Nestihli ste si kúpiť októbrové číslo časopisu Quark? Dávame vám do pozornosti najzaujímavejšie články a novinky zo sveta vedy a techniky, ktoré priniesol za posledný mesiac.
Októbrové číslo časopisu Quark. Zdroj: Quark
Čistenie fotokatalýzou (Téma)
Účinnosť fotokatalýzy je priamo spätá so schopnosťou anatasu pohlcovať UV žiarenie. Existujú však produkty na báze TiO2, pri ktorých sa síce vyžaduje vysoká absorpcia UV žiarenia, no bez sprievodnej fotokatalytickej reaktivity. Takéto látky sa všeobecne označujú ako UV absorbéry. Väčšinu z nich poznáme. Sú zložkou napríklad opaľovacích krémov, olejov a emulzií a ich hlavnou úlohou je chrániť pokožku pred týmto žiarením.
Vo všeobecnosti môžu byť UV absorbéry anorganické (najmä TiO2 a ZnO), organické alebo kombinované (obsahujú obe zložky). Ich ochranný účinok je umožnený aj odrazom a rozptylom svetla na jeho časticiach. Líšia sa predovšetkým v tom, ktorú časť UV žiarenia absorbujú prednostne, a zároveň v tom, akú časť tohto žiarenia sú schopné pohltiť. TiO2 sa v nich nachádza vo forme veľmi jemnozrnného rutilu s veľkosťou častíc 30 až 120 nm, ktorý je nielenže fotokatalyticky neaktívny, ale zároveň vykazuje aj vyššiu absorpciu svetla v celej oblasti UV žiarenia a čiastočne aj v oblasti viditeľného svetla.
Relatívne moderné využitie katalyzátorov na báze TiO2 predstavuje čistenie cirkulujúceho vzduchu vnútorných priestorov budov. Je pozitívne, že jeden z príkladov takého využitia sa začal minulý rok rozbiehať aj na Slovensku. Iniciátorom je spoločnosť GreMi KLIMA zo Žiliny, ktorá sa stala výhradným dovozcom novej technológie čistenia vzduchu americkej spoločnosti DUST FREE pomocou fotokatalytickej jednotky PCO (skratka z ang. photocatalytic oxidation). Záujem o vlastnú výrobu však prejavilo viacero slovenských firiem.
Spôsob čistenia možno ukázať práve na tomto príklade. Jednotku tvorí malá kazeta obsahujúca dve hlavné časti. Prvou je fotokatalyzátor vo forme včelieho plástu, druhou je naň nasmerovaný zdroj UV žiarenia. Fotokatalyzátor tvorí viaczložková zliatina s obsahom spomenutých foriem oxidu titaničitého. Plást je navrhnutý tak, aby vzduchu kládol čo najmenší prietokový odpor, ale zároveň aby bol s ním v čo najlepšom styku. Pretože požiadavky na nízky prietokový odpor na jednej strane a dobrý styk vzduchu s fotokatalyzátorom na druhej strane sú protichodné, dĺžka a veľkosť kanálikov plástu sú navrhnuté ako kompromisné riešenie v prospech obidvoch požiadaviek. PCO jednotky je preto možné inštalovať do vzduchotechnických rozvodov a klimatizačných zariadení. Výsledkom je výrazné skvalitnenie vzduchu v rôznych typoch interiérov, napríklad od malých až po veľké otvorené kancelárie.
Príkladom exkluzívneho využitia fotokatalýzy je čistenie vzduchu vo vesmírnych objektoch s ľudskou posádkou. Prvýkrát bola použitá v 16-dňovom lete raketoplánu Columbia vypusteného v októbri roku 1995. Návrh novšej fotokatalytickej jednotky pre medzinárodnú vesmírnu stanicu ISS bol prvý raz prezentovaný v roku 2016 na Medzinárodnej konferencii environmentálnych systémov vo Viedni. V nej sa na aktiváciu povrchu katalyzátora používa modré svetlo generované výkonnými diódami emitujúcimi svetlo (LED). Toto riešenie súviselo najmä s rizikami spojenými s používaním tradičných ortuťových výbojok. Ako fotokatalyzátor sa v nich použil anatas dopovaný striebrom. Vývoj reaktora a jeho testovanie financovalo Kennedyho vesmírne stredisko NASA.
Umiestnenie PCO jednotiek DUST FREE vo vzduchotechnickom potrubí. Obrázok venovala spoločnosť GreMi KLIMA, s. r. o. Zdroj: Karol Jesenák
Nové články o vesmíre: Webbov teleskop na štarte, Korene pozemského života, Exoplanéta ľahšia než Venuša, Mobilný detektor, Pátranie po zdrojoch.
Neomylní superpomocníci (Rozhovor s Lukášom Demovičom)
K superpočítaču sa môžete pripojiť z akéhokoľvek počítača, odkiaľkoľvek, potrebné programy máte nainštalované vo svojom počítači. Problematický môže byť presun veľkého množstva dát. V súčasnosti sa mnoho investuje do prepojenia datacentier. Pokiaľ máte dobré prepojenie, nemáte problém a môžete rovno pracovať. Ak však máte dáta niekde, odkiaľ ich neviete do stroja dostať rýchlo, musíte rátať so zdržaním a počkať aj niekoľko dní, kým dáta natečú. V špecifických prípadoch, ak nie ste ďaleko a dát je naozaj veľa, sa môže oplatiť ich priniesť na nejakom médiu. Napríklad na simulácie vstupných dát až tak veľa nepotrebujete, naopak, v priebehu simulácie sa veľké množstvo dát vytvára. A tie zostávajú a spracúvajú sa v superpočítači.
Na prácu na superpočítači nepotrebujete nič špeciálne, používate tradične príkazový riadok. Počítač nepracuje v exkluzívnom režime, nepoužíva ho v danom čase jeden používateľ, využívajú ho súbežne viacerí používatelia. Ak chce používateľ začať riešiť úlohu, musí si zadefinovať, koľko potrebuje procesorov. K stroju sa však fyzicky nedostanete, z bezpečnostných dôvodov by vás k nemu nepustili. A aj tak by vám to bolo na nič, superpočítač nemá klávesnicu ani monitor, je to veľká skriňa plná káblov.
Na stránke https://doc.nscc.sk/ je podrobný návod, ktorý by mal zvládnuť každý so základmi práce s dátami. Samozrejme, existujú prípravné fázy, v ktorých si používatelia môžu otestovať aplikáciu. V rámci tejto fázy dostane žiadateľ prípravný prístup na počítač, kde si môže vyskúšať, ako aplikácia funguje, škáluje alebo aký je optimálny počet procesorov, ktoré bude potrebovať.
Nie všetky aplikácie škálujú lineárne, nie je to teda vždy tak, že čím viac procesorov zadáte, tým sa priamoúmerne zníži čas výpočtu. Zo žartu používame ako príklad kopanie jamy. Keď jeden robotník kope jamu hodinu, 3 600 robotníkov nevykope jamu za sekundu. Skúsený používateľ vie, koľko procesorov si má žiadať. Tí najskúsenejší sledujú, čo sa na počítači deje. Keď zbadajú nejaké okno, zmenšia si problém, ktorý chcú riešiť, aby sa vtesnali do tohto okna. Existuje prehľad, v ktorom vidíte, aké je momentálne vyťaženie počítača, koľko je voľných prostriedkov.
Keď si zvolíte parametre, tak svoju úlohu zaradíte do špeciálneho frontovacieho systému, ktorý pre ňu hľadá miesto. Keby ste si vypýtali úplnú hlúposť, napríklad viac procesorov, ako stroj má, systém vás na to upozorní. Keď zadáte, naopak, požiadavku na príliš málo procesorov a vaša úloha by sa vám nevyriešila, pretože okrem počtu procesorov zadávate aj maximálnu dĺžku trvania danej úlohy, uloží sa tam, kde sa zastavila a neskôr v nej môžete pokračovať.
Úlohy sa zaraďujú do tried podľa toho, či trvajú niekoľko hodín alebo dní. Málokedy vám však správa centra dovolí riešiť úlohy, ktoré trvajú dlhšie ako deň či dva. Komplikuje to totiž prevádzku a blokuje ostatných používateľov. Úlohy treba štandardne nastavovať tak, aby sa zrealizovali do jedného dňa.
Detail superpočítača Aurel. Zdroj: Pavol Novák, CSČ SAV
Mgr. Lukáš Demovič, PhD., je riaditeľom Centra spoločných činností SAV v Bratislave. Absolvoval štúdium na Prírodovedeckej fakulte UK Bratislava, v doktorandskom štúdiu pokračoval v odbore chemická fyzika. Od roku 2010 bol pracovníkom Výpočtového strediska SAV ako vývojár aplikačných softvérov, neskôr sa stal jeho riaditeľom.
Celebrity v ríši húb (Príroda)
Modrákmi sa ľudovo nazývajú hríby, ktorých dužina po prerezaní zmení farbu – zmodrie. V prírode ich nájdeme mnoho druhov. Viaceré z nich sú vzácne a chránené. Ich správne určenie je neraz veľmi náročné, pretože mnohé druhy sú veľmi premenlivé a ich správne určenie je niekedy problematické aj pre skutočného odborníka. Často sa dajú určiť len pod mikroskopom.
Do skupiny jedlých druhov patria viaceré z nich, no najčastejšie sa zbierajú a konzumujú len dva druhy modrákov, a to hríb siný (Suillellus luridus) a hríb zrnitohlúbikový (Neoboletus luridiformis). Zbierajú ich však prevažne iba skúsenejší hubári. Amatérskeho hubára neraz vystraší modrá farba prerezanej dužiny a mnohí si tieto druhy hneď spájajú s obávaným jedovatým satanom.
S hríbom siným sa najčastejšie môžeme stretnúť v listnatých lesoch, často aj na okrajoch lúk alebo v zanedbaných ovocných sadoch. Hríb zrnitohlúbikový sa zasa vyskytuje prevažne v ihličnatých lesoch, niekedy aj v listnatých, kde rastie prevažne pod bukmi. Oba druhy sú veľmi premenlivé, čoho dôkazom sú opísané viaceré formy. Na rozdiel od pravých hríbov si tieto druhy pri kuchynskom použití vyžadujú dlhšiu tepelnú úpravu.
Možno to niekoho prekvapí, ale tieto dva druhy modrákov patria medzi mierne jedovaté a surové alebo nedostatočne tepelne upravené môžu spôsobiť žalúdočné problémy. Po dôkladnej tepelnej úprave sú však jedlé, ba dokonca aj veľmi chutné. Poznám viacero hubárov, ktorí tieto druhy doslova vyhľadávajú a nedajú na ne dopustiť. Veľmi podobným druhom je aj nedávno opísaný hríb Suillellus mendax, ktorý vzhľadom pripomína menšie plodnice hríba siného.
Z ďalších druhov modrákov spomeňme hríb modrejúci (Cyanoboletus pulverulentus), ktorého dužina už pri slabom dotyku alebo poškodení veľmi intenzívne modrie až do modročierna. Nájsť ho môžeme v listnatých, niekedy aj ihličnatých lesoch alebo parkoch. Pomerne častým druhom je hríb červený (Caloboletus calopus), ktorý rastie v ihličnatých alebo listnatých lesoch. Hojný je najmä v pahorkatinách a horských oblastiach. Na konzumáciu nie je vhodný, pretože jeho dužina má nepríjemne horkú chuť.
Pri hubárskych potulkách sa môžeme stretnúť aj s ďalšími zástupcami rodu hríb, ktoré sú však už podstatne vzácnejšie a zriedkavejšie. O niektorých sme písali v Quarku 11/2018, v článku pod názvom Huby pod zákonom. Medzi ďalšie, ktoré sme nespomínali, patrí aj zaujímavý hríb jamkatý (Hemileccinum depilatus). Rastie pomerne vzácne v teplých listnatých lesoch, najčastejšie pod hrabmi, bukmi alebo dubmi. Mnohí hubári sa s ním ešte nestretli, pretože rastie len na niektorých miestach. Aj keď patrí medzi jedlé druhy, nie je chutný. Vzhľadom na zriedkavý výskyt je potrebné ho chrániť.
Zriedkavý je aj hríb horský (Butyriboletus subappendiculatus), ktorý rastie iba v ihličnatých lesoch vyšších polôh. Len miestami sa môže vyskytovať aj v hojnejšom počte. Medzi málo známe a vzácne druhy patrí aj hríb vínovočervený (Imperator rhodopurpureus), hríb zavalitý (Imperator torosus), hríb striebristý (Butyriboletus fechtneri), hríb Le Galovej (Rubroboletus legaliae) či hríb žltý (Sutorius junquilleus).
Hríb jamkatý. Zdroj: iStockphoto.com
Prečítajte si tiež: Pozor na sekundárne otravy jedlými hubami.
Na začiatku bola brzda (Doprava)
Kým výťahová brzda zmenila bývanie vo výškach, elektrický výťah viedol priamo k stavbám mrakodrapov. Prvý taký výťah predviedol v roku 1880 Werner von Siemens na výstave v Mannheime. Jeho stroj s prevodovým motorom namontovaným pod kabínou bol však ešte príliš nedokonalý na to, aby mohol konkurovať technológii hydraulických výťahov poháňaných parou. Siemens mal však beztak v úmysle len ukázať využiteľnosť svojich jednosmerných motorov a sám sa zameral na elektrické vlaky a energetické systémy.
Až na prelome 19. a 20. storočia sa elektrický pohon stal novou koncepciou, a to vďaka synom Elishu Otisa, ktorých firmy začali s výrobou prvých elektrických výťahov bez prevodovky. Nový systém kombinujúci elektrické a mechanické prvky cez noc vymazal z mapy zastaraný hydraulický výťah a umožnil architektom pridávať budovám poschodia doslova po desiatkach. V rokoch 1906 až 1912 sa objavili prvé 46-poschodové domy a pridanie elektromechanických a neskôr elektronických spínacích zariadení k výťahom umožnilo bezprevodovej elektrickej technológii vyhnať budovy do ešte väčších výšok. Do akých výšok?
Pravdepodobne najvyšší výťah na svete sa nachádza v zlatej bani Mponeng v Juhoafrickej republike. Oceľová klietka so 120 baníkmi prekoná za tri minúty 2 283 m, čo je 4,5-krát viac ako v najvyššej budove sveta Burdž Chalífa. V nej vás však zasa pre zmenu výťahy odvezú rýchlosťami presahujúcimi 60 km/h. A komu ani takéto výšky a rýchlosti nestačia, ten si môže počkať na výťah do vesmíru.
Autorstvo tejto myšlienky býva pripisované ruskému priekopníkovi raketovej techniky Konstantinovi Eduardovičovi Ciolkovskému. Toho počas návštevy Paríža v roku 1895 pohľad na Eiffelovu vežu inšpiroval k predstave konštrukcie, ktorá by siahala až do vesmíru: na konci kábla dlhého 35 790 kilometrov mal byť postavený nebeský hrad, ktorý by sa nachádzal na geostacionárnej obežnej dráhe.
Nápad rozvinul v 70. rokoch spisovateľ Arthur Charles Clarke. Výťah, ktorý by na obežnú dráhu dopravoval ľudí a náklad bez potreby rakiet, by bol úžasne efektívny, prekážkou pri praktickom zostrojení však zostáva nosné lano. Všetky známe materiály narážajú na problém nesmiernej hmotnosti, pod ktorou by 36 000-kilometrové lano nevyhnutne skolabovalo. Clarke vo svojom románe Rajské fontány problém vyriešil pomocou sci-fi materiálu založenom na uhlíkovom vlákne.
Materiáloví vedci uvažujú podobne. Pred niekoľkými rokmi ohlásila projekt výťahu do vesmíru japonská spoločnosť Obayashi Corp. Výťah bude tvoriť 96 000 km dlhý kábel z uhlíkových nanorúrok, plávajúci pozemský prístav a 12 500-tonové protizávažie. Protizávažie, ktoré bude pripevnené na koniec kábla vo vesmíre, pomôže stabilizovať kábel tým, že udrží ťažisko hmotnosti vysoko nad úrovňou geostacionárnej dráhy, kde bude konečná stanica s laboratóriami a obytnými priestormi. Výťah by mohol prepraviť naraz až 30 ľudí rýchlosťou 200 kilometrov za hodinu, čo by znamenalo sedem a pol dňa cesty. Jedným z možných spôsobov pohonu sú podľa firmy Obayashi magnetické lineárne motory. Kým A. C. Clarke svoju fikciu situoval do 22. storočia, Obayashi plánuje svoj výťah dokončiť do roku 2050.
Presklený výťah firmy Otis na vyhliadke na 102. poschodí budovy Empire State Building v New Yorku. Zdroj: Otis
Mechanická húsenica (Experimenty)
Čo sa udialo vo výskume?
Hniezda niektorých ázijských papierových ôs pod UV svetlom fluoreskujú.
Nové vydanie časopisu Quark nájdete v novinových stánkoch od 2. novembra 2021. Ak nechcete premeškať už ani jedno číslo časopisu, objednajte si zvýhodnené tlačené alebo elektronické predplatné na https://www.quark.sk/predplatne/. Pre aktuálne informácie a ďalšie zaujímavosti sledujte Quark na Facebooku https://www.facebook.com/casopisquark.
Zdroj: Quark
(GL)
