Zo goed als echt

Op 14 mei 1610 werd de Franse koning Hendrik IV of Hendrik van Navarra in de Parijse Rue de la Feronnerie vermoord door de extremistische Franse monnik Francois Ravaillac.

Over die spectaculaire aanslag zijn er boeken vol geschreven.
Het lijk van de door velen geprezen en bewonderde koning werd gebalsemd en in 1793 (180 jaar later dus) zelfs opnieuw opgebaard en door duizenden Parijzenaars begroet.

Van Navarra zijn er talloze schilderijen en pentekeningen gemaakt.

Maar de moderne technologie doet beter.
Op basis van een CT-scan database van zijn schedel werd een verbazingwekkende reconstructie gemaakt. Zo goed als echt.
In het filmpje hieronder zie je hoe zo’n meesterwerk stap voor stap tot stand kwam.
Bekijken in HD en full screen!

Labiel evenwicht?

Ik veronderstel dat je dit ooit ook wel geprobeerd hebt: een borstelsteel balanceren op je vinger:

Dit is een geval van labiel evenwicht: je moet er alles aan doen om het zwaartepunt Z verticaal boven het steunpunt S te houden. Lukt dit niet dan veroorzaakt het krachtenkoppel (G,F) een draaiing die de steel naar beneden doet tuimelen.
Maar met een beetje oefening en voortdurend bijsturen lukt dat wel.
En dat geeft een fijn gevoel.
Ik herinner me nog goed hoe ik als kleine jongen dat kunstje aan mijn moederke toonde.
En hoe ze dan telkens zei: “Jaja manneke, maar pas maar op maar dat dienen borstel nergens tegen valt”.
Mijn moederke had niet zoveel vertrouwen in de wetten van de fysica en in mijn kunnen…

Dit gemijmer over mijn Merelbeke, anno de vijftigerjaren, kwam spontaan bij mij naar boven toen ik een paar dagen geleden op internet een demonstratie zag van dit labiel evenwicht (en nog veel straffere toeren!) uitgevoerd door een stel robotvliegtuigjes.
Wie die zogenaamde mini quadrocopters (kleine helikopters met 4 schroeven) aan het werk ziet, zou nooit geloven dat we hier met een labiel evenwicht te maken hebben. Alles ziet er ongelooflijk stabiel uit.
Bedenk evenwel dat het hier om een zeer knap staaltje technologie en programmeerkunde gaat, gerealiseerd door studenten van de Eidgenössische Technische Hochschule (EHT) Zürich.
Wie daar meer wil over weten kan een kijkje nemen op hun website Robohub.

Mijn moederke moest dat maar eens gezien hebben…

Nieuw didaktisch materiaal wiskunde: een 3D-printerke

Ik hoop dat jullie zich nog de wet van Archimedes herinneren: de opwaartse kracht die door een vloeistof uitgeoefend wordt op een ondergedompeld voorwerp is gelijk aan het gewicht van de vloeistof die door die onderdompeling verplaatst wordt.
Ik hoop ook dat jullie nog het verhaaltje kennen van de ontdekking van die wet: hoe Archimedes, in een vloeistof gezeten (hij zat in zijn bad in Syracuse), plots zag hoe het precies zat en in zijn blote flikker de straat oprende, terwijl hij “Eureka, Eureka” (“Ik heb het gevonden”) schreeuwde.
Gelukkig waren er toen in Syracuse nog geen GAS-boetes.
Toch niet voor naakte natuurkundigen die iets belangrijks ontdekt hadden…

Maar misschien kennen jullie Archimedes wel van iets heel anders.
Want hij had veel meer op zijn kerfstok dan dat ene wetje over lichamen in vloeistoffen.
Hij ontwierp wapens, een planetarium, een schroef waarmee vloeistoffen omhoog kunnen getransporteerd worden enz., enz.
En hij was ook een befaamd wiskundige.

Het is in het bijzonder over de wiskundige Archimedes dat ik het in dit blogberichtje wil hebben.
Eén van zijn wiskundige vondsten was het bewijs dat een bol, die precies in een cilinder past, 2/3 van het volume van die cilinder inneemt:

Met die kennis kan je gemakkelijk aan de formule voor het volume van een bol komen als je tenminste nog weet dat het volume van een cilinder = oppervlakte grondvlak x hoogte. Maar dat leer je al in de lagere school.
In het geval van de situatie van Archimedes is het volume van de cilinder = π.r².2r = 2π.r³
Waaruit af te leiden valt dat het volume van de bol = 2/3 van het volume van de cilinder = 4/3.π.r³
Maar dan moet je er wel zeker van zijn dat Archimedes gelijk had!
Het zou mooi zijn als je dat proefondervindelijk zou kunnen aantonen.

En daar hebben recent twee wiskundigen van Harvard University, Oliver Knill en Elizabeth Slavkovsky voor gezorgd met behulp van een ultramoderne technologie: een 3D-printer!
Met een 3D-printer maakten ze volgend voorwerp met de aangegeven afmetingen:

In de holle halve bol zit er onderaan aan afsluitbare opening.
Als je nu de bol tot aan de rand vult met water en hem dan laat leeglopen, dan zie je dat de cilinder precies tot aan de rand gevuld geraakt.
En dat bewijst natuurlijk dat Archimedes gelijk had: het volume van een bol is 2/3 van dat van de cilinder waar hij precies in past.

Knill en Slavkovky maakten met hun 3D-printer nog andere figuren die nog andere wiskundige theorema’s van Archimedes aantonen. Je vindt de tekst van hun studie integraal op internet: Thinking like Archimedes with a 3D-printer.

Proefondervindelijke wiskunde in het middelbaar onderwijs.
Ik zie het al gebeuren: de vakgroep wiskunde vraagt aan de directeur van de school een nieuw stukje didactisch materiaal: een 3D-printerke…

De Mona Lisa naar de maan

Radiogolven behoren tot de langgolvige soort elektromagnetische straling.
Zichtbaar licht heeft golven met een lengte die veel korter zijn.
In onderstaand schemaatje zie je hoe de verhouding ligt: de golflengte van radiogolven varieert van millimeters tot duizenden meters, terwijl de golflengte van zichtbaar licht minder dan een miljoenste van een meter bedraagt:

In het bovenstaand schema zie je ook dat radiogolven een interessante eigenschap vertonen: mits een goede golflengtekeuze, kunnen ze doorheen onze aardse atmosfeer dringen.
Er bestaat een behoorlijk breed radiovenster waarmee we radiogolven het heelal kunnen insturen. De andere elektromagnetische golven kunnen dat veel minder omdat ze geabsorbeerd of weerkaatst worden door de atmosfeerlagen.
Het lag dus voor de hand om radiogolven te gaan gebruiken voor communicatie met ruimtetuigen en satellieten die zich boven onze aardatmosfeer bevonden en bevinden.
Om met radiogolven boodschappen mee te sturen kan je in principe twee methodes gebruiken.
Je kan je boodschap meesturen met de radiogolf door de sterkte (= de amplitude) van die golf te laten variëren: dit is amplitude-modulatie (AM).
Of je kan het aantal radiogolven dat je per seconde de ether instuurt (= de frequentie) gebruiken om je boodschap met de radiogolf te coderen: dit is frequentie-modulatie (FM)

Maar het golflengte-overzicht bovenaan dit berichtje toont ook dat de kortste golven van het zichtbaar licht een optisch venster op het heelal bieden.

Voorwaarde om dat venster te gebruiken is dat we over een voldoende krachtige en te moduleren (om je boodschap te kunnen meesturen) lichtstraal beschikken.
En aan die voorwaarde is tegenwoordig te voldoen door gebruik te maken van sterk laserlicht.
Lasercommunicatie vindt dan ook in de ruimtevaart meer en meer toepassing.
Door de veel kleinere golflengte van het zichtbaar licht kan je met dat laserlicht per seconde veel meer informatie overbrengen dan met radiogolven: de transmissiesnelheid is 10 tot 100 keer hoger.
NASA heeft daarom in 2011 de Laser Communicatie Relay Demonstration (LCRD) missie opgestart.

En zeer recent hebben ze een fantastisch staaltje laten zien van wat met lasercommunicatie nu al mogelijk is.
Ze hebben met gemoduleerd laserlicht een foto van de Mona Lisa naar de maan gestuurd!
Niet helemaal naar de maan eigenlijk, maar naar de Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), een satelliet die op dit ogenblik rond de maan cirkelt en die een laser-ontvanger aan boord heeft.
De LRO kon uit de ontvangen lasersignalen een mooie reproductie van Da Vinci’s meesterwerk reconstrueren en terugsturen naar de aarde!

Er was al geen twijfel meer: de mysterieuze glimlach van die Italiaanse schone was al de allerhoogste kunst.
Maar nu is dat ook letterlijk te nemen…

Nooit meer te laat?

Na de antieke mechanische polshorloges, de elektronische kwartshorloges en de radiogestuurde horloges, is er nu het GPS-gestuurde polsuurwerk.
De radiogestuurde klokken lieten immers zo nu en dan een steekje vallen.
Want voor de absoluut correcte tijd moet je met zo’n klok voldoende dicht bij de radiozender zijn om het stuursignaal, afgeleid van een atoomklok, goed te binnen te krijgen.
Voldoende dicht is natuurlijk relatief: de reikwijdte bedraagt ruim 2000km, zodat je zowat overal in Europa binnen de vereiste straal zit om het DCF77-signaal vanuit het Duitse Frankfurt (Mainflingen) voldoende sterk te ontvangen.
Tussen haakjes: in het DCF77-acronym staat D voor Deutschland, C is het symbool voor lange golven – de C-band, F voor Frankfurt en 77 voor de 77,5kHz-frequentie van het signaal.

Maar zelfs een voldoende sterk radiosignaal kan nog altijd gestoord worden. En de toenemende elektronica om ons heen produceert meer en meer stoorzenders die met het stuursignaal interfereren.
Gedaan daarmee dachten ze bij Seiko en ze bouwden een polshorloge dat zijn tijd instelt op GPS-signalen: de Seiko Astron.

Eéns per dag controleert de ingebouwde GPS-antenne de positie. Op basis daarvan berekent de processor in welke tijdszone je vertoeft en worden de getoonde datum en tijd (indien nodig) automatisch bijgestuurd.
Maar binnen in een gebouw is er toch geen goede GPS-ontvangst zal je zeggen?
Juist, maar het horloge heeft ook een knopje waarmee je op elk moment de GPS manueel kan resetten. Als je dus niet dag en nacht binnen zit is er geen probleem.
En in het horlogeglas is een matrix van 7 zonnecellen ingebouwd die de Li-ion-batterij in goede conditie houdt.
Dus overal ter wereld en altijd de juiste tijd!

Zou dit nu het ultieme horlogesnufje zijn?
En nooit meer te laat? Altijd op tijd?
Vergeet dan toch maar niet om regelmatig op je Seiko Astron te kijken. En je tijd niet te verspillen…

Het nagelbijten is voorbij

Misschien hebben jullie het, net als ik, gisterenmorgen live (op jullie PC natuurlijk) meegemaakt: Curiosity staat op Mars!Hij kan nu aan zijn echte werk beginnen.

Onderstaande compilatie van NASA toont hoe men bij JPL het nagelbijten heeft doorstaan en hoe uitbundig de vreugdeuitbarsting bij al die hooggeleerde ingenieurs, fysici en technici wel was. Terecht, want ze hebben een ongelooflijk knap staaltje toegepaste wetenschappen en technologie gerealiseerd:

Klik op het beeld om de video te starten.

En per toeval was ook NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) in de buurt op het moment van de landing.
Via de MRO kregen we dan ook een ongelooflijke opname van Curiosity aan zijn valscherm tijdens de laatste fase van zijn landing:

Bron foto: NASA

Met andere woorden: snel een kiekje nemen van de collega op weg naar zijn “touchdown” en dat dan 250 miljoen km terug sturen naar die nieuwsgierige aardbewoners.
Die moeten er dan wel (250.000.000 km) / (300.000km/s) = 833 seconden = 14 minuten geduld hebben vóór ze het kunnen bekijken…
Ongelooflijk!

Energie uit het snuitje

Alternatieve, niet-fossiele energiebronnen. Wie praat er tegenwoordig niet over?
En misschien hebben jullie ook al zo’n groene (blauw-zwarte eigenlijk) energie-omzetters op jullie dak liggen?
Maar soms zit zo’n propere bron waar je ze niet zou verwachten: in je snuitje!

Professor Xudong Wang en zijn medewerkers laten in het septembernummer van Energy and Environmental Science weten, dat ze een systeem ontwikkeld hebben waarmee ze uw neus elektriciteit kunnen doen produceren!
Daarvoor laten ze de uitgeademde lucht stromen langs een dunne lamel (microlamel) van polyvinylideenfluoride (PVDF)
PVDF is een polymeer, een lange keten van koolstofatomen waarop afwisselend waterstof en fluoratomen zijn ingeplant:

Deze relatief eenvoudige stof heeft een zeer bijzondere eigenschap: ze is piezoelektrisch
Dit is een geleerde naam om te zeggen dat er in een stukje van die stof een spanning wordt opgewekt als je die stof vervormt.
En blijkbaar is de trage luchtstroom van onze ademhaling (trager dan 2m/sec)voldoende om in een dun laagje van dat materiaal het piezoelektrisch effect te veroorzaken.
Daarenboven is PVDF volgens de groep van Xudong Wang  totaal onschadelijk.

Let op! Je zal natuurlijk met dat ding al ademend je huis niet verwarmen!
Als je de grafiek hierboven bekijkt en je weet nog dat opgewekt vermogen = spanning x tijd, dan zie dat het om hier milli- en microwatts gaat.
De mogelijke toepassingen moeten dus eerder in de medische sector gezocht worden. Voeding van pacemakers b.v. of van doseerpompjes voor insuline bij diabetespatiënten.
Maar hoe zoiets praktisch gerealiseerd kan worden is mij niet duidelijk.
Waar plaatst men dat microlamelletje en hoe verbindt men dat met de te voeden apparaatjes?

Nog veel vragen op te lossen dus vóór onze snuitjescentrale echt aan het werk kan.
Ach, waar is de tijd dat neuzen nog gewone snotneuzen waren?…

Voorbij Lernout & Hauspie

Alhoewel het van 10 jaar geleden dateert, ligt het Lernout & Hauspie-debacle nog redelijk vers in mijn geheugen.
Bij een groot deel van jullie ook denk ik.
Ondanks het financieel fiasco, was de technologie achter dit project van topkwaliteit en toonaangevend op het terrein van de spraaktechnologie.
In 2000 was L&H nog marktleider in automatische spraakherkenning, in tekst-naar-stem-omzettingen en in digitale geluidscompressie.
Maar in 2001 viel het doek: L&H werd failliet verklaard.
Spitstechnologie Vlaanderen bleef met een ferme kater achter.

10 jaar later is L&H er niet meer, maar spraaktechnologie is nog springlevend en verder geëvolueerd.
Andere bedrijven hebben de fakkel overgenomen.
Eén van die spelers met Belgische vertakkingen, is de Acapela-groep.
Acapela is vooral gespecialiseerd in Text-To-Speech technologie: tekst-naar-stem-omzettingen dus.
Je kan de kwaliteit van die omzettingen eens uitproberen door op het beeld hieronder te klikken.

1. Je begint dan met een stem te kiezen.
   Ik heb voor de Vlaamse Sofie gekozen, maar er zijn andere Nederlandstalige mogelijkheden.
2. Dan typ je een stukje tekst in.
   Je ziet hieronder de korte boodschap die ik ingetikt heb.
3. Tenslotte klik je op “Listen” en je zal Sofie (of een andere stem) in een bijna perfect Nederlands horen uitspreken wat je geschreven hebt.

Ik heb wat geëxperimenteerd door na bepaalde alinea’s een lege lijn in te voegen.
Dat verbeterd het spreekritme opvallend vind ik.
Maar al bij al vind ik dit een schitterend resultaat.
Spijtig dat L&H omwille van dubieus winstbejag hier de kans gemist hebben…

LED-problemen

Je kan er niet naast kijken: de LED’s zijn in opmars.
Van LED-lampen tot LED-TV’s, je begint ze overal te zien.
Vorige zaterdag waren ze nog tegen een zacht prijsje te koop in de Aldi:

Die toepassingen van Light Emitting Diodes worden door de reclamejongens en  -meisjes voorgesteld als de ecologisch betere opvolgers van gloeilampen, spaarlampen, buislamp-TV’s, LCD- en Plasma-TV’s enz.
Maar of hun ecologische meerwaarde zoveel hoger is dan die van hun recente voorgangers (spaarlampen, LCD-TV’s,...)? Het is nog maar de vraag.
Misschien zijn LED-lampen wel zuiniger in energieverbruik, hebben ze een langere levensduur en bevatten ze, in tegenstelling tot spaarlampen, geen kwik.
Maar er zijn andere milieuproblemen gesignaleerd.

In Environmental Science and Technology van januari maken wetenschappers van de University of California zich zorgen over de aanwezigheid van lood, arsenicum en een resem andere potentieel gevaarlijke stoffen in de LED’s.
Het volledige artikel is hier te lezen en te downloaden.

De aanwezige metalen zijn inderdaad in het verleden dikwijls gelinkt aan neurologische aandoeningen, nierziekten, kankers,…
Volgens de wetenschappers zou men bij het breken van LED-lampen dezelfde veiligheidsvoorschriften moeten in acht nemen als bij het breken van TL-lampen.
Er zou ook een inleverplicht op containerparken moeten komen.
Nu kunnen LED-lampen met het gewone afval meegegeven worden dat aan huis wordt opgehaald. En zacht worden die vuilzakken niet behandeld. De kans dat zich breken gevaarlijke concentraties giftige en schadelijke metalen verspreiden is bijgevolg groot.

LED’s zonder problemen? Vergeet het maar.

3D-TV in een indrukwekkend Luiks station

Vorige zondag bezochten Mia en ik en een paar vrienden de tentoonstelling SOS Planet in het Luikse spoorwegstation Guillemins.
Een merkwaardige uitstap om een paar redenen.
Maar de inhoud van de tentoonstelling zelf was daar niet de belangrijkste van.
De realiteit en de gevolgen van de klimaatsverandering werden in SOS Planet wel behoorlijk gepresenteerd, maar didactisch was het toch niet 100% in orde.
Naar gelang je door de opeenvolgende themazalen loopt wordt de informatie te overvloedig en de toon te drammerig. Ik kon het op het laatst niet goed meer opbrengen om nog de infopanelen en TV-schermen te lezen en aandachtig te bekijken. Teveel van het goede dus.
Wat niet betekent dat SOS Planet geen aanrader blijft. De boodschap die je meekrijgt is niet mis te verstaan: we moeten echt iets doen aan het klimaatprobleem.
De tentoonstelling blijft nog open tot 1 mei 2011 en heeft intussen al meer dan 60.000 bezoekers mogen ontvangen. Een succes dus.

Maar indrukwekkender dan de expositie was het gebouw waarin ze was opgesteld.
Het Guillemins-station is een schitterend stukje moderne architectuur.
Groots en groot, maar toch open, sierlijk, licht en luchtig.

De Spaanse architect Santiago Calatrava Valls heeft hier een juweeltje neergeplant.
Op zichzelf al een tripje naar de vurige stede waard.

En dan binnen in de tentoonstelling een tweede verrassing: 3D-TV zonder brilletje!
Je weet wel dat je om 3D-filmen te bekijken een anaglyphenbrilletje of een brilletje met polarisatiefilters nodig hebt.
Maar stilaan beginnen ook de “brilloze” 3D-TV’s op de markt te verschijnen.
In dat geval heeft men de brilletjes van de kijkers vervangen door een voorzetscherm dat vóór het eigenlijke TV-scherm wordt geplaatst. Dat scherm vervangt het brilletje.

Door eens van dichtbij zo’n scherm te gaan bekijken, kon ik vaststellen dat de 3D-TV die we in SOS Planet voorgeschoteld kregen, van het lenticulaire type was.
Het voorzetscherm bestaat dan uit een grote reeks cilindervormige lenzen, die er voor zorgen dat we met het linkse oog een beeld zien dat verschoven is ten opzichte van het beeld dat we met het rechtse oog zien. Onze hersenen recombineren die twee beelden tot een ruimtebeeld.
Je kan het effect van zo’n cilinderlens een beetje uittesten door bijvoorbeeld een tijdschrift tot een cilinder op te rollen en vóór u uit te houden. Bekijk nu het tijdschrift met afwisselend het linkse en het rechtse oog bedekt. Je zal merken dat het beeld dat je met het rechtse oog ziet wat verschoven is ten opzichte van het beeld dat je met het linkse oog.

Het systeem is niet perfect. Het 3D-effect is sterk afhankelijk van de plaats van de kijker ten opzichte van het scherm.
Op de tentoonstelling werd aangegeven dat je best recht vóór het scherm op zo’n 3 à 4 m van het scherm af moest staan. En dat was in zo’n druk bezochte ruimten bijna onmogelijk.
Maar ik was toch blij dat ik dit nieuw technologisch snufje eens kon (be)proeven.

Een mooi gebouw, een kersvers stukje technologie, een interessante tentoonstelling, een aangename namiddag met goede vrienden. Mijn zondag kon niet meer stuk…

Doe het licht maar uit, het is niet meer nodig

Langs de trappen die naar onze voordeur leiden, staan er een paar fotovoltaïsche tuinlampen die overdag energie uit het zonlicht opslaan in oplaadbare batterijtjes.
‘s Avonds geeft een ingebouwde fotocel het commando om die energie weer vrij te stellen en er LED-tjes mee te laten branden.
Erg straf is het schijnsel wel niet, maar toch voldoende om late bezoekers niet over de treden te laten struikelen.

Zo’n fotovoltaïsche lamp is op zichzelf al een technologisch wonder, waar we, in deze tijden zonder verwondering, (te) achteloos aan voorbijgaan.
En ecologisch ook ferm in orde: zonne-energie omzetten in lichtenergie, het kan niet hernieuwbaarder…

Maar we hebben het laatste nog niet gezien op dat gebied.
Zeer recent hebben Japanse scheikundigen iets zeer spectaculair uitgedokterd.
Ze zijn er in geslaagd om planten zelf licht de laten geven!
Daarvoor brachten ze minuscule (grootte-orde nanometer = 10^-9meter = een miljoenste van een millimeter) gouddeeltjes, met een speciale zeeëgelachtige structuur, in de bladeren van een plant.
Ze noemen hun deeltjes ‘gold nano-sea-urchins”.
Met deze deeltjes konden ze het bladgroen (chlorofyl) in de plant stimuleren om rood licht uit te zenden.
Je kan hun artikel vinden in Nanoscale van 25 oktober.

Het gaat hier dus om een soort fotoluminescentie, een verschijnsel waarbij lichtenergie opgeslagen wordt en nadien onder een bepaalde kleur (golflengte eigenlijk) wordt uitgezonden.
Sommigen onder ons kennen dat wel van uurwerkwijzers die lichtgeven in het donker of van een wat akelig oplichtend kruisbeeld in de donkere slaapkamertjes van onze jonge jaren.

Voorlopig lukt dat oplichten van planten in het donker alleen nog maar bij de Bacopa caroliniana, een soort aquariumplant:

Maar de onderzoekers zijn er van overtuigd dat ze die fotoluminescentie met hun nano-gouddeeljes ook bij andere planten kunnen bewerkstelligen.

Ik zie het al voor mij: op een zwoele zomeravond wandelend langs de lange Romershovenstraat, romantisch verlicht door het zachte schijnsel van lichtgroen stralende abelen.
We zijn te vroeg geboren…

Met waterstof de nacht door

Als je de daken in je omgeving bekijkt krijg je de indruk dat er heel wat mensen van overtuigd zijn dat zonne-energie het efficiënte en milieuvriendelijke middel is om in elektriciteitsbehoeften te voorzien.


Ik ga hier geen discussie openen over rendement, terugverdientijd enz.
Maar ik wil toch op een zwak plekje wijzen in de energie-omzetting van zonnelicht naar een andere energievorm: ‘s nachts is er geen zon en dus is er met dat systeem ook geen energieomzetting.
Die dode periode moet willens nillens overbrugd worden…
Dat betekent dat er overdag reserve-energie moet opgeslagen worden.

Batterijen zal je zeggen.
Ja, maar ondanks alle verbeteringen van de laatste decennia, zijn  de efficiëntie en de kostprijs van die dingen zijn nog altijd niet erg interessant.

Een andere mogelijkheid is opslag onder de vorm van waterstofgas.
Potentieel is er aan waterstofgas geen gebrek: elke molecule water (H₂O) bevat 2 atomen waterstof. En water is er genoeg.
Ik hoop dat de meesten onder jullie zich nog uit hun middelbaar onderwijs herinneren dat je water in waterstofgas en zuurstofgas kan omzetten door middel van elektrische stroom (elektrolyse om preciezer te zijn).

 
Het ligt dus voor de hand: gebruik een deel van de elektrische energie, overdag opgewekt door de zonnepanelen, om er via elektrolyse waterstof te maken.
En gebruik die waterstof om er ‘s nachts via een brandstofcel weer elektriciteit mee te maken.
Een brandstofcel doet eigenlijk het tegenovergestelde van de elektrolyse: ze maakt van waterstofgas en zuurstofgas weer water en de energie die daarbij vrijkomt wordt omgezet in elektrische energie.

Mooi, maar is de efficiëntie van de elektrolyse van water om waterstofgas te vormen dan zoveel beter dan die van batterijen? 
Veel hangt af van de katalysatoren die men bij de elektrolyse van water gebruikt.
Katalysatoren zijn stoffen die een chemische reactie vlotter (met minder startenergie) kunnen doen verlopen.
De Amerikaanse chemicus Daniel Nocera houdt zich intens bezig met onderzoek naar geschikte katalysatoren voor de elektrolytische splitsing van water.


Deze week heeft hij in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) weer een goedkope nieuwe katalysator voorgesteld: nikkelboraat (Ni₃(BO₃)₂).
Nocera is er van overtuigd dat dergelijke efficiënte en goedkoop te maken katalysatoren kunnen leiden tot systemen waarin hele woonblokken zelfbedruipend qua energiebehoefte kunnen worden.
Zonnepanelen op het dak van zo’n appartementenblok om met het overschot aan energie overdag en met behulp van de goedkope katalysatoren waterstofgas produceren.
Het waterstof kan in tanks opgeslagen worden om dan ‘s nachts via brandstofcellen voor de nodige energie te zorgen.
Het valt af te wachten of dit systeem van zonne-energie – waterstofgas – brandstofcel, de energiecyclus van de toekomst wordt.
Maar het ziet er volgens mij toch veelbelovend uit.
Meer toch dan gesubsidieerde fotovoltaïsche celletjes op onze Vlaamse en andere daken…

Google Maps in 3D

Op 1 april liet Google weten dat de kaarten in Google Maps in 3D te bekijken waren.
Een aprilgrap dacht iedereen.
Maar bijna een week later is het nog steeds mogelijk om streetviewbeelden in 3D te bekijken!

Wie dus nog zo’n oud rood-cyaan-brilletje liggen heeft kan eens kijken wat dit 3D-effect te bieden heeft.

Waar je moet op letten als je het effect wil uitproberen, is op het icoontje links in het beeld.


Door er op te klikken kan je overschakelen van 2D naar 3D.

Als illustratie heb ik hieronder een streetview in de buurt van de Tower Bridge in Londen ingelast:


View Larger Map

Je bekijkt dat toch best in een grotere weergave en klik op “View Lager Map”.
Het heeft wel iets, maar er zal toch nog aan de technologie moeten gesleuteld worden om het echt aanvaardbaar te maken.
Eén ding is duidelijk: de 3D-rage is niet meer weg te denken.
Spectaculaire 3D-films als Avatar en Alice in Wonderland lokken volle zalen.
3D-TV is in volle voorbereiding: Philips, Sony en Samsung bieden nu of in de loop van de volgende maanden, hun eerste modellen aan.
En PC-fabrikanten zoals Dell, hebben hun eerste 3D-monitoren klaar.

Digitale TV, LCD-scherm, plasmascherm, LED-scherm, OLED-scherm, 3D-scherm.
Kan jij nog volgen? 

Over een toiletjapannertje

In het land van de rijzende zon komt men soms op wel erg rare ideeën: maak je eigen toiletpapier!
In tijden waar iedere zelfbewuste PC-freak zich druk maakt over het (on)nut van het nieuwe Apple-speeltje, de iPad, hebben ze daar een machine uitgevonden die gebruikt bureaupapier omzet in WC-papier.
Gelukkig dat het niet andersom is…

Het is natuurlijk geen tafelmodel dat ding. Niet iets wat je in het kleinste kamertje even aan de muur hangt. Neen het is een serieus geval.


En ook de prijs is niet mis: $ 100.000 = € 72.118, aan de huidige koers. Een waar koopje.
40 velletjes A4-papier worden in een half uur omgezet in een rol ecologisch verantwoord WC-papier. 
Want de machine werkt niet op diesel of een andere verfoeilijke brandstof. Neen, ze doet het, zoals (dat veronderstel ik toch) de auto van Ingrid Lieten , minister van Wetenschappelijk Onderzoek en Innovatie, op die “o zo schone” elektriciteit. Kan het nog groener?
Zal de aardtemperatuur nu niet een beetje dalen?

Zou ik, als lid van het schoolbestuur van 4 secundaire scholen, die machine niet eens voorstellen als een idee voor een groepsaankoop?
Te plaatsen op het centraal secretariaat bijvoorbeeld.
Ik hoor het een directeur in de (mooie) toekomst al zeggen tegen één van zijn medewerkers: “Frans, neem hier een paar ouwe vellen mee en ga eens een paar verse rollen maken”.
Kwestie van het werk te delegeren.

Hoe ze werkt, de White Goat -Witte Geit (want dat is haar lieflijke naam!) kunnen de medewerkers, in afwachting, hieronder al in een filmpje leren. Moeilijk ziet het er niet uit. Het zal dus wel lukken.
En de papiervernietiger is ingebouwd. Een regelrechte besparing dus.

En zeggen dat ik stam uit de tijd dat ik van mijn moederke oud gazettenpapier moest in (voldoend grote) vierkanten snijden voor op het toilet…
Dat was dus ook al recyclage en ecologie.
Nog lang vóór die woorden waren uitgevonden.
En het kostte niets.
En ge hadt nog iets te lezen. Op ‘t gemak.

Een waterdruppel: een wonder

Toen ik op mijn speurtocht langs YouTube deze week bij een wonderbaarlijk filmpje uitkwam, ging ik weer mijmeren over mijn jeugdjaren in Merelbeke.
Ik kon mij als jonge jongen eindeloos bezig houden met een waterstraal vanuit de kraan in de afwasbak te laten lopen.
En dan te kijken welk patroon die straal op de bodem van de bak tekende.
En hoe dat patroon veranderde als ik de straal fijner en fijner probeerde te maken, tot ze in kleine druppeltjes uiteenviel.
Bij een fijne straal kon het geluid ook plots te hoogte ingaan, als het ritme van de waterdruppels zodanig was, dat bodemplaat mee ging trillen.
Later heb ik geleerd dat die versterking van het geluid een geval van resonantie was.
Zoiets zoals een brugdek dat mee gaat trillen als een groep soldaten er met een bepaalde cadans over marcheert.


Druppelend water: een boeiende miniwereld. Je moet er zelf ook maar eens wat mee experimenteren.

De moderne beeldtechnologie geeft ons nu de mogelijkheid om nog meer wonder te zien bij druppels.
Geniet maar eens mee van het filmpje hieronder dat een waterdruppel volgt op zijn weg naar beneden.
En vooral van wat er gebeurt als hij contact maakt met de rest van het water.
Hoe er zich een luchtlaagje vormt tussen de druppel en het wateroppervlak.
Hoe druppel als een steeds kleiner bolletje terug omhoog geduwd wordt om tenslotte, als hij klein genoeg geworden is, volledig opgeslokt te worden.
Gefilmd met 2000 beelden per seconde!

Voor mij een wonder.
Ik hoop dat het dit voor jullie ook nog zo kan zijn.

Penfriend: een fantastisch ding !

Mia is al jarenlang “inlezer” voor “Licht en Liefde”, de organisatie die de belangen van blinde en slechtziende medemensen behartigt.
Om de 14 dagen trekt ze naar studio RS-Geluidstechniek te Tongeren om een aantal bladzijden van een audioboek in te lezen.
Deze audioboeken worden, in een aangepast formaat, op een CD gebrand, die dan met een speciale Daisyspeler kan beluisterd worden. Daisy is een letterwoord dat staat voor Digital Accesible Information System (Digitaal Toegankelijk Informatiesysteem).
De Daisyspeler heeft o.a. als voordeel dat je als gebruiker “bookmarks (bladwijzers)” kan plaatsen, zodat de opname niet in één keer moet beluisterd worden. Ook de bediening is aangepast voor slechtziende en blinde mensen.
Zó kunnen die mensen genieten van een uitgebreide bibliotheek aan werken, zowel fictie als niet-fictie.

Volgend filmpje geeft nog meer informatie over het Daisy-project.



Gisteren heb ik op internet nog een ander zeer interessant hulpmiddel van blinde en slechtziende mensen ontdekt: de Penfriend.

Ze zijn eindelijk te zien

Je zal je nog wel herinneren (hoop ik) dat stoffen opgebouwd zijn uit moleculen.
Je kan een molecule de kleinste structuureenheid van een zuivere stof noemen.
De samenstelling van die kleinste structuureenheid van een zuivere stof wordt door de scheikundigen gebruikt om die stof symbolisch voor te stellen.
Zo wordt de zuivere stof water symbolisch voorgesteld door H₂O omdat een molecule van de zuivere stof water is opgebouwd uit 2 atomen waterstof (H) en 1 atoom zuurstof (O)


Allemaal goed en wel.
Maar we moeten goed beseffen dat het hier om een symbolische voorstelling gaat, een model.
En een model is niet hetzelfde als de werkelijkheid.
Alhoewel elk molecuulmodel steunt op theorieën over de bouw van atomen en over de wijze waarop atomen in moleculen aan elkaar gebonden zijn.
En die theorieën hebben al bijna een eeuw lang hun deugdelijkheid bewezen.

Onze molecuulmodellen zullen dus wel een goede benadering van de realiteit zijn. Maar de ultieme proef op som zou er zijn als we zo’n molecule eens echt konden zien.
Niet echt met het blote oog natuurlijk, want daar zijn die molecuultjes te klein voor.
Moleculen hebben afmetingen van een grootte-orde één miljardste deel van een meter. Dit is een nanometer: nm = 10^-9 meter.
Een H₂O-molecule bijvoorbeeld heeft een diameter van 0,275 nm.
Om dergelijk kleine objecten te kunnen zien zijn speciale microscopen nodig.
In dit geval gaat het om een atoomkrachtmicroscoop (Atomic Force Microscope - AFM)

En zeer recent zijn wetenschappers van de IBM Research Laboratory in Zwitzerland er met deze microscopietechniek in geslaagd om voor het eerst echt individuele moleculen te zien!
Ze hebben hun resultaten op 23 augustus jl. gepubliceerd in Science.
Het gaat om pentaceenmoleculen.
Het molecuulmodel van pentaceen dat al jarenlang door chemici over heel de wereld gebruikt wordt ziet er als volgt uit:


En dit is de “foto” die de Zwitserse wetenschappers met de AFM genomen hebben:


De frappante overeenstemming van model en foto is fenomenaal.
Er zijn 6 aparte pentaceenmoleculen te zien!
Je kan er niet naast kijken.

Oef! Met dit staaltje aan IBM-technologie kan ik rustig verder ademen.
Want ik weet nu dat de molecuulmodelletjes waarmee ik mijn leerlingen in de voorbije decennia om de oren heb geslagen, de realiteit prima benaderen.
Ik heb ze absoluut geen blaasjes wijsgemaakt.

We komen uit de ruimte (misschien)

Ik herinner me nog zeer goed hoe ik 45 jaar geleden, toen ik de 2de kandidatuur scheikunde volgde aan de RUG (Rijksuniversiteit Gent – nu UG – Universiteit Gent), voor het eerst hoorde over de proef van Miller.
De schitterende lesgever, prof. Hublé, vertelde ons toen over het intussen beroemd experiment dat de Amerikaanse chemicus Stanley Miller, samen met zijn collega Harold Urey, in 1953 had uitgevoerd.

Stanley en Miller stuurden elektrische ontladingen door een gasmengsel van methaan, ammoniak, waterdamp, waterstof en koolstofmonoxide.
Het gasmengsel was een model van de samenstelling van de aardse atmosfeer van de nog zeer primitieve, levenloze, jonge aarde.
De elektrische ontladingen stonden model voor de bliksemontladingen die zich binnen die primitieve aardatmosfeer konden voordoen.
Als het experiment een paar weken draaide, vonden Miller en Urey dat er in het experimenteervat spontaan aminozuren ontstonden.
Aminozuren zijn bouwstenen van eiwitten.
En eiwitten zijn bouwstenen van levende materie.
Het Miller-Urey-experiment leverde bijgevolg een bruikbaar model voor het ontstaan van het leven op onze aarde.
Prof. Hublé had bij mij, met dit boeiend en wonderlijk verhaal, meteen Adam en Eva naar de sprookjeswereld verbannen.

Maar het model van Miller en Urey over het ontstaan van leven op aarde bleef niet het enige.
In 1970 kwam Fred Hoyle, een bekend astronoom én science-fiction schrijver, met het toen spectaculaire idee dat leven op aarde was terecht gekomen vanuit de ruimte.
Meteorieten en delen van kometen die sporen van leven en/of van levensbelangrijke moleculen bevatten, hadden de aarde gebombardeerd en zo leven op aarde gebracht of doen ontstaan.

En inderdaad. Al van in de jaren 70 werden er op meteorieten, die van uit de ruimte op aarde neerkwamen, aminozuren gevonden.
Het Miller-Urey-model waarmee prof. Hublé mij indertijd zo had verbaasd en enthousiast gemaakt, werd langzamerhand naar de prullenmand verzonden. Leven was blijkbaar op aarde ontstaan door impact van meteorieten, beladen met aminozuren.
En in de jaren 90 vonden astronomen, door spectroscopisch onderzoek van de straling in de ruimte, sporen van meer dan 100 organische molecuulsoorten. Belangrijke biochemische bouwstenen zoals suikers en alcoholen, bleken dus in de interstellaire ruimte voor te komen. En ook het aminozuur glycine werd ontdekt, maar aan dat laatste bleven er twijfels kleven.


In 1999 lanceerde NASA zijn Stardust-missie.
Doel van het ruimtetuig was de komeet Wild 2 op 390 miljoen km van onze aarde.
Vijf jaar later, op 2 januari 2004, kwam het Stardust-ruimtetuig bij de komeet aan.
En in 2006 was Stardust terug op aarde, zijn filters rijkelijk beladen met minuscule stofdeeltjes van de komeet. Een ongelooflijke technologische prestatie alles bijeen.
Het opvallend verschil in reistijd heen en terug is ruimte-technisch te verklaren. Maar daar heb ik het nu niet over.

Vanaf 2006 begon het minutieuze onderzoek van het meegebrachte komeetmateriaal.
In 2008 werd de ontdekking gemeld van meerdere aminozuren in de meegebrachte stalen.
Maar er moest nog zekerheid verkregen worden over de oorsprong: kwamen die aminozuren werkelijk van de komeet, of waren ze afkomstig van aardse contaminatie op het ruimtetuig.

Een week geleden, op 17 augustus, meldde NASA dat ze met een zeer grote zekerheid de aanwezigheid van de belangrijke levensbouwsteen, het aminozuur glycine, hadden vastgesteld in materiaal van de komeet Wild 2.
De hoeveelheid glycine die ze daarvoor onderzochten bedroeg slechts 0,00000001 gram!

Stardust vloog alleen maar door de staart van de komeet.
Het Europese ruimtetuig Rosetta dat in 2004 gelanceerd werd naar de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko op 800 miljoen km van de aarde, zal in 2014, dus na een 10 jaar lange vlucht, op de kern van de komeet landen en er materiaal verzamelen.
Het valt af te wachten of er ook in de kern van een komeet levensbouwstenen zullen gevonden worden.
Maar dat lijkt zeer waarschijnlijk.

Van het verhaal van Adam en Eva heb ik nooit veel geloofd.
En dat we niet uit de kolen kwamen weet ik ook al lang.
Maar dat onze oorsprong eigenlijk zowat overal in de ruimte kan liggen, geeft mij een tevreden gevoel. Want in die kometen en op die meteorieten zullen er wel voortdurend Miller-Urey-achtige gebeurtenissen aan de gang zijn die voor het ontstaan van aminozuren zorgen.
Die goede oude prof. Hublé heeft ons dan uiteindelijk toch geen verhaaltje op de mouw gespeld.

Ongewild rondjes draaien

Gisteren had ik het over de rivaliteit tussen de partners in onze dubbel uitgevoerde zintuigen.
En eigenlijk ging het om de hulpeloosheid van onze hersenen bij het verwerken van twee totaal verschillende signalen, elk apart afkomstig van een zintuigpartner van eenzelfde soort (ogen, oren, neusgaten).

Vandaag serveer ik jullie nog een staaltje van de beperktheid van onze grijze materie.
Dit keer gaat het over ons onvermogen om een vaste richting aan te houden als er geen oriëntatiemiddelen voorhanden zijn.
Als de zon of de maan niet van de partij is en je bevindt je in een desolate omgeving zonder herkenningspunten, dan kan je bij het stappen geen vaste richting aanhouden.
Dan begin je onwillekeurig in rondjes te lopen.

Mijn bron is weer Current Biology.
In het laatste online-nummer is een studie verschenen van een groep onder leiding van Jan Souman, een onderzoeker van het Max Planck Instituut voor Biologische Cybernetica in Tübingen.
Die groep heeft proefpersonen laten rondlopen in een uitgestrekt bosgebied in Duitsland en in de Sahara.
De proefpersonen konden in hun beweging gevolgd worden via GPS.
Zo’n beetje zoals de ree van de bospoeper in “Van vlees en bloed”...
Of ben je dat al vergeten?

De gevolgen waren duidelijk.
Als de zon weg was (‘s nachts of bij sterke bewolking) konden de proefpersonen geen rechte weg blijven volgen. Ze maakten steeds cirkels, terwijl ze er zelf van overtuigd waren dat ze rechtdoor liepen.
Als de zon van de partij was, was rechtdoor lopen een fluitje van een cent.
Een echte verklaring waarom het in de zon zo goed lukt heeft men niet. Bij urenlange wandelingen kan de zon immers over meerdere tientallen graden verschuiven. Souman denkt dat mensen dan o.a. hun schaduw als oriëntatiemiddel gebruiken.

Wanneer men de proefpersonen blinddoekte en ze over een uitgestrekte vlakte liet lopen, draaiden ze ook rondjes.
Soms zelfs rondjes van minder dan 20 meter diameter. En de afbuiging van de rechte lijn was volkomen willekeuring: soms naar rechts, soms naar links.
Dit laatste ontkracht de stelling dat mensen bij het wandelen de neiging de hebben een favoriete “beenkant” te kiezen, waardoor ze eerder naar die kant afdraaien dan naar de andere.
Souman denkt dat het geheel van indrukken (hij noemt het “sensory noise”) die op een bepaald moment bij de wandelaar binnenkomen (geluiden in de verte b.v., wind, hobbelige of minder hobbelige ondergrond,…) de beslissing om naar links of naar rechts af te wijken bepaalt.

Souman wil dit nu verder onderzoeken met een zogenaamde “omnidirectional treadmill”.
Dit is een soort loopband zoals je die wel kent van de fitnesscentra (of misschien zelfs van thuis!).
Maar dan wel eentje dat bewegingen in alle richtingen toelaat.
Als je daarbij de proefpersoon via een speciale bril naar virtuele omgevingsbeelden laat kijken, kan je hun wandelgedrag in een labo-omgeving direct en grondig bestuderen en ook de sensory noise variëren.
Het filmpje hieronder maakt dit duidelijk hoe zo'n treadmill werkt en hoe de speciale projectiebril eruit ziet.



Wat er ook van zij, wie zegt dat hij over een onfeilbaar richtingsgevoel beschikt, zou toch misschien best een toontje lager zingen.

Zoals het ytterbiumklokje tikt

Tijd is een moeilijk begrip.
We ervaren tijd als de opeenvolging van momenten.
Tijdsduur is meetbaar. En voor al wat meetbaar is hebben we een meet-eenheid.
Voor lengte is dat de meter, voor massa is dat de kilogram.
Voor tijd is dat de seconde.
Eén meter en één kilogram kunnen we ons nog tamelijk gemakkelijk voorstellen.
Maar wat is een seconde eigenlijk?

Oorspronkelijk was een seconde het 86.400ste deel van een zonnedag.
En een zonnedag is de tijdsduur die de aarde nodig heeft om éénmaal om haar as te draaien, gezien vanaf de zon.
Maar die zonnedag is om allerlei redenen niet constant.
O.a. omdat de rotatie van de aarde om haar as niet constant is.
Toen men dat besefte, is men allerlei trucs gaan bedenken om te corrigeren. Maar het was eigenlijk allemaal wat lapwerk.
De seconde was dus een slecht omschreven eenheid van tijdsduur.

Tot men in 1955 resoluut een andere richting uitging.
Men liet voorgoed de koppeling varen tussen de eenheid van tijdsduur en de aardrotatie. M.a.w. de seconde was niet langer een deeltje van de duur van een dag.
Van toen af aan werd wat er in het inwendige van atomen gebeurt de basis voor de bepaling van de seconde.
Om het niet te ingewikkeld te maken: in een atoom kan men de deeltjes die erin aanwezig zijn zeer snel aan het trillen brengen.
Die trillingen verlopen met een zeer constant ritme en ze zijn zeer precies te tellen. Ik laat hier in het midden hoe men dat doet.

In 1969 heeft men besloten om de seconde een nieuwe definitie mee te geven op basis van zo’n trillingsaantal.
Van toen af aan was 1 seconde = de tijd nodig om in een atoom cesium 9.192.631.770 trillingen te tellen.
De nauwkeurigheid van die telling werd meer en meer verbeterd.
Daardoor werd de fout op de seconde van langs om kleiner.
Een cesium-atoomklok die op die telling gebaseerd is, vertoond tegenwoordig maar een fout van 1 seconde op 100 miljoen jaar!

En toch is men nog niet tevreden.
Men vindt dat nog altijd niet nauwkeurig genoeg.
Een nieuwe studie van wetenschappers aan het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology (NIST) te Gaithersburg stellen nu voor om niet langer de atoomsoort cesium te gebruiken.
Ze tonen in hun studie aan dat met de atoomsoort ytterbium nog veel nauwkeuriger kan gewerkt worden.
Wellicht zit er dus een aanpassing van de definitie van de seconde aan te komen op basis een trillingsaantal in een atoom ytterbium.

Waarom moet de tijdsduur nu zo nauwkeurig kunnen gemeten worden?
Natuurlijk heeft dit geen nut voor onze dagelijkse bezigheden?
Hola, niet te vlug.
Een paar voorbeelden maar.
Wat dacht je van je radiogestuurd klokje of wekkertje?
Dat haalt zijn juiste tijd uit een radiogolf afkomstig van de DCF77-zender in Mainlingen en op zijn beurt is dat radiosignaal gekalibreerd op een atoomklok in Braunschweig. Ik heb het daar daar al eens in een vorig berichtje over gehad.
Maar niet alleen je wekkertjes, ook je computerklok en de juiste tijd op je radio en TV b.v. zijn geijkt op de Braunschweig atoomklok
En gebruik je nu ook een GPS om de weg naar huis of naar elders te vinden?
Welnu het de nauwkeurigheid van het hele GPS-systeem hangt af van de nauwkeurigheid van de atoomklokken die de 24 GPS-satellieten aan boord hebben.

Laat ons dus maar blij zijn dat die klokjes nauwkeurig werken.
Nu moeten we teminste aan ons vrouwke (of manneke) niet vragen om de kaart te lezen als we ergens naar toe willen.
Was dat bij jullie ook zo’n ramp?