登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《研究人员找到了控制纳米孔内污染物的方法，有望实现海水淡化》

  • 来源专题：水与大气环境治理
  • 编译者： 胡晓语
  • 发布时间：2025-05-15

  • 自然和工程系统的微小孔洞（被称为纳米孔洞）中包含着整个化学世界，这些孔洞的变化取决于内部的化学官能团。圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的一组化学工程师和材料科学家发现了一种精确控制纳米孔中的污染物的方法，这种方法最终将有利于水处理中使用的海水淡化技术；二氧化碳储存；以及其他制造过程中使用的多孔催化剂。这项研究发表在acs应用材料与界面杂志上


  • 原文来源：https://smartwatermagazine.com/news/washington-university-stlouis/researchers-find-way-control-contaminants-inside-nanopores-holds
44浏览量
原文链接
相关报告

  • 《研究人员找到了将分子冷却到纳米凯尔文温度的方法》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2020-04-21
    • 多年来，科学家们一直在寻找将分子冷却到超高温度的方法，在这种温度下，分子应该会慢得像爬行一样，从而让科学家能够精确地控制它们的量子行为。这将使研究人员能够使用分子作为量子计算的复杂位元，调整像微小旋钮这样的单个分子，一次执行多个计算流。 尽管科学家们已经对原子进行了超冷处理，但对分子进行同样的处理却是一个更大的挑战，因为分子的行为和结构更加复杂。 现在，麻省理工学院的物理学家们找到了一种方法，可以将锂钠分子的温度降低到2000亿分之一开尔文，比绝对零度高一点点。他们采用了一种叫做碰撞冷却的技术，他们将冷的锂钠分子浸入由更冷的钠原子组成的云中。超冷原子充当制冷剂，进一步冷却分子。 碰撞冷却是一种标准的技术，用来冷却原子使用其他更冷的原子。十多年来，研究人员一直试图用碰撞冷却法对大量不同的分子进行超冷，结果却发现，当分子与原子碰撞时，它们交换能量的方式是分子在这个过程中被加热或破坏，这被称为“糟糕的”碰撞。 在他们自己的实验中，麻省理工学院的研究人员发现，如果让钠锂分子和钠原子以同样的方式自旋，他们可以避免自毁，而是进行“良性”碰撞，即原子以热的形式带走分子的能量。研究小组利用精确的磁场控制和一个复杂的激光系统来设计分子的旋转和旋转运动。结果，原子-分子混合物有一个高比率的好与坏的碰撞，并从2微凯尔温冷却到220纳米凯尔温。 碰撞冷却一直是冷却原子的主要方法。我不相信我们的计划会成功，但既然我们不能肯定，我们就得试一试。我们现在知道它可以用来冷却钠锂分子。它是否适用于其他种类的分子还有待观察。” 沃尔夫冈·凯特勒，麻省理工学院约翰·d·阿瑟物理学教授，诺贝尔奖得主 他们的发现发表在《自然》杂志上，标志着研究人员首次成功地利用碰撞冷却将分子冷却到纳米克尔文温度。 Ketterle论文的合著者包括哈佛大学物理系研究生Hyungmok Son、麻省理工学院物理系研究生Juliana Park、滑铁卢大学物理学教授、麻省理工学院电子研究实验室访问科学家Alan Jamison。 达到超低温度 过去,科学家们发现,当他们试图冷静下来超冷分子通过周围温度更冷原子,原子的粒子碰撞这样的额外的能量或旋转分子,把他们飞出的陷阱,通过化学反应或毁在一起。麻省理工学院的研究人员想知道，具有相同自旋的分子和原子是否可以避免这种效应，从而保持超高的稳定性。他们希望用钠锂来验证他们的想法。钠锂是一种“双原子”分子，凯特尔的团队经常用它来做实验，它由一个锂原子和一个钠原子组成。 钠锂分子与人们尝试过的其他分子有很大的不同。许多人认为，这些差异将使降温更不可能奏效。然而，我们有一种感觉，这些差异可能是有利的，而不是不利的。” 艾伦·贾米森，滑铁卢大学物理学教授，麻省理工学院电子研究实验室访问科学家 研究人员对一个由20多束激光和各种磁场组成的系统进行了微调，将钠和锂原子困在真空室中，并将其冷却至约2微开尔文的水平。Son表示，这个温度是原子以钠锂分子形式结合在一起的最佳温度。 一旦研究人员能够制造出足够多的分子，他们就会发射特定频率和极化的激光束来控制分子的量子状态，并仔细调整微波场，使原子以与分子相同的方式自旋。“然后我们让冰箱变得越来越冷，”Son说，他指的是围绕在新形成的分子云周围的钠原子。“我们降低了捕获激光的功率，使光阱变得越来越松，从而降低了钠原子的温度，进一步使分子冷却到2000亿分之一开尔文。” 研究小组观察到，这些分子能够在超高温下保持一秒钟。“在我们的世界里，一秒钟是很长的，”Ketterle说。“你想用这些分子做的是量子计算和探索新材料，这些都可以在不到一秒的时间内完成。” 如果这个团队能让钠锂分子的温度比目前的温度低5倍，他们就会达到所谓的量子简并状态，即单个分子变得难以分辨，它们的集体行为由量子力学控制。孙和他的同事们有一些实现这一目标的想法，这将涉及数月的工作来优化他们的设置，以及获得一个新的激光集成到他们的设置。 “我们的工作将导致我们的社区讨论为什么碰撞冷却对我们有用而对别人没用，”Son说，“也许我们很快就能预测其他分子是如何用这种方式冷却的。” 这项研究的部分资金来自美国国家科学基金会(National Science Foundation)、美国宇航局(NASA)和三星奖学金(Samsung Scholarship)。
    86浏览量
    原文链接

  • 《研究人员研究植物病毒，找到保护作物新方法》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2018-10-23
    • 诺亚菲利与当地农民在肯尼亚致力于打击导致咖啡叶锈病当另一个致命的植物病害开始在该国的西南角消灭玉米真菌病原体。被感染的植物在它们的叶子上形成了苍白的条纹，然后枯萎并死亡。一些农民当年损失了90%的农作物。总部位于英国的农业和生物科学国际中心(CABI)的植物病理学家Phiri参加了比赛，以确定罪魁祸首。他和他的同事收集了病株的样本，并将它们送到英国约克的食品与环境研究局(现为Fera Science)的植物诊所。研究人员对感染玉米中表达的RNA分子进行了测序，并确定了两种病毒。在流行病的根源。1 这些病毒已经为研究人员所熟知 - 在20世纪下半叶，堪萨斯州的玉米作物遭遇了类似的命运。这种疾病被称为玉米致死性坏死，由甘蔗花叶病毒(SMV)，一种通常对玉米无害的常见病毒和玉米褪绿斑驳病毒(MCMV)株的组合引起。MCMV本身对玉米作物造成损害，但与SMV结合使用后，其效果更加恶化。虽然自1988年以来堪萨斯州没有大规模爆发玉米致死性坏死 - 由于耐病玉米品种的轮换 - 2011年病毒袭击肯尼亚时，当地玉米没有防御。到第二年，这种疾病已经感染了77,000公顷肯尼亚农田，估计耗资5200万美元。 不幸的是，玉米致死性坏死几乎不是唯一的;一般而言，植物与人类和其他动物一样容易受到病毒感染。病毒特别危险，因为与细菌和其他病原体不同，它们不能用抗生素或杀虫剂杀死。加拿大魁北克省国家科学研究所(INRS)的病毒学家Jean-FrançoisLaliberté说：“目前，感染的植物并没有太大的作用。”因此，当病毒袭击时，农民常常被迫摧毁农作物，清洁工具和机器，然后从其他地方种植种子。 然而，近年来，科学家们开始寻求创新的保护作物的新方法。例如，在过去30年中开发的遗传修饰技术可以使植物具有防御病毒入侵的能力，同时使作物产量和食品质量不受影响。这些改良植物中的一些现在在食物链中。最近的基因编辑技术正在改进这种方法，允许研究人员对植物的DNA进行精确的改变，以设计更耐药的作物。目前正在实验室和现场试验中对几种此类品种进行测试，少数此类品种正在等待国家监管机构的安全批准。 植物作为病毒工厂 植物病毒的研究历史悠久。事实上，在植物中首先发现了病毒。在19世纪50年代后期，一种毁灭性疾病开始在荷兰的烟草种植园蔓延。当时的科学家们发现，将受感染植物的汁液注入健康的植物中可以传播植物叶子的症状 - 斑点和变色 - 研究人员认为这种疾病必须由细菌引起。然而，19世纪90年代的其他实验表明，传播疾病的传染因子可以通过瓷水过滤器的微小孔隙 - 太小而不允许任何已知细菌通过。1898年，荷兰微生物学家和植物学家Martinus Beijerinck创造了“病毒”一词来描述神秘传染， 即使在科学家在20世纪上半叶将病毒鉴定为蛋白质包裹的核酸之后，关于这些颗粒如何在宿主细胞内作用引起疾病仍然存在许多问题。再次，对植物的研究推动了病毒学的年轻领域。在20世纪50年代，科学家们开始使用电子显微镜来详细观察植物 - 病毒的相互作用，揭示受感染细胞中巨大的细胞重排。“[研究人员]注意到有很多类似于囊泡的结构，”Laliberté说。“在[健康]植物细胞中，我们有叶绿体，细胞核和线粒体，但在受感染的细胞中，我们有新的细胞器。” 随着气候变化，将出现更多的新昆虫，这些昆虫将携带新病毒和新菌株。-Jean-FrançoisLaliberté， 国家科学研究所 30多年后，研究人员发现那些直径约50至350纳米的奇怪囊泡是病毒感染的发源地。现在称为病毒体或病毒工厂，膜结合区室从植物收集资源以复制病毒基因组并产生RNA，其将指导蛋白质的产生和新病毒颗粒的构建，准备感染新宿主。(见下图。)这些工厂生产的生物分子的紧密接近和高浓度构成了一条高效的生产线，Peter Nagy指出，肯塔基大学的病毒学家。例如，“番茄丛生特技病毒可以在24小时内每个细胞产生近百万个后代，”他说。“这是一个令人难以置信的强大过程。” 通过将病毒复制封闭到膜结合区室中，工厂还用于保护病原体免受植物免疫系统的侵害。在复制其基因组(通常是单链RNA)时，植物病毒通常产生互补拷贝以暂时产生双链RNA，这是植物细胞中极不寻常的视觉。“这种双链RNA不存在于植物细胞中，”Nagy说，所以如果不是病毒工厂周围的保护膜，“植物细胞会马上知道这是一种入侵病毒。” 新的病毒基因组，有时被包装成新的蛋白质衣壳，然后通过称为胞间连丝的细胞壁中的小通道被带到相邻细胞。但它需要一点点哄骗，因为这些通道通常允许小分子的转运，而不是蛋白质和RNA的转运。因此，病毒工厂会产生所谓的运动蛋白质，从而触发通道扩大。一些病毒颗粒也能够进入韧皮部，在那里它们有可能被像蚜虫这样的树液喂食昆虫吸食，并被带走以感染其他植物，经常摧毁整个作物田地。 当然，在这种关系中植物不是被动的受害者，并且许多植物已经进化出对病毒感染的遗传抗性。(参见“坚守阵地”，“科学家”，2016年2月。)了解植物如何抵御攻击使科学家在保护作物的竞赛中处于领先地位，使他们能够设计出新的抗性品种。
    268浏览量
    原文链接