تواصل معنا

مهندس بيولوجي

تحول بالضوء: تم اكتشاف اللونية الضوئية السريعة في مادة غير عضوية غير مكلفة

الصورة الرمزية

تم النشر

on

يتغير لون كبريتيد الزنك المشبع بالنحاس عند الإضاءة ويمكن استخدامه في النوافذ والنظارات الشمسية الذكية

أليس من الملائم تعتيم نوافذ المباني المكتبية بشكل تكيفي وفقًا لشدة ضوء الشمس؟ أو عندما تتحول النظارات العادية إلى نظارات شمسية تحت الشمس وتعود مرة أخرى عند دخولك المبنى؟ هذه المآثر ممكنة بفضل المواد الفوتوكرومية ، التي تتغير خصائصها البصرية (وغيرها) جذريًا عند تعريضها للإشعاع بالضوء المرئي أو فوق البنفسجي.

اليوم ، تُصنع جميع المواد الفوتوكرومية سريعة التبديل تقريبًا باستخدام مركبات عضوية. لسوء الحظ ، هذا يجعلها مكلفة للغاية ومعقدة في التركيب ، مما يتطلب عمليات متعددة الخطوات يصعب توسيع نطاقها للإنتاج بالجملة. لذلك ، على الرغم من عدد لا يحصى من التطبيقات المحتملة التي يمكن أن تتيحها هذه المواد ، فإن تطبيقها التجاري كان محدودًا. لقد ثبت أن العثور على مواد فوتوكرومية غير عضوية سريعة التحول ، والتي يمكن أن تجعل تلك التطبيقات المحتملة ممكنة تجاريًا على نطاق واسع ، أمرًا صعبًا. ومع ذلك ، نشرت دراسة جديدة في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية يجلب الأمل الجديد في هذا المجال.

في هذه الدراسة ، اكتشف فريق من العلماء من جامعة ريتسوميكان باليابان ، بقيادة الأستاذ المساعد يويتشي كوباياشي ، أن البلورات النانوية لكبريتيد الزنك (ZnS) المخدرة بأيونات النحاس (Cu) لها خصائص ضوئية غريبة. عندما تتعرض للإشعاع بالأشعة فوق البنفسجية والأشعة المرئية (UV-Vis) ، تتحول هذه البلورات من الأبيض الكريمي إلى الرمادي الداكن. الأمر المثير للاهتمام بشكل خاص هو أنه عند إيقاف تشغيل مصدر الإشعاع ، يستغرق الأمر حوالي دقيقة كاملة حتى تعود المادة إلى لونها الأبيض الكريمي الأصلي في الهواء ، ولكنها تفعل ذلك في نطاق ميكروثانية عند غمرها في المحاليل المائية. شرع الفريق في تحليل هذه المادة نظريًا وتجريبيًا ، مصممًا على توضيح تعقيدات سلوكها اللوني الذي لم يسبق له مثيل.

ولكن لماذا تغير البلورات النانوية ZnS المشبعة بالنحاس لونها عندما تتعرض للإشعاع بالضوء ، ولماذا قد تستغرق وقتًا طويلاً حتى تعود إلى لونها الأصلي؟ الجواب ، كما أثبت العلماء ، له علاقة كبيرة بديناميكيات حاملات الشحنة الضوئية. عندما يصطدم الفوتون بمادة ما ، يمكن للتصادم أن ينشط الإلكترونات ويجعلها تترك مواقعها المستقرة في مداراتها الجزيئية. يترك غياب الإلكترون شحنة موجبة موضعية يشار إليها في فيزياء الحالة الصلبة باسم "ثقب".

في معظم المواد ، يوجد زوج ثقب الإلكترون لفترة قصيرة جدًا قبل أن يلغي أحدهما الآخر ، ويعيد إصدار جزء صغير من الطاقة التي حصل عليها الإلكترون في الأصل. ومع ذلك ، فإن الصورة مختلفة تمامًا في ZnS المشوى بالنحاس. يتم محاصرة الثقوب بشكل فعال بواسطة أيونات النحاس بينما يمكن للإلكترونات المثارة ضوئيًا القفز بحرية إلى الجزيئات الأخرى ، وهذه التأثيرات تؤخر عملية إعادة التركيب. كما أوضح الفريق ، فإن الثقوب طويلة العمر تغير الخصائص البصرية للمادة ، مما تسبب في التأثير اللوني المرصود.

يمثل اكتشاف أول بلورة نانوية غير عضوية لإظهار صبغة ضوئية سريعة التبديل تقدمًا مطلوبًا في هذا المجال ، خاصة للتطبيقات العملية. "كبريتيد الزنك غير سام نسبيًا ويمكن تصنيعه بسهولة بتكلفة منخفضة" ، كما يعلق كوباياشي. "نعتقد أن بحثنا سيؤدي إلى الاستخدام الواسع النطاق للمواد الفوتوكرومية سريعة الاستجابة في المجتمع." تشمل الأمثلة على التطبيقات البارزة لمثل هذه المواد الفوتوكرومية التلفزيون ثلاثي الأبعاد ، والنظارات الذكية ، ونوافذ السيارات والمنازل ، وحتى التخزين الهولوغرافي عالي السرعة. يمكن استخدامها أيضًا كعوامل متقدمة لمكافحة التزييف للعلامات التجارية والأدوية المهمة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه الدراسة لها آثار على الباحثين الراغبين في التعمق أكثر في مجالات أخرى من الفيزياء البصرية التطبيقية. في هذا الصدد ، يلاحظ كوباياشي: "لقد أثبتنا أن التفاعل الفوتوكرومي للمواد النانوية يمكن ضبطه من خلال التحكم في عمر الحاملات الضوئية. إن استكشاف المواد النانوية الجديدة باستخدام ناقلات متحمسة طويلة العمر أمر مهم ليس فقط للمواد اللونية ، ولكن أيضًا للعديد من المواد الوظيفية الضوئية المتقدمة ، مثل المواد المضيئة والمحفزات الضوئية. "

دعونا نأمل أن تمهد هذه الدراسة الطريق للضوء الفوتوكرومي للوصول إلى حياتنا اليومية والمساعدة في جعل مستقبلنا أكثر إشراقًا (بشكل تكيفي)!

# # #

الرقم المرجعي

عنوان الورقة الأصلية: اللونية الضوئية السريعة من النوع T للبلورات النانوية الغروية المصنوعة من النحاس المطلي بالنحاس

مجلة: مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية

دوى: 10.1021 / jacs.0c10236

حول جامعة Ritsumeikan ، اليابان

تأسست جامعة Ritsumeikan في عام 1869 بروح من الليبرالية والعالمية ، وهي واحدة من أفضل الجامعات في اليابان ؛ كانت أول من صنفته Quacquarelli Symonds. تضم الجامعة الآن ثلاثة فروع رئيسية في كيوتو وشيجا وأوساكا وتضم أكثر من 36,000 طالب. إنها الوجهة الأولى الموصى بها لتبادل الطلاب ، بل إنها توفر الفرصة لكسب بعض الشهادات بالكامل باللغة الإنجليزية. ترتكز فلسفتها التعليمية على السلام والديمقراطية ، وتسعى الجامعة جاهدة لمواجهة العصر الحالي من التغيرات السريعة مع تنوع غني من الناس والأفكار.

الموقع: http: // en.ritsumei.ميلان.جب /

نبذة عن البروفيسور المشارك يويتشي كوباياشي من جامعة ريتسوميكان ، اليابان

تخرج يويتشي كوباياشي من جامعة كوانسي جاكوين باليابان في عام 2007 ، حيث حصل أيضًا على درجة الدكتوراه في عام 2011. عمل في الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم في جامعة تورنتو ، كندا ، وجامعة أوياما جاكوين لعدة سنوات قبل ذلك. انضم إلى جامعة Ritsumeikan كأستاذ مشارك في عام 2017. وهو الآن يقود مجموعة بحثية في مختبر الكيمياء الفيزيائية الضوئية ، حيث يجرون دراسات متطورة حول اللونية الضوئية والبنى النانوية الضوئية والجسيمات النانوية والفيزياء الضوئية والكيمياء الضوئية. وقد نشر أكثر من 50 ورقة علمية محكمة.

معلومات التمويل

تم دعم هذا العمل جزئيًا بواسطة JSPS KAKENHI (Grant Numbers JP18K14194، JP18H05263، 19H00888، 20K21174، 20K05419، 18H05407) ، Nippon Sheet Glass Foundation for Material Science and Engineering، Grant-in-Aid for Transformative Research areas، “Dynamic Exciton” (JP20 ) ، ومؤسسة Masuya للبحوث. تم إجراء قياسات XPS في JAIST ، بدعم من برنامج منصة تكنولوجيا النانو (تركيب الجزيئات والمواد) التابع لوزارة التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا (MEXT) ، اليابان.

المصدر: https://bioengineer.org/transformed-by-light-fast-photochromism-discovered-in-an-inexpensive-inorganic-material/

مهندس بيولوجي

تحدد دراسة USC Stem Cell "التبديل" الجزيئي الذي يحول السلائف إلى خلايا الكلى

الصورة الرمزية

تم النشر

on

نمو الكلى هو عملية موازنة بين التجديد الذاتي للخلايا الجذعية والسلفية للحفاظ على أعدادها وتوسيعها ، وتمايز هذه الخلايا إلى أنواع خلايا أكثر تخصصًا. في دراسة جديدة في المجلة موبايلي elife من مختبر Andy McMahon في قسم بيولوجيا الخلايا الجذعية والطب التجديدي في كلية Keck للطب في جامعة جنوب كاليفورنيا ، أظهر طالب الدراسات العليا السابق Alex Quiyu Guo وفريق من العلماء أهمية جزيء يسمى β-catenin في تحقيق هذا التوازن.

β-catenin هو محرك رئيسي في نهاية سلسلة إشارات معقدة تُعرف باسم مسار Wnt. تلعب إشارات Wnt دورًا مهمًا في التطور الجنيني لأعضاء متعددة بما في ذلك الكلى. من خلال الشراكة مع جزيئات مسار Wnt الأخرى ، يتحكم β-catenin في نشاط مئات إلى آلاف الجينات داخل الخلية.

تعتمد الدراسة الجديدة على الاكتشاف السابق لمختبر مكماهون بأن Wnt / β-catenin يمكن أن يبدأ الخلايا السلفية لتنفيذ برنامج طويل ومنسق للغاية لتكوين هياكل في الكلى تسمى النيفرون. تحتوي الكلى البشرية السليمة على مليون نيفرون توازن سوائل الجسم وتزيل النفايات القابلة للذوبان. يؤدي عدد قليل جدًا من النيفرون إلى الإصابة بأمراض الكلى.

اقترحت الدراسات السابقة من مختبر UT Southwestern Medical Center لتوماس كارول ، متدرب سابق لما بعد الدكتوراه في مختبر ماكماهون ، أن إشارات Wnt / β-catenin تلعب أدوارًا متعارضة في ضمان العدد المناسب من النيفرون: تعزيز صيانة السلف والتجديد الذاتي ، و تحفيز تمايز الخلايا السلفية.

قال جو "يبدو أن Wnt / β-catenin تقوم بأمرين - الصيانة والتمايز - يبدو أنهما عمليات معاكسة". "لذلك ، كانت الفرضية هي أن المستويات المختلفة من Wnt / β-catenin يمكن أن تملي مصائر مختلفة لأسلاف النيفرون: عندما تكون منخفضة ، فإنها تعمل على الصيانة ؛ عندما يكون مرتفعًا ، فإنه يوجه التمايز ".

في عام 2015 ، أصبح من الممكن اختبار هذه الفرضية عندما كان ليف أوكسبرج ، وهو عالم في معهد روجوسين في نيويورك ومؤلف مشارك في موبايلي elife دراسة ، طورت نظامًا لتنمية أعداد كبيرة من خلايا سلف النيفرون ، أو NPCs ، في طبق بتري.

بالاعتماد على هذا النظام الجديد الذي يغير قواعد اللعبة ، قام Guo وزملاؤه بتطوير NPCs ، وأضافوا مستويات مختلفة من مادة كيميائية تنشط β-catenin ، ورأوا فرضيتهم تظهر في أطباق Petri.

لاحظوا أن المستويات العالية من البيتا-كاتينين أدت إلى "تبديل" في جزء من مسار Wnt الذي يعتمد على عائلة أخرى من عوامل النسخ المعروفة باسم TCF / LEF. هناك نوعان من عوامل نسخ TCF / LEF: أحدهما يثبط الجينات المتعلقة بالتمايز ، والآخر ينشط هذه الجينات. استجابة للمستويات العالية من β-catenin ، قام الأعضاء "المنشطون" في TCF / LEF بتبديل أماكنهم مع الأعضاء "المثبطين" ، ويتولون المسؤولية بشكل فعال. حفز هذا "التبديل" الشخصيات غير القابلة للعب على التمايز إلى أنواع أكثر تخصصًا من خلايا الكلى.

عندما نظروا إلى المستويات المنخفضة من β-catenin ، رأوا أن الشخصيات غير القابلة للعب تتجدد ذاتيًا وتحافظ على سكانها ، كما هو متوقع. ومع ذلك ، فقد فوجئوا عندما علموا أن β-catenin لم يتعامل مع أي من الجينات المعروفة المتعلقة بالتجديد الذاتي والصيانة.

قال قوه "en-catenin يفعل شيئًا". "هذا مؤكد. ولكن كيف يتم ذلك هو نوع من الغموض في الوقت الحالي ".

بعد نشر هذه النتائج في موبايلي elife، حصل Guo على درجة الدكتوراه من USC ، وبدأ تدريبه بعد الدكتوراه في UCLA. هيلينا بوجاكوف ، طالبة دكتوراه حالية في مختبر مكماهون ومؤلفة مشاركة في موبايلي elife الدراسة ، تأخذ الآن زمام المبادرة في مواصلة المشروع - الذي له آثار تتجاوز مجال الكلى ، بسبب الدور الواسع لـ Wnt في جميع أنحاء الجسم.

"إن فهم كيفية تنظيم Wnt لهاتين النتيجتين المتميزتين جدًا للتجديد الذاتي والتمايز ، وهو أمر مهم جدًا لنمو الكلى ، مهم أيضًا لفهم تطور الأعضاء الأخرى والخلايا الجذعية البالغة ، حيث تلعب إشارات Wnt أدوارًا مهمة في جميع قال بوغاكوف. هناك أيضًا الكثير من الاهتمام من الباحثين في مجال السرطان ، لأن هذه العملية يمكن أن تنحرف في حالة السرطان. يحاول العديد من العلاجات استهداف هذه العملية ".

وأضافت: "كلما عرفنا المزيد عن الأشياء ، كلما كان بإمكاننا توفير معلومات أفضل للعمل على تطوير ثقافات عضوية الكلى البشرية ، والتي يمكن استخدامها بسهولة أكبر لفهم المشاكل المتعلقة بصحة الإنسان ، والتجدد والتنمية."

# # #

المؤلفون المشاركون الإضافيون لـ موبايلي elife تشمل الدراسة: ألبرت كيم وأندرو رانسيك وشى تشين ونيلس ليندستروم من جامعة جنوب كاليفورنيا. آرون براون من معهد أبحاث مركز مين الطبي ؛ و Bin Li و Bing Ren من جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو. تم دعم البحث بتمويل فيدرالي من المعهد الوطني للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى (رقم المنحة R01 DK054364).

الشبكي: //خلايا جذعية.كيك.USC.ايدو /جامعة جنوب كاليفورنيا-دراسة-الخلايا الجذعية-تحدد-التبديل الجزيئي-الذي-يحول-السلائف-إلى-خلايا-الكلى /

كوينسمارت. Beste Bitcoin-Börse في أوروبا
المصدر: https://bioengineer.org/usc-stem-cell-study-identified-molecular-switch-that-turns-precursors-into-kidney-cells/

مواصلة القراءة

مهندس بيولوجي

تأكيد الدليل على نقطة تحول الأنهار الجليدية في القطب الجنوبي للمرة الأولى

الصورة الرمزية

تم النشر

on

أكد الباحثون لأول مرة أن نهر جزيرة باين الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية يمكن أن يتخطى نقاط التحول ، مما يؤدي إلى تراجع سريع لا رجعة فيه ، الأمر الذي سيكون له عواقب وخيمة على مستوى سطح البحر العالمي.

أكد الباحثون لأول مرة أن نهر جزيرة باين الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية يمكن أن يتخطى نقاط التحول ، مما يؤدي إلى تراجع سريع لا رجعة فيه ، الأمر الذي سيكون له عواقب وخيمة على مستوى سطح البحر العالمي.

نهر جزيرة الصنوبر الجليدي هو منطقة من الجليد سريع التدفق يستنزف مساحة من غرب أنتاركتيكا ما يقرب من ثلثي مساحة المملكة المتحدة. يُعد النهر الجليدي سببًا خاصًا للقلق لأنه يفقد جليدًا أكثر من أي نهر جليدي آخر في أنتاركتيكا.

حاليًا ، تعد Pine Island Glacier جنبًا إلى جنب مع نهر Thwaites الجليدي المجاور مسؤولة عن حوالي 10 ٪ من الزيادة المستمرة في مستوى سطح البحر العالمي.

جادل العلماء لبعض الوقت بأن هذه المنطقة من القارة القطبية الجنوبية يمكن أن تصل إلى نقطة تحول وتخضع لتراجع لا رجعة فيه لا يمكن أن تتعافى منه. قد يؤدي مثل هذا التراجع ، بمجرد أن يبدأ ، إلى انهيار الصفيحة الجليدية في غرب أنتاركتيكا بالكامل ، والتي تحتوي على ما يكفي من الجليد لرفع مستوى سطح البحر العالمي بأكثر من ثلاثة أمتار.

في حين أن الاحتمال العام لنقطة التحول هذه داخل الصفائح الجليدية قد أثير من قبل ، فإن إظهار أن Pine Island Glacier لديه القدرة على الدخول في تراجع غير مستقر هو سؤال مختلف تمامًا.

الآن ، أظهر باحثون من جامعة نورثمبريا ، لأول مرة ، أن هذا هو الحال بالفعل.

تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في المجلة الرائدة ، The غلاف الجليدي.

باستخدام أحدث نموذج لتدفق الجليد طورته مجموعة أبحاث علم الجليد في نورثمبريا ، طور الفريق طرقًا تسمح بتحديد نقاط الانقلاب داخل الصفائح الجليدية.

بالنسبة إلى Pine Island Glacier ، أظهرت دراستهم أن الجبل الجليدي لديه على الأقل ثلاث نقاط تحول مميزة. الحدث الثالث والأخير ، الناجم عن ارتفاع درجات حرارة المحيط بمقدار 1.2 درجة مئوية ، يؤدي إلى تراجع لا رجعة فيه للنهر الجليدي بأكمله.

يقول الباحثون إن اتجاهات الاحترار والتضخم على المدى الطويل في المياه العميقة القطبية ، جنبًا إلى جنب مع تغير أنماط الرياح في بحر أموندسن ، يمكن أن يعرض الجرف الجليدي لجزيرة باين الجليدية لمياه أكثر دفئًا لفترات أطول من الوقت ، مما يجعل تغيرات درجات الحرارة بهذا الحجم بشكل متزايد. المحتمل أن.

المؤلف الرئيسي للدراسة ، الدكتور سيباستيان روزير ، هو زميل أبحاث نائب المستشار في قسم الجغرافيا والعلوم البيئية في نورثمبريا. وهو متخصص في عمليات النمذجة التي تتحكم في تدفق الجليد في القارة القطبية الجنوبية بهدف فهم كيف ستساهم القارة في ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل.

الدكتور روزير هو عضو في مجموعة أبحاث علم الجليد بالجامعة ، بقيادة البروفيسور هيلمار جودموندسون ، والتي تعمل حاليًا على دراسة كبرى بقيمة 4 ملايين جنيه إسترليني للتحقيق فيما إذا كان تغير المناخ سيدفع الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي نحو نقطة تحول.

وأوضح الدكتور روزير: "لقد أثيرت إمكانية تجاوز هذه المنطقة لنقطة تحول في الماضي ، ولكن دراستنا هي الأولى التي تؤكد أن Pine Island Glacier تتجاوز بالفعل هذه العتبات الحرجة.

"تحاول العديد من عمليات المحاكاة الحاسوبية المختلفة في جميع أنحاء العالم تحديد كيفية تأثير المناخ المتغير على الغطاء الجليدي في غرب أنتاركتيكا ، ولكن تحديد ما إذا كانت فترة التراجع في هذه النماذج تمثل نقطة تحول أم لا.

"ومع ذلك ، فهو سؤال مهم والمنهجية التي نستخدمها في هذه الدراسة الجديدة تجعل من السهل تحديد نقاط التحول المحتملة في المستقبل."

هيلمار جودموندسون ، أستاذ علم الجليد والبيئات القاسية ، عمل مع الدكتور روزير في الدراسة. وأضاف: "لقد أثيرت من قبل إمكانية دخول نهر باين آيلاند الجليدي إلى تراجع غير مستقر ، لكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تحديد هذا الاحتمال وتحديده بدقة.

"هذه خطوة رئيسية إلى الأمام في فهمنا لديناميكيات هذا المجال ويسعدني أننا تمكنا الآن من تقديم إجابات حازمة لهذا السؤال المهم.

لكن نتائج هذه الدراسة تثير قلقي أيضًا. في حالة دخول النهر الجليدي إلى تراجع غير مستقر لا رجوع فيه ، يمكن قياس التأثير على مستوى سطح البحر بالأمتار ، وكما تظهر هذه الدراسة ، بمجرد بدء التراجع ، قد يكون من المستحيل إيقافه ".

# # #

الورقة ، نقاط التحول ومؤشرات الإنذار المبكر لجزيرة الصنوبر الجليدية ، غرب أنتاركتيكا ، متاحة الآن للعرض في غلاف الجليدي.

أصبحت نورثمبريا بسرعة الجامعة الرائدة في المملكة المتحدة للبحث في أنتاركتيكا والبيئات القاسية.

بالإضافة إلى دراسة نقاط التحول البالغة قيمتها 4 ملايين جنيه إسترليني ، والمعروفة باسم TiPPACCs ، فإن جامعة نورثمبريا هي أيضًا الجامعة البريطانية الوحيدة التي تلعب دورًا في مشروعين في مشروع Thwaites Glacier Collaboration الدولي بقيمة 20 مليون جنيه إسترليني - وهو أكبر مشروع مشترك تقوم به المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية في القارة القطبية الجنوبية أكثر من 70 عامًا - حيث تقود نورثمبريا مشاريع PROPHET و GHC. تم تمويل هذه الدراسة الخاصة من خلال كل من TiPPACCs و PROPHET.

كوينسمارت. Beste Bitcoin-Börse في أوروبا
المصدر: https://bioengineer.org/evidence-of-antarctic-glaciers-tipping-point-confirmed-for-first-time/

مواصلة القراءة

مهندس بيولوجي

يمكن أن يمنع التنوع حالات الفشل في شبكات الطاقة الكبيرة

الصورة الرمزية

تم النشر

on

توفر شبكات الطاقة المتكاملة مزايا ، ولكنها أيضًا تطرح تحديات على أفضل وجه من خلال الاستفادة من الاختلافات

جلب انقطاع التيار الكهربائي الأخير في ولاية تكساس الانتباه إلى فصل شبكة الكهرباء عن بقية البلاد. في حين أنه ليس من الواضح على الفور ما إذا كان التكامل مع أجزاء أخرى من الشبكة الوطنية سيقضي تمامًا على الحاجة إلى انقطاع التيار الكهربائي ، فإن عدم قدرة الدولة على استيراد كميات كبيرة من الكهرباء كان حاسمًا في انقطاع التيار الكهربائي.

تتمتع شبكة الطاقة الأكبر بمزايا ، ولكنها أيضًا تنطوي على مخاطر يأمل الباحثون في جامعة نورث وسترن في معالجتها لتسريع التكامل وتحسين النظام.

التحدي الواضح في الشبكات الأكبر هو أن الإخفاقات يمكن أن تنتشر أكثر - في حالة تكساس ، عبر خطوط الولاية. آخر هو أن جميع مولدات الطاقة يجب أن تظل متزامنة مع تردد مشترك من أجل نقل الطاقة. تخدم الولايات المتحدة ثلاث شبكات "منفصلة": التوصيل البيني الشرقي ، والترابط الغربي ، وربط تكساس ، المترابطين فقط عن طريق خطوط الكهرباء ذات التيار المباشر. أي انحراف مستمر في الترددات داخل منطقة ما يمكن أن يؤدي إلى انقطاع التيار.

نتيجة لذلك ، يبحث الباحثون عن طرق لتحقيق الاستقرار في الشبكة من خلال البحث عن طرق لتخفيف الانحرافات في ترددات مولدات الطاقة.

يُظهر بحث Northwestern الجديد أنه خلافًا للافتراضات التي يتبناها البعض ، هناك فوائد استقرار لعدم التجانس في شبكة الطاقة. بعد فحص العديد من شبكات الطاقة في جميع أنحاء الولايات المتحدة وأوروبا ، أفاد فريق بقيادة الفيزيائي من جامعة نورث وسترن أديلسون موتر مؤخرًا أن المولدات التي تعمل على ترددات مختلفة تعود إلى حالتها الطبيعية بسرعة أكبر عندما يتم تثبيطها بواسطة "قواطع" بمعدلات مختلفة عن المولدات المحيطة بها.

تم نشر الورقة في 5 مارس في المجلة طبيعة الاتصالات.

موتر هو أستاذ تشارلز إي وإيما إتش موريسون في قسم الفيزياء وعلم الفلك في كلية واينبرغ للفنون والعلوم. يركز بحثه على الظواهر غير الخطية في الأنظمة والشبكات المعقدة.

يقارن Motter شبكات الطاقة بالجوقة: "إنها تشبه قليلًا جوقة بدون قائد. يجب على المولدات الاستماع إلى الآخرين والتحدث بشكل متزامن. يتفاعلون ويستجيبون لترددات بعضهم البعض ".

استمع إلى تردد غير مناسب ، وقد تكون النتيجة فاشلة. نظرًا للتركيب المترابط للنظام ، يمكن أن ينتشر الفشل عبر الشبكة. تاريخيا ، تم منع هذه الأعطال باستخدام وحدات تحكم نشطة. ومع ذلك ، غالبًا ما تكون الأعطال ناتجة عن أخطاء التحكم والمعدات. يشير هذا إلى الحاجة إلى بناء استقرار إضافي داخل تصميم النظام. لتحقيق ذلك ، نظر الفريق في الاستفادة من التغايرات الطبيعية للشبكة.

عندما يتم نقل ترددات مولدات الطاقة بعيدًا عن حالة التزامن ، فإنها يمكن أن تتأرجح لفترة طويلة وتصبح أكثر انتظامًا. للتخفيف من هذه التقلبات ، توصلوا إلى شيء يشبه آلية الباب المستخدمة في إغلاق الباب بشكل أسرع ، ولكن دون إغلاق الباب.

قال موتر: "من الناحية الحسابية ، فإن مشكلة انحرافات التردد التخميد في مولد الطاقة مماثلة لمشكلة التخميد الأمثل للباب لجعله يغلق بأسرع ما يمكن ، وهو حل معروف في حالة الباب الواحد". "لكنه ليس بابًا واحدًا في هذا التشبيه. إنها شبكة من العديد من الأبواب التي تقترن ببعضها البعض ، إذا كان بإمكانك تخيل الأبواب كمولدات للطاقة ".

عند إنشاء تأثير "التخميد الأمثل" ، اكتشفوا أنه بدلاً من جعل كل مخمد متطابق ، فإن تثبيط مولدات الطاقة بطريقة مختلفة بشكل مناسب عن بعضها البعض يمكن أن يزيد من قدرتها على المزامنة مع نفس التردد بأسرع ما يمكن. وهذا يعني أن التخميد غير المتجانس بشكل مناسب عبر الشبكة يمكن أن يؤدي إلى تحسين الاستقرار في شبكات الطاقة التي درسها الفريق.

قد يكون لهذا الاكتشاف آثار على تصميم الشبكة في المستقبل حيث يعمل المطورون على تحسين التكنولوجيا وفي اعتبارات لزيادة تكامل الشبكات المنفصلة الآن.

# # #

عنوان الورقة "عدم التناسق هو أساس الاستقرار في شبكات الطاقة." ومن بين المؤلفين المشاركين الإضافيين باحث ما بعد الدكتوراه السابق فيرينك مولنار وأستاذ الأبحاث تاكاشي نيشيكاوا.

تم دعم الدراسة من قبل مبادرة الأرض المحدودة التابعة لجامعة نورث وسترن (بدعم من ليزلي وماك ماكوين) وجائزة ARPA-E رقم DE-AR0000702 واستفادت أيضًا من الدعم اللوجستي من معهد نورث وسترن للاستدامة والطاقة.

الشبكي: //الأخبار.شمال غرب.ايدو /قصص /2021 /04 /التنوع يمكن أن يمنع الفشل في شبكات الطاقة الكبيرة /

كوينسمارت. Beste Bitcoin-Börse في أوروبا
المصدر: https://bioengineer.org/diversity-can-prevent-failures-in-large-power-grids/

مواصلة القراءة

مهندس بيولوجي

كيف يمكن لـ Fortnite و Zelda تحسين لعبتك الجراحية (بدون مزحة!)

الصورة الرمزية

تم النشر

on

مشرط؟ التحقق من. التحكم في الألعاب؟ التحقق من. توصلت الدراسة إلى أن ألعاب الفيديو يمكن أن تكون أداة جديدة في علبة الجراحة لطلاب الطب

توفر ألعاب الفيديو للطلاب فترة راحة واضحة من ضغوط الدراسة ، والآن ، وجدت دراسة أجراها أحد طلاب الطب بجامعة أوتاوا أن بإمكانهم الاستفادة من التدريب على المهارات الجراحية.

يحمل Arnav Gupta عبئًا ثقيلًا كطالب في السنة الثالثة في كلية الطب ، لذا فإن التهدئة من لعبة Legend of Zelda توفر دائمًا الراحة من الدراسة الصارمة. لكن قد يساعد زيلدا في تحسين تعليمه الجراحي أيضًا ، كما وجد جوبتا وفريق من الباحثين من جامعة تورنتو في ورقة نشروها مؤخرًا في المجلة الطبية جراحة عامة.

"نظرًا للتوفر المحدود لأجهزة المحاكاة وإمكانية الوصول العالية لألعاب الفيديو ، يجب على طلاب الطب المهتمين بالتخصصات الجراحية أن يعلموا أن ألعاب الفيديو قد تكون تدريبًا مساعدًا قيِّمًا لتحسين تعليمهم الطبي ، خاصة في التخصصات الجراحية حيث يمكن أن تكون حرجة" ، كما يقول Gupta ، التي تم فك رموز نتائجها من مراجعة منهجية لـ 16 دراسة شملت 575 مشاركًا.

"على وجه الخصوص ، في الجراحة الروبوتية ، ارتبط كونك لاعب فيديو بالتحسينات في الوقت حتى الانتهاء ، واقتصاد الحركة ، والأداء العام. في الجراحة بالمنظار ، ارتبط التدريب القائم على ألعاب الفيديو بتحسين المدة في مهام معينة ، واقتصاد الحركة ، والدقة ، والأداء العام ، "يشرح جوبتا ، الذي كان لاعبًا منذ سن 8 سنوات.

تستند هذه الدراسة إلى المراجعات السابقة وهي الأولى التي تركز على مجموعة معينة من طلاب الطب حيث يمكن تنفيذ هذا النمط من التدريب بشكل عملي. وجدت دراستهم في الوقت المناسب أن بعض الألعاب الأكثر فائدة لطلاب الجراحة الروبوتية وتنظير البطن هي: Super Monkey Ball و Half Life و Rocket League و Underground. تم تصميم Underground عن قصد لمساعدة طلاب الطب في تدريبهم على الجراحة الروبوتية عبر وحدة تحكم في ألعاب الفيديو.

"بينما لا يمكن أبدًا لألعاب الفيديو أن تحل محل قيمة التجربة المباشرة ، إلا أنها تتمتع بميزة كأداة مساعدة ، خاصة عند محاولة تكرار الحركات المهمة في الجراحة. على سبيل المثال ، تتطلب منك ألعاب الرماية من منظور الشخص الأول ترجمة الحركات ثلاثية الأبعاد على شاشة ثنائية الأبعاد ، وهو ما يشبه مفهوم الجراحة بالمنظار "، كما يقول جوبتا ، الذي تركز دراساته على الجراحة في طب العيون ، مما يجعل ألعابًا مثل Resident Evil 4 أو مركز الصدمات: دم جديد يناسب طموحاته الخاصة.

"لا أمزح عندما أقول إن ألعابًا مثل Fortnite لديها القدرة على تعزيز تلك الحركات الضرورية ، وتوفير مكونات تحفيزية أقوى وفي بيئة منخفضة المخاطر."

تشير التقارير إلى أن 55 بالمائة من طلاب الجامعات هم من هواة الألعاب ويتمتعون بالكفاءة في استخدام وحدات تحكم الفيديو. ومع ذلك ، لا يعترف العديد من طلاب الطب بامتلاك واستخدام وحدة تحكم الألعاب.

يقول جوبتا ، وهو أيضًا معجب بـ Witcher 3. "أعتقد أن هناك بالتأكيد بعض التناقض تجاه ألعاب الفيديو في الطب". للطلاب الذين يحبونهم في بعض القدرات. نأمل أن تلهم هذه الدراسة شخصًا ما للاستفادة من القدرات الفريدة لألعاب الفيديو ، وتقليل التناقض العام تجاهها ، وتطوير بعض الطرق الممتعة للسماح للطلاب بالتفاعل مع التعليم الجراحي ".

# # #

الشبكي: //وسائل الإعلام.يوتاوا.كاليفورنيا /الأخبار /كيف-فورتنايت-وزيلدا-يمكن-الخاص بك-جراحي-لعبة-لا-مزحة

كوينسمارت. Beste Bitcoin-Börse في أوروبا
المصدر: https://bioengineer.org/how-fortnite-and-zelda-can-up-your-surgical-game-no-joke/

مواصلة القراءة
بالاماراتقبل أيام

Free Fire World Series APK تنزيل لالروبوت

بالاماراتقبل أيام

DreamHack Online فتح قدم. Fortnite April Edition - كيفية التسجيل والتنسيق والتواريخ ومجموعة الجوائز والمزيد

بالاماراتقبل أيام

Hikaru Nakamura يسقط chessbae ويعتذر عن الإضراب على YouTube

بالاماراتقبل أيام

Dota 2: Top Mid Heroes of Patch 7.29 تحديث

بالاماراتقبل ساعات

ملخص اليوم الأول لدوري Overwatch League 2021

بالاماراتقبل أيام

Ludwig يغلق ماراثون الجري لمدة شهر في المركز الأول - أفضل 10 ألعاب أسبوعية على Twitch ، من 5 إلى 11 أبريل

بالاماراتقبل أيام

Position 5 Faceless Void يصنع موجات في حانات Dota 2 بأمريكا الشمالية بعد التصحيح 7.29

بالاماراتقبل أيام

يجلب تحديث Apex Legends 1.65 خمس وحدات محدودة الوقت جديدة لألعاب الحرب

كتلة سلسلةقبل أيام

ما هي منصة تبادل العملات المشفرة الأسرع ، أو تحويل العملات المعدنية أو Godex؟

بالاماراتقبل أيام

الدليل الكامل للرومانسية والزواج في Stardew Valley

بالاماراتقبل أيام

Wild Rift patch 2.2a تجلب الكثير من التغييرات البطل وإضافة Rammus في وقت لاحق من هذا الشهر

بالاماراتقبل أيام

Fortnite: Patch Notes v16.20 - تعديلات المركبات على الطرق الوعرة ، ردهات إبداعية لـ 50 لاعبًا ، إصلاحات الأخطاء والمزيد

بالاماراتقبل أيام

LoL: MAD الأسود هم الملوك الجدد لأوروبا ، هل انتهى عهد G2 Esports و Fnatic أخيرًا؟

بالاماراتقبل أيام

TenZ على سبيل الإعارة إلى Sentinels من خلال Valorant Challengers Finals

بالاماراتقبل أيام

Fortnite Leak يثير بشرة Aloy من Horizon Zero Dawn

كتلة سلسلةقبل أيام

Bitcoin Preis steigt auf über 60.000 USD ، neues ATH wahrscheinlich

بالاماراتقبل أيام

Capcom تكشف عن Ransomware Hack Came من Old VPN

بالاماراتقبل أيام

تعلن flusha عن قائمة CSGO الجديدة التي تضم سيني وسيرجي

بالاماراتقبل أيام

خسر متجر Epic Games Store 181 مليون دولار و 273 مليون دولار في 2019 و 2020

بالاماراتقبل ساعات

C9 فضيحة ابتزاز كيتي البيضاء توضح الفصل المفاجئ

منتجات شائعة