Dengan dua bilion orang di seluruh dunia yang kurang....

Dengan dua bilion orang di seluruh dunia yang kurang akses kepada air minuman yang bersih dan selamat, penyelidikan bersama oleh Monash University, CSIRO dan University of Texas di Austin yang diterbitkan hari ini dalam Sains Advances boleh menawarkan penyelesaian baru yang terhebat.

Ia semuanya datang kepada rangka kerja logam-organik (MOF), satu bahan generasi seterusnya yang menakjubkan yang mempunyai kawasan permukaan dalaman yang terbesar dari sebarang bahan yang diketahui. Sponge seperti kristal boleh digunakan untuk menangkap, menyimpan dan melepaskan sebatian kimia. Dalam kes ini, garam dan ion dalam air laut.

Dr Huacheng Zhang, Profesor Huanting Wang dan Profesor Madya Zhe Liu dan pasukan mereka di Fakulti Kejuruteraan di Monash University di Melbourne, Australia, dengan kerjasama Dr Anita Hill dari CSIRO dan Profesor Benny Freeman dari Jabatan Kejuruteraan Kimia McKetta di The University Texas di Austin, baru-baru ini mendapati bahawa membran MOF boleh meniru fungsi penyaringan, atau 'pemilihan ion', membran sel organik.

Dengan perkembangan selanjutnya, membran ini berpotensi besar untuk melaksanakan fungsi dwi ganda mengeluarkan garam dari air laut dan memisahkan ion logam dengan cara yang sangat efisien dan kos efektif, menawarkan pendekatan teknologi baru yang revolusioner untuk industri air dan perlombongan.

Pada masa ini, membran osmosis terbalik bertanggungjawab untuk lebih daripada separuh daripada kapasiti penyahairan dunia, dan peringkat terakhir proses rawatan air paling banyak, namun membran ini mempunyai ruang untuk penambahbaikan dengan faktor 2 hingga 3 dalam penggunaan tenaga. Mereka tidak beroperasi pada prinsip-prinsip dehidrasi ion, atau pengangkutan ion terpilih dalam saluran biologi, subjek Hadiah Nobel dalam Kimia 2003 yang dianugerahkan kepada Roderick MacKinnon dan Peter Agre, dan oleh itu mempunyai batasan ketara.

Dalam industri perlombongan, proses membran sedang dibangunkan untuk mengurangkan pencemaran air, serta untuk memulihkan logam berharga. Sebagai contoh, bateri lithium-ion kini merupakan sumber kuasa yang paling popular untuk peranti mudah alih elektronik, namun pada kadar penggunaan semasa, terdapat peningkatan permintaan yang mungkin memerlukan pengeluaran litium dari sumber bukan tradisional, seperti pemulihan air garam dan proses pembaziran sungai. Sekiranya secara ekonomi dan teknologi boleh dilaksanakan, pengekstrakan langsung dan pembersihan litium dari sistem cecair yang kompleks akan mempunyai kesan ekonomi yang mendalam.

Inovasi ini kini mungkin terima kasih kepada penyelidikan baru ini. Profesor Universiti Monash, Huanting Wang berkata, "Kami boleh menggunakan penemuan kami untuk menangani cabaran penyahgaraman air, dan bukannya bergantung kepada proses-proses yang intensif dan intensif semasa, penyelidikan ini membuka peluang untuk mengeluarkan ion garam dari air dengan tenaga yang jauh lebih banyak cara yang cekap dan mesra alam. "

"Selain itu, ini hanya permulaan potensi untuk fenomena ini. Kami akan terus meneliti bagaimana pemilihan litium ion membran ini boleh digunakan lebih lanjut. Ion litium banyak terdapat dalam air laut, jadi ini mempunyai implikasi untuk industri perlombongan yang saat ini menggunakan rawatan kimia yang tidak cekap untuk mengeluarkan litium dari batu dan air. Permintaan global untuk litium yang diperlukan untuk elektronik dan bateri sangat tinggi membran ini menawarkan potensi untuk cara yang sangat berkesan untuk mengeluarkan ion litium dari air laut, sumber yang banyak dan mudah diakses.

Membina pemahaman saintifik yang semakin meningkat terhadap MOF, CSIRO's Dr Anita Hill berkata penyelidikan itu menawarkan satu lagi penggunaan dunia nyata yang potensial untuk bahan generasi akan datang. "Prospek menggunakan MOF untuk penapisan air yang mampan sangat menarik dari perspektif yang baik awam, sambil memberikan cara yang lebih baik untuk mengeluarkan ion lithium untuk memenuhi permintaan global dapat mewujudkan industri baru untuk Australia," kata Dr Hill.

Universiti Texas di Austin Profesor Benny Freeman berkata, "Air yang dihasilkan dari medan gas syal di Texas kaya dengan litium. Konsep bahan pemisahan yang lebih maju, seperti ini, berpotensi mengubah aliran sisa ini menjadi peluang pemulihan sumber. Saya sangat berterima kasih mempunyai peluang untuk bekerjasama dengan rakan-rakan terhormat dari Monash dan CSIRO menerusi Suruhanjaya Fulbright Australia-Amerika untuk Pengerusi Cemerlang di Amerika Syarikat dalam Sains, Teknologi dan Inovasi yang ditaja oleh Pertubuhan Penyelidikan Sains dan Industri Komanwel (CSIRO). "

With two billion people worldwide lacking access to clean and safe drinking water,

With two billion people worldwide lacking access to clean and safe drinking water, joint research by Monash University, CSIRO and the University of Texas at Austin published today in Sciences Advances may offer a breakthrough new solution.

It all comes down to metal-organic frameworks (MOFs), an amazing next generation material that have the largest internal surface area of any known substance. The sponge like crystals can be used to capture, store and release chemical compounds. In this case, the salt and ions in sea water.

Dr Huacheng Zhang, Professor Huanting Wang and Associate Professor Zhe Liu and their team in the Faculty of Engineering at Monash University in Melbourne, Australia, in collaboration with Dr Anita Hill of CSIRO and Professor Benny Freeman of the McKetta Department of Chemical Engineering at The University of Texas at Austin, have recently discovered that MOF membranes can mimic the filtering function, or 'ion selectivity', of organic cell membranes.

With further development, these membranes have significant potential to perform the dual functions of removing salts from seawater and separating metal ions in a highly efficient and cost effective manner, offering a revolutionary new technological approach for the water and mining industries.

Currently, reverse osmosis membranes are responsible for more than half of the world's desalination capacity, and the last stage of most water treatment processes, yet these membranes have room for improvement by a factor of 2 to 3 in energy consumption. They do not operate on the principles of dehydration of ions, or selective ion transport in biological channels, the subject of the 2003 Nobel Prize in Chemistry awarded to Roderick MacKinnon and Peter Agre, and therefore have significant limitations.

In the mining industry, membrane processes are being developed to reduce water pollution, as well as for recovering valuable metals. For example, lithium-ion batteries are now the most popular power source for mobile electronic devices, however at current rates of consumption, there is rising demand likely to require lithium production from non-traditional sources, such as recovery from salt water and waste process streams. If economically and technologically feasible, direct extraction and purification of lithium from such a complex liquid system would have profound economic impacts.

These innovations are now possible thanks to this new research. Monash University's Professor Huanting Wang said, "We can use our findings to address the challenges of water desalination. Instead of relying on the current costly and energy intensive processes, this research opens up the potential for removing salt ions from water in a far more energy efficient and environmentally sustainable way."

"Also, this is just the start of the potential for this phenomenon. We'll continue researching how the lithium ion selectivity of these membranes can be further applied. Lithium ions are abundant in seawater, so this has implications for the mining industry who current use inefficient chemical treatments to extract lithium from rocks and brines. Global demand for lithium required for electronics and batteries is very high. These membranes offer the potential for a very effective way to extract lithium ions from seawater, a plentiful and easily accessible resource."

Building on the growing scientific understanding of MOFs, CSIRO's Dr Anita Hill said the research offers another potential real-world use for the next-generation material. "The prospect of using MOFs for sustainable water filtration is incredibly exciting from a public good perspective, while delivering a better way of extracting lithium ions to meet global demand could create new industries for Australia," Dr Hill said.

The University of Texas in Austin Professor Benny Freeman says, "Produced water from shale gas fields in Texas is rich in lithium. Advanced separation materials concepts, such as this, could potentially turn this waste stream into a resource recovery opportunity. I am very grateful to have had the opportunity to work with these distinguished colleagues from Monash and CSIRO via the Australian-American Fulbright Commission for the U.S. Fulbright Distinguished Chair in Science, Technology and Innovation sponsored by the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO)."

Sistem baru yang direka oleh jurutera MIT dapat menyediakan sumber air minum yang...

Sistem baru yang direka oleh jurutera MIT dapat menyediakan sumber air minum yang murah untuk bandar-bandar kering di seluruh dunia sambil memotong kos operasi loji kuasa.

Sekitar 39 peratus daripada semua air tawar yang dikeluarkan dari sungai, tasik dan takungan di Amerika Syarikat diperuntukkan bagi keperluan penyejukan loji janakuasa elektrik yang menggunakan bahan api fosil atau tenaga nuklear, dan sebahagian besar air itu berakhir terapung di awan wap . Tetapi sistem MIT yang baru berpotensi dapat menyelamatkan sebahagian kecil daripada air yang hilang itu - dan bahkan dapat menjadi sumber air bersih yang bersih dan aman untuk kota-kota pesisir di mana air laut digunakan untuk menyejukkan tanaman elektrik tempatan.

Prinsip di sebalik konsep baru adalah mudah menipu: Apabila udara yang kaya kabut dilepaskan dengan sebatang zarah yang dikenakan elektrik, dikenali sebagai ion, titisan air menjadi berkilau elektrik dan dengan itu dapat ditarik ke arah jaringan kabel, mirip dengan tingkap skrin, diletakkan di jalan mereka. Titisan kemudian mengumpul pada mesh itu, mengalirkan ke dalam kuali pengumpul, dan boleh digunakan semula di kilang kuasa atau dihantar ke sistem bekalan air bandar.

Sistem yang menjadi asas bagi syarikat permulaan yang dikenali sebagai Infinite Cooling yang bulan lalu memenangi Pertandingan Keusahawanan $ 100K MIT, dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan hari ini dalam jurnal Science Advances, yang dikarang oleh Maher Damak PhD '17 dan profesor bersekutu kejuruteraan mekanikal Kripa Varanasi. Damak dan Varanasi adalah antara pendiri permulaan.

Visiasi adalah untuk membangunkan sistem pemulihan air yang sangat berkesan dengan menangkap titisan air dari kedua-dua kabus dan bulu-bulu semulajadi menara penyejukan industri. Projek ini bermula sebagai sebahagian daripada tesis doktoral Damak, yang bertujuan untuk meningkatkan kecekapan sistem penuaian kabut yang digunakan di banyak kawasan pesisir pantai yang langka sebagai sumber air yang boleh diminum. Sistem-sistem tersebut, yang umumnya terdiri daripada beberapa jenis plastik atau logam yang diletakkan secara menegak di jalan fogbanks yang secara kerap melancarkan dari laut, sangat tidak cekap, hanya menangkap sekitar 1 hingga 3 peratus titisan air yang melewatinya. Varanasi dan Damak tertanya-tanya jika ada cara untuk membuat jejak menangkap lebih banyak titisan - dan mendapati cara yang sangat mudah dan berkesan untuk melakukannya.

Sebab ketidakcekapan sistem sedia ada menjadi jelas dalam eksperimen makmal terperinci pasukan: Masalahnya adalah dalam aerodinamik sistem. Sebagai aliran udara melepasi halangan, seperti dawai dalam skrin penangkap kabut ini, aliran udara secara semulajadi menyimpang di sekeliling halangan, sama seperti udara mengalir di sekitar sayap pesawat memisahkan ke aliran yang melepasi di atas dan di bawah struktur sayap. Airstreams yang menyimpang ini membawa titisan yang menuju ke arah dawai ke tepi, kecuali mereka menuju ke arah pusat kawat.

Hasilnya adalah bahawa pecahan titisan yang ditangkap adalah jauh lebih rendah daripada pecahan kawasan pengumpulan yang diduduki oleh wayar, kerana titisan akan terhapus dari wayar yang terletak di hadapannya. Hanya membuat wayar lebih besar atau ruang di dalam mesh yang lebih kecil cenderung menjadi tidak produktif kerana ia menghalang aliran udara secara keseluruhan, menyebabkan pengurangan bersih pengumpulan.

Tetapi apabila kabus masuk mendapat zap pertama dengan balok ion, kesan sebaliknya berlaku. Bukan sahaja semua titisan yang ada di landasan wayar di atasnya, malah titisan yang bertujuan untuk lubang-lubang di jaring dapat ditarik ke arah kabel. Oleh itu, sistem ini dapat menangkap sebilangan besar titisan yang dilalui. Oleh itu, ia dapat meningkatkan kecekapan sistem penangkapan kabut secara dramatik, dan pada kos yang sangat mengejutkan. Peralatannya mudah, dan jumlah kuasa yang diperlukan adalah minimum.

Seterusnya, pasukan memberi tumpuan untuk menangkap air dari aroma menara pendinginan kilang kuasa. Di sana, arus wap air lebih pekat daripada sebarang kabus yang semulajadi, dan itu menjadikan sistem lebih berkesan. Dan kerana menangkap air yang tersejat itu sendiri adalah proses penyulingan, air yang ditangkap adalah murni, walaupun air penyejuk adalah masin atau tercemar. Pada ketika ini, Karim Khalil, seorang lagi pelajar siswazah dari makmal Varanasi menyertai pasukan itu.

"Ia air suling, yang lebih tinggi kualiti, yang kini hanya sia-sia," kata Varanasi. "Itulah yang kami cuba tangkap." Air boleh disalurkan ke sistem air minuman di bandar, atau digunakan dalam proses-proses yang memerlukan air tulen, seperti dalam dandang loji janakuasa, yang bertentangan dengan penggunaannya dalam sistem penyejukan di mana kualiti air tidak banyak.

Kilang kuasa 600 megawatt yang biasa, kata Varanasi, boleh menangkap 150 juta gelen air setahun, mewakili nilai berjuta-juta dolar. Ini mewakili kira-kira 20 hingga 30 peratus daripada air yang hilang dari menara penyejuk. Dengan penambahbaikan selanjutnya, sistem itu mungkin dapat menangkap lebih banyak output, katanya.

Lebih-lebih lagi, sejak loji kuasa sudah siap di sepanjang garis pantai yang gersang, dan banyak lagi

A new system devised by

A new system devised by MIT engineers could provide a low-cost source of drinking water for parched cities around the world while also cutting power plant operating costs.

About 39 percent of all the fresh water withdrawn from rivers, lakes, and reservoirs in the U.S. is earmarked for the cooling needs of electric power plants that use fossil fuels or nuclear power, and much of that water ends up floating away in clouds of vapor. But the new MIT system could potentially save a substantial fraction of that lost water -- and could even become a significant source of clean, safe drinking water for coastal cities where seawater is used to cool local power plants.

The principle behind the new concept is deceptively simple: When air that's rich in fog is zapped with a beam of electrically charged particles, known as ions, water droplets become electrically charged and thus can be drawn toward a mesh of wires, similar to a window screen, placed in their path. The droplets then collect on that mesh, drain down into a collecting pan, and can be reused in the power plant or sent to a city's water supply system.

The system, which is the basis for a startup company called Infinite Cooling that last month won MIT's $100K Entrepreneurship Competition, is described in a paper published today in the journal Science Advances, co-authored by Maher Damak PhD '17 and associate professor of mechanical engineering Kripa Varanasi. Damak and Varanasi are among the co-founders of the startup.

Varanasi's vision was to develop highly efficient water recovery systems by capturing water droplets from both natural fog and plumes of industrial cooling towers. The project began as part of Damak's doctoral thesis, which aimed to improve the efficiency of fog-harvesting systems that are used in many water-scarce coastal regions as a source of potable water. Those systems, which generally consist of some kind of plastic or metal mesh hung vertically in the path of fogbanks that regularly roll in from the sea, are extremely inefficient, capturing only about 1 to 3 percent of the water droplets that pass through them. Varanasi and Damak wondered if there was a way to make the mesh catch more of the droplets -- and found a very simple and effective way of doing so.

The reason for the inefficiency of existing systems became apparent in the team's detailed lab experiments: The problem is in the aerodynamics of the system. As a stream of air passes an obstacle, such as the wires in these mesh fog-catching screens, the airflow naturally deviates around the obstacle, much as air flowing around an airplane wing separates into streams that pass above and below the wing structure. These deviating airstreams carry droplets that were heading toward the wire off to the side, unless they were headed bang-on toward the wire's center.

Air adalah cecair yang sangat rumit

Air adalah cecair yang sangat rumit. Cara di mana molekul air berasingan terkumpul pada pelbagai bahan mempunyai kesan penting pada banyak proses, termasuk kakisan dan luluhawa, dan merupakan kunci dalam memastikan pemangkin berfungsi secara optimum. Pasukan yang berpangkalan di TU Wien kini telah berjaya mengesan misteri di sebalik struktur molekul air pada permukaan oksida besi, dan kerja mereka telah mendedahkan bahawa molekul air boleh membentuk struktur kompleks yang mengingatkan jambatan, yang memainkan peranan penting ketika datang ke tindak balas kimia di permukaan.

Ciri khas air

"Apa yang menjadikan molekul air unik adalah mereka boleh membentuk ikatan hidrogen jambatan," jelas Prof. Gareth Parkinson dari Institut Fizik Gunaan di TU Wien. "Pengagihan caj elektrik tidak walaupun atom oksigen sedikit dikenakan, sementara atom hidrogen sedikit dikenakan secara positif." Akibatnya, ikatan boleh membentuk antara molekul air - ikatan hidrogen jambatan yang terkenal - atau bahkan di antara molekul air dan jenis molekul lain.

Kesan ini bervariasi. Sebagai contoh, bon jambatan hidrogen adalah sebab air perlu mencapai suhu tinggi 100 ° C sebelum ia mendidih. Mereka juga merupakan faktor utama dalam struktur protein.

Ikatan-ikatan ini bahkan memainkan masa dan masa untuk sekali lagi untuk menyatakan sepenuhnya tuntutan tidak saintifik, kerana orang mendakwa mereka membenarkan 'maklumat' yang misteri itu disimpan di dalam air. Ini adalah mustahil secara fizikal kerana bon jambatan hidrogen tidak terlalu kuat sama sekali dan dipecahkan lagi dalam kedua pecahan dalam air cair. Walau bagaimanapun, anda dapat melihat keputusan yang sangat berbeza apabila molekul air terkumpul di permukaan, di mana struktur yang sangat kompleks dan stabil terbentuk pada suhu rendah.

Alam kemungkinan

"Telah ada tanda-tanda tidak langsung mengenai struktur struktur ini," kata Ulrike Diebold (TU Wien). "Tetapi untuk memastikan struktur air yang dapat dilihat pada permukaan oksida besi, kita harus mengoptimumkan teknik pengukuran yang paling baik dan lebih baik dan dapat mendorong batas-batas apa yang mungkin."

Untuk memulakan, jet molekul air diletupkan ke permukaan dalam vakum pada suhu rendah. Permukaan kemudiannya dipanaskan sehingga suhu sekitar -30 ° C, menyebabkan struktur air secara beransur-ansur dipecahkan. Molekul air melepaskan dari permukaan satu demi satu dan dikumpulkan oleh pengesan. "Kita boleh mengukur dengan tepat berapa banyak molekul air yang meninggalkan permukaan pada suhu tertentu, kemudian kita dapat mengambil maklumat ini untuk mengolah tenaga ikatan, yang seterusnya membolehkan kita mengenali jenis struktur molekul yang kita hadapi," terang Gareth Parkinson.

Pada masa yang sama, mikroskop berprestasi tinggi, getaran khas, digunakan untuk menghasilkan imej resolusi tinggi permukaan, supaya struktur air sebenarnya dapat dilihat. Di samping itu, simulasi komputer yang canggih telah dibangunkan sebagai cara untuk menerangkan kedudukan geometri molekul air di peringkat kuantum. "Akhir sekali, kami mempunyai tiga alat yang boleh digunakan untuk mengkaji struktur air, dan itulah yang diperlukan jika anda ingin mendapatkan hasil yang boleh dipercayai," kata Gareth Parkinson. "Ketiga-tiga analisis itu hampir sempurna, meninggalkan kami untuk menyimpulkan dengan penuh keyakinan bahawa kita sekarang memahami pembentukan struktur air pada permukaan besi oksida."

Bukti menunjukkan bahawa beberapa struktur dibentuk: jarang sekali bahawa satu molekul air hanya duduk di permukaan sahaja, dengan molekul air sebaliknya cenderung untuk berkumpul berpasangan atau kumpulan tiga. Kemudian anda mempunyai struktur yang lebih kompleks yang terdiri daripada enam atau lapan molekul, yang merangkumi permukaan oksida besi seperti jambatan elips melengkung.

"Objektif utama kami adalah untuk membangunkan kaedah analisis sehingga kita dapat memperoleh bukti struktur molekul yang tidak dapat disangkal. Dan itulah yang kami lakukan," kata Ulrike Diebold. "Kaedah yang digunakan di sini untuk besi oksida juga boleh digunakan untuk bahan lain."

Water is an extremely complex liquid

Water is an extremely complex liquid. The way in which separate water molecules accumulate on various materials has a crucial impact on a great many processes, including corrosion and weathering, and is key in ensuring that catalysts function optimally. A team based at TU Wien has now managed to uncover the mystery behind the structure of water molecules on iron oxide surfaces, and their work has revealed that water molecules can form of complex structures reminiscent of bridges, which play a significant role when it comes to chemical reactions on the surface.

The special properties of water

"What makes water molecules unique is that they can form hydrogen bridge bonds," explains Prof. Gareth Parkinson from the Institute of Applied Physics at TU Wien. "The electrical charge distribution is not even. The oxygen atom is slightly negatively charged, whilst the hydrogen atoms are slightly positively charged." As a result, bonds can form between water molecules -- the famous hydrogen bridge bonds -- or even between a water molecule and other types of molecule.

The repercussions of this are wide-ranging. For example, hydrogen bridge bonds are the reason that water needs to reach the high temperature of 100°C before it boils. They are also a key factor in the structure of proteins.

These bonds even come into play time and time again for completely unscientific assertions, as people claim they allow for mysterious 'information' to be stored in water. This is physically impossible because hydrogen bridge bonds are not very strong at all and are broken down again in a split second in liquid water. Nevertheless, you can see very different results when water molecules accumulate on surfaces, where incredibly complex, stable structures form at low temperatures.

The realms of possibility

"There had already been indirect indications of this type of structure forming," says Ulrike Diebold (TU Wien). "But in order to really make the structure of water visible on iron oxide surfaces, we had to optimise the very best state-of-the-art measurement techniques further and really push the boundaries of what is possible."

To start with, a jet of water molecules is blasted onto the surface in a vacuum at a low temperature. The surface is then gently heated up to a temperature of around -30°C, causing the water structures to gradually be broken up. The water molecules detach from the surface one by one and are collected by a detector. "We can measure exactly how many water molecules leave the surface at a particular temperature. We can then take this information to work out the bond energy, which in turn allows us to identify the type of molecule structures we are dealing with," explained Gareth Parkinson.

At the same time, a special vibration-proof, high-performance microscope was used to produce high-resolution images of the surface, so that the water structures could actually be seen. In addition to this, sophisticated computer simulations were developed as a way of explaining the geometrical positioning of the water molecules at the quantum level. "Finally we have three tools at our disposal that allow us to study the water structures, and that's what's needed if you want to get reliable results," says Gareth Parkinson. "All three analyses match up perfectly, leaving us to conclude with great confidence that we now understand the formation of water structures on iron oxide surfaces."

The evidence shows that several structures are formed: it is rare that a single water molecule sits on the surface alone, with water molecules instead tending to gather in pairs or groups of three. Then you have more complex structures consisting of six or eight molecules, which span the surface of the iron oxide like elliptically curved bridges.

"Our primary objective was to develop the analytical methods to the point that we could obtain irrefutable proof of these molecular structures. And that's what we did," says Ulrike Diebold. "The method that we used here for iron oxide can also be applied to other materials."

Dalam satu kajian baru, para penyelidik menunjukkan bahawa

Dalam satu kajian baru, para penyelidik menunjukkan bahawa menggunakan gelombang bunyi untuk melancarkan titisan air di udara dapat meningkatkan pengesanan pencemaran logam berat yang berbahaya seperti plumbum dan merkuri di dalam air. Mengesan sejumlah kecil logam berat di dalam air adalah penting kerana bahan pencemar ini berbahaya kepada kesihatan manusia dan alam sekitar. Teknik baru ini akhirnya akan membawa kepada instrumen yang melakukan pemantauan kontaminan dalam masa nyata, yang dapat membantu mencegah masalah pencemaran plumbum masa hadapan seperti Flint, Michigan, krisis air atau mengesan air sisa yang terkontaminasi dari tapak industri.

"Walaupun banyak sensor air yang menawarkan pemantauan berterusan, pengesanan pelbagai logam berat yang dibubarkan dalam air hanya boleh dilakukan dengan menghantar sampel untuk analisis makmal khusus," kata pemimpin pasukan penyelidikan Victor Contreras, dari Instituto de Ciencias Físicas UNAM, Mexico. "Teknik baru kami adalah satu langkah ke arah pembangunan pendekatan analisis yang lebih mudah yang dapat diterapkan di lokasi dan dalam masa nyata. Analisis air jenis ini boleh digunakan oleh pertanian, farmaseutikal, pembersihan air dan industri lain untuk memantau air untuk pencemar . "

Dalam The Optical Society (OSA) jurnal Optics Letters, para penyelidik memperincikan pendekatan baru mereka, yang menggunakan teknik sensitif yang dikenali sebagai spekroskopi kerosakan teraruh laser (LIBS) untuk menganalisis logam berat yang hadir dalam titisan air levitating. Menurun titisan air membolehkan air menguap dalam kedudukan terkawal, yang meningkatkan kepekatan massa bahan cemar dalam sampel dan menjadikannya lebih mudah untuk melakukan analisis LIBS. Para penyelidik menunjukkan bahawa pendekatan baru mereka dapat mengesan tahap logam berat yang sangat rendah seperti barium, kadmium dan raksa dengan masa analisis hanya beberapa minit.

Menggunakan LIBS pada cecair

Para penyelidik menggunakan LIBS kerana ia menawarkan cara yang cepat dan mudah untuk mengenal pasti beberapa elemen serentak. LIBS berfungsi dengan menumpukan nadi laser tenaga tinggi ke sampel, yang menguap bahan dan menjana plasma. Kerana cahaya yang dipancarkan oleh plasma mengandungi cap jari atom bahan, adalah mungkin untuk mengenal pasti komponen kimia sampel dengan menganalisis cahaya yang dipancarkan.

Ia adalah proses mudah untuk menggunakan analisis LIBS pada sampel pepejal. Sebenarnya, beberapa alat pegang tangan yang tersedia secara komersial tersedia untuk analisis jenis ini. Walau bagaimanapun, sukar untuk menggunakan kaedah ini untuk secara langsung menganalisis cecair kerana plasma yang terbentuk dalam cecair menjadi lebih cepat dan menampung masa yang sangat singkat. Di samping itu, menghasilkan plasma pada permukaan cecair menghasilkan percikan air yang secara langsung memberi kesan kepada bacaan spektroskopi.

Dengan sampel cecair, mewujudkan plasma yang memberikan isyarat yang baik untuk pengesanan kimia memerlukan tahap tenaga laser yang tinggi, yang hanya boleh disediakan oleh laser yang tidak mudah alih dan mudah alih. Untuk mengelakkan masalah ini, sampel cecair biasanya dianalisis dengan meletakkan penurunan pada substrat dan menunggu ia kering untuk menumpukan unsur-unsur kepentingan dalam sampel. Walaupun mendepositkan sampel pada substrat adalah agak mudah, nadi laser merangsang atom dari unsur-unsur dalam sampel dan juga dari substrat. Selain itu, penyejatan air boleh menyebabkan pengedaran tidak teratur pada kekotoran pada substrat, menjejaskan kebolehulangan semula isyaratnya.

Daripada meletakkan titisan ke substrat, para penyelidik menggunakan gelombang bunyi yang kuat untuk mengangkat titisan air tunggal. Gelombang bunyi menghasilkan daya yang cukup kuat untuk melawan graviti, membolehkan titisan berlegar tidak disokong di udara.

"Pengangkut akustik adalah kaedah yang mudah dan murah untuk mempercepatkan unsur-unsur kepentingan sambil mengelakkan pencemaran dari permukaan substrat," kata Contreras. "Selain itu, ia tidak memerlukan sampel untuk mempunyai apa-apa jenis tindak balas elektrik atau magnetik seperti beberapa kaedah lain yang digunakan untuk mencapai levitation."

Menganalisis titisan

Di dalam kertas, para penyelidik menunjukkan bahawa menggunakan gelombang akustik untuk melepaskan satu setitik air membolehkan mereka mengesan kepekatan logam berat yang sangat rendah. Sebagai contoh, mereka mengesan 0.7 miligram per liter kadmium dan 0.2 miligram per liter barium. Mereka juga menunjukkan bahawa teknik pengangkut akustik yang mereka gunakan adalah cukup stabil untuk analisis LIBS yang boleh dihasilkan.

"Teknologi ini mempunyai potensi untuk mengesan logam berat dan unsur-unsur lain secara serentak di dalam air secara cepat dan kos efektif," kata Contreras. "Penganalisis dalam talian berdasarkan teknologi kami dapat membantu mencegah bencana alam sekitar dan menyumbang kepada kawalan kualiti air yang lebih baik."

Para penyelidik kini berusaha memperbaiki instrumentasi. Sebagai contoh, mereka mahu mengoptimumkan reka bentuk mekanikal perangkap akustik untuk mencapai keadaan levitasi yang lebih stabil, yang akan meningkatkan kebolehulangan semula bacaan LIBS. Mereka juga mahu meningkatkan kepekaan dengan melembutkan stek yang lebih kecil, yang mana bulu

In a new study.

In a new study, researchers showed that using sound waves to levitate droplets of water in midair can improve the detection of harmful heavy metal contaminants such as lead and mercury in water. Detecting small amounts of heavy metals in water is important because these contaminants are harmful to human health and the environment. The new technique could eventually lead to instruments that perform real-time, on-site contaminant monitoring, which could help prevent future lead contamination problems like the Flint, Michigan, water crisis or detect contaminated wastewater from industrial sites.

"Despite the large variety of water sensors that offer continual monitoring, detection of multiple heavy metals dissolved in water can only be performed by sending samples off for specialized laboratory analysis," said the research team leader Victor Contreras, from Instituto de Ciencias Físicas UNAM, Mexico. "Our new technique is one step toward the development of a simpler analysis approach that could be applied on-site and in real time. This type of water analysis could be used by agricultural, pharmaceutical, water purification and other industries to monitor water for contaminants."

In The Optical Society (OSA) journal Optics Letters, the researchers detail their new approach, which uses a sensitive technique known as laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) to analyze heavy metals present in levitating drops of water. Levitating the water droplets allows the water to evaporate in a controlled position, which increases the mass concentration of contaminants in the sample and makes it easier to perform LIBS analysis. The researchers showed that their new approach can reliably detect very low levels of the heavy metals like barium, cadmium and mercury with analysis times of just a few minutes.

Using LIBS on liquids

The researchers used LIBS because it offers a fast and straightforward way to identify several elements simultaneously. LIBS works by focusing a high energy laser pulse onto a sample, which vaporizes the material and generates a plasma. Because the light emitted by the plasma contains the atomic fingerprints of the material, it is possible to identify the chemical components of the sample by analyzing the emitted light.

It is a straightforward process to use LIBS analysis on solid samples. In fact, several commercially available handheld devices are available for this type of analysis. However, it is difficult to use this method to directly analyze liquids because the plasma formed in liquids cools down faster and lasts a very short time. In addition, producing a plasma on a liquid surface produces water splashes that directly affect the spectroscopy reading.

With liquid samples, creating a plasma that provides a good signal for chemical detection requires high levels of laser energy, which can only be provided by bulky, non-portable lasers. To circumvent this problem, liquid samples are typically analyzed by placing a drop on a substrate and waiting for it to dry in order to concentrate the elements of interest in the sample. Although depositing the sample on a substrate is quite simple, the laser pulse excites atoms from elements in the sample as well as from the substrate. Besides, water evaporation could lead to inhomogeneous distribution of the impurities on the substrate, compromising its signal reproducibility.

Instead of depositing the droplets onto a substrate, the researchers used intense sound waves to levitate single droplets of water. The sound waves produce a force strong enough to counteract gravity, allowing a droplet to hover unsupported in the air.

"Acoustic levitation is a simple and inexpensive method to preconcentrate the elements of interest while avoiding contamination from the substrate surface," said Contreras. "Moreover, it does not require the sample to have any type of electric or magnetic response like some other methods used to achieve levitation."

Analyzing droplets

In the paper, the researchers showed that using acoustic waves to levitate a single drop of water allowed them to detect very low concentrations of heavy metals. For example, they detected 0.7 milligrams per liter of cadmium and 0.2 milligrams per liter of barium. They also showed that the acoustic levitation technique they used is stable enough for reproducible LIBS analysis.

"This technology has a potential to simultaneously detect heavy metals and other elements in water in a fast and cost-effective way," said Contreras. "An online analyzer based on our technology could one day help prevent environmental disasters and contribute to improved water quality control."

The researchers are now working to improve the instrumentation. For example, they want to optimize the mechanical design of the acoustic trap to achieve more stable levitation conditions, which will improve the reproducibility of the LIBS readings. They also want to increase the sensitivity by stably levitating smaller drops, which fur

Menurut Pertubuhan Kesihatan Sedunia hampir 1 bilion orang tidak...

Menurut Pertubuhan Kesihatan Sedunia hampir 1 bilion orang tidak mempunyai akses untuk membersihkan air minum, dan jumlah itu dijangka meningkat dengan perubahan iklim. Sementara itu, keperluan tenaga kita yang semakin meningkat dan penggunaan logam berat dalam proses perindustrian telah memaksimumkan pendedahan kita kepada bahan toksik di dalam air.

Kaedah komersial semasa untuk menghilangkan logam berat termasuk memimpin dari air minum perbandaran cenderung mahal dan memakan tenaga, tanpa cukup cekap. Kurang pendekatan konvensional mungkin lebih berkesan, tetapi penggunaan tunggal, sukar untuk menjana semula, atau menghasilkan sisa toksik yang ketara sebagai produk sampingan.

Sekarang, makmal Profesor Wendy Lee Queen di EPFL, dengan rakan-rakan di University of California Berkeley dan Lawrence Berkeley National Laboratory telah menemukan penyelesaian menggunakan rangka logam organik (MOFs), yang merupakan bahan yang terdiri daripada nod logam yang saling berkaitan dengan bahan kimia organik ' struts '. Kawasan permukaan dalaman yang tidak pernah berlaku sebelum ini dan kebolehubahan kimia mudah membolehkan MOFs "menarik" wap air dan gas lain dari udara. Ciri-ciri yang sama menjadikan mereka bahan yang menjanjikan juga untuk menghilangkan logam berat dari air.

Seorang pelajar PhD di EPFL-Valais, Daniel T. Sun, telah merangka komposit MOF / polimer stabil dengan menggunakan bahan-bahan yang murah, mesra alam dan biologi. Para saintis merawat MOF, yang dikenali sebagai Fe-BTC, dengan dopamin, yang dipolimerkan kepada polidopamine (PDA) yang menyematkan polimer di dalam MOF. Komposit terakhir, bernama Fe-BTC / PDA, boleh dengan cepat dan secara selektif menghapuskan jumlah logam berat yang tinggi seperti plumbum dan merkuri dari sampel air dunia sebenar. Malah, ia boleh mengeluarkan lebih daripada 1.6 kali berat merkuri sendiri dan 0.4 kali berat memimpin.

Fe-BTC / PDA kemudian diuji dalam penyelesaian sebagai toksik sebagai beberapa contoh air terburuk yang terdapat di Flint, Michigan. Ujian menunjukkan bahawa MOF boleh, dalam masa beberapa saat, mengurangkan kepekatan utama kepada 2 bahagian per bilion, satu tahap yang Agensi Perlindungan Alam Sekitar A.S. dan Pertubuhan Kesihatan Sedunia dianggap boleh diminum.

Para saintis juga telah mengeluarkan petunjuk dari pelbagai sampel air dunia nyata yang diperoleh dari Sungai Rhone, Laut Mediterranean, dan loji rawatan air sisa di Switzerland. Mereka juga menunjukkan bagaimana bahan boleh diperbaharui dengan mudah.

Terdapat banyak sumber pendedahan kepada logam berat toksik. Misalnya, plumbum digunakan dalam cat, glazes seramik, perhiasan, mainan, dan paip. Memandangkan ini, pendekatan dengan MOF baru menunjukkan banyak janji untuk menyelesaikan batasan semasa sistem pembersihan air. Penulis kajian kini sedang menguji MOF lain yang direka khas untuk menghapuskan jenis pencemar lain dalam air dan udara.

According to the World Health Organization almost 1 billion

According to the World Health Organization almost 1 billion people do not have access to clean drinking water, and that number is expected to increase with climate change. Meanwhile, our endlessly rising energy needs and use of heavy metals in industrial processes have maximized our exposure to toxic materials in water.

Current commercial methods to remove heavy metals including lead from municipal drinking water tend to be costly and energy-consuming, without being sufficiently efficient. Less conventional approaches might be more efficient, but are single-use, difficult to regenerate, or produce significant toxic waste as a side-product.

Now, the lab of Professor Wendy Lee Queen at EPFL, with colleagues at the University of California Berkeley and Lawrence Berkeley National Laboratory have found a solution using metal organic frameworks (MOFs), which are materials made up of metal nodes interlinked by organic chemical 'struts'. Their unprecedented internal surface areas and easy chemical tunability allow MOFs to "pull" water vapor and other gases from air. These same features make them promising materials also for selectively removing heavy metals from water.

A PhD student at EPFL-Valais, Daniel T. Sun, has designed a water-stable MOF/polymer composite using cheap, environmentally and biologically friendly materials. The scientists treated a MOF, known as Fe-BTC, with dopamine, which polymerized to polydopamine (PDA) pinning the polymer inside the MOF. The final composite, named Fe-BTC/PDA, can quickly and selectively remove high amounts of heavy metals like lead and mercury from real-world water samples. In fact, it can remove over 1.6 times its own weight of mercury and 0.4 times of its weight of lead.

Fe-BTC/PDA was then tested in solutions as toxic as some of the worst water samples found in Flint, Michigan. The tests showed that the MOF can, in a matter of seconds, reduce lead concentrations to 2 parts per billion, a level that the U.S. Environmental Protection Agency and World Health Organization deem drinkable.

The scientists also removed lead from various real-world water samples obtained from the Rhone River, the Mediterranean Sea, and a wastewater treatment plant in Switzerland. They also showed how the material could be regenerated easily.

There are multiple sources of exposure to toxic heavy metals. For example, lead is used in paint, ceramic glazes, jewelry, toys, and pipes. Considering this, the approach with the new MOF shows much promise for solving current limitations of water-cleaning systems. The authors of the study are now testing other new specially designed MOFs to remove other types of trace contaminants in water and air.

Otak terletak pada cecair,

Otak terletak pada cecair, yang antara lain melindungi dari gegaran. Para saintis telah mengenali ini selama berabad-abad. Setiap hari sekitar setengah liter air diangkut dari darah ke otak melalui tisu nipis yang dipanggil plexus choroideus. Tetapi dengan tepat bagaimana ini dilakukan setakat ini agak misteri.

Dalam satu kajian baru yang diterbitkan dalam penyelidik Nature Communications di University of Copenhagen telah membuktikan buat kali pertama pada model tikus bahawa pengangkutan tidak dikendalikan oleh osmosis, seperti yang banyak percaya. Sebaliknya air terutamanya diangkut ke otak melalui apa yang dipanggil pengangkut bersama, yang bergerak sejumlah air apabila ion diangkut ke seluruh choroideus plexus tisu.

"Ia adalah pengetahuan baru mengenai proses fisiologi yang sangat penting yang melibatkan organ paling kompleks di dalam tubuh manusia, iaitu otak. Jika kita dapat menargetkan pengangkut ion dan air ini dengan ubat-ubatan, ia akan menjejaskan beberapa gangguan yang melibatkan peningkatan tekanan intrakranial, termasuk pendarahan otak, pembekuan darah di otak dan hydrocephalus, "kata Profesor Madya di Jabatan Neurosains Nanna MacAulay.

Akibat Teruk Tekanan Meningkat

Para penyelidik telah memeriksa choroideus plexus tisu pada tikus dan menguji sama ada air boleh dipindahkan melalui tisu walaupun keadaan yang diperlukan untuk pengangkutan air osmotik hilang. Ini ternyata berlaku; proses yang berbeza itu harus bertanggungjawab untuk pengangkutan air.

Mereka kemudian melakukan ujian pada tikus hidup untuk melihat seberapa cepat cecair otak dihasilkan apabila mungkin pengangkut air dihalang. Ini menunjukkan bahawa pengangkut bersama yang berkenaan bertanggungjawab untuk separuh daripada semua pengeluaran bendalir untuk rongga otak dan oleh itu pengangkut air utama dalam tisu ini.

'Sudah tentu, ia akan menjadi pecah tanah jika kita dapat menggunakan mekanisme ini sebagai sasaran untuk rawatan medis dan menolak aliran masuk air ke otak untuk mengurangkan tekanan intrakranial. Tidak ada rawatan perubatan yang berkesan untuk banyak gangguan yang melibatkan tekanan intrakranial yang meningkat. Dan paling teruk, pesakit mungkin mengalami kerosakan kekal dan juga mati akibat peningkatan tekanan. Oleh itu, mekanisme asas ini merupakan penemuan penting kepada kami ', kata Nanna MacAulay.

Penyelidik menekankan bahawa struktur protein yang bertanggungjawab adalah sama pada tikus seperti dalam membran sel manusia dalam chorideus plexus. Oleh itu, mereka mengharapkan untuk mencari mekanisme yang sama pada manusia.

Sebagai langkah seterusnya mereka akan cuba menentukan bagaimana aliran masuk air ke otak dapat dipengaruhi dan dikendalikan menggunakan mekanisme yang baru ditemui.

Kajian ini berdasarkan ujian pada haiwan. Oleh itu, ia mempunyai kurang statistik statistik daripada kajian kes / kawalan pada manusia dan percubaan rawak yang lebih besar pada manusia.

The brain rests in a fluid, which among other things protects it from concussions. Scientists have known this for centuries. Every day around half a litre of water is transported from the blood to the brain through a thin tissue called plexus choroideus. But exactly how this is done has so far been quite a mystery.

In a new study published in Nature Communications researchers at the University of Copenhagen have proven for the first time on mice models that the transport is not controlled by osmosis, as many used to believe. Instead water is primarily transported to the brain via a so-called co-transporter, which moves a certain amount of water when ions are transported across the tissue plexus choroideus.

'It is brand new knowledge on a very important physiological process involving the by far most complex organ in the human body, namely the brain. If we are able to target this ion and water transporter with medicine, it would affect a number of disorders involving increased intracranial pressure, including brain haemorrhage, blood clots in the brain and hydrocephalus', says Associate Professor at the Department of Neuroscience Nanna MacAulay.

Severe Consequences of Increased Pressure

The researchers have examined the tissue plexus choroideus in mice and tested whether water can be moved through the tissue even though the conditions required for osmotic water transport are missing. This turned out to be the case; a different process thus had to be responsible for the water transport.

They then did tests on live mice to see how fast brain fluid is produced when possible water transporters are inhibited. This revealed that the co-transporter in question is responsible for half of all fluid production for the brain cavity and is thus the main water transporter in this tissue.

'Of course, it would be ground-breaking if we were able to use this mechanism as a target for medical treatment and turn down the inflow of water to the brain to reduce intracranial pressure. There are no effective medical treatments for a lot of disorders involving increased intracranial pressure. And at worst, the patient may suffer permanent damage and even die as a result of increased pressure. Therefore, this basic mechanism is an important find to us', says Nanna MacAulay.

The researchers stress that the structure of the responsible proteins is the same in mice as in the human cell membrane in plexus chorideus. Therefore, they expect to find the same mechanisms in humans.

As a next step they will try to determine how the inflow of water to the brain can be affected and controlled using the newly discovered mechanism.

The study is based on tests in animals. Thus it has less statistical weight than case/control studies in humans and larger randomized trials in humans.

Para saintis yang memeriksa semula data dari misi lama membawa pandangan baru kepada...

Para saintis yang memeriksa semula data dari misi lama membawa pandangan baru kepada persoalan mengujakan sama ada bulan bulan Jupiter Europa mempunyai bahan untuk menyokong kehidupan. Data ini memberikan bukti bebas bahawa takungan air cair bawah permukaan bulan boleh membebaskan bulu-bulatan wap air di atas kerang icynya.

Data yang dikumpul oleh kapal angkasa Galileo NASA pada tahun 1997 telah dilancarkan melalui model komputer baru dan canggih untuk membongkar misteri - selekoh di kawasan themagnetic yang ringkas - yang telah tidak dijelaskan sehingga kini. Imej ultraviolet sebelumnya dari Teleskop Angkasa Hubble NASA pada tahun 2012 mencadangkan kehadiran bulu-bulu, tetapi analisis baru ini menggunakan data yang dikumpulkan lebih dekat dengan sumber dan dianggap kuat, menyokong sokongan untuk bulu mata. Penemuan ini muncul dalam edisi Isnin mengenai jurnal Nature Astronomy.

Penyelidikan ini diketuai oleh Xianzhe Jia, ahli fizik angkasa di University of Michigan di Ann Arbor dan pengarang utama artikel jurnal. Jia juga penyiasat bersama untuk dua instrumen yang akan mengembara di Europa Clipper, misi yang akan datang NASA untuk meneroka kebiasaan berpotensi bulan.

"Data ada di sana, tetapi kami memerlukan pemodelan yang canggih untuk memahami pemerhatian," kata Jia.

Pasukan Jia diilhamkan untuk menyelam semula data Galileo oleh Melissa McGrath dari Institut SETI di Mountain View, California. Seorang ahli sains Europa Clipper, McGrath menyampaikan persembahan kepada ahli sains pasukan, yang menonjolkan pengamatan Hubble lain di Europa.

"Salah satu lokasi yang dia namakan berbunyi loceng, Galileo benar-benar melancarkan lokasi itu, dan ia adalah yang paling dekat dengan kami. Kami menyedari kami terpaksa kembali," kata Jia. "Kami perlu melihat sama ada terdapat apa-apa dalam data yang boleh memberitahu kami sama ada atau tidak terdapat bulu mata."

Pada masa terbang terbang 1997, kira-kira 124 kilometer (200 kilometer) di atas permukaan Europa, pasukan Galileo tidak mengesyaki kapal angkasa itu mungkin meragut pelepasan bulu dari bulan berais. Sekarang, Jia dan pasukannya percaya, jalannya adalah kebetulan.

Apabila mereka meneliti maklumat yang dikumpulkan semasa itu 21 tahun lalu, data magnetometer resolusi tinggi menunjukkan sesuatu yang pelik. Menggambar apa yang telah dipelajari oleh saintis daripada meneroka gumpalan di bulan Saturnus Enceladus - bahawa bahan di dalam bulu mata menjadi terionisasi dan meninggalkan tamparan ciri dalam medan magnet - mereka tahu apa yang perlu dicari. Dan di sana ia berada di Eropah - selekoh dan lekukan setempat dalam medan magnet yang tidak pernah dijelaskan.

Galileo membawa Spektrometer Wave Plasma yang kuat untuk mengukur gelombang plasma yang disebabkan oleh zarah-zarah yang dikenakan pada gas di sekeliling suasana Europa. Pasukan Jia menarik data itu juga, dan ia juga muncul untuk membalikkan teori plume.

Tetapi angka sahaja tidak dapat melukis keseluruhan gambar. Jia melapiskan magnetometri dan tandatangan gelombang plasma ke model 3D baru yang dibangunkan oleh pasukannya di University of Michigan, yang mensimulasikan interaksi plasma dengan badan sistem solar. Bahan terakhir ialah data dari Hubble yang mencadangkan dimensi kemungkinan bom.

Hasil yang muncul, dengan plum simulasi, adalah perlawanan ke medan magnet dan tandatangan plasma pasukan ditarik dari data Galileo.

"Kini terdapat terlalu banyak bukti untuk membuang aroma di Europa," kata Robert Pappalardo, ahli sains projek Europa Clipper di Makmal Jet Propulsion NASA di Pasadena, California. "Keputusan ini menjadikan bulu mata lebih nyata dan, bagi saya, adalah titik tipis. Ini tidak lagi membeku pada gambar jauh."

Penemuan ini adalah berita baik untuk misi Europa Clipper, yang boleh dilancarkan pada awal bulan Jun 2022. Dari orbitnya pada Jupiter, Europa Clipper akan berlayar dekat dengan bulan dalam flybys dengan ketinggian rendah. Jika bulu-bulu memang memuntahkan wap dari lautan Eropah atau tasik bawah tanah, Europa Clipper boleh mencuba zarah beku dan zarah debu. Pasukan misi sedang bersiap-sedia untuk melihat laluan orbital yang berpotensi, dan penyelidikan baru akan dimainkan dalam perbincangan tersebut.

"Jika terdapat bumerik, dan kita boleh secara langsung mencontohi apa yang datang dari kawasan pedalaman Europa, maka kita dapat dengan mudah mendapatkan sama ada Europa mempunyai ramuan untuk hidup," kata Pappalardo. "Itulah misi selepas itu. Itu gambaran yang besar."

JPL menguruskan misi Europa Clipper untuk Direktorat Sains Misi agensi.

Scientists re-examining data from an old mission bring new....

Scientists re-examining data from an old mission bring new insights to the tantalizing question of whether Jupiter's moon Europa has the ingredients to support life. The data provide independent evidence that the moon's subsurface liquid water reservoir may be venting plumes of water vapor above its icy shell.

Data collected by NASA's Galileo spacecraft in 1997 were put through new and advanced computer models to untangle a mystery -- a brief, localized bend in themagnetic field -- that had gone unexplained until now. Previous ultraviolet images from NASA's Hubble Space Telescope in 2012 suggested the presence of plumes, but this new analysis used data collected much closer to the source and is considered strong, corroborating support for plumes. The findings appear in Monday's issue of the journal Nature Astronomy.

The research was led by Xianzhe Jia, a space physicist at the University of Michigan in Ann Arbor and lead author of the journal article. Jia also is co-investigator for two instruments that will travel aboard Europa Clipper, NASA's upcoming mission to explore the moon's potential habitability.

"The data were there, but we needed sophisticated modeling to make sense of the observation," Jia said.

Jia's team was inspired to dive back into the Galileo data by Melissa McGrath of the SETI Institute in Mountain View, California. A member of the Europa Clipper science team, McGrath delivered a presentation to fellow team scientists, highlighting other Hubble observations of Europa.

"One of the locations she mentioned rang a bell. Galileo actually did a flyby of that location, and it was the closest one we ever had. We realized we had to go back," Jia said. "We needed to see whether there was anything in the data that could tell us whether or not there was a plume."

At the time of the 1997 flyby, about 124 miles (200 kilometers) above Europa's surface, the Galileo team didn't suspect the spacecraft might be grazing a plume erupting from the icy moon. Now, Jia and his team believe, its path was fortuitous.

When they examined the information gathered during that flyby 21 years ago, sure enough, high-resolution magnetometer data showed something strange. Drawing on what scientists learned from exploring plumes on Saturn's moon Enceladus -- that material in plumes becomes ionized and leaves a characteristic blip in the magnetic field -- they knew what to look for. And there it was on Europa -- a brief, localized bend in the magnetic field that had never been explained.

Galileo carried a powerful Plasma Wave Spectrometer to measure plasma waves caused by charged particles in gases around Europa's atmosphere. Jia's team pulled that data as well, and it also appeared to back the theory of a plume.

But numbers alone couldn't paint the whole picture. Jia layered the magnetometry and plasma wave signatures into new 3D modeling developed by his team at the University of Michigan, which simulated the interactions of plasma with solar system bodies. The final ingredient was the data from Hubble that suggested dimensions of potential plumes.

The result that emerged, with a simulated plume, was a match to the magnetic field and plasma signatures the team pulled from the Galileo data.

"There now seem to be too many lines of evidence to dismiss plumes at Europa," said Robert Pappalardo, Europa Clipper project scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California. "This result makes the plumes seem to be much more real and, for me, is a tipping point. These are no longer uncertain blips on a faraway image."

The findings are good news for the Europa Clipper mission, which may launch as early as June 2022. From its orbit of Jupiter, Europa Clipper will sail close by the moon in rapid, low-altitude flybys. If plumes are indeed spewing vapor from Europa's ocean or subsurface lakes, Europa Clipper could sample the frozen liquid and dust particles. The mission team is gearing up now to look at potential orbital paths, and the new research will play into those discussions.

"If plumes exist, and we can directly sample what's coming from the interior of Europa, then we can more easily get at whether Europa has the ingredients for life," Pappalardo said. "That's what the mission is after. That's the big picture."

JPL manages the Europa Clipper mission for the agency's Science Mission Directorate.

Kekurangan air

Kekurangan air
Kekurangan air adalah kekurangan sumber air yang mencukupi untuk memenuhi tuntutan penggunaan air di rantau ini.

Ia telah menjejaskan setiap benua dan sekitar 2.8 bilion orang di seluruh dunia sekurang-kurangnya satu bulan dari setiap tahun.

Lebih daripada 1.2 bilion orang kurang akses kepada air minuman bersih.

Kekurangan air melibatkan tekanan air, kekurangan air atau defisit, dan krisis air.

Walaupun konsep tekanan air agak baru, adalah kesukaran untuk mendapatkan sumber air tawar untuk digunakan dalam tempoh masa dan mungkin mengakibatkan pengurangan dan kemerosotan sumber air yang ada. Kekurangan air mungkin disebabkan oleh perubahan iklim, seperti seperti pola cuaca yang berubah-ubah termasuk kekeringan atau banjir, peningkatan pencemaran, dan peningkatan permintaan manusia dan penggunaan air berlebihan.

Krisis air adalah keadaan di mana air yang boleh diminum dan tercemar di rantau ini kurang daripada permintaan rantau itu.

Kekurangan air didorong oleh dua fenomena yang menumpu: penggunaan air tawar yang semakin meningkat dan kekurangan sumber air tawar yang boleh digunakan.

Kekurangan air boleh menjadi hasil daripada dua mekanisme: kekurangan air secara fizikal (kekurangan) dan kekurangan air ekonomi, di mana kekurangan air fizikal adalah hasil sumber air semula jadi yang tidak mencukupi untuk membekalkan permintaan di rantau ini, dan kekurangan air ekonomi adalah hasil daripada pengurusan yang lemah sumber air yang mencukupi.

Menurut Program Pembangunan Pertubuhan Bangsa-Bangsa, yang paling sering dijumpai adalah penyebab negara atau wilayah yang mengalami kekurangan air, kerana kebanyakan negara atau wilayah mempunyai cukup air untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga, perindustrian, pertanian dan alam sekitar, tetapi kekurangan sarana untuk menyediakannya dengan mudah.

Pengurangan kekurangan air adalah matlamat banyak negara dan kerajaan.

PBB mengiktiraf kepentingan mengurangkan jumlah orang tanpa akses yang berkekalan kepada air bersih dan sanitasi.

Matlamat Pembangunan Milenium dalam Deklarasi Millennium Pertubuhan Bangsa-Bangsa menyatakan bahawa pada tahun 2015 mereka memutuskan untuk "mengurangkan separuh jumlah orang yang tidak dapat mencapai atau memperoleh air minuman yang selamat."

Water scarcity
Water scarcity is the lack of sufficient available water resources to meet the demands of water usage within a region.

It already affects every continent and around 2.8 billion people around the world at least one month out of every year.

More than 1.2 billion people lack access to clean drinking water.

Water scarcity involves water stress, water shortage or deficits, and water crisis.

While the concept of water stress is relatively new, it is the difficulty of obtaining sources of fresh water for use during a period of time and may result in further depletion and deterioration of available water resources.Water shortages may be caused by climate change, such as altered weather patterns including droughts or floods, increased pollution, and increased human demand and overuse of water.

A water crisis is a situation where the available potable, unpolluted water within a region is less than that region's demand.

Water scarcity is being driven by two converging phenomena: growing freshwater use and depletion of usable freshwater resources.

Water scarcity can be a result of two mechanisms: physical (absolute) water scarcity and economic water scarcity, where physical water scarcity is a result of inadequate natural water resources to supply a region's demand, and economic water scarcity is a result of poor management of the sufficient available water resources.

According to the United Nations Development Programme, the latter is found more often to be the cause of countries or regions experiencing water scarcity, as most countries or regions have enough water to meet household, industrial, agricultural, and environmental needs, but lack the means to provide it in an accessible manner.

The reduction of water scarcity is a goal of many countries and governments.

The UN recognizes the importance of reducing the number of people without sustainable access to clean water and sanitation.

The Millennium Development Goals within the United Nations Millennium Declaration state that by 2015 they resolve to "halve the proportion of people who are unable to reach or to afford safe drinking water."

Researchers at the University of Texas at Austin have discovered a....

Researchers at the University of Texas at Austin have discovered a potential new way to eliminate biofilms to reduce the number of hospital-borne infections.
Biofilms are a group of microorganisms that stick to a surface. Over time, the cells in the biofilm can grow and cause chronic infections and can even become resistant to antibiotics.

The researchers discovered that for the bacteria Pseudomonas aeruginosa to form a biofilm, they have to sense that they are on a surface. Pseudomonas, the bacteria that are present with biofilm infections, are able to detect mechanical shear. Mechanical shear is a stretching that occurs when bacterium is attached to a surface with liquid that is moving or pulling itself along surrounding the surface. Once it detects that it’s on a surface, it starts to form biofilm.

Penyelidik di Universiti Texas di Austin telah menemui cara baru.....

Penyelidik di Universiti Texas di Austin telah menemui cara baru yang berpotensi untuk menghapuskan biofilm untuk mengurangkan bilangan jangkitan yang dijangkiti hospital.
Biofilms adalah kumpulan mikroorganisma yang melekat pada permukaan. Dari masa ke masa, sel-sel dalam biofilm boleh membesar dan menyebabkan jangkitan kronik dan boleh menjadi tahan terhadap antibiotik.

Penyelidik mendapati bahawa bagi bakteria Pseudomonas aeruginosa untuk membentuk biofilm, mereka perlu merasakan bahawa mereka berada di permukaan. Pseudomonas, bakteria yang hadir dengan jangkitan biofilm, dapat mengesan ricih mekanikal. Ricih mekanikal adalah peregangan yang berlaku apabila bakterium dilekatkan pada permukaan dengan cecair yang bergerak atau menarik sendiri di sekeliling permukaan. Apabila ia mengesan bahawa ia berada di permukaan, ia mula membentuk biofilm.

Water scarcity

Water scarcity is the lack of sufficient available water resources to meet the demands of water usage within a region.

It already affects every continent and around 2.8 billion people around the world at least one month out of every year.

More than 1.2 billion people lack access to clean drinking water.

Water scarcity involves water stress, water shortage or deficits, and water crisis.

While the concept of water stress is relatively new, it is the difficulty of obtaining sources of fresh water for use during a period of time and may result in further depletion and deterioration of available water resources.Water shortages may be caused by climate change, such as altered weather patterns including droughts or floods, increased pollution, and increased human demand and overuse of water.

A water crisis is a situation where the available potable, unpolluted water within a region is less than that region's demand.

Water scarcity is being driven by two converging phenomena: growing freshwater use and depletion of usable freshwater resources.

Water scarcity can be a result of two mechanisms: physical (absolute) water scarcity and economic water scarcity, where physical water scarcity is a result of inadequate natural water resources to supply a region's demand, and economic water scarcity is a result of poor management of the sufficient available water resources.

According to the United Nations Development Programme, the latter is found more often to be the cause of countries or regions experiencing water scarcity, as most countries or regions have enough water to meet household, industrial, agricultural, and environmental needs, but lack the means to provide it in an accessible manner.

The reduction of water scarcity is a goal of many countries and governments.

The UN recognizes the importance of reducing the number of people without sustainable access to clean water and sanitation.

The Millennium Development Goals within the United Nations Millennium Declaration state that by 2015 they resolve to "halve the proportion of people who are unable to reach or to afford safe drinking water."

Penyelidik dari Universiti Lund di Sweden telah mendapati bahawa air minuman kita telah......

Penyelidik dari Universiti Lund di Sweden telah mendapati bahawa air minuman kita telah disucikan oleh berjuta-juta "bakteria baik" yang terdapat dalam paip air dan tumbuh-tumbuhan penyucian. Setakat ini, pengetahuan tentang mereka telah hampir tidak wujud, namun penyelidikan baru ini akan mengubahnya.

Sebelas air minuman bersih sebenarnya mengandungi sepuluh juta bakteria! Tetapi itu sepatutnya - air paip bersih sentiasa mengandungi bakteria yang tidak berbahaya. Bakteria dan mikrob lain tumbuh di loji rawatan air minuman dan di bahagian dalam paip air kami, yang dapat dilihat dalam bentuk lapisan nipis yang melekat - sebuah biofilm yang dipanggil. Semua permukaan dari pengambilan air mentah ke paip diliputi dalam biofilm ini.

Penemuan oleh penyelidik di Mikrobiologi Gunaan dan Kejuruteraan Sumber Air menunjukkan bahawa kepelbagaian spesies bakteria dalam paip air sangat besar, dan bakteria itu mungkin memainkan peranan yang lebih besar daripada yang difikirkan sebelumnya. Antara lain, penyelidik mengesyaki bahawa sebahagian besar pembersihan air berlaku di dalam paip dan bukan hanya di dalam pokok pembersihan air.

"Satu ekosistem yang belum diketahui sepenuhnya telah mendedahkan kepada kita. Pada masa dahulu, anda tidak dapat melihat apa-apa bakteria sama sekali dan sekarang, terima kasih kepada teknik-teknik seperti penjujukan DNA besar-besaran dan cytometry aliran, kita tiba-tiba melihat lapan puluh ribu bakteria per mililiter dalam air minuman," kata penyelidik Catherine Paul bersemangat.

"Sejak berada di kegelapan dengan lampu suluh, kami kini berada di dalam bilik yang cerah, tetapi ia hanya satu bilik. Berapa banyak bilik yang berbeza di dalam rumah juga merupakan persoalan yang menarik!" dia terus.

Kerja pelajar kedoktoran Katharina Lührig, yang bekerja sama dengan Catherine, profesor Peter Rådström dan Kenneth Persson, dan rakan-rakan Björn Canbäck dan Tomas Johansson telah diterbitkan dalam Mikroba dan Persekitaran.

Hasilnya telah membawa kepada perbincangan yang meriah dalam industri mengenai peranan biofilm dalam air minuman.

Sekurang-kurangnya beberapa ribu jenis spesies hidup di dalam paip air. Menurut penyelidik terdapat hubungan antara komposisi bakteria dan kualiti air.

"Kami mengesyaki terdapat bakteria 'baik' yang membantu membersihkan air dan menjaga ia selamat - sama seperti apa yang berlaku di dalam badan kita. Usus kita penuh dengan bakteria, dan kebanyakan masa ketika kita sihat, mereka membantu kita mencerna makanan kita dan melawan penyakit, kata Catherine Paul.

Walaupun penyelidikan dijalankan di selatan Sweden, bakteria dan biofilem ditemui di seluruh dunia, di paip, paip dan paip air. Pengetahuan ini akan sangat berguna untuk negara apabila mengemas kini dan memperbaiki sistem paip air mereka.

"Harapannya ialah kita dapat mengawal komposisi dan kualiti air dalam bekalan air untuk memacu pertumbuhan bakteria 'baik' yang boleh membantu membersihkan air dengan lebih cekap daripada hari ini," kata Catherine Paul.

drinking water is to

Researchers from Lund University in Sweden have discovered that our drinking water is to a large extent purified by millions of "good bacteria" found in water pipes and purification plants. So far, the knowledge about them has been practically non-existent, but this new research is about to change that.

A glass of clean drinking water actually contains ten million bacteria! But that is as it should be -- clean tap water always contains harmless bacteria. These bacteria and other microbes grow in the drinking water treatment plant and on the inside of our water pipes, which can be seen in the form of a thin, sticky coating -- a so-called biofilm. All surfaces from the raw water intake to the tap are covered in this biofilm.

Findings by researchers in Applied Microbiology and Water Resources Engineering show that the diversity of species of bacteria in water pipes is huge, and that bacteria may play a larger role than previously thought. Among other things, the researchers suspect that a large part of water purification takes place in the pipes and not only in water purification plants.

"A previously completely unknown ecosystem has revealed itself to us. Formerly, you could hardly see any bacteria at all and now, thanks to techniques such as massive DNA sequencing and flow cytometry, we suddenly see eighty thousand bacteria per millilitre in drinking water," says researcher Catherine Paul enthusiastically.

"From having been in the dark with a flashlight, we are now in a brightly lit room, but it is only one room. How many different rooms are in the house is also an interesting question!" she continues.

The work of doctoral student Katharina Lührig, who works together with Catherine, professors Peter Rådström and Kenneth Persson, and colleagues Björn Canbäck and Tomas Johansson has been published in Microbes and Environments.

The results have led to lively discussions within the industry about the role of biofilms in drinking water.

At least a couple of thousand different species live in the water pipes. According to the researchers there is a connection between the composition of bacteria and water quality.

"We suspect there are 'good' bacteria that help purify the water and keep it safe -- similar to what happens in our bodies. Our intestines are full of bacteria, and most the time when we are healthy, they help us digest our food and fight illness, says Catherine Paul.

Although the research was conducted in southern Sweden, bacteria and biofilms are found all over the world, in plumbing, taps and water pipes. This knowledge will be very useful for countries when updating and improving their water pipe systems.

"The hope is that we eventually may be able to control the composition and quality of water in the water supply to steer the growth of 'good' bacteria that can help purify the water even more efficiently than today," says Catherine Paul.