Skip to content



Electron Switch Between Molecules Points Way to New High-Powered Organic Batteries

The development of new organic batteries — lightweight energy storage devices that work without the need for toxic heavy metals — has a brighter future now that chemists have discovered a new way to pass electrons back and forth between two molecules.

Molecular Switch
Illustration of an assembled set of different molecules. These molecules meet, exchange electrons and then disassemble because chloride ions, which are represented as green spheres, are present. If these chloride ions are removed, the entire process can be reversed.Illustration: Jung Su Park The research is also a necessary step toward creating artificial photosynthesis, where fuel could be generated directly from the sun, much as plants do. University of Texas at Austin chemists Christopher Bielawski andJonathan Sessler led the research, which was published in Science.When molecules meet, they often form new compounds by exchanging electrons. In some cases, the electron transfer process creates one molecule with a positive charge and one molecule with a negative charge. Molecules with opposite charges are attracted to each other and can combine to form something new.In their research, the chemists created two molecules that could meet and exchange electrons but not unite to form a new compound.“These molecules were effectively spring-loaded to push apart after interacting with each other,” says Bielawski, professor of chemistry. “After electron transfer occurs, two positively charged molecules are formed which are repelled by each other, much like magnets held in a certain way will repel each other. We also installed a chemical switch that allowed the electron transfer process to proceed in the opposite direction.”Sessler adds, “This is the first time that the forward and backward switching of electron flow has been accomplished via a switching process at the molecular scale.” Sessler is the Roland K. Pettit Centennial Chair in Chemistry at The University of Texas at Austin and a visiting professor at Yonsei University.Bielawski says this system gives important clues for making an efficient organic battery. He says understanding the electron transfer processes in these molecules provides a way to design organic materials for storing electrical energy that could then be retrieved for later use.“I would love it if my iPhone was thinner and lighter, and the battery lasted a month or even a week instead of a day,” says Bielawski. “With an organic battery, it may be possible. We are now starting to get a handle on the fundamental chemistry needed to make this dream a commercial reality.”The next step, he says, is to demonstrate these processes can occur in a condensed phase, like in a film, rather than in solution.Organic batteries are made of organic materials instead of heavy metals. They could be lightweight, could be molded into any shape, have the potential to store more energy than conventional batteries and could be safer and cheaper to produce. The molecular switch could also be a step toward developing a technology that mimics plants’ ability to harvest light and convert it to energy. With such a technology, fuel could be produced directly from the sun, rather than through a plant mediator, such as corn.“I am excited about the prospect of coupling this kind of electron transfer ‘molecular switch’ with light harvesting to go after what might be an improved artificial photosynthetic device,” says Sessler. “Realizing this dream would represent a big step forward for science.”Electron Prebacivanje između molekula (slika 2)

Set od različitih molekula susreta, razmjene elektrona, onda rastavljati zbog klorid iona prisutnih

Bielawski and Sessler credit graduate student Jung Su Park for his detailed work growing crystals of the two molecules. Other collaborators include graduate student Elizabeth Karnas from The University of Texas at Austin, Professor Shunichi Fukuzumi at Osaka University and Professor Karl Kadish at the University of Houston.



Transparent devices have recently attracted substantial attention. Various applications have been demonstrated, including displays, touch screens, and solar cells; however, transparent batteries, a key component in fully integrated transparent devices, have not yet been reported. As battery electrode materials are not transparent and have to be thick enough to store energy, the traditional approach of using thin films for transparent devices is not suitable. Here we demonstrate a grid-structured electrode to solve this dilemma, which is fabricated by a microfluidics-assisted method. The feature dimension in the electrode is below the resolution limit of human eyes, and, thus, the electrode appears transparent. Moreover, by aligning multiple electrodes together, the amount of energy stored increases readily without sacrificing the transparency. This results in a battery with energy density of 10 Wh/L at a transparency of 60%. The device is also flexible, further broadening their potential applications. The transparent device configuration also allows in situ Raman study of fundamental electrochemical reactions in batteries.

High rate capabilities Fe3O4-based Cu nano-architectured electrodes for lithium-ion battery applications

P. L. Taberna1, S. Mitra2, P. Poizot2, P. Simon1 & J.-M. Tarascon2


All battery technologies are known to suffer from kinetic problems linked to the solid-state diffusion of Li in intercalation electrodes, the conductivity of the electrolyte in some cases and the quality of interfaces. For Li-ion technology the latter effect is especially acute when conversion rather than intercalation electrodes are used. Nano-architectured electrodes are usually suggested to enhance kinetics, although their realization is cumbersome. To tackle this issue for the conversion electrode material Fe3O4, we have used a two-step electrode design consisting of the electrochemically assisted template growth of Cu nanorods onto a current collector followed by electrochemical plating of Fe3O4. Using such electrodes, we demonstrate a factor of six improvement in power density over planar electrodes while maintaining the same total discharge time. The capacity at the 8C rate was 80% of the total capacity and was sustained over 100 cycles. The origin of the large hysteresis between charge and discharge, intrinsic to conversion reactions, is discussed and approaches to reduce it are proposed. We hope that such findings will help pave the way for the use of conversion reaction electrodes in future-generation Li-ion batteries.

  • Cobalt oxides;
  •  Electrodes;
  •  Inorganic nanostructures;
  •  Lithium-ion batteries;
  •  Nanotubes
Thumbnail image of graphical abstract

A one-step, self-supported topotactic transformation approach for synthesizing electrochemically active Co3O4 needlelike nanotubes is reported. Used as the active material in the negative electrode of a rechargeable lithium ion battery, the Co3O4 nanotubes manifest ultrahigh Li storage capacity with improved cycle life and rate capability. These features are discussed in terms of the unique structure of the materials.






Nar, dalmatinski šipak plod koji čisti krvne žile i čuva vaše zdravlje

Nar, plod koji čisti krvne žile i čuva vaše zdravlje

Autor: Irena Dujmušić
Matrix World

Brojne studije potvrđuju da ekstrakt nara može spriječiti i/ili preokrenuti primarnu patologiju povezanu sa smrtnošću od srčanih bolesti, odnosno progresivno zadebljanje koronarnih arterija uzrokovano nakupljanjem masnih tvari poznato kao ateroskleroza.

Jedno istraživanje je provedeno na  miševima koji imaju genetske predispozicije prema spontanom začepljenju arterija, te su dobili ekstrakt nara putem vode za piće tijekom dva tjedna, počevši u dobi od tri tjedna starosti. Tretman je smanjio veličinu ateroskleroznih plakova u aortnom sinusu i reducirao proporcije koronarnih arterija s okluzivnim ateroskleroznim plakom.

Zanimljivo, znanstvenici su otkrili da je liječenje ekstraktom nara rezultiralo sljedećim blagotvornim učincima:

  • Smanjenje razine oksidativnog stresa
  • Smanjenje monocitnog kemotaktičnog proteina-1, kemijskog glasnika (kemokina) povezanog s upalnim procesima unutar arterije
  • Smanjeno nakupljanje lipida u srčanom mišiću
  • Smanjena infiltracija makrofaga u srčani mišić
  • Smanjene razina monocitnog kemotaktičnog proteina-1 i fibroze u miokardu
  • Smanjene srčanog proširenja
  • Smanjenje EKG abnormalnosti

Kako nešto tako obično kao što je ekstrakt ploda može preokrenuti istovremeno tolike aspekte bolesti koronarnih arterija, kao što pokazuje studija? Odgovor možda leži u činjenici da su naši preci evoluirali u suradnji s određenim namirnicama (osobito voćem) toliko dugo da nedostatak adekvatne količine ovih namirnica može izravno dovesti do pogoršanja funkcije organa. Doista, dvostruki dobitnik Nobelove nagrade Linus Pauling je tvrdio da je nedostatak vitamina C temeljni uzrok kardiovaskularnih bolesti, zahvaljujući činjenici da su naši preci nekada imali pristup voću tijekom cijele godine, a kao rezultat toga izgubili su sposobnost da ga sintetiziraju.

Bez obzira hoćete li koristiti sok od nara, suplemente ili ćete konzumirati cijeli plod, zdravlju vaših krvnih žila će to biti pravi lijek.

Bez obzira hoćete li koristiti sok od nara, suplemente ili ćete konzumirati cijeli plod, zdravlju vaših krvnih žila će to biti pravi lijek.

O vitaminu C i njegovom učinku na naše zdravlje više možete čitati ovdje.

Ova studija samo potvrđuje već postojeća klinička istraživanja koja ukazuju na to da nar može pomoći odčepiti vaše arterije. 2004. godine, časopis “Clinical Nutrition” je objavio rezultate trogodišnjeg kliničkog ispitivanja na izraelskom stanovništvu, utvrdivši da svakodnevna konzumacija soka od nara preokreće stenozu karotidne arterije i do 29% u roku od 1 godine. Neočekivano, blokade u kontrolnoj skupini povećane su za 9%, što ukazuje da su deblokirajući učinci nara bili čak i veći nego na prvi pogled.

Vrijednost nara kod kardiovaskularnih bolesti je vrlo široka, kao što to pokazuju sljedeća eksperimentalno potvrđena svojstva:

Kao i kod mnogih kroničnih degenerativnih bolesti, upala igra značajnu ulogu u patogenezi kardiovaskularnih bolesti. Nar posjeduje protu-upalna svojstva.
Snižavanje krvnog tlaka:
Sok nara ima prirodna inhibirajuća svojstva angiotenzina – peptidnog hormona koji u tijelu čovjeka uzrokuje konstrikciju krvnih žila i podiže arterijski krvni tlak te je i pojačivač dušikovog oksida, što su dva poznata puta za smanjenje krvnog tlaka. Također, ekstrakt nara bogat je punikalaginom koji smanjuje štetne učinke stresa na segmentima arterija izloženim poremećenom toku.
Plakovi u arterijama često uključuju sekundarne virusne i bakterijske infekcije, uključujući hepatitis C i bakteriju Chlamydia pneumoniae. Nar ima širok raspon anti-bakterijskih i anti-virusnih svojstva.
Jedan od načina na koji masnoće u krvi promiču bolesti srca je putem oksidacije. LDL, na primjer, može tehnički biti povišen, ali bezopasan sve dok ne oksidira. Potvrđeno je da nar smanjuje oksidativni stres u krvi. Jedna studija na miševima je pronašla da je smanjenje oksidativnog stresa povezano sa 44% smanjenjem u veličini aterosklerotskih lezija. Druga studija je pokazala da je razina antioksidansa u soku od nara bila veća od one u drugim voćnim sokovima, uključujući i borovnice, brusnice, naranče, pa čak i crno vino.

Smatra se da je ateroskleroza prvi korak ka srčanim i moždanim udarima, a upravo nar može prevenirati ta stanja.

Smatra se da je ateroskleroza prvi korak ka srčanim i moždanim udarima, a upravo nar može prevenirati ta stanja.

Brojnim studijama se pridružuje i studija španjolskih istraživača koja je provedena na svinjama, one su izabrane jer je njihov kardiovaskularni sustav sličan našem. Pretpostavka je da hranjenje masnom hranom oštećuje krvne žile, posebno njihovu osjetljivu sluznicu. Sluznica, ili endotel, je važna jer ona oslobađa tvari koje kontroliraju širenje i stezanje krvnih žila. Njihovo oštećenje može biti prvi korak ka aterosklerozi što može dovesti do srčanog i moždanog udara.

Krvne žile svinja koje su hranjene masnom hranom su bile manje elastične. Životinje su također proizvodile manje dušikova oksida, plina koji širi krvne žile i imale su druge znakove srčanih problema.

Međutim, dnevna doza suplementa nara s 200mg polifenola, uklonila je mnoge štetne učinke. Istraživač dr. Lina Badimon, s katalonskog Instituta za kardiovaskularne znanosti u Španjolskoj, izjavljuje:

“Obogaćivanje prehrane s polifenolima nara može pomoći u prevenciji i usporavanju endotelne disfunkcije, što je među prvim znakovima ateroskleroze i moždanog udara.”

Nar se i u drevnoj Ayurvedskoj medicini, a i u starim narodnim predanjima, smatrao i još uvijek se smatra lijekom. Koristi se kao lijek protiv crijevnih parazita i dijareje, smatra se tonikom za grlo i srce. Poznat je i kao graditelj krvi, zaustavlja krvarenja iz nosa i desni, koristi se za toniranje kože,te za liječenje hemeroida. Različite sorte nara i razni dijelovi poput kore drveta, kore ploda ili cvijeta tog ploda, koriste se za različite lijekove.

Sjemenke nara daju 12% dnevnih vrijednosti vitamina C i 16% vitamina K u porciji od 100 g, a sadrži i polifenole. Izvrstan su izvor dijetalnih vlakana koje su u potpunosti sadržana u jestivim sjemenkama.

Naglasit ćemo da je konzumacija cjelovitog ploda ili biljke uvijek učinkovitije od uzimanja suplemenata, budući da spojevi unutar jedne biljke djeluju uzajamno, no kada su tijelu potrebne veće količine određenog vitamina, primjerice, vitamina C, dobro je uzimati dodatke koji su koncentrirani i čisti. U svakom slučaju, nećete pogriješiti ako ćete preventivno za svoje zdravlje konzumirati nar, te za liječenje krvnih žila uključiti i koncentrate ili suplemente nara.



Nar, plod koji čisti krvne žile i čuva vaše zdravlje.

Neobična svjetlost koja prethodi potresima

Neobična svjetlost koja prethodi potresima

Autor: Barbara Arbanas Kovačević

Matrix World

Stoljećima ljudi primjećuju neobične fenomene koji prethode velikim potresima, kao što je, primjerice, svjetlost koja se uzdiže iz brazdi ili planinskih vrhova. Takva su izvješća nekada bila odbacivana od strane mnogih znanstvenika, ponajviše zato što su često uplitala neznanstvene teorije. No primijećena svjetlost ipak nije nečija halucinacija, izmišljotina ili produkt izvanzemaljske rabote jer, kako navodi Robert Theriault, geolog koji radi u Ministarstvu prirodnih resursa Quebeca, „Svjetlost prije potresa je stvaran fenomen i nije riječ o NLO-ima i može se znanstveno objasniti.“

O kakvoj je svjetlosti riječ? To je svjetlosna pojava na nebu ili u blizini područja tektonskog potresa, seizmičke aktivnosti ili vulkanske erupcije. Tako ju definira Wikipedija i dalje navodi da se takva svjetlost pojavljuje tijekom odvijanja potresa iako postoje izvješća i o njenom pojavljivanju i prije i nakon njega. Svjetlost se opisuje kao ona koja ima oblik sličan polarnoj svjetlosti, od bijele do plavkaste boje iako postoje izvješća i o širem spektru boja. Ona je vidljiva nekoliko sekundi ali poneke su trajale i po desetak minuta.


Nekoliko sekundi prije potresa koji se dogodio 2009. godine u Italiji, pješaci su vidjeli 10 cm visok plamen svjetlosti koji titra iznad popločane Francesco Crispi Ave u povijesnom centru grada L’Aquile. Također, 12. studenog 1988. godine nebom se premještala kugla svjetlosti ljubičasto – roza boje u blizini grada Quebeca, 11 dana prije snažnog potresa. A 1906. godine oko 100 km, sjeverozapadno od San Francisca, jedan je par vidio potoke svjetlosti koji se kreću vrlo blizu tla dvije noći prije velikog potresa na tom području.

Čini se da su kontinentalni procjepi zajednički čimbenik koji se veže uz svjetlosne pojave. U detaljnoj studiji u kojoj je zabilježeno 65 slučajeva od 1600. godine, 85% svjetlosti se pojavilo na ili u blizini pukotina dok se 97% pojavilo u blizini onoga što se naziva subvertikalni procjep. „Brojevi su upečatljivi i neočekivani,“ rekao je Theriault.


Svjetlost aurore koja se pojavila pred potres u Kini – prirodna pojava ili?

Znanstvenici pretpostavljaju da naprezanje stijena koje se međusobno melju diljem tih procjepa stvara električni naboj koji može putovati prema gore i koji, u interakciji s atmosferom, stvara svjetlost. „Kada naprezanje zbog potresa udari u stijenu, ono razbija kemijske veze čime se stvaraju rupe pozitivnog električnog naboja. Ove ‘p rupe’ se mogu kretati vertikalno kroz procjep sve do površine dok istovremeno izazivaju snažna lokalna električna polja koja mogu stvoriti svjetlost,“ navodi časopis Nature.

Jedna druga hipoteza o stvaranju ove svjetlosti uključuje ionizaciju aniona kisika koje otpušta naprezanje prije i tijekom potresa. Neka istraživanja ukazuju da je kut rascjepa vezan uz vjerojatnost stvaranja svjetlosti jer je pojava svjetlosti najčešća kod subvertikalnih (gotovo okomitih) procjepa u napukloj okolini.


Još jedno objašnjenje uključuje intenzivna električna polja koja su stvorena piezoelektričnim načinom od strane tektonskih kretanja stijena koje sadrže kvarc. Ova se svjetlost objašnjava i lokalnim promjenama u zemljinom magnetskom polju i/ili ionosferi u područjima tektonskih pomaka što rezultira svjetlošću ili iz ionosferske radioaktivne rekombinacije na nižim visinama i većim atmosferskim pritiskom ili aurorom.

Niti jedno od ovih objašnjenja se ne čini posebno uvjerljivim i potrebne su dodatne studije. Možda će sateliti, koje je nekoliko zemalja rasporedilo tijekom posljednjih godina kako bi proučavali elektromagnetske fenomene vezane uz potrese, pružiti dodatne podatke. Do tada možemo samo nagađati i pretpostaviti da nas priroda možda ponekad upozorava na predstojeće događaje kako bismo se mogli skloniti i zaštititi, a mi ne razumijemo poslane nam poruke. U svakom slučaju, i ovaj ćemo fenomen morati dodati zbirci (za sada) neobjašnjenih pojava.



Neobična svjetlost koja prethodi potresima.

Tajanstvene amazonske strukture zbunjuju znanstvenike

Rješenje tajanstvenih amazonskih struktura

Autor: Barbara Arbanas Kovačević

Matrix World

U rujnu prošle godine predstavili smo vam jednu od većih misterija koje su se pojavile u toj godini, riječ je o neobičnim i zamršenim strukturama koje nalikuju na bijelu drvenu ogradu koja okružuje spiralu (članak možete pronaći ovdje). Tada još nije bilo poznato o čemu je točno riječ, odnosno, tko ili što stvara te neobične strukture, ali zahvaljujući znatiželji i upornosti istraživača, uspjeli smo, nakon šest mjeseci od otkrića, saznati tko je krivac.


Tajanstveni arhitekt koji se krije iza ovih prekrasnih i kompleksnih mreža je – pauk! Istraživački tim, na čelu s entomologom Phil Torresom je riješio slučaj pozornim praćenjem četrdeset tih strukturi koje su otkrivene u prašumi u blizini istraživačkog centra Tambopata, duboko u Amazoni. Praćenjem su otkrili tri mala pauka koji se odvajaju od tri odvojene spirale (koje se nalaze u sredini strukture) i koji bi nekud odjurili. Time se ispostavilo da su „tornjevi“, u stvari, razrađene vrećice s jajašcima.

Spider 1 WM-001

Foto: Jeff Cremer

O kojoj je vrsti pauka riječ, to tek treba otkriti, ali bez obzira o kojoj je vrsti riječ, razina roditeljskog ulaganja je vrlo neobična i složena, osobito ako se uzme u obzir da svaka struktura iznjedri po samo jedan primjerak. Pretpostavlja se da je riječ o pauku skakaču jer oblik tijela podsjeća na obitelj salticidae te imaju dva velika oka koja također podsjećaju na pauka skakača iako se ostale oči nalaze na drugom mjestu.

One of the structures, found on a bamboo stem. Photo: Ariel Zambelich/WIRED

Također je moguće da su ove strukture djelo pauka koji posjeduje i „mračnu stranu“ jer je tim u neposrednoj blizini nekih klastera primijetio nekoliko pauka koja svoja gnijezda kamufliraju truplima svoga plijena, kao što su mravi i manji pauci. Za više detalja o ovim neobičnim stanovnicima Amazone morati ćemo, ipak, još pričekati dok Torres i njegovi kolege nastavljaju s proučavanjem.


Tajanstvene amazonske strukture zbunjuju znanstvenike.