Egyszerûsödik a mágnesezettség befolyásolása?
Új megoldást találtak a mágnesség irányának szilárd testekben való megváltoztatására japán kutatók, módszerük csak elektromos feszültséget igényel.
Egy mágnes mágneses térben beáll a tér irányába. A számítógépben a diszken a helyi mágnesezettség mintázata tárolja az információt, az információ felírásához áramimpulzust adnak a diszk felett mozgó kis elektromágnesre. A módszer indirekt és energiapazarló, ezért régóta keresnek közvetlen megoldást.
A japán kutatók csak elektromos feszültséget alkalmaznak a mágnesezettség irányának befolyásolására. Kísérletükben lényegében a mágnes mágneses anizotrópiáját kontrollálják, így hozzák létre a kívánt irányú mágnesezettséget. Az elektronok spin–pálya kölcsönhatásának köszönhetõen az elektronok energiája függ a mágnesezettség irányától, tehát a mágneses anizotrópiát az elektronszerkezet szabályozásával lehet kontrollálni. Daisuke Chiba és munkatársai fém-szigetelõ-félvezetõ eszközt hoztak létre, a (GaMn)As film félvezetõ alacsony hõmérsékleten ferromágneses. A módszer nem igényli, hogy áram folyjék az eszközben, csak feszültséget kell ráadni. Az eszköz a ma széles körben alkalmazott fém-oxid-félvezetõ technológiával létrehozható. Az alapelv, a mágneses anizotrópia elektronszerkezet függése más anyagoknál is alkalmazható, például fém vagy fém-oxid ultravékony filmek felületén.
Saitoh, Eiji: New Order for Magnetism. Nature. 25 September 2008. 455, 474–75.
Chiba, Daisuke et al.: Magnetization Vector Manipulation by Electric Fields. Nature. 25 September 2008. 455, 515–518.
J. L.
Új, olcsó katalizátor vízbontáshoz
A klímaváltozás, a magas gázárak egyre fontosabbá teszik a hidrogénenergetika elterjedését. A vízbontáshoz legjobban a platinakatalizátor vált be, de a platina drága, és kevés van belõle. A Massachusetts Institute of Technology kutatói környezetbarát katalizátort fedeztek fel. Az alapanyag kobalt és foszfor, ezek az anyagok olcsók, és bõven van belõlük. A fejlesztés még nem érte el a gyakorlati alkalmazhatóság szintjét, de szakértõk döntõ elõrelépésnek minõsítik az új katalizátort. Anódanyagnak indium-ón-oxidot választottak, majd az anódot kobaltot és kálium-foszfátot tartalmazó vízbe merítették. Az áram hatására nagyon szilárd kobalt-foszfát film vált ki az anódon az indium-ón-oxid tetejére. Ez a filmréteg a vízbontó katalizátor. A katalizátor tökéletesen mûködik. A rendszer indításához energiát kell befektetni, és egyelõre csak kis áramerõsségnél mûködik. A kutatók bíznak abban, hogy mindkét problémát megoldják, és az elektródákat napelemekhez csatlakoztathatják. Merész távlati tervük annak tisztázása, hogy a katalizátor mûködik-e tengervízben. Napfénnyel lehetne hidrogént kinyerni a tengervízbõl, a hidrogént csõrendszeren a partra juttatva elektromosságot és édesvizet lehetne létrehozni. A Nap és az óceánok a világ két legnagyobb szükségletét elégíthetnék ki.
Service, Robert F.: New Catalyst Marks Major Step in the March toward Hydrogen Fuel. Science. 1 August 2008. 321, 620.
Nocera, Daniel G. et al.: Science online,
www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/ 1162018)
J. L.
Egységes talajmodell
A talaj fenntartható megõrzése bonyolult folyamat, a talaj összetevõi nagyon eltérõ idõskálán reagálnak a külsõ hatásokra és bonyolult kölcsönhatásban állnak egymással. A talaj a Föld felszínét borító laza kõzetanyag, a regolit legfelsõ rétege. A talaj nemcsak kõzetrészecskékbõl áll, alkotórészei az ásványok, tápanyagok, szerves anyag, biota (flóra és fauna) és a víz. Ezek az összetevõk százmillió évektõl néhány percig terjedõ jellemzõ élettartammal bírnak, tanulmányozásuk több, egymástól elszigetelt tudományág témája. Az emberi hatások megbecsléséhez, a fenntarthatóság megõrzéséhez elengedhetetlen egy egységes modell megalkotása.
Geológusok szerint a regolitot formáló folyamatok egyensúlyban vannak, a földrészek felemelkedésekor annyi kõzetrészecske keletkezik, amennyit az erózió elvisz. A regolit felsõ 0,6 méteres rétegében a tartózkodási idõ száz és néhány százezer év között változik. A geokémikusokat a regolit kémiai összetétele érdekli, az ásványok válaszidejét vizsgálják. Az ásványok tartózkodási és reagálási ideje a talajprofilok kémiai összetételébõl kiolvashatóan százmillió évek és évszázadok között váltakozik. A szervezetekben megkötött tápanyagok tartózkodási ideje lényegesen rövidebb. A talaj szerves anyagainak tartózkodási idejére nagyságrendileg száz-ezer év az elfogadott becslés, de egyes anyagoknál ez az idõtartam mindössze egy-tíz év. Az ökoszisztémák külsõ zavarokra adott reakcióideje nagyságrendben 10-100 év, de vitatják, van-e egyáltalán egy ökoszisztémának állandó állapota. Az állandó állapot a külsõ zavarok (pl. tüzek, rovarinváziók) nagyságának és gyakoriságának bonyolult függvénye. A talajban a víz reakcióideje a legrövidebb, percektõl néhányszor tíz évig terjed. Az emberi beavatkozások miatt nagy a valószínûsége fontos küszöbértékek meghaladásának. Globálisan harmincszorosára nõtt a hosszú távú talajerózió. Csökkent a talaj tápanyagtartalma, ugyanakkor a mûtrágyák egy része más ökoszisztémába, az óceánokba kerül át.
Brantley, Susan L.: Understanding Soil Time. Science. 12 September 2008. 321, 1454–1455.
J. L.
A talaj szénháztartása
A talaj szénciklusának ismerete kulcsszerepet játszik a légkör szén-dioxid-tartalmának elõrejelzésében. Nagyon bizonytalan, hogyan reagál a felmelegedésre a talaj szervesanyagában tárolt szén. A szervesanyag felépülésének és lebomlásának megismerése kritikus a légköri szén-dioxidhoz való hozzájárulás becsléséhez, de fontos a talaj termõképességének megõrzése szempontjából is. Gyûlnek az ismeretek az összefüggésekrõl, de a destabilizáló hatásokra (pl. felmelegedés, földhasználat változása) reagáló folyamatokat kevéssé értjük.
A kutatáshoz a közvetlen megfigyelés mellett a radiokarbon kormeghatározást vetik be a szerves anyag korának meghatározására. A hónapos-éves idõskálán a friss növényi hulladék lebomlása miatti tömegveszteséget csaknem kiegyenlíti az új hulladék talajba kerülése. A hulladék lebomlása tehát a talaj szénveszteségének fõ forrása. A millió éves skálán végbemenõ változások nem figyelhetõk meg közvetlenül, mindesetre a változások százszor-ötszázszor lassabbak, mint a friss hulladék bomlásánál. A legtöbb aggodalomra az évtizedek-évszázadok idõtáv ad okot, és éppen ezt ismerjük legkevésbé.
A friss növényi anyag magasabb hõmérsékleten gyorsabban bomlik. Nem világos azonban, hogyan reagál a hõmérsékletváltozásra az ásványi felületen stabilizálódott szén. Néhány speciális esetben jól elõre láthatók a változások. A magas északi területek nettó szénforrássá válnak a következõ száz évben. A Földközi-tenger vidékén gyakori tüzek miatt a szén gyorsabban kerül az atmoszférába, mint ahogy a talajban összegyûlik.
Trumbore, Susan E. – Czimczik, Claudia, I.: An Uncertain Future for Soil Carbon. Science. 12 September 2008. 321, 1455-56.
J. L.
A nagy has elbutít
Amerikai kutatók szerint a hasi elhízás nemcsak a kettes típusú cukorbaj vagy a szív- és érrendszeri katasztrófák szempontjából jelent kockázati tényezõt, hanem az idõskori elbutulás esélyét is jelentõsen növeli. A Dr. Rachel A. Whitmer által vezetett csoport 6583 férfi és nõ egészségügyi adatainak elemzésével jutott erre a következtetésre. Mindnyájan 1964 és 1973 között kapcsolódtak be egy nagy észak-kaliforniai egészségvédelmi programba, amelynek résztvevõit 36 éven át követték nyomon. Ezen idõ alatt 1049 egyénnél fejlõdött ki demencia. A kutatók azt találták, hogy a sok hasi zsír közel háromszorosára emeli az elbutulás esélyét. Maga az elhízás is kockázati tényezõt jelent, de amennyiben nem párosul sok hasi zsírral, „csak” 1,8-szoros rizikónövekedést jelent.
A statisztikai elemzésekben figyelembe vették az életkort, a nemet, az iskolai végzettséget, a családi állapotot, vérzsírszintet, vérnyomás-problémákat, szív- érrendszeri betegségeket, és az így korrigált adatok mutatták a fenti összefüggéseket.
Azt régóta tudják, hogy a hasi zsírszövet szinte önálló hormontermelõ szervként mûködik, és ezért segítheti a cukorbaj vagy a szív- és érrendszeri katasztrófák kialakulását. A szellemi öregedésben játszott szerepét azonban most vetették fel elõször, és mivel a felvetés igen súlyos, Whitmerék szeretnék, ha mások is foglalkoznának ezzel a kérdéssel, és minél elõbb megerõsítenék vagy cáfolnák állításaikat.
Közleményükben egyébként nem adnak magyarázatot arra, hogy a hasi zsír miért segítheti az elbutulást.
Neurology. 09. 2008. 71, 1057–1064.
G. J.
Új eredmények
az õssejtkutatásban
Herébõl származó sejteket alakítottak embrionális õssejt-szerû sejtekké a Tübingeni Egyetem kutatói. Ennek azért van nagy jelentõsége, mert az õssejtkutatások egyik újabb iránya, hogy testi sejteket programozzanak vissza embrionális õssejt-szerû állapotba. Az így nyert sejtekkel kapcsolatos kutatások ugyanis nem vetik fel az embriókkal, embrionális sejtekkel kapcsolatos etikai problémákat.
Thomas Skutella és munkatársai 22 férfi heréjébõl származó, hímivarsejtek képzésére alkalmas sejteket olyan anyagokkal együtt tenyésztettek, amelyekrõl azt feltételezték, hogy segíthetik a sejtek embrió-szerû állapotba történõ átalakulását. Két hét múlva a sejteket megvizsgálták, és azt tapasztalták, hogy mind genetikai, mind növekedési sajátságaikat tekintve sokkal inkább hasonlítanak az embrionális õssejtekhez, mint a spermiumokhoz. Amikor ezeket a sejteket immunhiányban szenvedõ egerekbe juttatták, azok hasonló daganatokat, ún. teratómákat produkáltak, mint amilyeneket az embrionális õssejtek gyakran hoznak létre. Petri-csészében azonban a sejteket izom-, csont-, ideg- és hasnyálmirigy szövetté is sikerült differenciáltatni.
Korábban más kutatóknak is sikerült testi sejteket, például bõrbõl származó hámsejteket embrionális õssejt-szerû állapotba juttatni, de azokban a kísérletekben vírusok felhasználásával vittek be olyan géneket a sejtekbe, amelyek „rábeszélték” õket arra, hogy visszaprogramozzák magukat az embrió-szerû állapotba. Az õssejtkutatások célja azonban a beteg szervek gyógyítása, az ún. regeneratív medicina, és ebbõl a szempontból a manipulációra használt vírus-örökítõanyagok potenciális veszélyeket jelenthetnek a betegek számára. Skutelláék azonban nem használtak sem vírusrészecskéket, sem genetikai módosításokat, õk a biokémiai környezet befolyásolásával érték el a sejtek pluripotens állapotát. És õk az elsõk abban is, hogy emberi heresejteket juttattak vissza embriószerû állapotba. Ez ugyanis másoknak eddig csak egérsejtekkel sikerült.
Vannak, akik áttörésnek nevezik a német eredményeket, mások hozzáteszik: nõk ezekbõl nem profitálhatnak, hiszen a távlati cél, hogy a betegek számára majd saját testi sejtjeikbõl „készítsenek” személyre szabott õssejteket. Azt is negatívumként emlegetik, hogy egyetlen férfi sem örülne, ha heréibõl tûvel sejteket távolítanának el, jobb lenne tehát az ilyen sejteket bõrbõl nyerni.
Nature. 08.10. 2008. | doi:10.1038/nature07404
G. J.
Jéki László – Gimes Júlia