Międzynarodowy zespół naukowców wykazał, że podróże w kosmos mogą wydłużyć życie mikroskopijnego nicienia.

Doświadczenia przeprowadzone przez naukowców z Francji, Japonii, Kanady, USA i Wlk. Brytanii pokazują, że po wysłaniu nicienia Caenorhabditis elegans (C. elegans) w kosmos, akumulacja toksycznych białek, które zazwyczaj gromadzą się w starzejących się mięśniach, zostaje powstrzymana.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Scientific Reports, zespół opisuje również grupę genów, których ekspresja ulega osłabieniu w czasie lotu kosmicznego, a kiedy to samo dzieje się tu na Ziemi, to zazwyczaj wydłuża się życie nicieni.

Podjęta w toku prac analiza nicieni miała na celu pogłębienie wiedzy o utracie masy kostnej i mięśniowej, której doświadczają astronauci w następstwie długich lotów w kosmos. C. elegans stanowią doskonały substytut do badania długofalowych zmian fizjologii człowieka, ponieważ utrata mięśni dotyka je w wielu podobnych warunkach, co ludzi. Nicień był pierwszym organizmem wielokomórkowym, którego struktura genetyczne została całkowicie zmapowana, a wiele z jego 20.000 genów spełnia dokładnie takie same funkcje, co geny człowieka. Dwieście z tych genów pełni rolę promotorów funkcji mięśni, a od 50% do 60% z nich ma wyraźne odpowiedniki ludzkie.

Ponadto nicienie C. elegans mogą żyć i rozmnażać się w kosmosie przez co najmniej sześć miesięcy, co sprawia, że są idealnym i opłacalnym układem eksperymentalnym do badania skutków pobytu w kosmosie w czasie długich i odległych misji. Badania przeprowadzane w kosmosie przynoszą nam informacje o organizmie człowieka, których nie moglibyśmy pozyskać na Ziemi.

Jeden z autorów raportu z badań, dr Nathaniel Szewczyk z Uniwersytetu w Nottingham, Wlk. Brytania, zauważa: "Zidentyfikowaliśmy siedem genów, w przypadku których nastąpiła w kosmosie regulacja w dół, a ich inaktywacja przedłużyła życie w warunkach laboratoryjnych".

Chociaż naukowcy nie są w 100% pewni, jaką rolę pełnią te geny w regulacji długowieczności, są przekonani, że biorą one udział w odczuwaniu przez nicienie środowiska i sygnalizowaniu przez nie zmian w metabolizmie w celu przystosowania się.

Dr Szewczyk podaje przykład: "Jeden ze zidentyfikowanych przez nas genów koduje insulinę, która - ze względu na cukrzycę - jest dobrze znana ze swojej roli w regulacji metabolicznej. W przypadku nicieni, much i myszy insulina jest także powiązana z modulacją długości życia".

Dr Szewczyk wskazuje na implikacje tych odkryć dla eksploratorów kosmosu: "Większość z nas wie, że mięśnie zazwyczaj kurczą się w kosmosie. Najnowsze wyniki sugerują, że to niemal z pewnością reakcja adaptacyjna, a nie patologiczna. Wbrew intuicji mięśnie mogą się lepiej starzeć w kosmosie niż na Ziemi. Być może lot kosmiczny spowalnia także proces starzenia".

W ramach doświadczenia przeprowadzonego w 2004 r., partia żywych nicieni została wysłana z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) na pokładzie holenderskiej misji DELTA.

Wysłano je następnie w pięć kolejnych lotów kosmicznych z ISS, aby dowiedzieć się więcej o skutkach mikrociążenia na fizjologię organizmu człowieka.

W 2003 r. nicienie C. elegans dr Szewczyka trafiły na pierwsze strony gazet, kiedy przeżyły bez szwanku katastrofę promu kosmicznego Columbia. Wydobyte kilka tygodni po katastrofie, nadal znajdowały się na płytkach Petriego, na których je umieszczono, gdyż znajdowały się w aluminiowych skrzynkach, w których były w stanie przeżyć powrót.

Referencje dokumentu: Honda, Y., et al. 'Genes down-regulated in spaceflight are involved in the control of longevity in Caenorhabditis elegans', Scientific Reports, 2012. doi:10.1038/srep00487. Źródło: CORDIS

Poszukiwanie tego kogoś szczególnego, aby stał się partnerem, opiera się najczęściej na wychwalaniu swoich predyspozycji. Ptaki, tak jak pawie, mogą prezentować swoje upierzenie, a inny gatunek może pochwalić się swoim nowym, luksusowym wozem, aby zainteresować partnerkę. W toku nowych badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół naukowców, pracujący pod kierunkiem Uniwersytetu w Bristolu, Wlk. Brytania, odkryto, że samce świerszczy stosują podobną taktykę wabienia partnerek za pomocą śpiewu. Badania, których wyniki zostały zaprezentowane w czasopiśmie PNAS, zostały dofinansowane z grantu Działania Marie Curie Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

Odgłosy świerszczy w czasie letnich nocy to wręcz norma. Samce świerszczy zasadniczo zachwalają się przed partnerkami za pomocą długich i powtarzających się śpiewów. Składają skrzydełka razem i wprawiają je w drgania rezonansowe, wytwarzając głośny i intensywny dźwięk. Dźwięk ten umożliwia samicy świerszcza nie tylko zlokalizowanie samca, ale również rozpoznanie jego predyspozycji jako partnera na podstawie wydawanego przez niego odgłosu.

Naukowcy są przekonani, że samice świerszczy zwykle preferują większych samców jako partnerów, gdyż są lepsi w znajdowaniu i wykorzystywaniu zasobów. A odzwierciedla to odgłos wydawany przez samca. Większe samce wydają niskie odgłosy, a mniejsze wysokie. Aby rozpoznać wielkość samca, samica musi więc słuchać jego odgłosów - których, jak sądzili naukowcy, nie można podrobić. Byli o tym przekonani do momentu odkrycia, ze gatunki z podrodziny Oecanthinae - małe, niemal przezroczyste i niezwykle oryginalne organizmy są w stanie zmieniać wysokość śpiewu wraz z temperaturą. Jeden z gatunków, Oecanthus henryi, śpiewa wysokim i piskliwym tonem o częstotliwości 3,6 kiloherca (kHz) w temperaturze 27 stopni Celsjusza i głębokim basem o częstotliwości 2,3 kHz w temperaturze 18 stopni Celsjusza. Aczkolwiek nikt tak naprawdę nie wiedział, jak im się to udaje, ani nawet, jak to robią. W toku ostatnich badań udało się to odkryć.

Naukowcy zbadali tę ciekawą biomechanikę za pomocą zaawansowanej techniki zwanej mikroskanowaniem dopplerowską wibrometrią laserową, która potrafi wychwytywać maleńkie wibracje. Technika jest na tyle czuła, że może wykryć ruch mniejszy od atomowej długości wiązania. Skrzydełka gatunków z podrodziny Oecanthinae wibrowały w większym zakresie, niemniej naukowcy odkryli, że schemat drgań był niezwykły. Drgało całe skrzydełko a nie tylko jego niewielka część, a zamiast jednej szczytowej wartości drgania bliskiej częstotliwości śpiewu, zaobserwowano dwie połączone.

Autorka naczelna, dr Natasha Mhatre z Wydziału Nauk Biologicznych Uniwersytetu w Bristolu powiedziała: "Niezwykły, długi kształt ich skrzydeł zawsze nas intrygował. Dzięki wykorzystaniu metody zwanej modelowaniem za pomocą elementów skończonych, zapożyczonej z inżynierii, byliśmy w stanie wykazać, że ta geometria ma tutaj kluczowe znaczenie. Kiedy skrzydła przechodzą z krótkich w długie, różne tryby drgań zaczynają się do siebie zbliżać pod względem częstotliwości i amplitudy, łącząc się ze sobą".

Naukowcy odkryli, że częstotliwość śpiewu nie jest już powiązana z wielkością, tylko z szybkością z jaką gatunki Oecanthinae są w stanie poruszać skrzydełkami. A ponieważ są zimnokrwiste, ich aktywność pozostaje pod wpływem temperatury. Zatem kiedy wzrasta temperatura, są bardziej żwawe i wydają szybsze odgłosy w wyższej częstotliwości.

"Czasami zrozumienie, jak coś działa ma zasadnicze znaczenie dla zrozumienia, dlaczego w ten właśnie sposób działa" - stwierdza dr Mhatre. "Poznanie mechaniki prowadzi do poznania ewolucji śpiewu gatunków Oecanthinae. Analizując mechanikę wykazaliśmy, że zmienna częstotliwość śpiewu jest produktem ubocznym rosnącej siły śpiewu, a nie cechą pożądaną samą w sobie".

Referencje dokumentu: Mhatre, N., et al. 'Changing resonator geometry to boost sound power decouples size and song frequency in a small insect'. PNAS Plus. doi: 10.1073/pnas.1200192109. Źródło: CORDIS. Źródło ilustracji: Secrets of wing mechanics in tree crickets, Human Frontier Science Program.

Zespół europejskich naukowców odkrył supergorące i superszybkie tornada na Słońcu, które mogą przyczynić się do wyjaśnienia wielu nierozstrzygniętych zagadnień z dziedziny fizyki. "Magnetyczne" tornada, opisane w czasopiśmie Nature, które osiągają prędkość do 10.000 kilometrów na godzinę, całkowicie przyćmiewają swym rozmiarem wszystko, co występuje na Ziemi. Najszybsze tornado, jakie odnotowano na Ziemi osiągnęło prędkość około 486 km/h i żadną miarą nie jest zjawiskiem powszechnym. Magnetyczne tornada na Słońcu - powstające w wyniku wirowania struktur pól magnetycznych, które wymuszają ruch spiralny plazmy - nie dość, że są powszechne, to mogą zawierać klucz do zagadki od dawna nurtującej fizyków: dlaczego powierzchnia Słońca jest chłodniejsza od zewnętrznej warstwy jego własnej atmosfery.

Powszechnie dostępna wiedza na temat ognia (podobnie jak i zdrowy rozsądek) podpowiada, że im bliżej ognia tym cieplej. Słońce jednak niezupełnie stosuje się do tej logiki. Jądro Słońca ma zdumiewającą temperaturę 15.000.000 stopni Celsjusza, a jego powierzchnia schładza się do 5.500 stopni Celsjusza - zgodnie z logiką im dalej, tym chłodniej. Gwiazda schładza się do zaledwie 4.300 stopni Celsjusza, kiedy warstwa atmosfery Słońca - fotosfera - wchodzi w kontakt z chromosferą. W chromosferze jednak rzeczy zostają postawione na głowie. Kiedy chromosfera zaczyna się łączyć z zewnętrzną warstwą atmosfery Słońca czyli koroną, temperatura wzrasta do 100.000 stopni Celsjusza i dalej rośnie do skwierczących 2.000.000 stopni Celsjusza w części korony, która znajduje się najdalej od Słońca. Nad tą akordeonową sekwencją gorąca głowiło się wielu naukowców. Najnowsze odkrycie magnetycznych tornad może stanowić rozwiązanie tej łamigłówki.

Profesor Robertus Erdélyi, kierownik Ośrodka Badawczego Fizyki Słońca i Plazmy Kosmicznej (SP2RC) Wydziału Matematyki i Statystyki Uniwersytetu w Sheffield wyjaśnia: "Jednym z głównych zagadnień współczesnej astrofizyki jest pytanie o powód, dla którego atmosfera gwiazdy, takiej jak nasze Słońce, jest znacznie cieplejsza od jej powierzchni? Wyobraźmy sobie, że wspinając się np. na szczyt o wysokości powyżej 1.000 m n.p.m. w górach Szkocji wraz ze wzrostem wysokości robi się coraz cieplej".

"Istnieje zgoda, co do tego, że energia pochodzi spod powierzchni Słońca, ale w jaki sposób ta potężna ilość energii przemieszcza się do atmosfery otaczającej Słońce pozostaje tajemnicą. Jesteśmy przekonani, że odkryliśmy dowód w formie wirowych struktur magnetycznych - słonecznych tornad - kanalizujących niezbędną energię w postaci fal magnetycznych w celu ogrzania namagnetyzowanej plazmy słonecznej".

"Donosimy tutaj o odkryciu wszechobecnych, magnetycznych tornad słonecznych i ich sygnatur w odległości kilku tysięcy kilometrów od powierzchni Słońca, na najgorętszych obszarach atmosfery Słońca, w których temperatura wynosi kilka milionów stopni Kelwina. To olbrzymi postęp w tej dziedzinie".

Szacuje się, że w każdej chwili nad powierzchnią Słońca przechodzi 11.000 magnetycznych tornad, z których każde ma szerokość ponad 1.600 km. Mimo ich liczby i rozmiarów nigdy wcześniej nie zostały dostrzeżone.

Dr Sven Wedemeyer-Böhm z Uniwersytetu w Oslo, Norwegia, kierownik zespołu badawczego, objaśnia odkrycie: "Te wydarzenia stanowią raczej niewielkie detale Słońca. Najwyraźniej widoczne są jako wirowe struktury w chromosferze - warstwie atmosferycznej między fotosferą (tj. powierzchnią) a koroną, która znajduje się powyżej. Chromosfera jest niezwykle trudna do obserwacji. Dokonanie tego odkrycia stało się możliwe dopiero teraz, poprzez połączenie najnowocześniejszego, naziemnego teleskopu słonecznego (szwedzkiego teleskopu słonecznego 1-m) z nowym, kosmicznym teleskopem słonecznym (Obserwatorium Dynamiki Słońca NASA), co umożliwiło nam dostrzeżenie nawet drobnych detali na naszym Słońcu".

W następstwie odkrycia tych tornad, zespół był w stanie wysnuć teorię, że mogą być one odpowiedzialne za przenoszenie energii w formie fal magnetycznych z rezerwuaru energii pod powierzchnią Słońca, zwanego strefą konwekcyjną, gdzie jest najgoręcej, do zewnętrznej atmosfery.

Dr Wedemeyer-Böhm dodaje: "Wykazaliśmy, że magnetyczne tornada kanalizują energię w górę, od powierzchni Słońca w kierunku korony. Magnetyczne tornada stanowią zatem istotny krok na drodze do rozwiązania nurtującego od dłuższego czasu problemu nagrzewania się korony. Intrygującym jest również fakt, że wystarczą zaledwie dwa elementy, aby wywołać to zjawisko: 1) magnetyczne pola i 2) przepływy wirowe, które występują w ciągach odwrotnych, w pobliżu powierzchni Słońca, jako następstwo 'efektu wanny'. Obydwa są wszechobecne na powierzchni naszego Słońca, co wyjaśnia ogromną liczebność, co najmniej 11.000 magnetycznych tornad w każdej chwili. Ich potężna liczba jest niezwykle istotnym odkryciem, ponieważ wszechobecność jest warunkiem niezbędnym do zadziałania mechanizmu ogrzewania korony".

Odkrycie to ma również istotne następstwa bliżej nas, w kontekście wytwarzania czystej energii tutaj na Ziemi - jak podkreśla profesor Robertus Erdélyi.

"Jeżeli poznamy, jak natura ogrzewa namagnetyzowane plazmy, tak jak w przypadku tornad obserwowanych na Słońcu, pewnego dnia będziemy w stanie wykorzystać ten proces do opracowania niezbędnej technologii i zbudowania na Ziemi urządzeń produkujących bezpłatną, czystą, ekologiczną energię. Dzięki prowadzonym przez nas wspólnym pracom badawczym, wydaje się, że poczyniony został zasadniczy krok naprzód w kierunku rozwikłania tajemnic spowijających poważny i ekscytujący problem astrofizyki plazmy, zbliżając nas coraz bardziej do znalezienia rozwiązania".

Naukowcy byli w stanie zaobserwować tornada słoneczne w zewnętrznej atmosferze Słońca, rozciągające się na tysiące mil od powierzchni gigantycznej gwiazdy, za pomocą teleskopów satelitarnych i naziemnych. Na podstawie uzyskanych danych mogli opracować warstwową sekwencję obrazów 3D tornad, a także przeprowadzili symulację ich ewolucji za pomocą najnowocześniejszych kodów cyfrowych, wykorzystując odciski magnetyczne wykryte dzięki zastosowaniu nowatorskich teleskopów wysokiej rozdzielczości.

Źródło: CORDIS

Naukowcy stworzyli stabilną wersję "molekuły trofeum", wymykającą się badaczom przez całe dekady, która może pomóc w produkcji czystszej energii jądrowej.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Science, zespół, złożony z naukowców z brytyjskich uczelni w Nottingham i Manchesterze, wykazał, że jest w stanie przygotować ostateczny azotek uranu, który jest stabilny w temperaturze pokojowej. Co więcej, naukowcy udowodnili, że związek może być przechowywany w słojach w postaci skrystalizowanej lub w formie proszku.

Badania uzyskały wsparcie z finansowanego ze środków unijnych projektu UNCLE (Uran w niekonwencjonalnych środowiskach ligandów), który otrzymał grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) dla początkujących naukowców w wysokości 999.996 EUR.

Naukowcy informują, że przełom może mieć w przyszłości implikacje dla sektora energetyki jądrowej, gdyż materiały na bazie azotku uranu mają potencjał, by zapewnić opłacalną alternatywę dla obecnych, mieszanych paliw jądrowych wykorzystywanych w reaktorach, ponieważ azotki cechują się wyższą gęstością, temperaturą topnienia i wskaźnikiem przewodzenia ciepła. Ponadto, proces zastosowany przez naukowców do stworzenia związku może zapewnić czystsze procesy w niższej temperaturze niż metody wykorzystywane obecnie.

Wcześniejsze próby przygotowania potrójnych wiązań uran-azot wymagały bardzo niskich temperatur rzędu 5 stopni Kelwina (-268 stopni Celsjusza) - z grubsza odpowiednika temperatury przestrzeni międzygwiazdowej - a przez to sprawiały trudności w pracy i manipulacji, wymagając specjalistycznego sprzętu i technik.

Azotki uranu są zazwyczaj przygotowywane poprzez zmieszanie diazotu lub amoniaku z uranem w wysokiej temperaturze i pod dużym ciśnieniem. Niestety, jednak trudne warunki reakcji występujące w toku przygotowywania powodują wprowadzanie zanieczyszczeń, które trudno usunąć - twierdzą naukowcy. W ostatnich latach naukowcy skoncentrowali się zatem na zastosowaniu niskotemperaturowych metod molekularnych, ale wszystkie poprzednie próby kończyły się produktem mostkowym, a nie docelowym, stabilnym produktem - azotkami.

Metoda wykorzystana w toku badań polega na zastosowaniu niezwykle "masywnych" ligand azotowych (molekuł organicznych związanych z metalem) do owinięcia wokół ośrodka uranu i stworzenia ochronnej przestrzeni, w której może osadzić się azotek. Azotek został ustabilizowany za pomocą syntezy w obecności słabo związanego kationu sodu (jonu naładowanego dodatnio), który zablokował reakcję azotku z innymi pierwiastkami. Na ostatnim etapie, sód został delikatnie wydobyty ze struktury, pozostawiając ostateczne, stabilne wiązanie potrójne azotku uranu.

Dr Stephen Liddle z Uniwersytetu w Nottingham zauważa: "Zaleta tej pracy polega na jej prostocie - otoczkowanie azotku uranu niezwykle masywną, nośną ligandą, stabilizacja azotku w czasie syntezy za pomocą sodu i następnie sekwestracja sodu w łagodnych warunkach umożliwiły nam w końcu wyodrębnienie ostatecznego wiązania azotku uranu".

"Główną motywacją do podjęcia tych prac było pogłębienie naszej wiedzy o charakterze i zakresie kowalencyjności w wiązaniu chemicznym uranu. To niezwykle interesujące i ważne, ponieważ może pomóc w pracach nad ekstrakcją i odseparowaniem 2% - 3% wysoce radioaktywnych materiałów z odpadów atomowych.

Profesor Eric McInnes z Uniwersytetu w Manchesterze dodaje, że spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) - technika wykorzystana przez zespół do badania materiałów z elektronami niesparowanymi, "może przynieść szczegółowe informacje o lokalnym środowisku elektronów niesparowanych, a to mona wykorzystać do poznania struktury elektronowej jonu uranu w tym nowy azotku".

"Okazuje się, że nowy azotek zachowuje się odmiennie od analogicznych pod innymi względami materiałów, a to może mieć istotne następstwa w chemii aktynowców, która ma decydujące znaczenie technologiczne i środowiskowe w cyklu paliwowym" - podsumowuje.

Referencje dokumentu: King, D.M., et al. (2012) Synthesis and Structure of a Terminal Uranium Nitride Complex. Science. DOI:10.1126/science.1223488. Źródło: CORDIS

Zob. też: Azotek uranu - nadzieja energetyki

W przeddzień konferencji Fizyki Wysokich Energii - ICHEP, w CERNie odbyło się specjalne seminarium naukowe. Eksperymenty ATLAS i CMS przedstawiły na nim swoje najnowsze, wstępne wyniki poszukiwania bozonu Higgsa. Oba eksperymenty zaobserwowały nową cząstkę o masie w okolicy 125-126 GeV.

1. Symulacja zobrazowania obecności bozonu Higgsa w detektorze CMS w LHC, CERN

- Obserwujemy w naszych danych wyraźne oznaki, na poziomie 5 sigma, nowej cząstki mającej masę w okolicy 126 GeV. Jesteśmy świadkami tej emocjonującej chwili dzięki wyśmienitemu działaniu LHC i eksperymentu ATLAS, oraz dzięki ofiarnej pracy bardzo wielu ludzi - powiedziała Fabiola Gianotti, lider eksperymentu ATLAS, - ale przygotowanie wyników do publikacji będzie wymagać jeszcze odrobiny czasu.

- To na razie wstępne wyniki, ale obserwowany przez nas sygnał 5 sigma, o masie w okolicy 125 GeV, jest wstrząsający. To naprawdę nowa cząstka. Wiemy, że to musi być bozon, i to najcięższy kiedykolwiek zaobserwowany. - powiedział Joe Incandela, lider eksperymentu CMS. - To ma ogromne konsekwencje i właśnie dlatego musimy dołożyć wszelkich starań, aby jak najrzetelniej upewnić się co do naszych wyników.

- Trudno, aby takie wyniki nie wywoływały emocji - powiedział Sergio Bertolucci, dyrektor CERNu do spraw naukowych. - W zeszłym roku ogłosiliśmy, że w 2012 roku albo znajdziemy nową cząstkę podobną do bozonu Higgsa, albo wykluczymy istnienie cząstki Higgsa w Modelu Standardowym. Zaryzykuję stwierdzenie, że jesteśmy w przełomowym momencie: obserwacja nowej cząstki wskazuje drogę ku lepszemu, bardziej szczegółowemu zrozumieniu tego, co naprawdę widzimy w danych.

Prezentowane dzisiaj wyniki nie mają ostatecznego charakteru. Są oparte na danych zebranych w 2011 i 2012 roku, przy czym te z 2012 roku są nadal w trakcie analizy. Publikacja prezentowanych dzisiaj analiz jest spodziewana z końcem lipca. Kolejne dane z LHC umożliwią uzyskanie bardziej kompletnego obrazu tego, co obecnie widzimy.

Następnym krokiem będzie dokładne poznanie natury obserwowanej cząstki i jej znaczenia dla naszego zrozumienia Wszechświata. Czy okaże się tak długo poszukiwanym bozonem Higgsa, ostatnim brakującym elementem Modelu Standardowego? A może okaże się czymś bardziej egzotycznym? Model Standardowy daje nam niezwykle dokładny opis materii tworzącej nas i cały widzialny kosmos, oraz sił na nią działających. Niemniej, widoczna część Wszechświata to zaledwie 4% całości. Bardziej egzotyczna odmiana Higgsa mogłaby stanowić pomost do zrozumienia tych 96% Wszechświata, które pozostają dla nas niewidzialne.

- To kamień milowy w naszym zrozumieniu świata - powiedział Rolf Heuer, dyrektor naczelny CERNu. - Odkrycie cząstki zgodnej z przewidywanym bozonem Higgsa otwiera drogę do bardziej szczegółowych badań, wymagających większej ilości danych, które sprecyzują własności nowej cząstki, a może nawet rzucą światło na inne zagadki Wszechświata.

Upewnienie się co do tożsamości nowej cząstki wymaga o wiele więcej danych i będzie czasochłonne. Niezależnie od tego czego jeszcze dowiemy się o cząstce Higgsa, dokonujemy właśnie wielkiego kroku naprzód w zrozumieniu fundamentalnej struktury materii.

[Komunikat prasowy CERN, tłum. Paweł Brückman de Renstrom]

Operacje chirurgiczne niemal spowszedniały, niemniej subtelność procedur medycznych dotyczących mózgu i rdzenia kręgowego zmusza lekarzy i pacjentów do rozważania rozwiązań alternatywnych. Europejscy naukowcy mogą jednak to zmienić dzięki opracowaniu lasera, umożliwiającego przeprowadzanie minimalnie inwazyjnej operacji neurochirurgicznej. Osiągnięcie to jest wynikiem prac prowadzonych w ramach interdyscyplinarnego projektu unijnego przez partnerów z siedmiu państw europejskich, którzy opracowali stołowy system laserowy na ciele stałym do cięcia tkanki mózgowej z bezprecedensową precyzją. Wyniki stanowią dorobek projektu MIRSURG (Systemy laserowe na ciele stałym w podczerwieni średniej do minimalnie inwazyjnych zabiegów chirurgicznych), który otrzymał niemal 2,8 mln EUR dofinansowania z tematu "Technologie informacyjne i komunikacyjne" (TIK) Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

Inspiracji do projektu należy szukać w roku 1999, kiedy to naukowcy z Uniwersytetu Vanderbilt w USA usunęli guza mózgu za pomocą lasera na swobodnych elektronach o długości fali 6,45 mikrona. Długość fali ma istotne znacznie, gdyż zakres widmowy podczerwieni średniej został uznany w toku wielu wczesnych eksperymentów z różnymi tkankami miękkimi za najlepiej sprawdzający się w operacjach chirurgicznych. Mimo tego, specjalistyczna wiedza technologiczna nie trafiła do sal operacyjnych, gdyż potrzebnego sprzętu nie można było tam zmieścić. Na przykład lasery na swobodnych elektronach to ogromne obiekty bazujące na akceleratorach, które są zarówno drogie, jak i zazwyczaj nieprzystosowane do rutynowego używania w warunkach klinicznych.

Celem rozpoczętego w 2008 r. projektu MIRSURG było opracowanie źródła laserowego, które emitowałoby falę o długości zbliżonej do 6,45 mikronów (µm) i zapewniało wysoką energię pojedynczego impulsu oraz średnią moc, umożliwiając minimalnie inwazyjny zabieg neurochirurgiczny. Partnerzy projektu są przekonani, że to osiągnięcie wypełni lukę w zakresie laserów na ciele stałym pompowanych diodami w zakresie widmowym średniej podczerwieni około 6,45 mikronów.

"Nie było jak do tej pory zwartych i niezawodnych laserów na ciele stałym o pożądanej długości fali średniej podczerwieni" - zauważył dr Valentin Petrov z Instytutu Optyki Nieliniowej i Spektroskopii Krótkich Impulsów im. Maxa Borna (MBI), który kierował pracami w ramach projektu.

W czasie niedawnego spotkania w Saint-Louis we Francji zespół MIRSURG zaprezentował dosyć zwarty prototyp na ciele stałym, który mieści się na blacie. Pożądana fala optyczna o długości 6,45 mikronów jest generowana poprzez przemianę częstotliwości. Wiązka laserowa o długości fali niemal 2,0 mikronów jest przekształcana na średnią podczerwień za pomocą nieliniowych kryształów optycznych.

Nowy laser emituje krótkie impulsy o długości dokładnie 6,45 mikronów o częstotliwości powtarzania 100 - 200 herców (Hz), co zapewnia docelową, średnią moc ponad 1,0 wata. Znacząco zredukowane straty poboczne przy tej długości fali wynikają z połączenia absorpcji wody i rezonansowego nagrzewania laserowego niewodnych komponentów (białek). Głębokość penetracji w tej długości fali stanowi rząd kilku mikronów, co jest porównywalne z wielkością komórki, a przez to bliskie wartości optymalnej, nieosiągalnej dla żadnego innego, nowoczesnego lasera.

Partnerzy MIRSURG planują dalszą optymalizację nowego lasera stołowego, ocenę jego zdolności do ablacji tkanek oraz, być może w toku kolejnego projektu, zaprezentowanie rzeczywistej operacji z użyciem lasera 6,45 mikrona na ciele stałym "Mam nadzieję, że w najbliższej przyszłości tego typu laser będzie mógł się stać praktycznym narzędziem chirurgicznym w każdej, specjalistycznej sali operacyjnej" - stwierdził dr Petrov.

Źródło: CORDIS

5. lipca w Melbourne w Australii rozpocznie się największa w tym roku konferencja Fizyki Wysokich Energii - ICHEP. W przeddzień, 4-ego lipca, o godz. 9:00, w CERNie odbędzie się seminarium naukowe poświęcone aktualnemu stanowi poszukiwań bozonu Higgsa. Eksperymenty ATLAS i CMS przedstawią wstępne wyniki analizy danych zebranych w roku 2012.

1. Detektor ATLAS © CERN

Zbieranie danych przeznaczonych na konferencję ICHEP trwało do poniedziałku 18 czerwca. Tym samym zakończył się bardzo udany, pierwszy okres pracy akceleratora LHC w 2012 roku - powiedział Steve Myers, dyrektor CERNu do spraw akceleratorów i technologii. - Z wielką niecierpliwością czekam co nam pokażą dane!

Zadaniem akceleratora LHC w bieżącym roku było dostarczenie eksperymentom możliwie największej ilości danych niezbędnych do uzyskania wyników na konferencję ICHEP. Zebranie w okresie od kwietnia do czerwca b.r. większej ilości danych niż w całym 2011 roku było dużym sukcesem. Same eksperymenty doskonaliły sposoby analizy danych, aby jak najwydajniej wybierać zdarzenia mogące zawierać cząstkę Higgsa spośród milionów zderzeń protonów następujących w każdej sekundzie. Dzięki temu znacznie wzrosła ich zdolność obserwacji nowych zjawisk fizycznych. Szybka analiza tej niespotykanej dotąd ilości danych była możliwa dzięki dziesiątkom tysięcy komputerów rozsianych po całym świecie i połączonych w wielką sieć obliczeniową (tzw. Worldwide LHC Computing Grid), której wydajność już przekroczyła pierwotne założenia projektowe.

Mamy obecnie ponad dwa razy więcej danych niż w ubiegłym roku, - powiedział Sergio Bertolucci, dyrektor CERNu do spraw naukowych - to powinno wystarczyć aby stwierdzić czy tendencje [dot. obserwacji bozonu Higgsa - przyp. tłum], które obserwowaliśmy w danych z roku 2011, nadal się utrzymują, czy też zanikają. To bardzo ekscytująca chwila.

W razie odkrycia nowej cząstki, eksperymenty ATLAS i CMS będą potrzebowały sporo czasu, aby upewnić się czy mają do czynienia z od dawna poszukiwanym bozonem Higgsa, ostatnim brakującym ogniwem Modelu Standardowego cząstek elementarnych, czy też jest to bardziej egzotyczna cząstka uchylająca drzwi do nowej fizyki.

To trochę jak dostrzeganie znajomej twarzy w oddali, - powiedział Rolf Heuer, dyrektor naczelny CERNu - czasami trzeba podejść bliżej żeby nabrać pewności czy to rzeczywiście twój najlepszy przyjaciel, czy też jego brat bliźniak.

Model Standardowy daje nam niezwykle dokładny opis materii tworzącej cały widzialny kosmos oraz sił rządzących jej zachowaniem, ale jest wiele powodów aby sądzić, że na tym nie koniec. Na przykład obserwujemy, że widoczna część Wszechświata to zaledwie 4% tego co wydaje się stanowić całość.

Fizycy z całego świata zebrani na konferencji ICHEP w Melbourne połączą się z seminarium w CERNie za pomocą wideo telekonferencji. Po seminarium odbędzie się konferencja prasowa retransmitowana w internecie pod adresem webcast.cern.ch i uzupełniona przystępnymi wyjaśnieniami udzielanymi przez fizyków za pośrednictwem blogów i czatów dostępnych na tej samej stronie internetowej.

Jestem pod ogromnym wrażeniem fantastycznego działania akceleratora LHC. - powiedziała prof. Agnieszka Zalewska z IFJ PAN, naukowy Przedstawiciel Polski w Radzie CERNu -Najwięksi nawet optymiści nie oczekiwali tak szybkiego postępu w zwiększaniu liczby przyspieszanych protonów oraz poprawianiu innych parametrów tego akceleratora. Nic więc dziwnego, że na ostatnim zebraniu Rady CERNu w dniu 21-go czerwca podsumowanie tegorocznej pracy LHC spotkało się z powszechnym aplauzem, a zapowiedzi seminarium w dniu 4-go lipca towarzyszył nastrój prawdziwego podniecenia. Jedno jest pewne - dzięki LHC uczestniczymy w ekscytującym okresie w fizyce cząstek.

Możemy być dumni z polskiego udziału w pracach przy akceleratorze LHC i z udziału polskich grup w eksperymentach ATLAS i CMS - dodała prof. Zalewska. - Dr Andrzej Siemko, na stałe zatrudniony w CERNie, jest jednym z ekspertów, na co dzień odpowiedzialnych za prawidłowe działanie i bezpieczeństwo tego akceleratora o niespotykanej wcześniej skali komplikacji. Polskie zespoły inżynieryjno-techniczne z IFJ PAN i AGH odegrały istotną rolę przy uruchamianiu LHC.

Doskonała praca zderzacza LHC oraz wysoka sprawność detektora CMS w trakcie tegorocznego zbierania danych (2012) to podstawy umożliwiające badanie produkcji cząstki Higgsa w zderzaczu LHC. Środowisko naukowe związane z Warszawską Grupą CMS z napięciem oczekuje seminarium w CERNie 4 lipca, na którym zostaną ogłoszone wyniki dotyczące jej poszukiwań. - powiedział prof. dr hab. Jan Królikowski z Wydziału Fizyki UW reprezentujący Warszawską Grupę CMS (UW, NCBJ, PW) dodając:. Grupa Warszawska wniosła wiodący wkład w budowę systemu wyzwalania na miony PACT tego detektora oraz bardzo aktywnie uczestniczy w analizie danych m.in. poszukując rozpadów cząstek Higgsa na dwa leptony tau.

Środowisko naukowców z wielkim napięciem oczekuje na nowe doniesienia z CERNu o poszukiwaniu cząstki Higgsa. - powiedziała prof. Barbara Wosiek reprezentująca polskie zespoły z Instytutu Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk i Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH pracujące w eksperymencie ATLAS. - Ostanie miesiące to okres wytężonej, wręcz heroicznej, pracy fizyków Współpracy ATLAS. W tym czasie analizowaliśmy ciągły strumień danych, napływających w oszałamiającym tempie z wyśmienicie działającego akceleratora LHC. W czasie seminarium ATLAS przedstawi swoje najnowsze wyniki, oparte na statystyce dwukrotnie większej niż w grudniu 2011 r. Tym samym jeszcze bardziej zbliżymy się do rozszyfrowania tej fundamentalnej zagadki mikroświata.

Zarówno Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego jak i Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie planują zorganizowanie bezpośredniej transmisji seminarium z CERNu w dniu 4-ego lipca b.r.

[CERN, tłum. Paweł Brückman de Renstrom]

Wyniki badań unijnych zaprezentowane w czasopiśmie Journal of Adolescent Health pokazują, że regularne spożywanie posiłków pomaga w utrzymaniu szczuplejszej sylwetki przez nastolatków, niezależnie od zażywania ruchu.

Naukowcy z Instytutu Nauki o Żywności, Technologii Żywności oraz Dietetyki (ICTAN), który jest częścią Hiszpańskiej Krajowej Rady ds. Badań Naukowych (CSIC), odkryli, że nastolatki spożywający ponad cztery posiłki dziennie są szczuplejsi od swoich rówieśników. W Hiszpanii nadwaga lub otyłość dotyczy ponad 25% nastolatków, a zatem odkrycie sposobu, by pomóc im zachować szczupłą sylwetkę to konieczność ze względu na ich dobre samopoczucie i na krajowy budżet opieki zdrowotnej.

Otyłość to przewlekła choroba, która wiąże się z wczesnym wystąpieniem chorób sercowo-naczyniowych, cukrzycy i nowotworów. Co więcej, naukowcy podkreślają, że szczególną uwagę należy zwrócić na otyłość wieku dziecięcego. W toku wielu prac badawczych wykazano, że bardziej prawdopodobne jest, iż otyłe dzieci staną się otyłymi dorosłymi. Regularna aktywność fizyczna wydaje się zapewniać ochronę przed szerokim wachlarzem czynników ryzyka chorób przewlekłych w okresie dzieciństwa i dojrzewania, a połączenie odpowiedniej aktywności fizycznej ze zdrowymi nawykami żywieniowymi może pomóc w profilaktyce otyłości i zaburzeń żywieniowych często występujących w okresie dojrzewania, takich jak słaba mineralizacja kości.

W toku opisywanych badań naukowcy przeanalizowali zachowania żywieniowe nastolatków za pomocą kwestionariusza. Uczestnicy byli pytani o to, czy zazwyczaj spożywają dania gotowe, o tempo jedzenia oraz o częstotliwość i rozłożenie posiłków. Ocenie poddane zostało również spożycie napojów bezalkoholowych za pomocą dobowego wywiadu żywieniowego, w którym naukowcy wykorzystali bazę danych wartości odżywczych produktów żywnościowych do zdefiniowania napojów bezalkoholowych: pogrupowano je na kaloryczne napoje bezalkoholowe, kole i napoje izotoniczne. Przeprowadzono również pomiary podejmowanej aktywności fizycznej w czasie wolnym.

Naukowcy uzyskali w ten sposób dane o poziomie tłuszczu na podstawie obliczenia sumy wartości 6 fałdów skóry i obwodu pasa 1.978 nastolatków (w tym 1.017 dziewcząt) w wieku od 13 do 18 lat z pięciu hiszpańskich miast: Granady, Madrytu, Murcji, Santander i Saragossy.

Otrzymane wyniki wskazały na niższy poziom tłuszczu w organizmie nastolatków, którzy przestrzegali pewnych zdrowych nawyków. Obejmują one spożywanie przedpołudniowych i popołudniowych przekąsek i/lub ponad czterech posiłków dziennie oraz niezbyt szybkie jedzenie - młodzi ludzie, którzy jedli dosyć szybko mieli wyższy poziom tłuszczu w organizmie. Z drugiej strony, regularne spożywanie posiłków występuje niezależnie od nawyków młodych ludzi związanych z ruchem.

Młodzi mężczyźni są wyżsi, więcej ważą, mają większy obwód pasa i szybciej spożywają posiłki niż dziewczęta. Aczkolwiek wskaźnik zgromadzonego przez nich tłuszczu jest niższy. Co więcej, autorzy zaobserwowali, że codzienne spożywanie śniadania jest szczególnie dobroczynne w przypadku chłopców całkowicie stroniących od aktywności fizycznej, ponieważ ci, którzy pomijają ten posiłek, mają wyższe wartości tłuszczu w organizmie. Jedynie 18,5% chłopców nie uprawiało żadnej formy sportu w porównaniu do 48,5% dziewcząt.

W przypadku dziewcząt i chłopców, poziom tłuszczu w organizmie kształtował się w tym samym zakresie, jeśli jedli codziennie śniadanie. Jeżeli chodzi o chłopców, to mediana obwodu pasa wahała się nieco powyżej 75 centymetrów, jeżeli spożywali śniadanie, niezależnie od częstotliwości ćwiczeń fizycznych. Aczkolwiek chłopcy, którzy nie uprawiają sportu i nie jedzą śniadania, mieli średni obwód pasa nieco poniżej 85 centymetrów.

"Kładziemy nacisk na konieczność uwzględniania interakcji między różnymi nawykami żywieniowymi a schematami aktywności fizycznej przy ewaluacji stanu odżywienia oraz na wyjaśnienie i profilaktykę rozwoju otyłości w dzieciństwie i okresie dorastania" - podsumowują naukowcy.

Referencje dokumentu: Gómez Mart¡nez, S., et al., 2012, 'Eating habits and total and abdominal fat in Spanish adolescents: influence of physical activity', Journal of Adolescent Health, 50: 403-409. doi:10.1016/j.jadohealth.2011.08.016. Źródło: CORDIS

Przez wielu uznawany za najbardziej obiecujący materiał przyszłości, grafen wciąż pozostaje substancją drogą i trudną do wyprodukowania. Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN oraz Institut de Recherche Interdisciplinaire w Lille opracowali tanią metodę wytwarzania wielowarstwowych pokryć grafenowych. Nowy sposób nie wymaga użycia specjalistycznej aparatury i może zostać zrealizowany w praktycznie każdym laboratorium.

1. W Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie opracowano tanią i prostą w realizacji metodę chemicznego wytwarzania pokryć grafenowych grubości kilkuset nanometrów. Na zdjęciu doktorantka Izabela Kamińska prezentuje strukturę grafenu. (Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski)

Tanią metodę chemicznego wytwarzania warstw grafenowych opracowały w ramach wspólnego projektu zespoły z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie i Institut de Recherche Interdisciplinaire w Lille. Metoda jest tak prosta w realizacji, że może być przeprowadzona w niemal każdym laboratorium.

Grafen odkryto w 2004 roku, zdzierając warstwy węgla z grafitu za pomocą zwykłej taśmy klejącej. "W tym, co zostało zdarte, można było znaleźć powłoki grubości jednego atomu, czyli właśnie grafen. Jeśli jednak chcemy myśleć o przemysłowych zastosowaniach grafenu, musimy znaleźć lepiej kontrolowane sposoby wytwarzania go w dużych ilościach - i to bez konieczności używania drogiej, specjalistycznej aparatury", mówi doktorantka Izabela Kamińska z Instytutu Chemii Fizycznej PAN, stypendystka Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w ramach programu Międzynarodowe Projekty Doktoranckie. Kamińska przeprowadzała swoje doświadczenia w Institut de Recherche Interdisciplinaire (IRI) w Lille.

Pod względem struktury, grafen jest dwuwymiarową powierzchnią zbudowaną z sześciowęglowych pierścieni. Budową przypomina więc plaster miodu, z tą różnicą, że powierzchnia grafenowa ma najmniejszą grubość z możliwych: zaledwie jednego atomu.

Z unikatową strukturą grafenu wiążą się jego niezwykłe właściwości. Grafen jest niemal całkowicie przezroczysty, ponadstukrotnie wytrzymalszy od stali i bardzo elastyczny. Jednocześnie wykazuje świetne przewodnictwo cieplne i elektryczne, jest więc dobrym materiałem do zastosowań w elektronice, np. do wytwarzania cienkich, elastycznych i wytrzymałych wyświetlaczy lub szybkich układów przetwarzających. Nadaje się też jako materiał do różnego typu biosensorów.

Dotychczasowe metody wytwarzania grafenu - takie jak osadzanie warstwy epitaksjalnej na podłożu metalicznym lub węgliku krzemu, bądź chemiczne lub fizyczne osadzanie z fazy gazowej - wymagają drogiego, specjalistycznego sprzętu i złożonych procedur produkcji. Tymczasem jedyną nieco bardziej złożoną aparaturą, używaną w metodzie wytwarzania pokryć grafenowych z IChF PAN i IRI, jest płuczka ultradźwiękowa, sprzęt dość powszechny w laboratoriach.

Nowy proces wytwarzania warstw grafenowych zaczyna się od grafitu, alotropowej odmiany węgla, która na poziomie molekularnym przypomina kanapkę z wielu płaszczyzn grafenowych. Płachty te są trudne do rozseparowania. Aby osłabić oddziaływania między nimi, grafit należy utlenić, co przeprowadza się z wykorzystaniem metody Hummersa. Otrzymany w ten sposób proszek - tlenek grafitu - jest następnie wsypywany do wody i umieszczany w płuczce ultradźwiękowej. Dzięki ultradźwiękom poszczególne, utlenione płaszczyzny grafenowe się rozdzielają. Efektem jest koloid zawierający pojedyncze płatki tlenku grafenu średnicy ok. 300 nanometrów.

W swoich badaniach naukowcy z IChF PAN i IRI wykorzystywali tlenek grafenu wyprodukowany w Materials Science Division w North East Institute of Science and Technology (NEIST) w indyjskim mieście Dispur. "Jednoatomowej grubości płatki tlenku grafenu to dobry punkt startowy, ale problemem są liczne grupy funkcyjne zawierające tlen. Rzecz w tym, że dramatycznie zmieniają one własności fizyko-chemiczne materiału. Zamiast doskonałego przewodnika mamy... izolator", wyjaśnia Kamińska.

2. Wizualizacja płachty utlenionego grafenu (w lewym górnym rogu) oraz (w prawym dolnym rogu) powierzchni grafenowej z dołączonymi cząsteczkami utlenionego tetratiafulwalenu (TTF). Pierścienie grafenowe składają się z sześciu atomów węgla, pierścienie TTF z trzech atomów węgla i dwóch siarki. (Źródło: IChF PAN, Piotr Gędziorowski)

Aby usunąć tlen z płatków tlenku grafenu, badacze z IChF PAN i IRI postanowili wykorzystać niekowalencyjne oddziaływania pi-pi pojawiające się między pierścieniami węglowymi w tlenku grafenu, a aromatycznymi pierścieniami związku nazywanego tetratiafulwalenem (TTF). Cząsteczka TTF składa się z dwóch pierścieni zawierających po trzy atomy węgla i dwa atomy siarki. "W praktyce wystarczyło wymieszać tlenek grafenu i tetratiafulwalen, a następnie włożyć całość do płuczki ultradźwiękowej. Dzięki oddziaływaniom między pierścieniami TTF i pierścieniami tlenku grafenu następuje redukcja tlenku grafenu do grafenu przy jednoczesnym utlenieniu cząsteczek TTF", opisuje Kamińska.

W wyniku tego procesu, w koloidzie wyjmowanym z płuczki znajdował się trwały kompozyt składający się z płatków grafenu z dołączonymi cząsteczkami TTF. Krople koloidu były następnie nanoszone na elektrodę i osuszane. Płatki grafenowe osadzały się na elektrodzie i formowały na niej gładką powłokę o kontrolowanej grubości, od 100 do 500 nanometrów, złożoną z od kilkudziesięciu do kilkuset naprzemiennych warstw grafenu i cząsteczek TTF. Ostatnim etapem wytwarzania powłoki grafenowej było usunięcie z niej cząsteczek tetratiafulwalenu, co osiągnięto na drodze prostej reakcji chemicznej z odpowiednio dobranym związkiem.

"Jedną z motywacji do badań było poszukiwanie nowych metod detekcji substancji biologicznych. Dlatego po wyeliminowaniu TTF z powłoki grafenowej natychmiast sprawdziliśmy, czy możemy ten związek wprowadzić do niej z powrotem. Okazało się, że tak. Zatem jest możliwe opracowanie procesu, który pozwoli związać wybrany związek chemiczny z cząsteczką TTF, następnie wprowadzić cały kompleks do warstwy grafenowej na elektrodzie i zaobserwować zmiany w przepływie prądu", podsumowuje prof. dr hab. Marcin Opałło (IChF PAN).

Publikacja opisująca nową metodę ukazała się na początku roku w prestiżowym czasopiśmie "Chemical Communications", na którego okładce umieszczono komputerową wizualizację pokryć grafenowych z TTF. Obecnie naukowcy z IChF PAN i IRI pracują nad dalszym zredukowaniem grubości powłok grafenowych. Dobiegają też końca eksperymenty wykazujące, że możliwe jest wprowadzenie do powłoki grafenowej cząsteczek TTF z dowiązaną mannozą (jednym z cukrów prostych).

Źródło: Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk

Neuronaukowcy z Wlk. Brytanii dokonali wyjątkowego odkrycia, które może pomóc w opracowaniu nowych terapii udarów i epilepsji. Dotyczy ono ważnego białka, które może regulować przesył informacji między komórkami nerwowymi w mózgu. Po aktywowaniu, białko może chronić neurony przed uszkodzeniem w czasie niewydolności krążenia czy ataku epileptycznego. Badania zostały dofinansowane z grantu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN), w ramach Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE, a ich wyniki opublikowano w czasopismach Nature Neuroscience i PNAS.

Białko, zwane SUMO, odpowiada za sterowanie procesami chemicznymi, które osłabiają lub wzmacniają mechanizmy ochronne komórek nerwowych mózgu. SUMO to tak naprawdę rodzina małych białek, które są chemicznie dołączane i odłączane od innych białek w komórkach w celu modyfikacji ich funkcji. Białka SUMO generują subtelne reakcje w odpowiedzi na poziomy aktywności mózgu. To umożliwia regulację informacji przekazywanych przez receptory kainate. Receptory te obsługują całą komunikację między komórkami nerwowymi - ich pobudzenie może doprowadzić do ataku epileptycznego i śmierci komórek nerwowych.

Funkcja białek jest kontrolowana poprzez zmianę ich struktury w procesach, które mogą być niezależne lub wzajemnie powiązane, obejmując fosforylację, ubikwitynację i sumoilację. Zespół odkrył, że istnieje doskonała równowaga między fosforylacją a suomilacją, a ta ostatnia zależy od poziomu aktywności mózgu. "Sumoilacja osłabia funkcję receptora kainate, kiedy organizm jest zagrożony uszkodzeniem - na przykład w czasie udaru lub ataku epileptycznego - dzięki czemu chroni komórki nerwowe.

Kierownicy zespołu badawczego to profesor Jeremy Henley i dr Jack Mellor z Wydziału Medycyny Uniwersytetu w Bristolu (Wlk. Brytania). Dr Mellor, starszy wykładowca na Wydziale Fizjologii i Farmakologii Uniwersytetu w Bristoli, powiedział: "Receptory kainate są nieco tajemniczą, ale bez wątpienia ważną grupą białek, które mają jak wiadomo swój udział w wielu chorobach, w tym epilepsji. Aczkolwiek, jak na razie niewiele wiemy, co czyni receptory kainate tak istotnymi. Podobnie, wiemy również, że białka SUMO odgrywają ważną rolę w ochronie neuronalnej. Poczynione odkrycia wskazują na powiązanie między SUMO a receptorami kainate, pogłębiając naszą wiedzę o procesach wykorzystywanych przez komórki nerwowe do chronienia się przed nadmierną lub nieprawidłową aktywnością".

Naukowcy wykazali, że sama fosforylacja receptorów kainate sprzyja ich aktywności. Aczkolwiek fosforylacja ułatwia również sumoilację receptorów kainate, która z kolei osłabia ich aktywność. W ten sposób zarysowuje się dynamika i subtelna zależność między fosforylacją a sumoilacją, regulująca funkcję receptorów kainate.

Profesor Henley podkreśla: "Te prace są ważne, ponieważ zapewniają nową perspektywę i dokładniejsze zapoznanie się z regulacją przepływu informacji między komórkami w mózgu. Zespół odkrył, że zwiększenie ilości białek SUMO przyczepionych do receptorów kainate - co doprowadziłoby do osłabienia komunikacji między komórkami - mogłoby stanowić sposób na leczenie epilepsji poprzez zapobieganie nadmiernemu pobudzeniu komórek nerwowych mózgu".

Źródło: CORDIS

Europejczycy wiodą prym w badaniach naukowych i rozwoju technologicznym, a ich najnowsze osiągnięcie to odkrycie, że warunki laboratoryjne, w jakich wyhodowano embrionalne komórki macierzyste mają wpływ na ich właściwości. W toku przełomowych badań, europejski zespół naukowców zanalizował embrionalne komórki macierzyste wyhodowane w czystym, niezróżnicowanym stanie. Zastosowanie technologii sekwencjonowania kolejnej generacji umożliwiło analizę ekspresji (tj. transkryptomu) genów i modyfikację chromatyny (tj. epigenomu). Badania, których wyniki zaprezentowane zostały w czasopiśmie Cell, uzyskały dofinansowanie z czterech projektów finansowanych ze środków unijnych: HEROIC, PLURISYS, EUROSYSTEM i ATLAS. Wyniki wskazują na kluczowe różnice między czystymi komórkami macierzystymi a embrionalnymi komórkami macierzystymi wyhodowanymi w warunkach laboratoryjnych.

Co umożliwia embrionalnym komórkom macierzystym zachowanie pluripotencji? Od jakiegoś czasu naukowcy starali się rozwikłać tę tajemnicę. Teraz zespół naukowców z Holandii, Niemiec i Wlk. Brytanii podaje istotne odpowiedzi, wyposażając nas w potrzebne informacje o tym, w jaki sposób komórki są kontrolowane i jaki jest optymalny sposób na ich hodowanie. Odkrycia obalają poprzednie raporty sugerujące, że embrionalne komórki macierzyste są zarówno niestabilne, jak i przygotowane do różnicowania się. Te dane mogą pomóc w opracowaniu nowych i skutecznych terapii.

Naukowcy z Nijmegen Centre for Molecular Life Sciences (NCMLS) i Uniwersytetu Radboud w Holandii, z Wellcome Trust Centre for Stem Cell Research, Instytutu Komórek Macierzystych i Uniwersytetu w Cambridge w Wlk. Brytanii oraz z Technische Universität Dresden w Niemczech potwierdzili, że analiza transkryptomu umożliwia badaczom ustalenie, które geny są włączone lub wyłączone wewnątrz komórek. Poziom aktywności genów również oblicza się na podstawie tej metody. Tymczasem analiza epigenomu zapewnia naukowcom wgląd w kontrolowanie genów. Te najnowsze badania posunęły się o krok dalej, odkrywając tajemnicę utrzymywania pluripotencji przez embrionalne komórki macierzyste, które eksperci opisują jako posiadające potencjał budowania rozmaitego rodzaju komórek.

W toku tych badań naukowcy zdobyli kluczowe dane referencyjne w swoich dążeniach do stworzenia nowego rodzaju pluripotencjalnej komórki macierzystej człowieka, odpowiednika embrionalnych komórek macierzystych myszy. Zdaniem zespołu dane przedstawiają podstawowy stan pluripotencji.

Wypowiadając się na temat wyników badań, Austin Smith, koordynator projektu EUROSYSTEM (Europejskie konsorcjum na rzecz systematycznej biologii komórek macierzystych), stwierdził: "Te odkrycia pokazują, ile mamy jeszcze do nauczenia się o komórkach macierzystych. Wskazują również na istotną różnicę między prawdziwymi, embrionalnymi komórkami macierzystymi, wyizolowanymi od myszy, a dostępnymi obecnie komórkami macierzystymi człowieka, mniej lub bardziej czystymi i bardziej zróżnicowanymi".

Projekt HEROIC (Wysokowydajna, epigenetyczna organizacja regulacyjna w chromatynie) otrzymał 12 mln EUR z tematu "Nauki przyrodnicze, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Projekt PLURISYS (Podejścia biologii systemów do zrozumienia pluripotencji komórek) uzyskał wsparcie na kwotę 2,97 mln EUR z tematu "Zdrowie" Siódmego Programu Ramowego (7PR). Ponadto również dofinansowane z tematu "Zdrowie" 7PR zostały projekty EUROSYSTEM (Europejskie konsorcjum na rzecz systematycznej biologii komórek macierzystych) na kwotę 12 mln EUR oraz ATLAS (Opracowanie technologii laserowych i prototypowych instrumentów do analiz immunoprecypitacji chromatyny całego genomu) na kwotę niemal 3 mln EUR.

Henk Stunnenberg, kierownik jednej z grup badawczych, które przeprowadzały badania i koordynator projektu HEROIC, kieruje obecnie projektem BLUEPRINT (Plan epigenomów hematopoetycznych), który otrzymał niemal 30 mln EUR z tematu "Zdrowie" 7PR na badanie epigenomów i ich roli w podstawowych procesach i mechanizmach biologicznych w zdrowiu i chorobie.

Jak zauważa dr Stunnenberg: "Garnitur epigenetyczny - warstwa instrukcji regulacyjnych na szczycie genomu - czystych, embrionalnych komórek macierzystych, wykazuje niezwykłe i nieoczekiwane cechy, zwłaszcza jeżeli chodzi o geny ukierunkowujące rozwój. To zmusza do przemyślenia obecnych modeli".

Referencje dokumentu: Marks, H., et al. 'The Transcriptional and Epigenomic Foundations of Ground State Pluripotency', Cell, 2012, 149(3), 590-604. doi:10.1016/j.cell.2012.03.026. Źródło: CORDIS

Nowo opracowane, samorozświetlające się polimery zostały specjalnie wyposażone w zdolność do namierzania toksycznych prionów i unieszkodliwiania ich, zapewniając potencjalną receptę na śmiertelną chorobę wyniszczającą nerwy. Szwajcarsko-szwedzkie badania zostały dofinansowane z projektu LUPAS (Luminescencyjne polimery do obrazowania in vivo sygnatur amyloidowych), który otrzymał niemal 5 mln EUR wsparcia z tematu "Zdrowie" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Odkrycia zostały zaprezentowane w czasopiśmie The Journal of Biological Chemistry.

Przeprowadzone badania są naprawdę przełomowe. Naukowcy z Uniwersytetu w Linköping, Szwecja, we współpracy z kolegami ze Szpitala Uniwersyteckiego w Zurychu, Szwajcaria, stwierdzili, że są pierwszymi, którym kiedykolwiek udało się wykazać możliwość leczenia schorzeń takich, jak choroba szalonych krów i choroba Creutzfeldta-Jacoba za pomocą molekuł LCP. Przetestowali te luminescencyjne polimery o układach sprzężonych, inaczej LCP, na skrawkach tkanek zainfekowanych prionami. Uzyskane wyniki wskazują, że zarówno liczba prionów, jak również ich toksyczność i zaraźliwość, radykalnie spadły.

"Obserwując taki skutek w przypadku infekcji prionami, jesteśmy przekonani, że takie samo podejście sprawdzi się w przypadku choroby Alzheimera" - twierdzi Peter Nilsson, naukowiec z Bioorganic Chemistry, finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN).

Choroba prionowa to zespół schorzeń postępujących, które atakują mózg i układ nerwowy ludzi lub zwierząt. Wśród chorób prionowych człowieka znajduje się sporadyczny wariant choroby Creutzfeldta-Jacoba - Kuru, zespół Gerstmanna-Sträusslera-Scheinkera oraz śmiertelna bezsenność rodzinna. Choroby prionowe mogą być dziedziczne, wystąpić samoistnie lub na skutek infekcji, na przykład zarażonym mięsem w przypadku choroby szalonych krów.

"Na podstawie tych wyników możemy teraz dostosować do indywidualnych wymagań zupełnie nowe i potencjalnie skuteczniejsze molekuły" - mówi dr Nilsson.

Naukowcy chcą posunąć się dalej i sprawdzić, czy molekuły sprawdzą się w przypadku muszki owocówki dotkniętej chorobą układu nerwowego podobną do Alzheimera. Choroba Alzheimera jest wywoływana przez płytki amyloidowe i ma podobny, z tymże wolniejszy, przebieg co choroby prionowe.

Tymczasem finansowany ze środków unijnych projekt LUPAS miał wypełnić lukę między diagnostyką a leczeniem choroby Alzheimera i chorób prionowych. Na początku zespół projektu LUPAS był przekonany, że opracowanie nowych agentów i metod obrazowania diagnostycznego płytek amyloidowych pozwoli na podniesienie jakości diagnostyki oraz ułatwienie monitoringu i zrozumienia postępu choroby.

Projekt zgromadził partnerów z wielu różnych dyscyplin, w tym ekspertów w dziedzinie organicznej chemii syntetycznej, nanochemii syntetycznej, struktury amyloidowej, choroby prionowej, choroby Alzheimera, obrazowania rezonansem magnetycznym, fizyki wielofotonowej i obrazowania wielospektralnego. Zbudowali oni masę krytyczną kompetencji potrzebną do osiągnięcia ambitnych celów projektu.

Koordynator projektu LUPAS, profesor Per Hammarstrom powiedział przy rozpoczęciu projektu: "Kompetencje, jakimi dysponuje konsorcjum LUPAS bez w wątpienia przyczynią się do opracowania nowych narzędzi w celu poznania patologicznych cech charakterystycznych choroby Alzheimera i prionoz. W ciągu trzech lat realizacji projektu LUPAS opracujemy te narzędzia do wykorzystania w systemach modeli chorób in vivo oraz na próbkach histologicznych ex vivo pobieranych od ludzi. W razie powodzenia, potrzeba będzie jeszcze kilku lat, aby zastosować tę technologię w warunkach klinicznych".

Margalith, C. et al. 'Polythiophenes inhibit prion propagation by stabilizing PrP aggregates', The Journal of Biological Chemistry, 2012. Źródło: CORDIS

W ramach zakrojonych na szeroką skalę badań przeprowadzono sekwencjonowanie genomów udomowionego pomidora i jego dzikiego przodka - Solanum pimpinellifolium. Wyniki, zaprezentowane czasopiśmie Nature, mogą przyczynić się do opracowania innowacyjnych narzędzi, dzięki którym będzie możliwe obniżenie kosztów i zwiększenie produkcji pomidorów na świecie. Badania zostały dofinansowane z projektu EU-SOL (Wysokiej jakości uprawy roślin psiankowatych na potrzeby konsumentów, przetwórców i producentów dzięki wykorzystaniu naturalnej bioróżnorodności), który otrzymał 18,7 mln EUR z tematu "Jakość i bezpieczeństwo żywności" Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE.

Dzięki sekwencjonowaniu genomów, Tomato Genome Consortium (TGC) - grupa ponad 300 naukowców z 14 krajów, posunęło o krok naprzód walkę, jaką rolnicy prowadzą ze szkodnikami, patogenami, chorobami i suszą, które sieją spustoszenie w uprawach. Co więcej, szanse, że inne uprawy skorzystają z tego odkrycia są spore.

Naukowcy dostarczają nam kluczowych informacji o powiązaniu między genami a cechami pomidora. Pogłębiają również naszą wiedzę o tym, w jaki sposób czynniki genetyczne i środowiskowe wpływają łącznie na kondycję zdrowotną i zdolność do przeżycia uprawy polowej.

Interesujące dane, jakie płyną z badań, dotyczą sposobu, w jaki pomidor dostosowywał się do nowych środowisk. Genom pomidora, jak twierdzą naukowcy, rozszerzył się gwałtownie około 60 mln lat temu, w okresie, kiedy na planecie miały miejsce masowe wyginięcia. Mimo tego zdarzenia, niektórym z wykształconych wówczas genów udało się przetrwać i dzisiaj nadal są obecne.

Członek TGC, Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) z Belgii, kierował głównie predykcją genów w celu przetransponowania surowej sekwencji genomu na wiedzę biologiczną. Praca naukowców z Argentyny, Belgii, Chin, Francji, Hiszpanii, Holandii, Indii, Izraela, Japonii, Korei Południowej, Niemiec, USA, Wlk. Brytanii i Włoch przyczyniła się do zbudowania bardzo szczegółowego obrazu genomu pomidora, dostarczając informacji zwłaszcza o kolejności, ustawieniu, typach i względnym położeniu 35.000 genów.

Pomidor należy do rodziny Solanaceae lub psiankowatych. Dane pozyskane w toku badań dostarczą kluczowych informacji o genach psiankowatych krewnych pomidora, to jest o ziemniaku, papryce, bakłażanie i petunii. Rośliny te odgrywają istotną rolę nie tylko w produkcji żywności i przypraw, ale również w opracowywaniu leków.

W skład konsorcjum EU-SOL weszli botanicy z uczelni wyższych, instytutów badawczych i przedsiębiorstw z Europy oraz spoza jej granic. Jego głównym celem było opracowanie wysokiej jakości, zdrowych odmian pomidora oraz ziemniaka o optymalnych cechach z perspektywy konsumenta, przetwórcy i producenta. Łamigłówka została rozwiązana dzięki rozłożeniu na czynniki pierwsze, przy wykorzystaniu zaawansowanych technologii i umiejętności, komponentów genetycznych i molekularnych odpowiedzialnych za te cechy.

Rombauts, S. et al., 'The tomato Genome Consortium: Tomato genome sequencing and comparative analysis reveal two consecutive triplications that spawned genes influencing fruit characteristics', Nature. Publikacja internetowa z dnia 31 maja. Źródło: CORDIS

Świat coraz bardziej niepokoi się groźbą przyszłych niedoborów wody, które doprowadzą do kryzysu. Aczkolwiek teraz - według wyników nowych badań międzynarodowych - wydaje się, że wcześniejsze obawy związane z lodowcami w Himalajach mogły być przesadzone. Wyniki stanowią dorobek projektu HIGHNOON (W samo południe - dostosowywanie się do zmieniającej się dostępności zasobów wody na północy Indii wraz z cofaniem się himalajskich lodowców i zmieniającym się schematem monsunów), który otrzymał 3,3 mln EUR z tematu "Środowisko" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

Naukowcy, pracujący pod kierunkiem Uniwersytetu w Zurychu, odkryli, że lodowce w Himalajach mają się lepiej niż dotychczas sądzono. Badacze utrzymują, że wcześniejsze przewidywania Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) wyolbrzymiły kurczenie się himalajskich lodowców.

Stan lodowców w Himalajach jest niezwykle ważny w świetle tego, że kilkaset milionów ludzi z Azji Południowo-Wschodniej jest uzależnionych, w różnym stopniu, od słodkowodnych zbiorników, które są przez nie zasilane. Z uwagi na powyższe, naukowcy są przekonani, że istotne jest poznanie na wczesnym etapie potencjalnego oddziaływania zmian klimatu na lodowce w Himalajach.

Z tego względu naukowcy połączyli swe siły z Europejską Agencją Kosmiczną, aby przeprowadzić najaktualniejsze pomiary satelitarne, które ujawniły, że lodowce w Himalajach i Karakorum pokrywają obszar rozciągający się łącznie na około 40.800 kilometrów kwadratowych.

Chociaż oznacza to, że są 20 razy większe od wszystkich lodowców w Alpach europejskich łącznie, to są aż o 20% mniejsze od tego, co wcześniej zakładano. Kierownik naukowy, Tobias Bolch, który prowadzi badania na Uniwersytecie w Zurychu i na Politechnice w Dreźnie, Niemcy, przypisuje ten stan głównie wadliwym mapom we wcześniejszych badaniach. Na podstawie pomiarów zespół wywnioskował, że lodowce w Himalajach zmniejszają się wolniej niż dotychczas zakładano.

"Wykryte zmiany długości oraz straty zasięgu i objętości odpowiadają średniej światowej" - wyjaśnia dr Bolch, podsumowując nowe wyniki. "Większość lodowców w Himalajach kurczy się, ale wolniej niż wcześniej przewidywano".

Na potrzeby badań naukowcy wzięli pod uwagę wszystkie istniejące pomiary długości oraz zmiany zasięgu i objętości, a także mas. Należy jednak zauważyć, że serie nieprzerwanych danych pomiarowych nie sięgają dalej niż 10 lat wstecz. Naukowcy odnotowali w ostatnich dekadach średnie spadki długości rzędu 15-20 metrów oraz zmniejszenie zasięgu o 0,1-0,6% rocznie. Na podstawie analizy naukowcy zakładają, że kurczenie się lodowców nie wywrze poważnego wpływu na drenaż wody w dużych rzekach, takich jak Indus, Ganges czy Brahmaputra w nadchodzących dekadach.

Mimo częściowego odwołania alarmu dla lodowców w Himalajach, dr Bolch zaleca ostrożność: "Ze względu na spodziewane kurczenie się lodowców, w perspektywie średnioterminowej możemy spodziewać się większej zmienności w sezonowym drenażu wody. Niektóre doliny mogą sezonowo wysychać".

Z tego względu naukowcy wskazują na znaczne, potencjalne zagrożenie ze strony gwałtownie przybierających jezior lodowcowych. Dr Bolch wraz z kolegami dostrzega również bardzo poważne zagrożenie dla lokalnej populacji ze strony nowo powstających i szybko wzbierających jezior lodowcowych. Zalew wody i gruzu z możliwych wypływów z tych jezior mógłby mieć niszczycielskie skutki dla nisko położonych regionów. Zdaniem naukowców pilnie potrzebna jest intensyfikacja wysiłków, aby monitorować jeziora oraz zmiany w lodowcach i klimacie w Himalajach.

Więcej: State of Himalayan glaciers less alarming than feared. Referencje dokumentu: Bolch, T., et al. 'The State and Fate of Himalayan Glaciers'. Science, 2012. doi: 10.1126/science.1215828. Źródło: CORDIS

Krzemowe detektory cząstek alfa, opracowane i zbudowane w Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie, otrzymały Złoty Medal na Międzynarodowych Targach Poznańskich. Półprzewodnikowe przyrządy rozpoczęły już pracę w ośrodku badań jądrowych w Darmstadt, w eksperymencie, którego jednym z celów jest wyprodukowanie pierwszych jąder jeszcze nieodkrytego pierwiastka o liczbie atomowej 120.

1. Krzemowe, paskowe detektory cząstek alfa, opracowane i zbudowane w Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie. (Źródło: ITE)

Krzemowe detektory cząstek alfa, opracowane i wyprodukowane w Instytucie Technologii Elektronowej (ITE) w Warszawie we współpracy z monachijskim Institut für Radiochemie - Technische Universität München (IR TUM), rozpoczęły pracę w międzynarodowym eksperymencie, którego jednym z celów jest wytworzenie i detekcja jąder atomowych wcześniej nieobserwowanego pierwiastka 120. Eksperyment, realizowany w Instytucie Badań Cieżkich Jonów (GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH) w Darmstadt, zaczął się kilka tygodni temu i będzie trwał do końca roku.

Krzemowe przyrządy detekcyjne z ITE zdobyły już wiele nagród, m.in. wyróżniono je w niedawnym konkursie "Polski Produkt Przyszłości", a na właśnie trwających Międzynarodowych Targach Poznańskich przyznano im Złoty Medal w kategorii "Nauka dla gospodarki".

Warszawskie przyrządy półprzewodnikowe do detekcji cząstek alfa (a także beta i protonów) są całkowicie autorskim rozwiązaniem zespołu inżynierów z ITE, chronionym patentami. Przyrządy zyskały już uznanie na całym świecie. Działają w najważniejszych ośrodkach badań jądrowych, m.in. w ośrodku GSI w Darmstadt oraz w Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej. Pomogły m.in. w odkryciu ciężkich jąder atomowych, w tym izotopu 283 pierwiastka 112 (copernicium, Cn) w Dubnej oraz izotopów 270, 271 i 277 pierwiastka 108 (has, Hs) w Darmstadt. W 2009 roku w Darmstadt zarejestrowano dzięki nim rekordową w jednym eksperymencie liczbę trzynastu jąder izotopów 288 i 289 pierwiastka 114 (flerovium). Przyrządy odegrały istotną rolę przy doświadczalnym potwierdzaniu teorii wyspy stabilności. Wyniki eksperymentów otrzymanych przy użyciu detektorów ITE są przedmiotem kilkunastu licznie cytowanych publikacji w renomowanych czasopismach naukowych, między innymi w "Nature". Badania opisane w tych publikacjach miały wpływ na podjęcie przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej oraz Międzynarodową Unię Fizyki Czystej i Stosowanej decyzji o uznaniu za istniejące i wpisaniu do układu okresowego pierwiastków 112 i 114 .

"W przeciwieństwie do większości przyrządów półprzewodnikowych, nasze detektory charakteryzują się bardzo dużym polem powierzchni złącza p-n, dużą grubością obszaru elektrycznie czynnego i wysoką odpornością na promieniowanie. Skonstruowanie takich urządzeń przy zapewnieniu odpowiednio wysokich parametrów pracy wymagało rozwiązania wielu niebanalnych problemów technicznych", mówi mgr inż. Maciej Węgrzecki, kierownik zespołu opracowującego detektory krzemowe w ITE.

Obecnie detektory z ITE są wykorzystywane w eksperymencie realizowanym za pomocą separatora jonów TASCA (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus) w Instytucie Badań Ciężkich Jonów w Darmstadt. Celem doświadczenia jest poznanie właściwości fizycznych i chemicznych pierwiastków o liczbie atomowej powyżej 104, a także wyprodukowanie, po raz pierwszy, jąder pierwiastka o liczbie atomowej 120.

Detektory cząstek alfa są wytwarzane w ITE na płytkach krzemu z odpowiednio wykonanymi obszarami dyfuzyjnymi. Gdy cząstka jądrowa przechodzi przez detektor, wytwarza w materiale półprzewodnikowym pary elektron-dziura, co prowadzi do przepływu prądu. Najnowsze detektory z ITE są dwustronne: mają dwie równoległe powierzchnie detekcyjne, każda pokryta 16 paskami półprzewodnikowymi. Powierzchnie są skręcone względem siebie o kąt prosty, co oznacza, że paski detekcyjne na obu powierzchniach są do siebie prostopadłe. Mierząc sygnały z pasków na obu powierzchniach można dokładnie określić, na przecięciu których pasków przeleciała cząstka.

16-paskowe detektory krzemowe zostały przekazane przez Instytut Technologii Elektronowej do ośrodka GSI w Darmstadt w styczniu. Na miejscu zainstalowano je w przyrządzie do detekcji płaszczyzny ogniskowej (Focal Plane Detector Box, FPDB), działającym w separatorze jonów TASCA. Do wyłożenia ścianek urządzenia FPDB użyto ośmiu dwustronnych detektorów paskowych i dwóch jednostronnych detektorów ośmiopaskowych.

Instytut Technologii Elektronowych specjalizuje się w konstruowaniu zaawansowanych przyrządów półprzewodnikowych. Pierwsze tego typu konstrukcje, fotodiody lawinowe, powstały w ITE już w latach 90. W późniejszych latach, we współpracy z Institut für Strahlenschutz, Helmholtz Zentrum München, opracowano i skonstruowano detektory przeznaczone do przenośnych dozymetrów neutronów, rejestrujące neutrony w szerokim zakresie energii. Na zamówienie i we współpracy z IR TUM powstały w ITE także 64-elementowe matryce chromatograficzne, używane do badań podstawowych nad pierwiastkami transaktynowymi. W Darmstadt matryce te pozwoliły zarejestrować pełne łańcuchy rozpadu ciężkich pierwiastków, m.in. hasu.

Instytut Technologii Elektronowej (ITE) w Warszawie prowadzi badania w dziedzinie elektroniki i fizyki ciała stałego oraz opracowuje, wdraża i upowszechnia nowoczesne mikro- i nanotechnologie w fotonice oraz mikro- i nanoelektronice. Instytut zajmuje się optoelektronicznymi detektorami i źródłami promieniowania, nowoczesnymi laserami półprzewodnikowymi, mikro- i nanosondami pomiarowymi, detektorami promieniowania jądrowego, mikrosystemami oraz czujnikami do zastosowań interdyscyplinarnych, a także specjalizowanymi układami i systemami scalonymi typu ASIC. W celu ułatwienia przemysłowi i jednostkom naukowo-badawczym dostępu do potencjału technologicznego, konstrukcyjnego i pomiarowego, w Instytucie utworzono Centrum Nanofotoniki, Centrum Nanosystemów i Technologii Mikroelektroniczych oraz Laboratorium Technologii Wielowarstwowych i Ceramicznych.

Źródło: Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie