O trilionime de secunda pentru incalzirea apei!

0

O echipa de cercetatori din cadrul catorva institutii germane, inclusiv Center for Free-Electron Laser Science CFEL, o colaborare intre DESY, the University of Hamburg si the German Max Planck Society, a pus la punct un nou mod de a fierbe apa in mai putin de o trilionime de secunda.

Conceptul teoretic, ce nu a fost inca demonstrat in practica, ar putea incalzi o cantitate mica de apa pana la o temperatura de 600° C in doar o picosecunda (o trilionime de secunda). Acest timp este mult mai scurt decat proverbialul clipit din ochi: o secunda este comparativ cu picosecunda ceea ce inseamna 32 de milenii fata de o secunda.

Un singur puls”terahertz ” poate incalzi un nor de apa la 600 de grade Celsius, lasand moleculele intacte. Foto: Oriol Vendrell/DESY 

Acesta face ca aceasta tehnica sa fie cea mai rapida metoda de incalzire a apei de pe Pamant.

„Apa este cel mai important mediu in care procesele chimice si biologice au loc”, explica Dr. Oriol Vendrell de la Center for Free-Electron Laser Science (CFEL).

„Apa nu este doar un solvent pasiv, ea joaca un roil extrem de important in dinamica proceselor chimice si biologice prin stabilizarea unor anumiti compusi chimici si permitand un anumit tip de reactii chimice”.

Tot ceea ce ce trebuie facut pentru a realiza acest proces ultrarapid de incalzire a apei este o descarcare concentrata de radiatii „terahertz”. Acest tip de readiatie este realizat prin valuri electromagnetice cu o frecventa situata undeva intre undele radio si spectrul infrarosu. Aceste descarcari terahertz pot fi generate cu ajutorul unor aparate numite lasere fara electroni, ce trimit electronii accelerati de-a lungul unui traseu jalonat foarte exact si bine stabilit. Particulele emit, in cadrul acestui proces, valuri electromagnetice la fiecare curba, care se adauga la jetul deja puternic al laserului.

Cercetatorii au calculat efectul interactiunii dintre o asemnenea descarcare de tip „terahertz” cu apa. Simularile au fost efectuate la Supercomputer Center Jülich si au constat intr-un total de 200,000 de ore de procesare folosind un supercomputer cu o putere de procesare paralela extrem de ridicata. Calculele efectuate pe un computer clasic ar fi durat aproximativ 20 de ani. „Am calculat ca este posibil sa incalzim lichidul la aproximativ 600 de grade Celsius in doar o picosecunda, obtinand un mediu fierbinte de tranzit si fara structura, ce pastreaza densitatea lichidului, lasand moleculele de apa intacte”, explica Vendrell.

Noua metoda poate incalzi aproximativ un nanolitru de apa (o milionime dintr-un litru) intr-un puls. Poate ca pare a fi o cantitate infima, insa aceasta este destul de mare pentru marea majoritate a experimentelor. Pentru comparatie, imprimantele cu inkjet sufla picaturi mici avand un picolitru, care sunt de mii de ori mai mici decat un nanolitru.

„Ideea consta in incalzirea solventului‘ in asa fel incat sa inceapa procesele chimice pe care dorim sa le incepem, in acelasi moment si apoi sa urmarim cum evolueaza reactiile„, explica Vendrell, care a lucrat cot la cot cu co-autorii acestui studiu Pankaj Kr. Mishra si Profesor Robin Santra, de la CFEL. Cu toate ca acest mini-nor se va destrama in mai putin de o milisecunda (o miime dintr-o secunda), el exista destul de mult timp pentru a dezvalui tot ceea ce este interesant de vazut in cadrul reactiilor termice, precum combinarea micilor molecule organice pentru a forma noi substante. Echipa investigheaza in acest moment cum afecteaza pulsul de radiatie terahertz diversele molecule dizolvate in apa, de la cele anorganice la sistemele biologice.

Desfasurarea reactiei poate fi urmarita cu ajutorul unor pulsuri foarte scurte de raze X, precum cele care vor fi produse de catre laserul lung de 3.4 km. European XFEL, care este in curs de finalizare, intre campusul DESY din Hamburg si orasul din apropiere, Schenefeld. Atunci cand va fi finalizat, acest laser va putea elibera 27,000 de pulsuri de raze X pe secunda, ce pot fi folosite pentru a inregistra diferitele stadii ale proceselor chimice.

Unul dintre avantajele acestei metode de incalzire a apei este faptul ca pulsul terahertz poate fi sincronizat cu pulsul de raze X la inceputul procesului si apoi urmari evoluti in timp, in momente extrem de bine definite. „Mediul de scurta durata si extrem de fierbinte creat prin acest tip de puls ar putea avea proprietati extrem de interesante si ar putea fi folosit ca o matrice pentru a studia procesele chimice ce au loc in cadrul lui” spune Vendrell. „Acesta va fi subiectul urmatoarelor studii”.

sursa: http://www.desy.de/information__services/press/pressreleases/@@news-view?id=6901

Află cum să scapi de oboseală și să-ți crești nivelul de vitalitate

Share.

About Author

Razvan este arhitect, ca si formare, un spirit-ghid, ca si chemare.

Leave A Reply

Citește articolul precedent:
Calea de mijloc – un film scurt care TREBUIE vizionat

Nu prea sunt multe de spus, imaginile vorbesc de la sine. Prezentarea filmului, de mai jos, este tot ceea ce...

Închide