Το ελαφρύτερο υλικό στον κόσμο

Υλικά εξαιρετικά χαμηλής πυκνότητας (μικρότερης των 10mg/cm³) όπως τα αεροπηκτώματα σιλικόνης και νανοσωλήνων άνθρακα καθώς και οι πολυμερικοί και μεταλλικοί αφροί, εμφανίζουν μεγάλο τεχνολογικό ενδιαφέρον, αφού ήδη χρησιμοποιούνται σε πληθώρα εφαρμογών από μονώσεις σπιτιών έως εφαρμογές αεροναυπηγικής. Ένα χαρακτηριστικό των συμβατικών υλικών χαμηλής πυκνότητας, όπως αυτά που αναφέρθηκαν, είναι η μεγάλη τυχαιότητα που εμφανίζει η μοριακή τους δομή. Αυτό σημαίνει πως ενώ διατηρούν πλεονεκτήματα όπως μεγάλη ειδική επιφάνεια (επιφάνεια υλικού ανά μονάδα βάρους), υστερούν σε ακαμψία, μηχανική αντοχή, και αγωγιμότητα, σε σχέση με τα αντίστοιχα υλικών υψηλότερης πυκνότητας.

Η ανάγκη για νέα υλικά χαμηλής πυκνότητας τα οποία εμφανίζουν παράλληλα αξιόλογες μηχανικές ιδιότητες, οδήγησε τους ερευνητές των εργαστηρίων HRL, σε συνεργασία με επιστήμονες από τα πανεπιστήμια Caltech και UC Irvine, στην  ανάπτυξη ενός τέτοιου υλικού. Το εν λόγω υλικό μορφοποιήθηκε σε μορφή πλέγματος και είναι περίπου 100 φορές ελαφρύτερο από το φελιζόλ ενώ συγχρόνως επιδεικνύει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες (βλ. βίντεο). Έτσι, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε δομικές και αεροναυπηγικές εφαρμογές. Η εξαιρετικά μικρή πυκνότητά του, του επιτρέπει να μπορεί να σταθεί στο άνθος ενός φυτού χωρίς να το λυγίσει καν (βλ. εικόνα).

Η διαδικασία ανάπτυξης του υλικού περιλαμβάνει τα εξής στάδια. Αρχικά, ένα φωτοευαίσθητο υγρό εκτίθεται σε υπεριώδη ακτινοβολία και με τη βοήθεια μιας μάσκας μετατρέπεται σε ένα τρισδιάστατο πολυμερικό πλέγμα. Στη συνέχεια, ένα στρώμα Νικελίου – Φωσφόρου εναποτίθεται στο πολυμερικό πλέγμα και τέλος, ακολουθεί μια διαδικασία χάραξης. Αυτό που προκύπτει από την παραπάνω διαδικασία, είναι ένα υλικό μακροσκοπικών διαστάσεων το οποίο συνίσταται από κοίλους κυλίνδρους. Η πυκνότητα του υλικού (το οποίο θεωρείται μεταλλικό) είναι 9mg/cm³ ενώ τα αεροπυκτώματα σιλικόνης έχουν πυκνότητα 1mg/cm³.

Φωτογραφία  του ηλεκτρονικού μικροσκόπιου (σε νανοκλίμακα). Ο αερογραφίτης είναι εξαιρετικά πορώδης. (Tuhh, Karl Schulte/DPA/Press Association Images)

          Ωστόσο σε λιγότερο από ένα χρόνο από την παρουσίαση του υλικού αυτού, επιστήμονες από τα πανεπιστήμια του Αμβούργου και του Kiel, παρουσίασαν τον αερογραφίτη, ένα νέο ανθρακικό υλικό πυκνότητας μόλις 2mg/cm³. Αποτελείται από ένα δίκτυο νανοσωλήνων άνθρακα, είναι εξαιρετικά πορώδες, ενώ μακροσκοπικά, η όψη του θυμίσει μαύρο σφουγγάρι. Εκτός από την πολύ μικρή πυκνότητα, ο αερογραφίτης επιδυκνύει και εκπληκτικές ιδιότητες. Μπορεί για παράδειγμα, να υποστεί συμπίεση έως και 1.000 φορές και να επανέλθει στο αρχικό του σχήμα, αλλά και να αντέξει έως και 40.000 φορές το βάρος του. Παράλληλα ως υλικό είναι αγώγιμο, πράγμα που σημαίνει ότι μελλοντικά θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε μπαταρίες και σε ηλεκτρονικές εφαρμογές.

Ο “αγώνας” για την κατασκευή του ελαφρύτερου υλικού στον κόσμο συνεχίζεται, καθώς περίπου 9 μήνες μετά τον αερογραφίτη, ερευνητές του τμήματος Polymer Science and Engineering του Zhejiang University (Κίνα) δημιούργησαν ένα νέο aerogel από γραφένιο πυκνότητας μόλις 0.16 mg/cm³. Για την σύνθεση του εντελώς νέου αυτού υλικού, χρησιμοποιήθηκε μια νέα μέθοδο freeze-drying διαλύματος νανοσωλήνων άνθρακα και γραφενίου, έτσι ώστε να δημιουργηθεί ένα “σφουγγάρι” άνθρακα με δυνατότητα ρύθμισης του σχήματος και του μεγέθους ανάλογα με τη χρήση. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα υπερελαστικό και πανίσχυρο υλικό που επανέρχεται στο αρχικό σχήμα του μετά τη συμπίεση, με εξαιρετικές δυνατότητες απορρόφησης άλλων υλικών. Για παράδειγμα, ένα γραμμάριο aerogel γραφενίου μπορεί να απορροφήσει μέχρι 68.8 γραμμάρια πετρελαίου ανά δευτερόλεπτο, επομένως μια καλή χρήση θα ήταν για τον καθαρισμό πετρελαϊκών κηλίδων από τη θάλασσα. Επιπλέον, λόγω της ελαστικότητας του, μετά την απορρόφηση του πετρελαίου είναι εφικτή η ανακύκλωση τόσο του ίδιου του υλικού, όσο και του πετρελαίου. 

Ένα ακραίο φαινόμενο συντονισμού

Η γέφυρα Tacoma Narrows, μήκους σχεδόν 2 χιλιομέτρων, δόθηκε στην κυκλοφορία την 1^η Ιουλίου του 1940 και ένωνε τις περιοχές Tacoma και Gig Harbor κοντά στην Ουάσινγκτον. Η συγκεκριμένη γέφυρα ήταν μια ιδιαίτερα ελαφριά κατασκευή και όπως αποκαλύφθηκε αργότερα από μηχανικούς ιδιαίτερα ευαίσθητη στους δυνατούς ανέμους. Σε αντίθεση με τον τρόπο που κατασκευάζονται οι γέφυρες σήμερα, η γέφυρα Tacoma Narrows κατασκευάστηκε έτσι ώστε να πάλλεται όταν πνέουν δυνατοί άνεμοι. Το φαινόμενο αυτό έγινε πιο έντονο και εν τέλει αποδείχθηκε καταστροφικό για τη γέφυρα λόγω των φαινομένων συντονισμού της κατασκευής.

Τέσσερις μόλις μήνες μετά την κατασκευή της γέφυρας, στις 7 Νοεμβρίου του 1940, δυνατή ανεμοθύελλα με ανέμους που έφταναν τα 70 km/h ξέσπασε στην περιοχή. Οι άνεμοι προκάλεσαν την ισχυρή ταλάντωση της γέφυρας από άκρη σε άκρη και σε συνδυασμό με τις ισχυρές εσωτερικές τάσεις που αναπτύχθηκαν στην κατασκευή, προκάλεσαν την κατάρρευσή της χωρίς ευτυχώς ανθρώπινες απώλειες. Το συμβάν, το οποίο κατεγράφη από τον φακό, ανάγκασε τους μηχανικούς να αναθεωρήσουν σχετικά με τη σοβαρότητα των φαινομένων συντονισμού σε κατασκευές και κτήρια. Μετά το τέλος του Β Παγκοσμίου Πολέμου, μια νέα γέφυρα κατασκευάστηκε στη θέση της παλιάς.

Συμμετρίες και Ασυμμετρίες

Η συμμετρία σε όλες τις εποχές έχει γοητεύσει τα μεγάλα μυαλά σε κάθε τομέα από την τέχνη μέχρι τη θεωρητική Φυσική. Το ανθρώπινο σώμα είναι συμμετρικά σχεδιασμένο, όπως οι χιονονιφάδες και οι πλανήτες. Μα πώς μπορεί κάποιος να ορίσει τη συμμετρία; Ο καθηγητής μαθηματικών Hermann Weyl έδωσε ένα εξαιρετικό ορισμό αυτής της σχετικά αόριστης έννοιας: Ένα αντικείμενο είναι συμμετρικό εάν δείχνει το ίδιο, αφού μετασχηματιστεί με κάποιο τρόπο. Πιο συγκεκριμένα, εάν μία χιονονιφάδα περιστραφεί κατά 60 μοίρες, δεν μπορεί να διακριθεί κάποια διαφορά από την αρχική της θέση, οπότε αυτό είναι παράδειγμα συμμετρίας στη φύση.

Τα φύλλα της Aloe Vera.

Ανάμεσα σε όσα βρίσκονται στη φύση, τα έμβια όντα παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη ποικιλία και το μεγαλύτερο εύρος συμμετριών. Η συμμετρία είναι ένας παράγοντας κλειδί στην επιβίωση όλων των οργανισμών, από το άλμα του λιονταριού ως τη σύλληψη του φωτός από τα φωτοσυνθετικά φυτά. Η ανάγκη ενός λιονταριού για συμμετρική κίνηση και ισορροπία είναι αυτονόητη, όμως η συμμετρία είναι επίσης απαραίτητη και για την επιβίωση μικρότερων σε μέγεθος οργανισμών. Οι μέλισσες ειδικεύονται στη χρήση της συμμετρίας προκειμένου να βελτιστοποιήσουν την απόδοση τους. Οι εργάτριες μέλισσες κατασκευάζουν εξαγωνικά κελιά, με σκοπό να στεγάσουν τα αποθέματά τους σε μέλι. Όμως υπάρχει κάτι πολύ περισσότερο στο εξαγωνικό πλέγμα, πέρα από την ομορφιά. Σχετικά πρόσφατα, το 1999, ο μαθηματικός, Thomas Hales απέδειξε ότι αυτή η διευθέτηση ελαχιστοποιεί το ποσό του απαιτούμενου κεριού. Από τότε «η εικασία της κηρήθρας» έχει μείνει ως ένα ανοιχτό πρόβλημα στα μαθηματικά.

Κοχύλι Ναυτίλος Wikipedia 

Ενδιαφέρον εμφανίζει επίσης ο ναυτίλος, ένα κοχύλι το οποίο αναπτύσσει το κέλυφός του χρησιμοποιώντας όλο και μεγαλύτερα διαμερίσματα, το καθένα ολόιδιο στο σχήμα με τα προηγούμενα, δημιουργώντας μία καμπύλη γνωστή ως σπείρα Fibonacci. Εκτός του ότι του προσφέρει προστασία, το εν λόγω κέλυφος ελέγχει την πλεύση του ναυτίλου. Τα διαμερίσματα που κατασκευάζονται πρώτα είναι σφραγισμένα και περιέχουν αέριο, επιτρέποντάς του να κινείται στο νερό και να τρέφεται. Τέτοιες καμπύλες, όπως η  Fibonacci, απαντώνται και στα φυτά, που χρησιμοποιούν την σπείρα για να οργανώσουν τα φύλλα και τα πέταλά τους, προκειμένου να μεγιστοποιήσουν την έκθεσή τους στο ηλιακό φως και να προσελκύσουν τα έντομα. Τα φύλλα τοποθετούνται διαδοχικά με τέτοιο τρόπο ώστε να ελαχιστοποιείται η επικάλυψη ανάμεσα στα γειτονικά φύλλα.  Πράγματι, ο αριθμός των πετάλων, φύλλων ή καρπών σε κάθε σπείρα είναι συχνά μία από τις ειδικές σειρές αριθμών γνωστές ως αριθμοί Fibonacci, η οποία συγκλίνει σε ένα θεωρητικό μέγιστο, τέτοιο ώστε η ανάπτυξη, η επιβίωση και η αναπαραγωγή να είναι η βέλτιστη δυνατή.

Η ασυμμετρία διαδραματίζει επίσης  ένα πολύ σημαντικό ρόλο στα έμβια συστήματα. Πολλά βιολογικά μόρια, όπως αυτό της λακτόζης, δύνανται να υπάρχουν σε δύο διαφορετικές διαμορφώσεις που ταιριάζουν κατοπτρικά και είναι γνωστά σαν εναντιομερή (παρουσιάζουν χειρόμορφη ασυμμετρία δηλαδή). Παρότι αυτά τα μόρια έχουν την ίδια χημική δομή, δεν είναι πανομοιότυπα. Για την παραγωγή δύο εναντιομερών μορίων από έναν οργανισμό, απαιτούνται δύο διαφορετικά ένζυμα. Ως εκ τούτου, για λόγους εξοικονόμησης ενέργειας, πολλά ζωντανά συστήματα παράγουν απλώς ένα και μεταβιβάζουν το εναντιομερές στους απογόνους τους. Τα εναντιομερή μπορεί να έχουν αρκετά διαφορετικές ιδιότητες: Η τεχνητή γλυκαντική ουσία ασπαρτάμη έχει ένα εναντιομερές που προσδίδει γλυκιά γεύση και άλλο ένα που προσδίδει πικρή. Αυτό μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι υποδοχείς γεύσης έχουν συμπληρωματική ασυμμετρία.

Η συμμετρία των χιονονιφάδων.

Μη έμβια όντα εμφανίζουν εξίσου εντυπωσιακή συμμετρία. Αυτό όμως δεν είναι τυχαίο, καθώς όχι μόνο τα αντικείμενα που συναντάμε είναι συμμετρικά, αλλά είναι επίσης και οι Νόμοι της Φυσικής οι οποίοι περιγράφουν τη συμπεριφορά τους. Για παράδειγμα, η χιονονιφάδα είναι συμμετρική απλά επειδή οι νόμοι της Φυσικής που διέπουν τη δημιουργία της είναι συμμετρικοί. Αλλά πώς μπορεί ένα νόμος της Φυσικής να είναι συμμετρικός; Ένας νόμος είναι συμμετρικός σε ένα διάστημα, εάν αυτός είναι απαράλλαχτος από ένα σημείο σε ένα άλλο. Εάν οτιδήποτε μέσα στο Σύμπαν μπορούσε να μετατοπιστεί προς μία κατεύθυνση, διατηρώντας τις σχετικές θέσεις των πλανητών, των αστεριών και των γαλαξιών, οι κινήσεις και οι αλληλεπιδράσεις ανάμεσά τους θα έμεναν αμετάβλητες, δηλαδή οι νόμοι της Φυσικής που περιγράφουν την κίνηση δε θα άλλαζαν από τη  μετατόπιση.

Μία αρχική παρατήρηση για του νόμους της Φυσικής είναι ότι δεν είναι μόνο συμμετρικοί ως προς το χώρο, αλλά και ως προς το χρόνο. Η ιδέα αυτή, ότι δηλαδή ένα πείραμα θα δώσει το ίδιο αποτέλεσμα ακόμη και αν εκτελείται σε δύο διαφορετικά σημεία στο χώρο ή το χρόνο έχει τεράστιες συνέπειες για τη Φυσική. Πιο συγκεκριμένα, αυτό το αναλλοίωτο των νόμων της Φυσικής είναι η βασική ιδέα στην οποία στηρίζεται η θεωρία της σχετικότητας του Einstein. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει πείραμα το οποίο να μπορεί να διακριθεί από ένα σημείο σε ένα άλλο στο χώρο και το χρόνο, ο Einstein καταλήγει στο ότι δεν υπάρχει απόλυτος χρόνος ή χώρος και δύο διαφορετικοί παρατηρητές μπορούν να διαφωνούν για τη διάρκεια του πειράματος ή ακόμα κι για το μέρος όπου έλαβε χώρα.

Σχεδόν κάθε φυσικός νόμος που είναι γνωστός ως τώρα είναι συμμετρικός ως προς το χρόνο και μεταβάλλοντας ένα πείραμα στο χρόνο δεν έχει καμία επίδραση στο αποτέλεσμά του. Σε ό,τι αφορά στην εμπειρία μας αυτό είναι κάπως αντίθετο, καθώς ο χρόνος φαίνεται να ρέει προς μία κατεύθυνση, με το παρελθόν να φαίνεται απρόσιτο από το παρόν. Το Σύμπαν ξεκίνησε σε μία συγκεκριμένη και μοναδική στιγμή. Ο μόνος γνωστός φυσικός νόμος, ο οποίος δεν είναι συμμετρικός ως προς το χρόνο, είναι ο δεύτερος νόμος της Θερμοδυναμικής, ο οποίος θέτει την εντροπία (μέτρο της αταξίας) να μην μπορεί να μειωθεί με το χρόνο. Η δική μας αίσθηση του χρόνου φαίνεται τελείως ασυμβίβαστη με την συγκεκριμένη περιγραφή μας για το Σύμπαν, όμως είναι ένα θεμελιώδες μέρος της πραγματικότητας, καθώς όλοι γνωρίζουμε ότι ένας πύργος από τούβλα μπορεί να πέσει, αλλά δεν πρόκειται να ανασυγκροτηθεί, ακόμα και αν αυτό ήταν επιτρεπτό από τους νόμους της κίνησης. Ο χρόνος εμφανίζεται να ρέει προς την κατεύθυνση της μειούμενης εντροπίας. Η φύση αυτού του «διανύσματος» του χρόνου είναι από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής και πρέπει να επιλυθεί εάν η επιστήμη επιτύχει τον υπέρτατο στόχο της για την ανακάλυψη της «Θεωρίας των Πάντων».

Ως εκ τούτου δεν αποτελεί νέο το ότι η συμμετρία αποτελεί ένα σύνηθες εργαλείο στη θεωρητική φυσική. Το 1918 ο Emmy Noether δημοσίευσε ένα θεώρημα που εξηγεί τη βαθιά σχέση μεταξύ της συμμετρίας και τους φυσικούς νόμους. Το θεώρημα Noether επέτρεψε στους φυσικούς να λάβουν μια ιδιότητα συμμετρίας του σύμπαντος, όπως είναι η χωρική συμμετρία, και να βρεθεί ένας αντίστοιχος νόμος διατήρησης, όπως η διατήρηση της ορμής. Τέτοιου είδους αρχές επιτρέπουν στους φυσικούς να επιλύουν ένα πολύ ευρύ φάσμα προβλημάτων. Το θεώρημα του  Noether εγγυάται ότι όποιοι και αν είναι οι νέοι νόμοι που ανακαλύπτονται, εάν είναι συμμετρικοί ως προς το χρόνο και το χώρο θα ισχύουν οι αρχές διατήρησης ορμής και ενέργειας.

Η συμμετρία είναι η πιο διαχρονική πτυχή όλων των επιστημονικών θεωριών. Καθώς πραγματοποιούνται βελτιώσεις και καταρρίπτονται θεωρίες, οι συμμετρίες παραμένουν. Πράγματι, η θεωρία του Einstein για τη σχετικότητα είναι μία συνέπεια κάποιων βασικών αρχών της συμμετρίας. Προφανώς η συμμετρία είναι ένα αναπόσπαστο κομμάτι του Σύμπαντός μας και συνεχίζει να καθοδηγεί και να ωθεί την ανακάλυψη νέων φυσικών νόμων. 

Αυτοκαθαριζόμενες επιφάνειες;

Επιστήμονες από το πανεπιστήμιο Duke ανέπτυξαν ένα υλικό με τη δυνατότητα εκτοπισμού των βακτηρίων από την επιφάνεια των πλοίων. Το στρώμα αυτό που συχνά εμφανίζεται στο κάτω μέρος των πλοίων, αυξάνει την αντίστασή τους στη κίνηση και μπορεί επίσης να εμποδίζει τη λειτουργία υποθαλάσσιων αισθητήρων που κάποια σκάφη διαθέτουν. Το εν λόγω υλικό, το οποίο απλώνεται όπως η μπογιά σε επιφάνειες μπορεί να καταργήσει τη χρήση χρωμάτων με αντιβακτηριδιακή δράση, τα οποία περιέχουν βαρέα μέταλλα και άλλες τοξικές ουσίες, οι οποίες δεν είναι φιλικές προς το περιβάλλον.

Επιφάνεια πλοίου επικαλυμμένη με στρώμα βακτηρίων
Φωτογραφία από τον Graham B.
(http://www.flickr.com/photos/ciren/2910766514/)

Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι το πρωτοποριακό αυτό υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε άλλες εφαρμογές, στις οποίες είναι έντονο το πρόβλημα της συσσώρευσης μικροοργανισμών με τη μορφή βιο-μεμβρανών, όπως σε εμφυτεύματα που τοποθετούνται σε αρθρώσεις στο ανθρώπινο σώμα, καθώς επίσης και σε μεμβράνες καθαρισμού νερού. 

«Αναπτύξαμε ένα υλικό, η επιφάνεια του οποίου παραμορφώνεται ως απόκριση σε ένα εξωτερικό ερέθισμα. Με τον τρόπο αυτό οι βιο-μεμβράνες απομακρύνονται από τις επιφάνειες.» αναφέρει ο X.Zhao, ένας από τους κύριους ερευνητές της ομάδας. Ο ίδιος έχει ήδη παρουσιάσει σε άλλη έρευνα πολυμερικά υλικά με την ιδιότητα να μεταβάλλουν την μορφολογία της επιφάνειάς τους, αποκρινόμενα σε ηλεκτρικό πεδίο.

Τα τμήματα Επιστήμης των Υλικών της Ελλάδας αριστεύουν

Με αφορμή την επιστολή φίλου αναγνώστη η οποία αναφέρει έντονη φημολογία για το κλείσιμο του τμήματος Επιστήμης των Υλικών του Πανεπιστημίου Πατρών, τις ελλιπείς εγκαταστάσεις και την έλλειψη οργάνωσης του συγκεκριμένου τμήματος, παραθέτουμε την παρακάτω έρευνα η οποία δημοσιεύτηκε στο alfavita.gr 

Στην Ελλάδα της κρίσης το Ελληνικό Πανεπιστήμιο υπάρχει στον παγκόσμιο επιστημονικό στερέωμα και αριστεύει.

Αυτό απέδειξε πρόσφατη έρευνα στο επιστημονικό έργο των Ελληνικών Πανεπιστημίων που δημοσιεύεται παγκοσμίως στα έγκυρα διεθνή περιοδικά με κριτές. Η έρευνα διεξήχθη με χρήση της πλέον έγκυρης διεθνούς βάσης επιστημονικών δεδομένων THOMSON-REUTERS ISI-WEB OF SCIENCE® για την πενταετία 2006-2010, λαμβάνοντας υπόψη τους επίσημους δείκτες διεθνούς απήχησης των επιστημονικών δημοσιεύσεων και επιτευγμάτων.

Ο  σημαντικότερος  δείκτης  απήχησης  μιας  επιστημονικής  εργασίας  είναι  ο  αριθμός  των «Ετερο-αναφορών» που έχει πάρει. Αυτός ο δείκτης καταγράφει την χρησιμότητα ενός ερευνητικού αποτελέσματος μετρώντας τον «αριθμό των αναφορών χρήσης» του από άλλους ανεξάρτητους επιστήμονες / ερευνητές παγκοσμίως.

Η παρούσα έρευνα αφορά όλα τα Τμήματα των Σχολών Θετικών Επιστημών και των Πολυτεχνικών Σχολών, καθώς και των συναφών ανεξάρτητων τμημάτων. Τα αντικείμενα των σπουδών των Σχολών αυτών θεωρούνται ως κύριος μοχλός για την πολυπόθητη ανάπτυξη της Ελληνικής οικονομίας.

Στην Εικόνα 1 παρουσιάζεται η ερευνητική απήχηση των δέκα (10) πρώτων σε κατάταξη τμημάτων της χώρας. Στην πρώτη δεκάδα εμφανίζονται τα Τμήματα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης και του Πανεπιστημίου Πατρών, Φυσικής, Χημείας και Βιολογίας του Πανεπιστημίου  Κρήτης, Χημείας και Χημικών  Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών, Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης, Χημείας του Παν. Αθηνών και Μηχανικών Επιστήμης των Υλικών Παν. Ιωαννίνων.

Εικόνα 1 Κατάταξη των δέκα πρώτων τμημάτων της χώρας με την υψηλότερη ερευνητική απήχηση, εκφρασμένη με τον αριθμό ετερο-αναφορών στις επιστημονικές δημοσιεύσεις ανά μέλος ΔΕΠ. Για το κάθε τμήμα καταγράφεται ο αριθμός μελών ΔΕΠ και ο αριθμός δημοσιεύσεων ανά μέλος ΔΕΠ.

Αξιοσημείωτο είναι για παράδειγμα το γεγονός ότι η ερευνητική απόδοση των Τμημάτων Επιστήμης  και Τεχνολογίας  Υλικών  που  είναι πρώτα  σε  κατάταξη,  είναι συγκρίσιμη  και μάλιστα καταγράφοντας μεγαλύτερη διεθνή αναγνώριση του έργου, ως αριθμό ετερο- αναφορών ανά μέλος ΔΕΠ και ανά εργασία, από εκείνη αντίστοιχων Τμημάτων φημισμένων Πανεπιστημίων του εξωτερικού, όπως για παράδειγμα των Τμημάτων Επιστήμης Υλικών του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης και του Imperial College του Πανεπιστήμιου του Λονδίνου. Η σχετική σύγκριση απεικονίζεται στο γράφημα της Εικόνας 2.

Εικόνα 2. Σύγκριση ερευνητικής απόδοσης των Τμημάτων Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών με δύο σημαντικά αντίστοιχα Τμήματα του εξωτερικού με δείκτες ετερο- αναφορές ανά μέλος ΔΕΠ και ανά δημοσίευση.

Η λεπτομερέστερη ανάλυση των δεικτών ερευνητικού έργου για τα 20 πρώτα σε κατάταξη Τμήματα της χώρας αποτυπώνεται στην Εικόνα 3 με κεντρικούς δείκτες απήχησης (α) τον αριθμό ετερο-αναφορών ανά μέλος ΔΕΠ (Εικ. 3(α)), (β) τον αριθμό ετερο-αναφορών ανά δημοσίευση  σε έγκυρα  διεθνή  περιοδικά  με  κριτές,  (Εικ.  3(β))  και τέλος  (γ) τον  αριθμό δημοσιεύσεων σε έγκυρα διεθνή περιοδικά με κριτές ανά μέλος ΔΕΠ (Εικ. 3(γ)).

Εικόνα 3(α) Κατάταξη των είκοσι πρώτων τμημάτων της χώρας με βάση τον δείκτη απήχησης «Αριθμός ετερο-αναφορών ανά μέλος ΔΕΠ».

Εικόνα 3(β) Κατάταξη των είκοσι πρώτων τμημάτων της χώρας με βάση τον δείκτη απήχησης «Αριθμός ετερο-αναφορών ανά δημοσίευση».

Εικόνα 3(γ) Κατάταξη των είκοσι πρώτων τμημάτων της χώρας με βάση τον αριθμό ερευνητικών δημοσιεύσεων ανά μέλος ΔΕΠ. Στην καταγραφή δεν έχει ληφθεί υπόψη ο παράγων απήχησης ή άλλα αξιολογικά στοιχεία των περιοδικών.

Στα αξιοσημείωτα ευρήματα της έρευνας θα πρέπει να αναφερθούν τα εξής:

- Μεταξύ των κορυφαίων Πανεπιστημιακών Τμημάτων συγκαταλέγονται Τμήματα που ιδρύθηκαν σχετικά πρόσφατα, συγκεκριμένα την τελευταία δωδεκαετία. Αυτό δείχνει πόσο  ατυχής  είναι  η  ισοπεδωτική  κριτική  που  ασκείται  τελευταία  για  τον  τρόπο ίδρυσης νέων τμημάτων στα Ελληνικά Πανεπιστήμια. Η ήδη καταγεγραμμένη αριστεία μερικών από τα τμήματα αυτά, δείχνει ότι, τουλάχιστον σε κάποιες περιπτώσεις, έγινε εύστοχος ακαδημαϊκός σχεδιασμός και επιτυχής ανάπτυξη των Πανεπιστημίων προς σύγχρονες κατευθύνσεις.

- Περαιτέρω η έρευνα αναδεικνύει ότι σε κορυφαία Τμήματα όπως αυτά της Επιστήμης Υλικών δεν έχουν ανάλογη θέση στις προτιμήσεις επιλογής των νεοεισερχομένων φοιτητών. Αυτό ίσως σε κάποιο βαθμό να εξηγείται από το γεγονός ότι πρόκειται για νεοεμφανιζόμενες στην Ελλάδα κατευθύνσεις σπουδών. Κατά μια άλλη εκδοχή, αυτά τα φαινόμενα είναι  ενδεικτικά   των  στρεβλώσεων  που  βαρύνουν  το  σύστημα εισαγωγής στα ΑΕΙ της χώρας.

Παρά την ελλιπή χρηματοδότηση και τα σοβαρά θεσμικά και διοικητικά προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα Ελληνικά Πανεπιστήμια σήμερα, το ερευνητικό έργο που δημοσιεύουν έχει σοβαρή απήχηση και αναγνωρίζεται σε παγκόσμιο επίπεδο, αποδεικνύοντας έτσι τον πλούτο της υπάρχουσας επιστημονικής γνώσης και την αριστεία της χώρας, μαζί με μια σημαντική δυναμική για ανάπτυξη νέων τομέων υψηλής τεχνολογίας και ανταγωνιστικότητας.

«Θα μας αφήσουν χρόνους» τα Pixels;

«Σε πέντε χρόνια από τώρα τα γνωστά μας pixels θα αποτελούν παρελθόν», λένε οι ερευνητές. 

Ευθυγραμμίζοντας τα pixel σε συστοιχίες και προβάλλοντας τα σε μία οθόνη, έχουμε ένα πολύ καλό οπτικό αποτέλεσμα Τα pixels όμως δεν είναι τέλεια, αφού έχουν περιορισμούς. Τον τελευταίο καιρό, μία ομάδα επιστημόνων ερευνητών υποστηρίζει ότι πλέον υπάρχει ένας καλύτερος τρόπος απεικόνισης σε οθόνες, αυτός που πρόκειται να αντικαταστήσει τα pixels σε λίγα χρόνια.

Το εικονοστοιχείο ή pixel δεν είναι παρά ένα «σημείο» των εικόνων που εμφανίζονται στις οθόνες υπολογιστικών συστημάτων. Στα εν λόγω συστήματα οι απεικονίσεις θυμίζουν «ψηφιδωτά» και τα εικονοστοιχεία είναι οι δομικές μονάδες τους, οι «ψηφίδες». Όσο περισσότερα είναι τα εικονοστοιχεία που χρησιμοποιούνται για να αντιπροσωπεύσουν μία εικόνα, το αποτέλεσμα μοιάζει και πιο πραγματικό και ανάλογα με την ποσότητά τους μιλάμε και για καλύτερη ή χειρότερη ανάλυση.

Η ομάδα ανέπτυξε κάτι το οποίο ονομάζεται vector-based απεικόνιση, και καλείται να ξεπεράσει τις προκλήσεις μίας τυπική οθόνης. Ο νέος τρόπος απεικόνισης  θα διαθέτει  τις γραμμές και τα χρώματα σε μία οθόνη (σε αντίθεση με τoν απλό γεωμετρικό χάρτη των pixels, με τον οποίο είμαστε όλοι εξοικειωμένοι). Βέβαια, έχει και προβλήματα - κυρίως στις περιοχές μεταξύ των χρωμάτων , όπου δεν είναι δυνατόν να καλυφθούν καλά σε μία εικόνα υψηλής ανάλυσης, όπως λένε οι ερευνητές.

Ένας κωδικοποιητής λαμβάνει ψηφιακό βίντεο και μπορεί τόσο να κωδικοποιήσει όσο και να αποκωδικοποιήσει σε μία νέα μορφή. Η ερευνητική ομάδα δεν έχει αποκαλύψει πολλές λεπτομέρειες, όμως δήλωσε ότι έχει αναπτύξει ένα σύστημα το οποίο παρακάμπτει το πρόβλημα των χρωμάτων. Με τον τρόπο αυτό, είναι δυνατή η επίτευξη μίας «ανεξάρτητης ανάλυσης», η οποία θα προσφέρει ποιοτική απεικόνιση χωρίς τα pixels.

Louis John Zapas (18/07/1922 – 25/10/2010)

Ο Louis John Zapas γεννήθηκε στο Wheeling το 1922 από Έλληνες μετανάστες. Ο πατέρας του, Γιάννης Ζάπας, με καταγωγή από το χωριό Μεστά της Χίου μετανάστης στις Ηνωμένες Πολιτείες άνοιξε φούρνο στο Wheeling και παντρεύτηκε τη μητέρα του Ζωή. Μετά το θάνατο και των δύο γονιών του από φυματίωση, ο νεαρός Louis έμεινε με το θείο του και τη γυναίκα του. Έτσι, στην τρυφερή ηλικία των τεσσάρων ετών, ο Louis ταξιδεύει με τους θείους του στην Αλεξάνδρεια της Αιγύπτου, όπου θα περάσει το μεγαλύτερο μέρος των παιδικών του χρόνων.

Η οικογένεια μετακομίζει στα Μεστά της Χίου και αντιμετωπίζει δύσκολα χρόνια στη διάρκεια της Γερμανικής κατοχής. Ως ενήλικος πλέον, βρίσκεται σε στρατόπεδο συγκέντρωσης αφού πρώτα προσπάθησε να διαφύγει στην Τουρκία με βάρκα. Μετά τον πόλεμο, επιστρέφει στην Αμερική με ένα μεταγωγικό πλοίο γεμάτο πρόσφυγες. Παρόλο που είχε ήδη ξεκινήσει τις σπουδές του στο Πολυτεχνίο των Αθηνών, με την επιστροφή του στις Ηνωμένες Πολιτείες τις ολοκλήρωσε, λαμβάνοντας τον τίτλο του μεταπτυχιακού ως Χημικός Μηχανικός από το Πανεπιστήμιο του Pittsburgh το 1949.

Μετά την απόκτηση του Master, o Louis εργάζεται στο Mellon Institute το οποίο την εποχή εκείνη παρουσίαζε σοβαρή επιστημονική δραστηριότητα στους τομείς της Επιστήμης των Πολυμερών και της Ρεολογίας. Από το 1957 έως το 1961 εργάζεται στο ερευνητικό κέντρο WR Grace and Company στην Washington και στη συνέχεια προσλαμβάνεται από τον Robert S. Marvin στο τμήμα Ρεολογίας του NBS (National Bureau of Standards). Τα επόμενα δύο χρόνια ήταν σηματικά για τον Louis καθώς μαζί με τους συναδέλφους του Barry Bernstein και Eliot Kearsley ανέπτυξαν τη θεωρία που είναι σήμερα γνωστή ως BKZ και περιγράφει την ελαστική συμπεριφορά των υγρών. Ο Louis παρέμεινε στο NBS το οποίο μετονομάστηκε το 1988 σε NIST (National Institute of Standards and Technology) μέχρι το 1991 όπου συνταξιοδοτήθηκε έχοντας σημαντικό ερευνητικό έργο στον τομέα της ρεολογίας πολυμερών. Το 1991, ο Louis J. Zapas βραβεύεται με το Μετάλλιο Bingham από την Society of Rheology, γεγονός που ο ίδιος κατατάσσει ανάμεσα στις κορυφαίες επιτυχίες του.

Οι συγγραφείς του ΒΚΖ μοντέλου:  Louis John Zapas, Eliot Kearsley και Barry Bernstein (1991).

Ο Louis J. Zapas παντρεύτηκε το 1963 στην Αθήνα και μετακόμισε το 1967 στην Washington μαζί με τη γυναίκα του. Η ζωή του δεν ήταν εύκολη. Σε νεαρή ηλικία υπέφερε από ασθένειες όπως ηπατίτιδα και φυματίωση. Ως φοιτητής έπλενε πιάτα στο Pittsburg και παράλληλα έστελνε χρήματα στους θετούς του γονείς στην Ελλάδα και το 1989 σε μεγάλη ηλικία υπεβλήθει σε εγχείρηση ανοικτής καρδιάς. Πέθανε το πρωί της 25^ης Οκτωβρίου του 2010 μετά από μάχη με τον καρκίνο.

Το άρθρο αυτό γράφτηκε από τον Greg McKenna και δημοσιεύθηκε στο Rheology Bulletin Vol 80.