aminozuur hebben ingezet. Eiwitten, en dus ook enzymen, bestaan uit een lange keten van aan elkaar gekoppelde aminozuren – waarvan er in de natuur twintig verschillende zijn – in een specifieke volgorde. Door iets te veranderen in die keten, kun je de eigenschappen van het eiwit veranderen.

“Enzymen moeten het in de natuur doen met de twintig beschikbare aminozuren en dat is niet genoeg om alle reacties uit te kunnen voeren die nodig zijn in een levende cel’, zegt Roelfes. “Gedurende de evolutie zijn daar oplossingen voor ontstaan, zoals het gebruik van hulpstoffen, de cofactoren. Of nadat het enzym is gemaakt in de cel, vinden er nog chemische toevoegingen plaats. Aan sommige aminozuren in de keten wordt nog een extra stukje geplakt, waardoor het enzym een andere reactie kan uitvoeren.” Er ontstaat in feite een nieuw aminozuur.

Die oplossing van de natuur inspireerde Roelfes om uit te zoeken of je met een niet-natuurlijk aminozuur een gewoon eiwit, dat niks katalyseert, kunt omtoveren in een enzym. Want niet-natuurlijke aminozuren zijn er volop, die hebben chemici al in allerlei varianten gemaakt. Maar waarom begint hij niet met een bestaand enzym, dat is toch veel eenvoudiger? “Nee, want bestaande enzymen werken heel specifiek. Ze zijn helemaal geëvolueerd om alleen die ene reactie met die specifieke moleculen uit te voeren. Als je ze iets anders wilt laten doen, moet je het hele enzym ombouwen. Dat is niet handig. Wij zoeken daarom naar een eiwit dat je als basis kunt gebruiken om veel verschillende enzymen te ontwerpen.”


Weergave van de structuur van het LmrR-eiwit. Twee LmrR moleculen (blauw en grijs) vormen samen een grotere structuur met een holte in het midden. Die holte is zeer geschikt voor het binden van verschillende moleculen en levert zo een lokale omgeving met andere omstandigheden dan daarbuiten. Ideaal voor het uitvoeren van chemische reacties.

Donut

De keuze viel op het eiwit LmrR, dat gemaakt wordt door een melkzuurbacterie. “Dit eiwit is heel geschikt vanwege de vorm”, legt Roelfes uit. “Twee eiwitmoleculen vormen samen iets wat op een donut lijkt. Die holte biedt een goede omgeving voor moleculen die niet van water houden, zogeheten hydrofobe moleculen. En veel van de stoffen waar wij in zijn geïnteresseerd zijn, zijn hydrofoob. Bovendien is deze holte niet heel specifiek: allerlei verschillende hydrofobe moleculen nestelen zich hier graag.” Dat is een gunstig uitgangspunt als je iets wilt ontwerpen dat je voor verschillende stoffen en reacties wilt gebruiken.

De volgende stap was het vinden van een geschikte katalysator die in het eiwit in te bouwen is. Het moet dus niet te groot zijn en kunnen werken in een biologische omgeving. De groep koos voor aniline, een klein organisch molecuul waarvan bekend is dat het katalytische activiteit vertoont. “Dat hebben we gekoppeld aan een bestaand aminozuur, waardoor een niet-natuurlijk aminozuur ontstond, genaamd p-aminofenylalanine. Dit hebben we ingebouwd in het LmrR-eiwit op een zodanige manier dat de melkzuurbacterie nu zelf dit aangepaste eiwit kan maken. Daarvoor gebruikten we technieken die andere onderzoekers hebben ontwikkeld.” Vervolgens konden ze het nieuwe kunstmatige enzym – het LmrR-eiwit met daarin het niet-natuurlijke aminozuur – uit de bacterie isoleren en gebruiken in verschillende chemische reacties.


Schematische weergave van de structuur van de holte in het LmrR-eiwit waar Roelfes en zijn team een niet-natuurlijk aminozuur (rood) inbouwden. De combinatie van de specifieke omstandigheden in de holte en de katalytische activiteit van het ingebrachte nieuwe aminozuur zorgen ervoor dat de reactie tussen de twee blauwe moleculen linksonder tot het product rechtsboven, drie ordegroottes sneller verloopt.

 Clemens Mayer, RuG via EurekAlert.org

Hoogste versnelling

“Dat zijn modelreacties, bedoeld om te testen of het nieuwe enzym echt werkt”, zegt Roelfes. En dat bleek overduidelijk het geval. “We zagen dat de reacties meteen al 600 keer sneller verliepen dan zonder het kunstmatige enzym. Inmiddels zijn we al weer verder met het optimaliseren en is het gelukt om de versnelling naar 16.000 keer op te schroeven en ik verwacht dat hier nog veel meer winst te behalen is.” Door de reacties ook uit te voeren met alleen het niet-aangepaste LmrR-eiwit en met alleen het niet-natuurlijke aminozuur kon de groep aantonen dat het katalytische effect echt in de combinatie van beide zit. Zowel de hydrofobe holte als het niet-natuurlijke aminozuur spelen een essentiële rol. “Samen kun je daarom echt spreken van een nieuw enzym”, concludeert Roelfes.

En nu? Gaan ze dit nieuwe enzym verder verbeteren of nog andere varianten maken? “Dat gaan we natuurlijk doen, maar niet zozeer om steeds nieuwe enzymen te maken. Wat wij willen is een set algemeen geldende ontwerpregels voor enzymen opstellen. Uit dit type experimenten wil ik leren wat de belangrijkste regels zijn, zodat we in de toekomst op een rationele manier te werk kunnen gaan. Nu is het vooral nog veel proberen, wel op basis van goede argumenten, en dan maar zien waar het toe leidt. Ik wil graag naar een aanpak waarin je vooraf weet aan welke kenmerken je enzym moet voldoen als je een bepaalde reactie wilt uitvoeren.”

Bron:

Ivana Drienovská, Clemens Mayer, Christopher Dulson and Gerard Roelfes, A designer enzyme for hydrazone and oxime formation featuring an unnatural catalytic aniline residue, Nature Chemistry (2018), doi:10.1038/s41557-018-0082-z

(nemokennislink.nl)

05-07-2018

Wereldprimeur: eerste sla rolt uit voedselprinter van KU Leuven


 © © Bart Leye - (Illustratiefoto)

Wetenschap Het is wetenschappers van de Leuvense universiteit gelukt om sla te printen. De planten zijn in de vorm van gummibeertjes uit de voedselprinter gekomen.

“Levende plantencellen geven voedsel een sappig en knapperig mondgevoel”, zegt onderzoeker Valérie Vancauwenberghe die de techniek ontwikkelde, op de site van Vilt, het Vlaams infocentrum land- en tuinbouw. “Daarom wilden we ze printbaar maken.” Het is volgens de makers een wereldprimeur in 3D-foodprinting.

Niemand heeft de beertjes al geproefd. Niet omdat ze giftig zijn, maar omdat ze nog niet goedgekeurd zijn voor consumptie. Voor de wetenschap maakt het weinig verschil, vindt Vancauwenberghe. “Het punt is dat we een protocol hebben ontwikkeld om plantweefsel te printen. Het gaat om de technologie, de beschrijving van de materialen, de optimale recepten en condities.” De onderzoekster heeft de bioprinter zelf gebouwd, de inkt ontwikkeld en geëxperimenteerd met printmodellen.


De inkt bevat pectine en levende cellen die ik heb geïsoleerd uit sla. Daarmee heb ik beertjes geprint.

Langer houdbaar

Virtueel fruit is de specialiteit van de onderzoeksgroep aan de KU Leuven. Er is al een digitale bibliotheek van wiskundige modellen van appels, peren en tomaten. Die worden gebruikt om te achterhalen hoe groenten en fruit langer houdbaar gemaakt kunnen worden.

Het printen van sla is een logische stap, vindt Vancauwenberghe. Het resultaat is volgens haar “natuurlijk en artificieel tegelijkertijd”. “De inkt bevat pectine en levende cellen die ik heb geïsoleerd uit sla. Daarmee heb ik beertjes geprint. Maar ook honingraatstructuren en blokjes zijn mogelijk, telkens met een verschillende textuur. Luchtig of minder luchtig.”

Echte sla bevat 100 miljoen levende cellen per milliliter. Geprinte sla bevat één miljoen levende cellen per milliliter. Onderzoeker Valérie Vancauwenberghe: “De hoeveelheid aanwezige cellen is nog niet groot genoeg, maar ze overleven de printkop. In de toekomst moet het mogelijk zijn ze te laten groeien nadat ze geprint zijn.”

.
 © Shutterstock - De sla heeft de vorm gekregen van gummibeertjes.

De uitvinding kan mensen helpen die moeite hebben met slikken. Het printen biedt de mogelijkheid de structuur en de textuur van voeding in de hand te houden. “De presentatie is daarnaast aantrekkelijker dan bij gepureerd voedsel.” In de toekomst wordt het volgens Vancauwenberghe mogelijk voeding te printen die is afgestemd op persoonlijke wensen en noden.

(HLn)

06-07-2018

Levend netvlies op Twentse chip



Het diagnosticeren van oogaandoeningen is een ‘berucht’ probleem, weet UT-onderzoeker Andries van der Meer. Een levend stukje netvlies op een Twentse chip biedt uitkomst. In het DesignLab gaan belanghebbenden donderdag en vrijdag met elkaar in gesprek over deze nieuwe ‘eye-on-a-chip’-technologie.

De huidige behandeling en diagnostisering van oogaandoeningen is complex, vertelt initiatiefnemer Andries van der Meer. Hij is verbonden aan de groep Applied Stem Cell Technologies. ‘Met stamcellen van de patiënt kunnen we netvliesweefsel op onze chips kweken om deze vervolgens te onderzoeken. Een van de mogelijke toepassingen is de behandeling van maculadegeneratie, een veelvoorkomende oogaandoening.’

Gepersonaliseerd

Volgens Van der Meer kunnen ze direct met de nieuwe techniek aan de slag. ‘We werken al samen met de afdeling oogheelkunde van het Radboudumc. Eye-on-a-chip maakt een gepersonaliseerde diagnose en behandeling mogelijk. Bovendien zijn de klassieke tests op proefdieren niet meer nodig.’

Consortium

De bijenkomst in het DesignLab brengt een divers gezelschap, van technologen, medici en investeerders, met elkaar in gesprek. ‘De hoop is dat we aan het einde van de bijeenkomst een concreet onderzoeksvoorstel op papier hebben staan’, vertelt Van der Meer. ‘Een belangrijk doel van deze bijeenkomst is bouwen van een stevig consortium, zodat we kunnen aansluiten op de Nationale Wetenschapsagenda. De NWO focust tegenwoordig op massa, op programma’s waar alle belangrijke stakeholders aan tafel zitten.’

(utoday.nl)

03-09-2018

Wetenschappers starten zoektocht naar mysterieuze ‘vijfde natuurkracht’ en die zou poort zijn tot verborgen deel heelal



In het Istituto Nazionale di Fisica Nucleare bij Rome zullen wetenschappers deze maand een toestel aanzetten waarmee gezocht zal worden naar een mogelijke vijfde natuurkracht. Die zou de poort kunnen zijn naar een groot deel van het heelal dat tot nu toe verborgen bleef voor ons.
De beste theorie van de werkelijkheid die fysici momenteel hebben, verklaart maar 4 procent van het zichtbare universum. De rest is een mysterie dat bestaat uit donkere materie en donkere energie.


“Momenteel weten we niet waaruit meer dan 90 procent van het universum is opgebouwd”, aldus onderzoeker Mauro Raggi van de Universiteit Sapienza Rome in de Britse krant The Guardian. “Als we die nieuwe natuurkracht vinden, kan dat alles ondersteboven gooien wat we nu weten. Het zou een heel nieuwe wereld openen en ons kunnen helpen om de partikels en krachten te begrijpen waaruit de donkere sector van de kosmos is opgebouwd.”

Momenteel kennen we maar 4 natuurkrachten: de sterke kernkracht (die atomen bij elkaar houdt), de zwakke kernkracht (die een rol speelt bij straling), de elektromagnetische kracht (die ons onder meer toelaat om te telefoneren) en de zwaartekracht (die ons letterlijk met onze voeten op de grond houdt). De vijfde natuurkracht zou niet alleen het gedrag van de onbekende deeltjes in de donkere materie sturen, maar zou ook een subtiel effect kunnen hebben op de krachten die we al kennen.

Tijdens het experiment – dat luistert naar de naam Padme: Positron Annihilation into Dark Matter Experiment – zal geregistreerd worden wat er gebeurt als een diamanten schijf van een tiende van een millimeter dik beschoten wordt met een stroom antimateriepartikels (positronen).

Als de positronen de schijf raken, smelten ze meteen samen met elektronen en verdwijnen ze in een kleine uitbarsting van energie. Die laatste bestaat uit twee lichtpartikels (fotonen). Als de vijfde natuurkracht echt bestaat, zal er echter iets heel anders gebeuren. In plaats van twee zichtbare fotonen zal er maar eentje vrijkomen, samen met een ‘donker foton’. Dat laatste zou dan het equivalent zijn van een lichtpartikel in de donkere sector.

Onzichtbaar
In tegenstelling tot een normaal lichtdeeltje, zal het donkere foton niet te detecteren zijn door Padme. Maar door de energie en de richting van de afgevuurde positronen te vergelijken met wat er uit voortkomt, kunnen de wetenschappers zeggen of er een onzichtbaar deeltje is gevormd en te weten komen wat de massa daarvan is. Normale fotonen hebben geen massa, maar donkere fotonen wél. Als we de massa kennen en de partikels waarin het donkere foton zich kan opsplitsen, zouden we voor het eerst een blik krijgen van dat waaruit het grootste deel van het heelal is opgebouwd.

Het experiment zal nog zeker tot het einde van het jaar lopen en er zijn plannen om Padme in 2021 te verhuizen naar Cornell University. Die heeft een nog sterkere deeltjesversneller dan Italië.

Zoektocht
De Universiteit Sapienza Rome is overigens niet de enige instelling die met de zoektocht bezig is. Ook de Thomas Jefferson National Accelerator Facility in het Amerikaanse Virginia zoekt. “Het donkere foton – als het bestaat – is in feite een poort”, aldus onderzoeker Bryan McKinnon. “Het zal de sluizen niet openzetten, maar het zal ons wel toelaten om een kijkje te nemen in de donkere sector.”

Wat we daar zullen aantreffen is niet duidelijk. Het zou zelfs kunnen dat er helemaal geen vijfde natuurkracht ís. Donkere materie zou ook gewoon vorm kunnen krijgen door de zwaartekracht en kunnen bestaan uit één type deeltje. Maar het zou ook een heel rijk universum kunnen zijn, waar nieuwe soorten onzichtbare deeltjes en krachten wachten om door ons ontdekt te worden.

(HLN)

[ Bericht 1% gewijzigd door ExperimentalFrentalMental op 04-09-2018 18:05:21 ]

03-09-2018

Kosmische achtergrondstraling bevat mogelijk sporen van vorig universum

Fysici, waaronder de beroemde Brit Sir Roger Penrose, beweren dat ze aanwijzingen hebben gevonden voor het bestaan van een heelal dat voorafging aan het onze. Dit lijkt positief voor de theorie van Penrose dat talloze universa elkaar periodiek opvolgen. Maar andere fysici zijn sceptisch over het resultaat en de theorie.



Kaart van de kosmische achtergrondstraling met extreem kleine, willekeurige temperatuurfluctuaties. De rode gebiedjes zijn ongeveer 0,0002 graden Celsius warmer en de blauwe evenveel kouder. Bron: NASA

Volgens de conformal cyclic cosmology-theorie (CCC) van Penrose gaat het universum door oneindig veel ‘aeonen’: extreem lange perioden in tijd. Elk universum-aeon begint met een soort oerknal. Daarna groeit het heelal en krijgt het structuren, zoals sterren- en planetenstelsels. Wanneer uiteindelijk alle sterren zijn uitgedoofd, koelt het universum af en wordt het een koude, donkere leegte. Volgens het CCC-model begint na dit kille einde weer een nieuw aeon, met een nieuwe oerknal.

Let op: dit is dus iets anders dan de multiversum-theorie, waarbij meerdere universa als bubbels naast elkaar bestaan.

Verdampende zwarte gaten

Volgens het CCC-model zullen over ongeveer googol jaar (10100 jaar, een 1 met 100 nullen) alle sterren zijn uitgedoofd. Het enige, zwakke schijnsel in het universum is dan afkomstig van verdampende zwarte gaten.

Zwarte gaten verdampen door een quantumeffect dat plaatsvindt aan de rand: Hawkingstraling. Het bestaan van deze straling is voorspeld door de Britse natuurkundige Stephen Hawking.

Volgens de quantummechanica ontstaan in het vacuüm af en toe, uit het niets, een deeltje en een antideeltje. Meestal botsen die binnen een fractie van een seconde tegen elkaar aan en verdwijnen ze in het niets waaruit ze ontstonden. Maar als twee deeltjes vlak naast een zwart gat ontstaan, kan een van de twee in het gat vallen. Het andere deeltje blijft dan eenzaam achter. Dit soort deeltjes vormen de Hawkingstraling.

Het lijkt nu alsof er uit het niets een deeltje is gemaakt. Zonder naburig antideeltje kan het deeltje namelijk niet ongemerkt verdwijnen. Dat zou tegen de wet van behoud van energie ingaan. Daarom kost het opslokken van zo’n deeltje het zwarte gat energie. Het zwarte gat wordt een heel klein beetje kleiner en lichter.

Die verdamping is zo zwak dat het in het huidige universum niet meetbaar is. Maar aan het eind van een aeon is een universum bijna leeg en kunnen zwarte gaten niets meer opslokken om te groeien. Dan zullen ze door de Hawkingstraling heel langzaam verdampen.

Hawking-punten


Kosmische achtergrondstraling met Hawking-punten uitgelicht. Bron: Daniel An, Krzysztof A. Meissner and Roger Penrose, BICEP2 Collaboration, V. G. Gurzadyan

Hawkingstraling is dus het laatste schijnsel dat, als je heel goed kijkt, in een uitdovend universum te zien is. Volgens het CCC-model gloeit die straling na in de oerknal van het volgende universum-aeon. Penrose beschrijft dat die straling zichtbaar is als punten in de kosmische achtergrondstraling (warmtestraling die vlak na de oerknal werd uitgezonden). De punten die met een nagloeiend zwart gat corresponderen, zouden een hogere temperatuur hebben dan de omgeving. Deze punten noemen de auteurs ‘Hawking points’ (Hawking-punten), ter nagedachtenis aan de begin 2018 overleden Stephen Hawking.

Samen met twee collega’s doorzocht Penrose de kosmische achtergrondstraling op deze Hawking-punten. Ze bestudeerden een derde van de achtergrondstraling. Daarin vonden ze ongeveer twintig plekken met een relatief hoge temperatuur.

Twintig mogelijke Hawking-punten dus. Dat lijkt misschien een mooi resultaat, maar volgens Penroses voorspelling moet de achtergrondstraling in totaal ongeveer een miljoen van die punten bevatten. ‘Wat er met de rest aan de hand is, is onduidelijk’, schrijft theoretisch fysicus Sabine Hossenfelder op haar blog. ‘Misschien zijn ze te zwak om geobserveerd te worden.’

Cirkels en punten


Plek in de kosmische achtergrondstraling waar Penrose met een collega in een eerder artikel cirkels ziet die afkomstig zouden zijn van botsende zwarte gaten uit een eerder aeon, Bron: V. G. Gurzadyan
en R. Penrose

Er is meer kritiek op het artikel. ‘Ik ben erg sceptisch over deze resultaten’, zegt de niet betrokken fysicus James Zibin van de University of British Columbia in Canada ‘En ik wil benadrukken dat het artikel enkel verschenen is op de voorpublicatiesite ArXiv en niet gepubliceerd is. Het heeft dus nog geen peerreview.’

Zibin doet onderzoek naar de kosmische achtergrondstraling. Eerder testte hij de bevindingen van Penrose waaruit zou blijken dat er cirkelpatronen te vinden zijn in de achtergrondstraling. Die zouden afkomstig zijn van botsende zwarte gaten in een vorig aeon en dus een bewijs vormen voor het CCC-model.

Zibin toonde met collega’s echter aan dat de kosmische achtergrondstraling sowieso willekeurige structuren van warmere en koudere plekken bevat. Het is best mogelijk om, als je ernaar zoekt, cirkelvormige patronen te vinden. Maar, zo toonde Zibin aan, die ontstaan waarschijnlijk toevallig en niet doordat er in een vorig aeon zwarte gaten botsten.

Zibin verwacht dat dit ook geldt voor de nieuwe resultaten. ‘Vele andere onderzoekers hebben al gezocht naar bijzonder hete of koude plekken in de achtergrondstraling’, zegt hij. ‘Maar niemand heeft ooit iets opvallends gevonden.’

Niemand begrijpt het

De patronen die de auteurs beweren te zien in de achtergrondstraling zijn dus niet overtuigend als bewijs. Veel fysici zijn bovendien überhaupt niet overtuigd van de theorie. ‘Behalve de bedenkers ervan, heb ik geen enkele kosmoloog ontmoet die precies begrijpt wat het CCC-model is’, zegt hoorleraar kosmologie Douglas Scott, eveneens van de University of British Columbia. ‘En omdat de natuurkunde erachter zo onduidelijk is, weten we ook niet hoe het bewezen kan worden.’

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

(newscientist.nl)

Nog meer mensen benieuwd naar Atiyah's bewijs voor de Riemann hypothese morgen in Heidelberg ?

https://newscientist.nl/n(...)e-riemann-hypothese/

quote:

Op zondag 23 september 2018 22:26 schreef Haushofer het volgende:
Nog meer mensen benieuwd naar Atiyah's bewijs voor de Riemann hypothese morgen in Heidelberg ?

https://newscientist.nl/n(...)e-riemann-hypothese/

Ik heb al moeite om de formulering van de hypothese te begrijpen... maar het is zo te zien veel geld waard als het bewijs klopt.

quote:

Op zondag 23 september 2018 22:26 schreef Haushofer het volgende:
Nog meer mensen benieuwd naar Atiyah's bewijs voor de Riemann hypothese morgen in Heidelberg ?

https://newscientist.nl/n(...)e-riemann-hypothese/

Nee, maar jij kan ons vast wel uitleggen of het stand houdt.

Als ik dit lees:

quote:

De hypothese heeft onder meer betrekking op de verdeling van priemgetallen: getallen die alleen deelbaar zijn door 1 en zichzelf. Als de hypothese juist blijkt te zijn, dan zouden wiskundigen de beschikking krijgen over een ‘landkaart’ van de locatie van alle priemgetallen, een doorbraak met vergaande gevolgen voor dat gebied.

Dan heb je daarmee toch een toetsingsmechanisme?

quote:

Op zondag 23 september 2018 22:35 schreef Molurus het volgende:

[..]

Ik heb al moeite om de formulering van de hypothese te begrijpen... maar het is zo te zien veel geld waard als het bewijs klopt.

Ja, je kunt het denk ik wel zien als het allergrootste open vraagstuk in de wiskunde. Heb het op Facebook in een lerarengroep zo verwoord:

quote:

Ik zou het zelf zo uitleggen: er is een bekende functie genaamd de "Riemann zeta functie ", waarvan we een sterk vermoeden hebben wanneer deze nul is, maar dat kunnen we niet bewijzen. Dit is ruwweg de Riemann hypothese. We willen dit graag bewijzen, omdat deze zeta-functie een verband blijkt te hebben met hoe priemgetallen verdeeld zijn onder de natuurlijke getallen. En priemgetallen zijn de "atomen" voor natuurlijke getallen. Het bewijs voor de Riemann hypothese geeft ons dus direct inzicht in hoe die "atomen" verdeeld zijn.

En dan steek je nog een verhaal af over dat natuurlijke getallen weer de basis vormen voor ons tellen, coderen, computersystemen, etc.

en

quote:

Ik kan de 3blue1brown video ("visualizing the Riemann zeta function...) heel erg aanraden. Al z'n video's, eigenlijk.

Thomas Wright's "Friendly introduction..." is ook erg leuk;pdf is online.

www.math.jhu.edu/~wright/RH2.pdf

Het is wel een curieuze happening, want Atiyah is een wereldberoemd wiskundige die ook al flink op leeftijd is (90, geloof ik).

quote:

Op zondag 23 september 2018 22:41 schreef Monolith het volgende:

Dan heb je daarmee toch een toetsingsmechanisme?

Het is lastig bewijzen met oneindig veel priemgetallen

quote:

Op maandag 24 september 2018 16:08 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Het is lastig bewijzen met oneindig veel priemgetallen

Ik had het ook over een toetsingsmechanisme, niet over bewijzen.

Wat ik meer bedoel is dat er volgens mij veel wordt gezocht naar 'nieuwe priemgetallen', die informatie zou je dan in ieder geval weer kunnen gebruiken om te toetsen of de hypothese stand houdt?

quote:

Op maandag 24 september 2018 20:26 schreef Monolith het volgende:

[..]

Ik had het ook over een toetsingsmechanisme, niet over bewijzen.

Wat ik meer bedoel is dat er volgens mij veel wordt gezocht naar 'nieuwe priemgetallen', die informatie zou je dan in ieder geval weer kunnen gebruiken om te toetsen of de hypothese stand houdt?

Mja, dat weet ik niet. Ik ken alleen statements over convergentie voor n --> OO, dus daarmee kun je geen nieuwe priemgetallen vinden lijkt me. Maar 't is voor mij ook al een tijd geleden, misschien waait Thabit nog ff voorbij

De verdeling van de priemgetallen.

Het aantal priemgetallen tot en met x wordt met π(x) aangeduid. Dus bijvoorbeeld π(10)=4, want 2, 3, 5, 7 zijn de 4 priemgetallen onder de 10. De vraag is nu: kun je een asymptotische formule vinden voor π(x)?

Een antwoord daarop wordt gegeven door de priemgetalstelling. Deze stelling zegt dat π(x) ongeveer gelijk is aan x/log(x) (waarbij log(x) de natuurlijke logartime is, buiten de wiskunde beter bekend als ln(x)). Iets preciezer: als je π(x) deelt door x/log(x) en je neemt de limiet voor x→∞ dan komt daar 1 uit. De priemgetalstelling kun je heel mooi bewijzen door de complex-analytische eigenschappen van de zeta-functie te gebruiken.

Een iets nauwkeurigere benadering voor π(x) wordt gegeven door de functie li(x), die is gedefineerd als:

Grofweg wil dit zeggen: als je op de een of andere manier een willekeurig getal n opschrijft, dan is de kans dat n een priemgetal is ongeveer 1/log(n).

De functie li(x) is asymptotisch equivalent met x/log(x), maar vul bijvoorbeeld een waarde in (ik spiek even op Wikipedia):
π(10⁹) = 50847534.
li(10⁹) ≈ 50849235.
x/log(x) ≈ 53440126 voor x=10⁹.

Je ziet dat grofweg de eerste helft van de cijfers in π(x) en li(x) met elkaar overeenkomen. Als de Riemannhypothese waar is, dan blijft dat ook zo tot in het oneindige, en daarmee heb je dus een veel sterkere uitspraak dan enkel π(x)/li(x)→1.

Heeft Atiyah de Riemannhypothese daadwerkelijk bewezen? Waarschijnlijk niet. Hij is een van de allergrootste wiskundigen op Aarde, maar hij is inmiddels ook flink op leeftijd en heeft ze helaas niet meer allemaal op een rijtje. In het recente verleden heeft hij meerdere onzinbewijzen gegeven voor beroemde stellingen, en het is zeer onwaarschijnlijk dat zijn voorgestelde methoden daadwerkelijk tot een bewijs kunnen leiden. Maar goed, we weten het pas zeker als het daadwerkelijk wordt gecheckt.

[ Bericht 0% gewijzigd door thabit op 25-09-2018 12:40:25 ]

Ah, daar was de wind al

Wat mij vooral verbaasde (zonder de details te hebben gelezen), was dat Atiyah claimde dat de Riemannhypothese gerelateerd is aan de waarde van de fijnstructuur'constante', de koppeling die de sterkte van de elektromagnetische wisselwerkingen bepaalt. Alleen is dit geen 'constante', maar een functie die afhangt van de energieschaal waarop je elektromagnetische wisselwerkingen bekijkt (dit volgt uit renormalizatietheorie, waar Gerard 't Hooft met Veltman in 1999 de Nobelprijs voor heeft gewonnen). Dit is ook iets wat standaard in tekstboeken staat over kwantumveldentheorie, en gezien het feit dat Atiyah's indexstelling hierin toepassingen kent, weet hij dit ook.

Normaal doe ik daarom gegoochel met getallen waarin mensen claimen deze structuur"constante" te hebben afgeleid snel af als crackpotterij. Hij doet het hier,

https://drive.google.com/(...)vlGQ1mmTQE0Ww4a/view

uit de doeken, maar het komt op mij allemaal nogal raar over.

-edit: hij bedankt 't Hooft in zijn dankwoord. Ben benieuwd wat hij ervan vindt

29-09-2018

Wetenschappers creëren krachtigste magnetisch veld ooit en blazen zo labo op


rv

Ongeveer 400 keer sterker dan het magnetisch veld in een doorsnee luidspreker, zo krachtig was het veld dat onderzoekers van de Universiteit van Tokio genereerden. De kracht was zo groot dat de deur van laboratorium het begaf.

Klik hier voor video

Met de magneet willen de wetenschappers verborgen natuurkundige eigenschappen van elektronen onderzoeken die onzichtbaar zijn onder normale omstandigheden. Het team zal verschillende materialen in de magneet stoppen om te bestuderen hoe de elektronen zich gedragen.

Het eerste experiment vond plaats in april en wordt nu beschreven in het vakblad Review of Scientific Instruments. De missie van de wetenschappers was duidelijk: het krachtigste gecontroleerde magnetische veld ooit opwekken. Dat hun toestel die kracht zelf niet aankon, kwam niet helemaal onverwachts. Maar toch was het magnetisch veld aanzienlijk sterker dan de onderzoekers hadden voorspeld.

Niet verwacht
Magnetische kracht wordt gemeten in tesla (T), naar de Amerikaans-Servische wetenschapper Nikola Tesla. Om je een idee te geven van de kracht: een doorsnee luidspreker genereert een magnetisch veld van zo’n 3 T, terwijl MRI-scanners een magnetisch veld tot zo’n 12 T opwekken. Opmerkelijk genoeg hebben wetenschappers ooit een magnetisch veld van 16 T gebruikt om dieren op te tillen, zoals kikkers.

Hoofdonderzoeker Shojiro Takeyama vertelt IEEE Spectrum dat hij de ijzeren behuizing van het instrument had ontworpen om een kracht van 700 T aan te kunnen. De echte kracht bleek echter bijna 42 procent sterker dan verwacht, tot zelfs 1.200 T. En dat hadden de onderzoekers dus niet verwacht. De deur werd gebogen en uit de hengsels getrokken, maar zat nog wel in een ijzeren kast die de kracht aankon. Daarbuiten liepen dus geen onderzoekers verwondingen op.


rv

Elektromagnetische fluxcompressie
Om het record te vestigen, bevestigden ze een kleine elektromagnetische spoel aan een reeks condensatoren die een enorme hoeveelheid energie van 3,2 megajoule genereerden. Met deze elektromagnetische fluxcompressie versterkten ze zo het zwakke, statische magnetisch veld van 3,2 T dat het basisinstrument genereerde supersnel in een piepklein gebied. Die compressie kan echter niet lang blijven duren, waardoor het magnetisch veld vroeg of laat terugbotst en zo een schokgolf creëert die het instrument vernielt.

Russische onderzoekers zijn er in 2001 weliswaar in geslaagd om een veld van 2.800 T op te wekken, maar hun materiaal ging meteen samen met het oncontroleerbare veld de lucht in. Lasers kunnen ook krachtige magnetische velden creëren, maar in experimenten houden die het maar enkele nanoseconden uit. Het magnetisch veld van Takeyama en zijn team hield veel ‘langer’ stand, namelijk ongeveer 100 microseconden, pakweg een duizendste van de tijd die nodig is om met je ogen te knipperen, aldus de Universiteit van Tokio. Elektromagnetische fluxcompressie kan doorgaans niveaus van 1.000 T bereiken, en het overstijgen van dat aantal vertegenwoordigt een cruciale mijlpaal voor de natuurkunde.


rv

Nut
Spectaculair was het resultaat dus wel, maar was het ook nuttig? Jazeker, legt Takeyama uit. “Met magnetische velden boven 1.000 T, leg je een aantal interessante mogelijkheden bloot. Je kunt de beweging van elektronen observeren buiten de materiële omgevingen waarin ze zich normaal bevinden. We kunnen ze dus bestuderen op een heel nieuwe manier en zo nieuwe soorten elektronische apparaten onderzoeken. Dit onderzoek zou ook nuttig kunnen zijn voor wie werkt aan kernfusie.”

Die laatste techniek wordt vaak beschouwd als de heilige graal van energieproductie. Ze is namelijk veiliger en schoner dan de verbranding van fossiele brandstoffen en genereert enorme hoeveelheden energie door kernfusiereacties zoals in de zon.

Nieuw record
Takeyama gaat alvast door met zijn onderzoek. Hij wil het nieuwe record opnieuw verbreken met een groter, sterker magnetisch veld van maar liefst 1.500 T.

(HLN)

03-12-2018

LIGO/Virgo vindt nog eens vier botsingen van zwarte gaten


Illustratie van twee zwarte gaten die bijna met elkaar in botsing komen. (Northwestern Visualization/Carl Rodriguez)

De zwaartekrachtsgolfdetectoren LIGO in de VS en Virgo in Italië hebben in een alomvattende analyse van alle metingen sinds 2015 signalen van nog eens vier botsingen van zwarte gaten in het heelal geïdentificeerd. Het totaal aantal gemeten zwaartekrachtsgolven komt daarmee nu op elf. Tien daarvan kwamen van botsende zwarte gaten, één van twee botsende neutronensterren.

Bij de vier nieuwe metingen zit ook het verste signaal van elkaar opslokkende zwarte gaten dat ooit is gemeten. Dat komt van een botsing op circa vijf miljard lichtjaar afstand van de aarde tussen het zwaarste paar zwarte gaten dat tot nog toe is gezien: 85 maal de massa van de zon. Bij die botsing werd de energie van vijf zonsmassa’s omgezet in trillingen van ruimte en tijd. Op 29 juli 2018 bereikten die rimpelingen de ultragevoelige laserdetectoren op aarde.

De meetresultaten zijn zaterdag bekend gemaakt op een conferentie in Maryland, en maandag online gepubliceerd. Fysici en astronomen van het Nederlands instituut voor subatomaire fysica (Nikhef) en de universiteiten van Nijmegen (Radboud) en Amsterdam (UvA en VU) hebben aan de analyses bijgedragen. Nikhef heeft meegebouwd aan de Virgo-detector bij Pisa in Italië, die sinds 2017 met de twee Amerikaanse LIGO-detectoren in Livingstone en Hanford samenwerkt.

‘Dit resultaat laat zien dat we met LIGO/Virgo nu gemiddeld aan ongeveer een registratie in de vijftien dagen meetwerk zitten’, zegt astrofysicus Patricia Schmidt van de Radboud Universiteit, een van leidende auteurs van de nieuwe publicatie, enthousiast. ‘Bijna een dozijn waarnemingen nu al is echt fantastisch, het laat zien dat gravitatiegolven van iets unieks een gewoon kosmisch signaal beginnen te worden. En vier nieuwe events. Beter hadden we niet kunnen wensen.’

Volgend jaar begint een nieuwe meetperiode van de Amerikaanse en Europese detectoren, waarbij mogelijk ook nog een nieuwe detector in Japan gaat aansluiten. Door de verspreiding van detectoren over de aardbol wordt het mogelijk om de bron van een signaal aan de hemel preciezer aan te wijzen. Astronomen kunnen op die plaatsen met hun telescopen speuren naar eventuele oplichtende bronnen.

Zwaartekrachtsgolven werden in 1915 voorspeld als een gevolg van de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein. Die stelt ruimte en tijd voor als een flexibel geheel, de ruimtetijd, waarvan de vervorming de zwaartekracht geeft. Heftige gebeurtenissen zoals paren versmeltende zwarte gaten kunnen in het weefsel van ruimtetijd golven teweegbrengen die lichtjaren verderop nog meetbaar zijn, als de rimpelingen in een vijver.

Bij een botsing draaien twee zwarte gaten in theorie eerst in een steeds nauwere spiraal steeds sneller om elkaar heen, tot ze contact maken en versmelten tot een nieuw zwart gat, dat daarna nog korte tijd natrilt. Bij de versmelting wordt een deel van de massa van de zwarte gaten omgezet in golven in de omliggende ruimtetijd.

Detectoren als LIGO en Virgo meten zulke golven als tijdelijke en periodieke lengteverschillen in twee haaks op elkaar geplaatste kilometers lange laseropstellingen. De trillingen zijn miniem en alleen met extreem nauwkeurige metingen aan te tonen. In de vorm en frequenties van het signaal zijn niettemin de spiralisatie en de versmelting goed af te lezen.

In 2015 registreerde de toen nieuwe LIGO-detectoren in Washington en Louisiana voor het eerst zo’n karakteristieke zwaartekrachtsgolf, een eeuw na Einsteins theorie. In augustus 2017 deed ook de toen nieuwe Virgo-detector in Italië enkele weken mee met de metingen. Drie van de vier nieuwe registraties stammen uit die korte gezamenlijke periode.

Een van de waarnemingen kwam een dag na een zwaartekrachtgolf die al eerder in de publiciteit werd gebracht, omdat die kwam van twee botsende neutronensterren. Anders dan zwarte gaten geven neutronensterren licht en ontstaat ook een energieflits bij de versmelting. Astronomen konden daardoor in 2017 na alarmering door LIGO-Virgo de exacte bron van de zwaartekrachtsgolf aan de hemel vinden in een ver sterrenstelsel.

Aan de nieuwe analyse is anderhalf jaar intensief gewerkt door een groot team van zowel LIGO als Virgo. Daarbij zijn alle metingen sinds 2015, eerst van LIGO en later samen met die van Virgo, zoveel mogelijk van ruis en achtergrondsignalen ontdaan. Met dergelijke data-cleaning zijn ook relatief zwakke signalen te vinden, die niet direct zijn opgemerkt.

Bovendien zijn off-line veel meer details van de trillingen te bestuderen, zegt Nikhef-onderzoeker Chris Van den Broeck. ‘Hoe de zwarte gaten naar elkaar toe spiraliseren en hoe na de fatale versmelting het nieuwe zwarte gat natrilt, is daar allemaal aan af te lezen.’ Van Den Broeck is een van de leiders van de data-analyse in de LIGO-Virgo samenwerking.

Een van de ‘hot topics’ bij de analyses van zwaartekrachtsgolven is de vraag of er aanwijzingen zijn dat de zwarte gaten zelf ook om hun as draaien. In een van de nieuwe metingen is voor het eerst direct bewijs gevonden voor spin van in ieder geval een van beide zwarte gaten, zegt Nikhef-onderzoeker Sarah Caudill, een specialist in draaiende zwarte gaten.

Caudill was de drijvende kracht bij de identificatie van het nieuwe event GW170818 door de drie detectoren van LIGO/Virgo gezamenlijk. Om statistische redenen leek het signaal daarvan aanvankelijk te onbeduidend. Combinatie van alle meetsignalen leverde vervolgens toch een van de fraaiste observaties van de versmelting van twee verre zwarte gaten, waarvan de positie nauwkeurig aan de hemel kon worden aangewezen. ‘Een huzarenstukje’, zegt Van Den Broeck over haar werk.

'allesoversterrenkunde)

quote:

Op zondag 23 september 2018 22:26 schreef Haushofer het volgende:
Nog meer mensen benieuwd naar Atiyah's bewijs voor de Riemann hypothese morgen in Heidelberg ?

https://newscientist.nl/n(...)e-riemann-hypothese/

En nu is-ie dood: Mathematician Sir Michael Atiyah dies aged 89

quote:

Op zaterdag 12 januari 2019 17:37 schreef thabit het volgende:

[..]

En nu is-ie dood: Mathematician Sir Michael Atiyah dies aged 89

Las het inderdaad.

22-01-2019

Compleet nieuw bloedvatsysteem ontdekt in menselijke botten

Anno 2019 stuiten we in ons eigen lichaam nog steeds op verrassingen!

Dat blijkt maar weer eens uit een nieuw onderzoek, verschenen in het blad Nature Metabolism. In het blad maken wetenschappers melding van de ontdekking van een compleet nieuw bloedvatsysteem dat zich in de botten bevindt. Het systeem bestaat uit een enorm uitgebreid netwerk van haarvaten dat het beenmerg verbindt met het goed doorbloede beenvlies.

Bloed in onze botten
Onze botten zijn heel hard en lijken misschien vrij massief. Maar schijn bedriegt. In botten bevindt zich een holte die gevuld is met beenmerg en bloedvaten. En ook aan het oppervlak van botten vinden we – in het uitstekend doorbloede beenvlies – heel veel bloedvaten. Dat is ook de reden dat botbreuken soms flink kunnen bloeden. Natuurlijk hebben al die bloedvaten een belangrijke functie. Zo transporteren ze bijvoorbeeld bloed- en immuuncellen vanuit het beenmerg naar de buitenzijde van het bot. “Net als elk ander orgaan hebben ook botten een gesloten bloedsomloop nodig om goed te kunnen functioneren,” legt onderzoeker Anika Grüneboom uit. “Deze bloedsomloop brengt ‘vers’ bloed via de slagaderen in het bot en voert gebruikt bloed via de aderen weer af. Hoe die bloedsomloop in lange botten precies functioneerde, was


Versimpelde weergave
Om daar meer inzicht in te krijgen, bestudeerden wetenschappers lange botten in het lichaam van muizen. En daarin troffen ze een tot op heden onbekend bloedvatsysteem aan dat loodrecht op de lange as van het bot staat. Het systeem bleek in het scheenbeen van muizen uit enkele honderden tot wel 1000 bloedvaten te zijn opgebouwd. En verrassend genoeg bleek het systeem een cruciale rol te spelen in de bloedsomloop die we hierboven beschreven en dus verantwoordelijk te zijn voor een groot deel van de aan- en afvoer van respectievelijk ‘vers’ en ‘gebruikt’ bloed. “Eerdere studies beschreven slechts een handvol slagaderlijke ingangen en twee aderlijke uitgangen in de lange botten van muizen,” legt onderzoeker Matthias Gunzer uit. “Dat is duidelijk een versimpelde weergave die de werkelijke situatie niet goed beschrijft.” Vervolgonderzoek heeft inmiddels uitgewezen dat het bloedvatsysteem ook in sommige botten van mensen te vinden is.

De ontdekking van het bloedvatsysteem, dat de onderzoekers aanduiden als TCV, oftewel Trans Cortical Vessels, is bijzonder. “Je verwacht niet dat je een nieuwe anatomische structuur vindt die in nog geen enkel boek beschreven staat,” aldus Gunzer. Vervolgonderzoek zal uit moeten wijzen welke rol TCV’s in gezonde en door ziekte aangetaste botten spelen.

(scientias.nl)

28-01-2019

[img]Oudste Nobelprijswinnaar ooit: “Mijn nieuwe uitvinding zorgt voor schone en goedkope energie voor iedereen[/img]”


Arthur Ashkin.
REUTERS Arthur Ashkin.

Op zijn 96ste won Arthur Ashkin vorig jaar als oudste laureaat ooit een halve Nobelprijs voor Natuurkunde - gedeeld met een team van twee collega’s - voor zijn baanbrekende werk in de laserfysica. Maar op zijn lauweren rusten doet hij niet. Ashkin denkt zelfs al een tweede Nobelprijs. Ditmaal wil hij met zijn nieuwe uitvinding niets minder dan de wereld redden, door onze planeet te voorzien van goedkope, schone energie.

“Ik maak goedkope elektriciteit”, zegt Ashkin aan Business Insider, dat de geniale Amerikaanse fysicus bij hem thuis ging opzoeken in Rumson, New Jersey. De Nobelprijswinnaar maakt gebruik van de geometrie om licht op te vangen en te bundelen. Zijn systeem is gebaseerd op reflecterende buizen die het weerkaatsende zonlicht versterken. Dat zou zonnepanelen een pak efficiënter kunnen maken of ze zelfs gewoon helemaal vervangen. De buizen zijn volgens Ashkin “spotgoedkoop” om te produceren. Daarom “zullen ze de wereld redden”, is zijn vaste overtuiging.

Lees ook

IJs Groenland smelt nog sneller dan wetenschappers dachten: “Dit is een kantelmoment”
Een tweede Nobelprijs? “Die zal ik nog winnen ook”, meent de 96-jarige topwetenschapper. Vorig jaar in oktober ontving hij er al een voor zijn uitvinding van de optische pincet, die “heel kleine voorwerpen kan gevangen houden”, aldus Ashkin. Optische pincetten worden gebruikt om virussen, bacteriën en onderdelen van een biologische cel te ‘vangen’ in laserlicht. Je kunt er zelfs DNA mee vasthouden, manipuleren en in detail bestuderen. “Ik ben de uitvinder van optische levitatie”, zegt hij, verwijzend naar de laserstralen die minuscule voorwerpen kunnen optillen.

Eens goed gaan eten
Ashkin is al zowat zijn hele leven begeesterd door licht. Hij wijst de reporter van Business Insider nog even op een lamp: “Dat licht schijnt nu op jou, maar wist je ook dat het je voortduwt? De meeste mensen weten dat niet. Toch is het zo, omdat het energie heeft. Alleen is die zo klein dat je ze niet kan voelen.”

De bejaarde onderzoeker won vorig jaar de helft van de Nobelprijs, nog altijd goed voor ongeveer 450.000 euro. Daarmee wil hij zijn vrouw Aline graag eens trakteren op “een lekkere maaltijd in een goed restaurant”. Een tweede trofee hoeft overigens niet voor Aline: “Eentje is voldoende”.

(HLN)

11-02-2019

Wetenschappers vinden vroegste bewijs van bewegend organisme in gesteente van 2,1 miljard jaar oud



Wetenschappers hebben in 2,1 miljard jaar oude zwarte kleischalie uit een groeve in Gabon het vroegste bewijs gevonden voor een revolutionaire ontwikkeling in de geschiedenis van het leven op aarde: het vermogen van een organisme zelfstandig van de ene plek naar een andere te bewegen.


REUTERS

De onderzoekers beschreven in hun publicatie goed bewaard gebleven fossielen van dunne kokervormige structuren tot 17 centimeter lang, die ontstaan zijn doordat onbekende organismes in de zachte modder op zoek gingen naar voedsel. Dat gebeurde in een kalm en ondiep zee-ecosysteem. De versteende buisjes dateren uit een tijd dat de aarde zuurstofrijk was en de condities had die voor eenvoudig cellulair leven bevorderlijk waren om meer complexiteit te krijgen.

Zeeleven
Zeeleven verscheen op aarde misschien zo’n vier miljard jaar geleden in de vorm van eencellige bacteriële organismes. Maar de vroegste types hadden niet het vermogen zichzelf te verplaatsen. De fossielen uit Gabon zijn circa anderhalf miljard jaar ouder dan de tot dusver bekende onafhankelijk bewegende levensvormen.
Hoe de ‘pionierpier’ er precies uitzag, blijft een raadsel. Alleen van zijn gangen zijn resten gevonden.

(HLN)

14-02-2019

Nieuwe NASA-missie wil ’s werelds grootste mysterie oplossen


Photo News Illustratiebeeld

WETENSCHAP Het Amerikaanse ruimtevaartagentschap NASA zal in 2023 een nieuwe veelbelovende missie lanceren die een van ’s werelds grootste mysteries moet oplossen: hoe het heelal ontstond, maar vooral waardoor het zo snel evolueerde.

SPHEREx is de bijnaam die de nieuwe ruimtemissie krijgt. En het instrument dat wordt ingezet om tal van data te verzamelen is werkelijk een technologisch hoogstandje. Zo is het in staat om op zoek te gaan naar nabij-infrarood licht, alsook kan het de sterrenhemel afspeuren op optische golflengten.

Op die manier is het in staat om de gegevens van meer dan 100 miljoen sterren en stervormingsgebieden in ons eigen Melkwegstelsel te verzamelen, en daarnaast de gegevens van zo’n 300 miljoen andere sterrenstelsels op een afstand van tot tien miljard lichtjaar. Hallucinante cijfers die samen het drieledige doel van de missie moeten dienen.

Lees ook

NASA trekt na vijftien jaar definitief stekker uit Marsrobot Opportunity
Evolutie van het heelal
Allereerst moet de missie de ruimtelijke verdeling van de donkere materie – een ongrijpbare en onzichtbare stof in het heelal die zich zo onderscheidt van zichtbare materie – in kaart brengen. Op die manier wil men ook meer te weten komen over de uitdijing of evolutie van die materie. Astronomen hopen zo een van ’s werelds grootste mysteries te ontrafelen: waardoor dijde het heelal zo snel uit, slechts een (nano)seconde na de oerknal?


REUTERS Satellietbeeld van NASA

Daarnaast zal de totale lichtproductie van sterren en sterrenstelsels worden gemeten om zo hun geschiedenis te bepalen. Tot slot zullen de astronomen tijdens de missie onderzoeken in welke mate de cruciale elementen van leven (koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof, zwavel en fosfor) in de Melkweg voorkomen.

Galactische kaart
“Deze verbazingwekkende missie zal een schat aan unieke gegevens voor astronomen zijn”, aldus Thomas Zurbuchen, administrator voor het Directoraat Wetenschapsmissies van NASA. “De missie zal resulteren in een ongekende galactische kaart met daarop de allereerste ‘vingerafdrukken’ van ons bestaan.”

SPHEREx zal in 2023 gelanceerd worden en zal twee jaar lang belangrijke data verzamelen. De veelbelovende missie zal zo’n 242 miljoen dollar (214 miljoen euro) kosten, exclusief de opstartkosten.

(HLN)

quote:

Nieuw onderzoek: schade aan ogen door blauwe leds

EINDHOVEN - Het blauwe licht in ledverlichting kan blijvende schade aan het netvlies veroorzaken, blijkt uit nieuw onderzoek van de Franse gezondheidswaakhond.

Bart-Jan van Rooij 20-05-19, 11:17 Laatste update: 11:20 Bron: ED
3

Dat naar een smartphone turen voor het slapengaan zorgt voor een slechtere nachtrust, was al bekend. Nu blijkt dat ledverlichting ook permanente beschadiging kan toebrengen aan de ogen. Bepaalde soorten ledlampen die rijk zijn aan 'blauw licht' kunnen het netvlies blijvend aantasten. Met name bij kinderen en jongeren. Dat komt naar voren uit nieuw onderzoek van de Franse voedsel- en warenautoriteit. Het Eindhovense lichtbedrijf Signify laat weten niet geschrokken te zijn van het onderzoek.

De onderzoekers vinden dat de maximale duur van blootstelling aan ledverlichting opnieuw tegen het licht moet worden gehouden. Vooral de lichtsterkte in autokoplampen zou beperkt moeten zijn, aldus het onderzoek. Ook zaklampen, decoraties of speelgoed kunnen relatief veel blauw licht uitstralen. Hoe witter of hoe kouder het licht, hoe groter het aandeel blauw in het spectrum.

Het blauwe ledlicht kan leiden tot verminderde scherpte van het gezichtsvermogen, waarschuwde de Franse waakhond. Leds vervangen in rap tempo ouderwetse peertjes, halogeen en tl. Signify, het voormalige Philips Lighting, haalt inmiddels 70 procent van de verkopen uit led.

Leds worden gebruikt in thuis- en straatverlichting, maar ook in kantoren en de industrie, in nagenoeg alle koplampen van nieuwe auto's, speelgoed en smartphones en tablets. Het rapport onderscheidt acute blootstelling aan led met hoge intensiteit en intensief gebruik van apparaten met een lagere intensiteit.

Zon
Volgens een woordvoerder van Signify komt 'algemene verlichting goed uit het onderzoek' ,,Het is niet schadelijker dan conventionele verlichting of de zon. We hebben genoeg kennis en expertise opgebouwd voor bijzondere toepassingen." Het bedrijf maakt gebruik van leds maar produceert die niet zelf. De Franse onderzoekers raden aan voor thuis 'warm witte' ledverlichting aan te schaffen waardoor de blootstelling aan ledbronnen met een hoge concentratie blauw licht wordt beperkt.

Eerder dit jaar bleek ook al na onderzoek van het RIVM dat Nederlandse jongeren zo vaak 's avonds met hun smartphone of tablet in de weer zijn dat ze er slaapproblemen door krijgen. De sterkte van blauw licht van die schermen is weliswaar te gering voor een mogelijke oogbeschadiging.

Wat een uitermate vreemd stuk. Ten eerste doet dat blauwe licht van je smartphone helemaal niets - daar is de afgelopen weken uitgebreid over gepubliceerd in de media. En waarom dat blauwe licht iets in jonge kinderen zou doen, is me ook een raadsel. In ouderen met een oud netvlies kan ik me goed voorstellen dat dat blauwe licht ongezond is (het is als oudere met macula degeneratie ook aan te raden om buiten met een zonnebril te lopen), maar voor kinderen zie ik geen enkele aanleiding om in paniek te raken over blauw licht.

Woops Vega Raket 2de trap ging niet helemaal lekker.

2 oktober 2019

250 MILJOEN JAAR OUDE REPTIELENSPIERTJES GEVONDEN IN ONGEBOREN BABY’S

We beschikten mogelijk allemaal over deze atavistische spiertjes, die na verloop van tijd verdwijnen.

Onderzoekers hebben bijzondere sporen van onze evolutionaire geschiedenis teruggevonden in ongeboren baby’tjes. Tijdens de vroege menselijke ontwikkeling in de baarmoeder worden er namelijk opmerkelijke, reptielachtige spiertjes in de handen en benen gevormd. Deze verdwijnen vervolgens weer na ongeveer dertien weken zwangerschap. Mogelijk zijn deze spiertjes 250 miljoen jaar oude overblijfselen van de laatste gemeenschappelijke voorouder die zoogdieren deelden met reptielen.

3D-beelden
Het team biologen kwam de atavistische spiertjes op het spoor dankzij hoogwaardige 3D-beelden van menselijke embryo’s en foetussen. De onderzoekers gebruikten deze afbeeldingen om de ontwikkeling van de menselijke arm- en beenspieren te analyseren. Door de hoge kwaliteit stuitten ze tot hun verrassing op verschillende atavistische spieren. Een bijzondere ontdekking. “Vroeger hadden we meer inzicht in de vroege ontwikkeling van vissen, kikkers, kippen en muizen dan in onze eigen soort,” stelt onderzoeker Rui Diogo. “Maar dankzij nieuwe technieken kunnen we de ontwikkeling van de mens gedetailleerder dan ooit tevoren volgen.” En dat levert een schat aan nieuwe kennis op. “Wat fascinerend is, is dat we verschillende spieren hebben gevonden die nog nooit in de prenatale ontwikkeling van de mens zijn beschreven,” zegt Diogo.

Meer over atavisme
In de loop van de evolutie zijn oorspronkelijke eigenschappen langzaam verloren gegaan. Bijvoorbeeld als die eigenschappen, organen of lichaamsdelen geen functie meer hebben en weggeselecteerd zijn. Soms steken zulke primitieve eigenschappen toch weer de kop op. En dan spreken we van atavisme. Een voorbeeld is de ontwikkeling van een staart in een menselijke foetus tijdens de eerste maand van de zwangerschap. We worden echter niet met die staart geboren. Het betekent dat de staart zich in beginsel ontwikkelt maar vervolgens niet verder groeit. Daarnaast groeien de embryo’s van walvissen, dolfijnen en bruinvissen achterpoten die vervolgens ook voor de geboorte weer verdwijnen. Af en toe komt het voor dat atavistische ledenmaten toch blijven zitten. In dat geval kan dit leiden tot aangeboren misvormingen. Het voorkomen van atavistische ledematen ondersteunt volgens veel wetenschappers Darwins evolutietheorie en dat we allemaal van een gemeenschappelijke voorouder afstammen.

Spieren
Op onderstaande foto is de linkerhand van een tien weken oude menselijke embryo afgebeeld. De dorsometacarpales zijn gemarkeerd. Deze spieren zijn aanwezig in sommige reptielen zoals hagedissen, maar komen niet voor in zoogdieren. Dit wijst erop dat het een overblijfsel is van miljoenen jaren evolutie; de evolutionaire afscheiding tussen reptielen en zoogdieren vond namelijk zo’n 250 miljoen jaar geleden plaats. De onderzoekers kwamen erachter dat van de dertig spieren die gevormd worden na ongeveer zeven weken zwangerschap, een derde fuseert met andere spieren of zelfs volledig verdwenen is na dertien weken. Dit betekent dat onze prenatale ontwikkeling in de loop van de tijd steeds complexer is geworden. En deze bevindingen bieden nieuwe inzichten in hoe onze armen en benen zijn geëvolueerd ten opzichte van die van onze voorouders.


de dorsometacarpales van een tien weken oude embryo. Afbeelding: Rui Diogo, Natalia Siomava and Yorick Gitton

Dat onderzoekers nu in hun studie bewijs hebben gevonden voor de aanwezigheid van atavistische spieren in menselijke embryo’s, is best bijzonder. Hoewel wetenschappers hier al wel een vermoeden van hadden, was dit nog nooit daadwerkelijk aangetoond. Afbeeldingen in moderne handboeken waren tot nu toe voornamelijk gebaseerd op tientallen jaren oude analyses. Dat we nu over nieuwe foto’s beschikken die deze bijzondere reptielenspiertjes in hoge kwaliteit tonen, is dan ook een grote stap voorwaarts.

(scientias.nl)

quote:

WOW! Optimus, Tesla's humanoid robot, is here, in the flesh! As we saw during AI Day 2022, Teslabot (or Optimus) is already a walking, useful bot, and a lot of that comes down to the amazing hardware choices that Tesla has made in their design of the first two prototypes!

Scientists Demonstrate Time Reflection of Electromagnetic Waves in a Groundbreaking Experiment
https://asrc.gc.cuny.edu/(...)breaking-experiment/

https://www.msn.com/en-us(...)ic-waves/ar-AA18zl4d

[ Bericht 26% gewijzigd door Alarmonoff op 27-03-2023 11:59:35 ]

MIT’s New Desalination System Produces Freshwater That Is “Cheaper Than Tap Water”
https://scitechdaily.com/(...)aper-than-tap-water/