تكنولوجيا [٥١–٦٠ من ١٠٤ خبر]

  • نوع من الأسطح يقتل البكتريا
    مها زاهر · ١٢ ديسمبر ٢٠١٣

    مرة أخرى يحاكي العلمُ الطبيعةَ ويتعلم منها ليبتكر ما ينفع الإنسان؛ فقد قام فريق من علماء جامعة سوينبرن للتكنولوجيا بمدينة ملبورن الأسترالية بمقارنة تركيب سطح مادة السليكون الأسود بأجنحة بعض الحشرات، ومقدرتها على تمزيق البكتريا من أنواع العصيات والمكورات. واتضح أن سطح مادة السليكون الأسود — وهي مادة ابتكرها باحثون بجامعة هارفرد في التسعينيات وتستعمل في الخلايا الشمسية ومعدات التصوير — يشابه أسطح أجنحة حشرات السيكادا واليعسوب في تركيبها. وقد كان نفس فريق العلماء بالجامعة قد اكتشفوا في وقت سابق أن أجنحة تلك الحشرات تحتوي على نتوءات نانوية تمزق وتقتل البكتريا التي تحاول أن تتعايش على أسطح أجنحتها. وبالمثل فإن سطح السليكون الأسود الذي يتكون من نتوءات مشابهة في التركيب يبلغ ارتفاع الواحدة منها ٥٠٠ نانومتر — مع العلم بأن النانومتر يعادل واحدًا من المليار من المتر — لا تسمح للبكتريا أن تحط عليها دون أن تقتلها بشكل آلي لا كيميائي. وقد بلغت كفاءة السليكون الأسود في القضاء على أنواع متعددة من البكتريا ٤٥٠ ألف خلية في الدقيقة الواحدة لكل سنتيمتر مربع. وتبشر الدراسة بجيل جديد من المواد ذات الخصائص النانوية المضادة للبكتريا تصلح لاستعمالات متعددة، بدءًا من المنشآت الطبية إلى أسطح مناضد المطابخ في المنازل، شريطة أن يتغلب العلماء على ارتفاع سعر تكلفة تركيب هذه المواد.

  • «ستانين» بديل للسليكون في الإلكترونيات في المستقبل
    مها زاهر · ٩ ديسمبر ٢٠١٣

    تبشر دراسة حديثة لعلماء الفيزياء النظرية، بمعهد ستانفورد للمواد والطاقة بالولايات المتحدة، بقيام ثورة في عالم الإلكترونيات والتكنولوجيا، بعد أن تمت دراسة فعالية مادة جديدة مكونة من القصدير في توصيل الكهرباء بنسبة ١٠٠٪ عند حرارة الغرفة. ويتوقع أن تحل تلك المادة التي أُطلق عليها اسم «ستانين» محل السليكون داخل دوائر الترانزستور في الأجهزة الإلكترونية في المستقبل. ويتكون الاسم من الجذر اللاتيني لعنصر القصدير والحروف الأخيرة لمادة الجرافين؛ وهي مادة أخرى تبشر باستعمالات عديدة في الإلكترونيات. وينتمي الستانين إلى نوع من المواد العازلة التي يمكنها عزل الكهرباء من الداخل مع الاحتفاظ بقدرتها على توصيل الكهرباء عبر سطحها الخارجي، ويتكون من طبقة واحدة من ذرات القصدير بتركيب ثنائي الأبعاد. وقد عكف فريق الباحثين على دراسة عدة أنواع من المواد الأخرى، إلا أن الستانين هو المادة الأولى التي يعتقد العلماء أنه يمكنها توصيل الكهرباء بهذه الكفاءة عند حرارة الغرفة. وبإضافة ذرات من الفلور إلى الستانين قدَّر الباحثون أنه يمكن الحصول على مادة قابلة لتوصيل الكهرباء عند درجة حرارة تصل إلى ١٠٠ درجة مئوية؛ مما يبشر بإمكانية استخدامها في رقاقات وحدات المعالجة بالحاسبات مع زيادة سرعتها، وتقليل استهلاكها للطاقة، وتخفيض الحرارة الصادرة عنها. ومع استمرار الدراسات والتجارب على الستانين والتأكد من النتائج المرجوة منه، يتوقع العلماء أنه يمكن أن يتم استبدال السليكون بالقصدير بحيث يعاد تسمية وادي السليكون بوادي القصدير.

  • أمازون تستعين بطائرات بدون طيار لتوصيل الشحنات
    فايقة جرجس حنا · ٩ ديسمبر ٢٠١٣

    تسعى شركة أمازون، كبرى شركات التسوق عبر الإنترنت، إلى استخدام طائرات آلية بدون طيار لتوصيل بضائعها إلى مقارِّ عملائها. يبدو هذا ضربًا من ضروب الخيال، لكنه واقع؛ فبمقدور الطائرة الآلية التي تُسمى «أكتوكوبتر» أن تسلم طرودًا يصل وزنها إلى ٢٫٣كجم إلى العملاء في غضون ثلاثين دقيقة من الطلب، كما يمكنها أن تغطي مساحة ١٦كم من مراكز التوزيع، وبالتالي تغطي نسبة كبيرة من السكان في المدينة. ويبلغ حجم جسم الطائرة حجم شاشة مسطحة، وملحق بها ثماني مراوح طائرة هليكوبتر وتقف على أربع أرجُل طويلة. وعلاوة على أنها آمنة — فالنموذج الأوَّلي منها يحتوي على محركات إضافية مما سيحفظها في الهواء ويحول دون تحطُّمها — فهي صديقة للبيئة. وتقول شركة أمازون إن الأوكتوكوبتر ستكون جاهزة للعمل بمجرد اتخاذ الإجراءات اللازمة، لكنها لم تحصل بعدُ على موافقة إدارة الطيران الفيدرالية لاستخدام الطائرات الآلية؛ إذ سيتعين على الطائرات أن تُحلِّق فوق المناطق السكنية لتُسلِّم البضائع إلى منازل العملاء ومن الممكن أن تصطدم بالناس. ومن معوِّقات استخدام الطائرات الآلية كذلك المناخ العاصف، وناطحات السحاب، وأبراج الكهرباء؛ فبالرغم من أن الطائرة تستخدم برنامج جي بي إس في تحديد اتجاهاتها إلا أنها تفتقر إلى الوعي بالحيز المكاني. وهناك مشكلة أمنية نظرًا لعدم وجود أحدهم لحراسة الطائرة؛ لذا من الممكن سرقتها هي والبضائع. ومن المتوقع أن يؤدي انتعاش سوق الطائرات الآلية المدنية إلى خلق ١٠٠ ألف فرصة عمل على مدار العقد التالي.

  • حبوب من جسيمات النانو بديلة للحقن في المستقبل
    مها زاهر · ٢ ديسمبر ٢٠١٣

    من المؤكد أن العدد الأكبر من المرضى، خاصة أصحاب الأمراض المزمنة مثل السرطان والسكر، يفضلون تناول الدواء في شكل حبوب بدلًا من الوخز بالحقن. وبالرغم من تطور بعض العلاجات لتلك الأمراض، وتركيبها في شكل جسيمات النانو لتصبح أكثر فعالية وتحديدًا في استهداف الخلايا المريضة، إلَّا أنَّ العلماء لم يتوصلوا لوسيلة غير الحقن لتعاطي تلك العقاقير المتطورة. فبالرغم من دقة جسيمات النانو وضآلة حجمها المتناهي الذي قد يصل إلى واحد على مليون من المليمتر، إلا أنها لا يمكنها عبور الحاجز الخلوي لجدار الأمعاء والوصول إلى مجرى الدم حيث تقوم بوظيفتها في مقاومة الخلايا المريضة؛ ولذا قام الباحثون بمعهد «ماساتشوستس» للتكنولوجيا مؤخرًا، بالتعاون مع مستشفى بريجهام للنساء، بمحاكاة كيفية امتصاص الطفل الوليد للأجسام المضادة من لبن الأم، فأضافوا نوعًا من البروتينات إلى سطح جسيمات النانو تستهدف بعض المستقبلات على جدار الأمعاء، فتعبره وتنقل المواد الفعالة إلى مجرى الدم. وجدير بالذكر أن جسم الإنسان يتمتع بنوع من المستقبلات يسمح بمرور البروتينات عبر الأغشية كما هو الحال بين المخ والدم، أو بين الجنين والمشيمة وغيرها. وبالفعل نجحت تلك التقنية في تخفيض نسبة السكر في الدم عند الفئران في التجربة بعد تناولها الأنسولين في شكل جسيمات النانو عن طريق الفم. ويعكف العلماء حاليًّا على تطوير تلك التقنية لتحسين أداء المواد الفعالة، والتحكم في موعد إطلاقها في الجسم، والعمل على مرورها عبر الأغشية في أعضاء مختلفة، مثل الرئتين والمخ، وليس فقط جدار الأمعاء.

  • طباعة قلوب ثلاثية الأبعاد من الخلايا الدهنية للإنسان
    فايقة جرجس حنا · ٢٧ نوفمبر ٢٠١٣

    سمعنا في السنوات الأخيرة عن أشكال الطباعة ثلاثية الأبعاد، فهل يمكن استخدام هذه التقنية في طباعة أعضاء من جسم الإنسان ثلاثية الأبعاد؟ أجل، فهذا هو الشغل الشاغل لإحدى فرق العمل بمعهد «ابتكار تصميمات القلب والأوعية الدموية» بمدينة لويزفيل بولاية كنتاكي الأمريكية، الذي يهدف إلى طباعة قلب متكامل بكل مكوناته. وفي عملية طباعة القلب ثلاثية الأبعاد يستخرج العلماء الأنسجة الدهنية من جسم المريض، ثم يعزلون الخلايا الجذعية آليًّا، ويمزجونها مع غراء آمن حيويًّا، ويضعونها في ماكينة ويضغطون على أحد الأزرار فيخرج قلب ثلاثي الأبعاد في غضون ساعة. ولا بد من تجميع بعض أجزاء القلب مثل الأوعية الدموية والصمامات كل على حدة، فلا تتوافر بعد التكنولوجيا التي تمكن من الحصول على قلب جاهز التجميع. وفي الوقت الحالي لا تستطيع الطابعات أن تطبع سوى تركيبات شديدة الصغر، مثل الأوعية الدموية والشرايين التاجية التي يستخدمونها في عمليات جراحية أخرى. ويحتوي القلب المطبوع على خمسة أجزاء؛ وهي: الصمامات، وأوعية الشرايين التاجية، ونظام دوران الأوعية الدقيقة، والخلايا القابضة، والنظام الكهربائي للعضو. ويستبعد الفريق أن يلفظ جسم المريض القلب؛ نظرًا لأنه مصنوع من أنسجة المريض نفسه. وفي الماضي لم يتمكن العلماء الذين طبعوا أعضاء ثلاثية الأبعاد، مثل الكبد، من الحفاظ عليها حية؛ لذا يأمل الفريق في تجنب هذه المشكلة من خلال تشجيع خلايا المريض على أن تتصل بالأوعية المطبوعة بشكل طبيعي؛ حتى يتدفق الدم إلى القلب ويظل حيًّا. ويرى العلماء أنه باستخدام الخلايا وتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد سيمكن صناعة عظام وأعضاء بشرية وأجهزة طبية، بل وحتى أنسجة بشرية بدلًا من الأجزاء الآلية.

  • نجاح قردة في تحريك أذرع افتراضية بعقولها
    مها زاهر · ١٤ نوفمبر ٢٠١٣

    في إطار جهود العلماء لتطوير أطراف تعويضية لمرضى العجز الكلي، قام فريق من الباحثين بجامعة ديوك الأمريكية بدراسة للتعرُّف على الخلايا العصبية بالدماغ والتي تتحكم في حركة اليدين. ففي حالات إصابات العمود الفقري أو الأمراض العصبية أو الأعضاء المبتورة، يفقد المريض القدرة على الحركة نتيجة فَقْد الطرف أو تلف الروابط العصبية من الدماغ إلى العضلات، إلا أن الخلايا العصبية بالدماغ المسئولة عن الحركة تظل سليمة. وقد نجح العلماء في دراسات سابقة في التحكم في حركة ذراع واحدة، إلا أن الحركة الطبيعية تعتمد على تنسيق استخدام كِلَا اليدين بشكل متزامن، وهو الشيء الذي يعتمد على نمط لنشاط مجموعة من الخلايا العصبية يختلف عن تلك المسئولة عن حركة كل طرف على حدة، كما اتضح في هذه الدراسة. وقد قام العلماء في هذه الدراسة بزرع أقطاب كهربائية وتسجيل إشارات نشاط الدماغ لدى قردين بعد تدريبهما على تحريك ذراعين افتراضيين على برنامج كمبيوتر. وقد استغرق التدريب سنةً كاملة تمكَّن القردان بعدها من التحكم في الذراعين بشكل جيد، وتلا ذلك تدريبُهما على تحريك الذراعين الافتراضيين دون استخدام اليدين؛ أي باستخدام خوارزمية تنقل نشاط الدماغ الذي تم تسجيله سابقًا إلى الذراعين الافتراضيين بنسبة نجاح بلغت نسبته ٧٥٪. وتقع هذه الدراسة ضمن مشروع «ووك أجين» الذي يهدف إلى بناء هيكل خارجي لمرضى العجز الكلي يتحرك بتحكم من الأفكار فقط دون تحريك الأطراف. ومن المخطط أن يقوم شخص عاجز مرتديًا هذا الهيكل الخارجي بركل كرة قدم في افتتاح كأس العالم لعام ٢٠١٤ بالبرازيل.

  • مكعبات إم: روبوت يجمع أجزاءه بنفسه
    مها زاهر · ١٠ أكتوبر ٢٠١٣

    مكعبات إم هي شكل جديد من الروبوت من ابتكار معهد «ماساشوستس للتكنولوجيا»، تطير وتدور وتقفز في الهواء، وتتسلق بعضها البعض، وتُنظِّم نفسها لتُكوِّن أشكالًا أكبر دون وجود أجزاء خارجية. وهي مزودة بمحرك صغير وحدافة تدور بطاقةٍ قد تصل إلى عشرين ألف لفة في الدقيقة، وعندما تتوقف العجلة فجأة عن الدوران يقفز المكعب ويطير في اتجاه الدوران. وتلتصق المكعبات ببعضها نتيجة لوجود قطع أسطوانية من المغناطيس وراء كل واحد من أوجهها إلى أن يدفعها المحرك في اتجاه آخر. وفي حال تنافرت أقطاب المغناطيس يمكن لقطع المغناطيس أن تُغيِّر من اتجاهها أثناء الدوران، بحيث تتقابل الأقطاب المتجاذبة وتلتصق المكعبات ببعضها. ويسعى الباحثون إلى تصميم خوارزميات تُمكِّن المكعبات من التعرف على بعضها، والالتحام ببعضها لتنظيم نفسها ذاتيًّا في أشكال مختلفة، مثل: مقعد، أو سلم، أو مكتب. ويأمل الباحثون أن تُستعمَل هذه المكعبات بعد تطويرها وتصغير حجمها وتجهيزها بمعدات، مثل: كاميرا، أو إضاءة، أو بطاريات، في أغراض عمليات الإنقاذ أثناء الكوارث والحروب، وإصلاح المباني والكباري.

  • إنشاء أول ناطحة سحاب خفية في العالم
    مها زاهر · ١ أكتوبر ٢٠١٣

    يتباهى المعماريون في العادة بالارتفاعات الشاهقة والتصميمات المبهرة للمباني التي تشد الانتباه وتلفت النظر، بينما يسعى مصممو برج «إنفينيتي»، الذي تشرع في بنائه كوريا الجنوبية بمدينة سيول، لدخول تاريخ المعمار بأول ناطحة سحاب تختفي عن أعين الناظرين. ويعتمد إخفاء البرج على حيلة من حيل الخداع البصري، وذلك بتركيب ١٨ آلة تصوير تلتقط صورًا حية للبيئة المحيطة بالبرج من زوايا معينة، وتبثها عبر المئات من صفوف شاشات إل إي دي المنتشرة على واجهة البرج الزجاجية. وستعمل الصور الحية المعالجة رقميًّا على التمويه على مظهر البرج، والإيحاء للمارة بعدم وجوده، من خلال رؤيتهم صور المناظر المحيطة التي يخفيها البرج. وسيرتفع البرج ٤٥٠ مترًا فوق سطح الأرض، وسيضم عدة أنشطة ترفيهية؛ منها: مطاعم، وملاهٍ، وقاعة عرض سينما رباعية الأبعاد، وحديقة خارجية تمتد من ارتفاع ٢٨٥ مترًا إلى ٣٢٠ مترًا، وثالث أعلى منصة مراقبة في العالم على ارتفاع ٣٩٢ مترًا. ومن المخطط أن يُجهز البرج لتوليد الكهرباء بالطاقة الشمسية والرياح. ويهدف هذا المشروع إلى إظهار التفوق التكنولوجي لكوريا، والاحتفال بالمجتمع الخارجي عن طريق إخفاء نفسه، وإبراز البيئة المحيطة به.

  • رقم قياسي جديد لأرفع زجاج في العالم
    مها زاهر · ٢٤ سبتمبر ٢٠١٣

    وجد لوحٌ من الزجاج يبلغ سُمكُه ذرتان فقط طريقَه إلى سِجلِّ الأرقام القياسية بموسوعة «جينيس» للأرقام القياسية لعام ٢٠١٤. وقد لعبت الصدفة دورًا في صناعة أرفع لوح من الزجاج في العالم عندما كان باحثون من جامعتي «كورنول» الأمريكية و«أولم» الألمانية يحاولون تخليق الجرافين، ولاحظوا وجود مادة لزجة فوق الجرافين، وبالكشف عنها بمجهر الإلكترونات اتَّضح أنها لوح ثنائي الأبعاد من الزجاج العادي المكون من ذرات السيليكون والأكسجين. ويرجح الباحثون أن تفاعلًا لمادة النحاس المستخدم في صناعة الجرافين وسخان مصنوع من الكوارتز نتج عن تسريب غير مقصود للهواء أثناء صناعة الجرافين أدَّى إلى هذا الابتكار. تأتي أهمية هذا الاكتشاف من كونها تُمكِّن العلماء من التعرف بصورة أكبر على خصائص مادة الزجاج؛ فقد استطاع الباحثون مراقبة ترتيب الذرات في الزجاج، والتي تشبه ترتيب الذرات في السوائل، بينما يظهر الزجاج بمظهر المواد الصلبة. ويعتقد الباحثون أن استخدام هذا الابتكار في المستقبل قد يساعد على تحسين أداء الأجهزة الإلكترونية عن طريق رفع كفاءة الترانزستور داخل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية.

  • بطارية من الميكروبات لتوليد الكهرباء
    مها زاهر · ٢٤ سبتمبر ٢٠١٣

    استطاع فريق من المهندسين بجامعة «ستانفورد» ابتكار بطارية حيوية تستخدم نوعًا من الميكروبات لتوليد الكهرباء أثناء هضمها للبقايا العضوية في المصارف ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي، وكذلك في البحيرات ومياه الشواطئ حيث يتم التخلص من الأسمدة والمخلفات العضوية. وتتواجد تلك الميكروبات في الطبيعة في البيئات الخالية من الهواء؛ حيث تستخرج غذاءها من التفاعل مع أكسيد المعادن وتُحوِّله إلى وقود حيوي. ويبدو تصميم البطارية بسيطًا وفعالًا في آن واحد؛ حيث يحتوي على قطبين: الأول سالب والآخر موجب. وتتعلق مستعمرات من الميكروبات التي كونت ما يشبه السلوك النانوية للتخلص من الإلكترونات الفائضة بالقطب السالب، وكلما تناولت الميكروبات المواد العضوية وحوَّلتها إلى إلكترونات تنقلها خيوط الكربون المتدلية بالقطب السالب إلى القطب الموجب المصنوع من أكسيد الفضة. ويقدر الباحثون أن هذه البطارية يمكنها استخراج حوالي ٣٠٪ من الطاقة المحتملة المختزنة في المخلفات السائلة، وهو ما يعادل كفاءة الخلايا الشمسية في تحويل ضوء الشمس إلى طاقة، كما أن هذا الابتكار عند تعميمه يمكن أن يتحول إلى محطات صغيرة لمعالجة مياه الصرف التي تكلف الدول المتقدمة حوالي ٣٪ من طاقتها الكهربائية.