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真正的冻结:我们能做些什么冰?

frozen soap bubble

我们都非常熟悉冰 - 我们的挡风玻璃和湿滑路面上刮抢断,冷冻豌豆将在我们的饮料伤害和冰块。但是,即使冰存在于我们的日常经验,事实证明我们并不完全了解它。在沃里克科学家以利用功率ITS研究冰的性质。不 - 打造一个神奇的水晶城堡和 掀起了一股永恒的冬天 - 但解开了许多现实生活中的应用程序与冰冷的关键。
18种类型的冰

博士加布里埃莱苏苏助理教授物理计算化学,正在努力了解的结构和使用计算机模拟冰的行为。

我解释说:“比如冰是一个熟悉的东西给我们,你会认为在2019年,我们必须我们需要知道的一切去​​了解它 - 但我们不这样做!冰,像涉及水很多其他的事情,是一个非常复杂的系统。实际上有18种不同类型的acerca冰。它是一种结晶 - 水分子的周期性排列,以特殊的方式整齐排列。事实证明,你可以安排在许多不同的方式有序的水分子。

“然而,大部分只能是疯狂的压力和温度下发现这些冰。他们中的一些只存在于纸面,我们 认为 他们可能发现,而寒冷的行星冥王星如内脏内。

绝大多数的冰,我们与所谓的交易“返回地球 六角形 冰。只是一个显然最小的结构变化给我们 立方体 冰(看起来几乎相同,但它不是!),并让事情更有趣一些罕见的情况下,我们找到魔法门 无序堆放 冰 - 的六方和立方变体”的混合物。

icicles
冷冻知道的事实

因此,冰有许多不同的结构。但有一个事实我们肯定知道冰准备 - 水冻结在0℃O操作。

对?

医生苏苏继续说:“有一个很大的神话摆脱当我们谈论冰的形成。一般来说,我们得知水冻结成冰正好0℃o 。但为了冻结 入冰水中,你需要深入到-40℃o。我们的冰箱(除非你自己的认真昂贵的)水不会冷却到那种温度的,但我们是完全能够使冰块。我们担心冰川融化现在,但冰在我们的极地地区将根本不存在,如果海水降温HAD至-40℃o 之前它冻结。我甚至会说ELSA将努力手艺冰城堡,如果这是真的,我们正在谈论的温度。

“那么,如何来冰存在温度低得多?这是招几乎所有地球上发现的感谢冰的形式,以某种杂质的存在:有助于这个几乎一切,就像你的自来水盐你,甚至你的冰盘的塑料壁。但有些东西真的管用, 良好:矿物灰尘,细菌碎片,火山灰和桦树花粉只是一些例子。

“我的一些研究,试图了解为什么有些杂质,从而在帮助冷冻水非常有效;这是物理化学的长期挑战,因为它是非常困难的研究通过实验或模拟手段要么冰的形成。该过程还是拥有许多的秘密,但了解它是解开转化再生医学的巨大领域重要的,哪些是我们的能力,通过冷冻存放起来生物材料依托。“

natural snowflake
冷冻 - 下一个前沿冻结

冷冻保存来到在20世纪50年代突出当洛夫洛克和波巨管理通过从形成添加有机溶剂,能防止冰晶冻结精子。广泛使用的今天是冷冻保存的样品,但仍然有真正需要改进它,以便释放其潜在的应用在保护血液和器官移植。 教授马修·吉布森 之间共同工作吧 化学沃里克医学院 其目的是了解和改善冷冻保存的方法已在使用,以使它们更有效率,从而实现在现代医学中的改进。

我解释说:“降低温度是保存一个伟大的方法 - 但标准的过程是破坏性的活组织科技部,因此,需要冷冻保护剂。动物也有一些抗冻蛋白自然 - 像鱼在哪北极水域生存。我们的研究旨在了解我们如何能模仿专业与这些目标实现的细胞和组织的生存冷冻过程的蛋白质的功能。

“我们使用大合成分子,或聚合物,其制造成本更低,也高度可调。难道我们几个合成聚合物,可以表现得像从不断增长的抗冻蛋白和停止冰晶。难道我们现在显示我们的一些聚合物,显着提升细胞的数量活下来被冻结哪。 ESTA是不结冰像血供体细胞的关键只能储存大约35日子里到期前,并存在类似的问题与其他供体细胞和组织。我们希望通过提高ESTA过程中,我们可以增加细胞的医疗程序,这些的可用性,并支持先进的再生医学正在取得进展。

“我的实验室的目标是消除,或者显着减少有机溶剂的传统冷冻所需要的量,并增加细胞回收通过加入我们独特的聚合物。

“这一研究领域具有提高可供移植的可用性和细胞的体积和组织的潜力。此外,它可以提供新的工具来提高关键生物科学研究“。

Aurora
解锁海冰的奥秘

气候变化是 现在和未来的环境挑战。气温在北极上涨快两倍,总体平均。较高的温度是海冰坏消息,与创纪录的最低记录冰覆盖的北冰洋在最近几年。一些模拟研究表明,北冰洋甚至可能无冰在本世纪中叶今年部分 - 前所未有的在人类的情况下这是记忆。

亨德里克博士谢弗在环境微生物学家 生命科学学院解释道:“冰北极气候系统的重要组成部分。它是高反射相比暗海洋水,所以,当北极被覆盖在冰中,太阳光少被反射热量被吸收。通过THEREFORE海冰融化的损失可能甚至对气候变化的更多的负面影响,通过允许更多的热量在无冰的北冰洋被吸收。

“这不只是北极熊在海冰上依赖。此外,它是很多物种,包括像藻类和小的细菌生活的栖息地。一些微小的生物是推动生产产生大的大气痕量气体的量可以影响云的形成和区域气候。当海冰在春季和夏季融化,浮游植物的大花朵能产生发生的二甲基巯基丙酸的有机硫化合物(DMSP)。当DMSP由在海水中的细菌降解,二甲基硫醚被形成,其中,当排放到大气中,有助于在云的形成形成的大气颗粒的参与“。

通过舍费尔博士领导的研究小组正在促进名为计划的国际研究 镶嵌, 它认为一个破冰被冷冻保存在北极整整一年。该项目是目前直播将持续到2020年九月在科学家们正在研究这个时候各种各样的化学的,北极海冰和海水的生物和物理性质。

医生谢弗继续说:“我们的团队将帮助确定大气痕量气体相关和生物生产和降低它们的含量。这项工作将有助于更好地理解对生产这些化合物和帮助解决影响气候,以便更好地对环境的控制预测无冰北冰洋可能发生在未来的东西。“

Winter road

保持电动车的绿色证书

作为世界拥抱电动汽车,电池技术的科学家正在继续努力使存储和电力方面的进步。他们正在努力,但也可以使用这些新技术相关的地址紧急的问题。

目前,损坏和浪费汽车的锂离子电池组必须在防爆钢集装箱运输在官方网站以满足严格的国际法规进行处理。使得昂贵的处理,资源型重和浪费 - 相反行业的目标和电动那些购买车辆。

研究人员 WMG,bt365在线体育,由中心资助WMG高价值制造弹射器(英国创新)和协同捷豹路虎工作,已经确定为手段,冻结的潜力,以避免在所涉及的电池处置显著成本和资源。低温冷冻细胞是安全的,因此需要较少的严格的交通法规。

托马斯博士格兰金 从电池研究小组解释说,“11冷冻,锂离子电池是如此的反应性,你可以通过它们用钉子和不释放任何他们当前,更不用说让他们爆炸,对运输的更大的数字而无需金属外壳的安全。 我们也对冻结显示影响不大有电池的电性能 - 因此在损坏的电池组的情况下,如果适当地冻,有潜在的保护和再利用完好的细胞。

“我们的研究是寻找最佳的速度和温度,以冻结锂离子电池,以延长其使用寿命,这是我们降低原材料消耗的手段,提高电动汽车的环境可持续性。”

 

发表:

二○一九年十一月二十○日

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