Centrum Nowych Technologii
| Typ | Tytuł | Opis | Dziedzina | Termin |
|---|---|---|---|---|
| Spotkanie festiwalowe | Od probówki do symulacji – mało matematyczna podróż po fundamentach chemii obliczeniowej |
Współczesna chemia coraz częściej opiera się na komputerowym modelowaniu świata atomów i cząsteczek. Dzięki dynamicznemu rozwojowi metod obliczeniowych możliwe staje się dziś przewidywanie wyników eksperymentów jeszcze przed ich przeprowadzeniem w laboratorium. Tego rodzaju podejście pozwala nie tylko lepiej rozumieć naturę materii, lecz także projektować nowe związki chemiczne, materiały i procesy technologiczne. Aby jednak komputerowy obraz rzeczywistości był możliwie wierny światu fizycznemu, konieczne jest stosowanie szeregu postulatów, modeli, zasad oraz przybliżeń, które stanowią fundament współczesnej chemii kwantowej i obliczeniowej. Punktem wyjścia wykładu będą rozważania nad budową atomu oraz krytyczne spojrzenie na uproszczone modele i intuicyjne wyobrażenia, które często wynosimy ze szkolnej edukacji. Spróbujemy odpowiedzieć na pytanie, dlaczego klasyczne obrazy elektronów krążących wokół jądra są jedynie wygodnym przybliżeniem i w jaki sposób mechanika kwantowa zmienia nasze rozumienie mikroświata. Następnie wkroczymy w obszar chemii kwantowej, poznając jej najważniejsze postulaty oraz podstawowe pojęcia wykorzystywane do opisu atomów i cząsteczek. W dalszej części wykładu poruszony zostanie problem ścisłych rozwiązań równań opisujących układy wielocząstkowe. Zobaczymy, dlaczego dokładne rozwiązanie takich problemów jest w praktyce niemal niemożliwe oraz jakie strategie pozwalają skutecznie przybliżać się do poprawnych wyników. Omówione zostaną najważniejsze rodzaje przybliżeń i ich znaczenie dla współczesnych badań chemicznych. Na zakończenie odbędziemy podróż po podstawowych metodach chemii obliczeniowej wykorzystywanych we współczesnej nauce. Poznamy najprostsze praktyczne narzędzia służące do modelowania struktury i właściwości cząsteczek oraz zobaczymy, w jaki sposób teoria i obliczenia komputerowe wspierają dziś pracę chemików w laboratoriach badawczych.
|
Nauki chemiczne |
|
| Spotkanie festiwalowe | Kopalny DNA - czy genetyk powie nam co robiły mamuty? |
W okresie ostatniego zlodowacenia, przez ponad 100 tysięcy lat, w Europie panowały warunki diametralnie różne od współczesnych. Przez większość czasu dużą jej część zajmowała sucha, bezdrzewna tundra zamieszkiwana przez gatunki przystosowane do takiego środowiska - większe, takie jak mamuty, hieny jaskiniowe czy nosorożce włochate oraz mniejsze, na przykład norniki wąskogłowe lub obrożniki tundrowe. O ich historii możemy dowiedzieć się z kości odnajdowanych przez paleontologów, a jeszcze więcej, badając DNA zachowane w tych kościach. Badania kopalnego DNA, czyli DNA odczytanego z kości dawno nieżyjących organizmów, w ciągu ostatnich 20 lat zrewolucjonizowały naszą wiedzę o gatunkach żyjących w epoce lodowcowej, ich pochodzeniu, migracjach i reakcjach na dawne zmiany klimatu. Tak więc, jeżeli jesteście ciekawi, dokąd chadzały mamuty, czy hieny jaskiniowe znały swoich afrykańskich krewnych lub czy obrożniki emigrowały z Europy – zapytajcie genetyka! |
Nauki biologiczne |
|
| Spotkanie festiwalowe | Ukryty wymiar DNA: origami naszych genów – od chorób po innowacyjne leczenie |
DNA większości z nas kojarzy się z podwójną helisą, charakterystyczną „drabiną życia”. Tymczasem wewnątrz każdej komórki materiał genetyczny jest niezwykle ciasno upakowany i nieustannie się zwija, rozplata oraz organizuje w przestrzeni niczym skomplikowane origami. To właśnie ten ukryty, trójwymiarowy wymiar DNA decyduje o tym, które geny są aktywne, a które pozostają wyciszone. Podczas wykładu uczestnicy odkryją, jak przestrzenna organizacja genomu wpływa na funkcjonowanie komórek oraz rozwój chorób, takich jak nowotwory czy choroby neurologiczne. Pokażemy, dlaczego samo poznanie sekwencji DNA nie wystarcza, aby zrozumieć działanie organizmu, i jak nowoczesne technologie pozwalają dziś „zobaczyć” architekturę naszych genów. Dopiero dziś zaczynamy rozumieć, że kluczowe może być nie tylko „co” w DNA jest zmienione, ale także „gdzie” znajduje się dana zmiana w trójwymiarowej przestrzeni jądra komórkowego i z jakimi genami może się ona komunikować. Odkrywanie tych ukrytych połączeń między genami a ich regulatorami otwiera zupełnie nowe możliwości diagnostyki. Opowiemy również o najbardziej innowacyjnych kierunkach współczesnej medycyny – od terapii genowych po projektowanie leków wpływających na strukturę chromatyny i aktywność genów. Czy w przyszłości będziemy mogli naprawiać błędy w genomicznym origami tak, jak prostuje się zgiętą kartkę papieru? |
Nauki biologiczne |
|
| Spotkanie festiwalowe | Archeogenomika - czyli co nowego mówi nam DNA zachowany w starych kościach? |
Archeogenomika – dziedzina nauki, która zajmuje się odczytywaniem informacji genetycznej ze szczątków ludzkich sprzed wieków, jest coraz szerzej wykorzystywana w badaniach nad przeszłością. Z jednej strony pozwala ona na poznanie cech charakteryzujących konkretne osoby i grupy, np. poprzez identyfikację różnic między garniturem genetycznym neandertalczyków i ludzi współczesnych i idących za nimi różnic fizjologicznych, morfologicznych czy nawet behawioralnych; czy skłonności do chorób serca lodowej mumii z Tyrolu. Z drugiej zaś umożliwia śledzenie zmian sygnału genetycznego w czasie i przestrzeni świadczącego o intensywności i kierunkach mobilności ludzi w wybranym czasie i miejscu, np. ekspansję z Bliskiego Wschodu ludów rolniczych niosących tzw. „rewolucję neolityczną”. Wraz z rosnącym szybko zasobem danych archeogenetycznych jesteśmy w stanie z coraz większą precyzją wyznaczać wynikające z wzajemnego przepływu genów powiązania między żyjącymi dawno społecznościami, wskazywać kiedy, skąd i dokąd przemieszczały się większe grupy ludności, wykrywać przypadki dalszych i bliższych migracji poszczególnych osobników, odtwarzać poziom pokrewieństwa, a nawet całe drzewa rodowe, osób pochowanych na dawnych cmentarzyskach, a nawet odnajdywać krewnych pochowanych setki kilometrów od siebie nawzajem. Badania genetyczne historycznych i prehistorycznych populacji budzą szerokie zainteresowanie, a ich znaczenie zostało docenione przez komisję noblowską, która w 2022 roku uhonorowała nagrodą w kategorii fizjologii i medycyny profesora Svante Pääbo – jednego z ojców archeogenomiki. Podczas wykładu, postaram się przybliżyć metody i możliwości, ale też ograniczenia, badań nad pradawnymi genomami oraz odpowiedzieć na nurtujące Państwa pytania. |
Nauki biologiczne |
|
| Spotkanie festiwalowe | Węglowy nanokosmos |
Czy można zobaczyć pojedyncze atomy? Czy cząsteczki chemiczne są jedynie modelem z podręcznika, czy obiektami, które można bezpośrednio obrazować, przesuwać i przekształcać? W wykładzie „Węglowy nanokosmos” pokażę, jak skaningowa mikroskopia sondowa — w szczególności skaningowa mikroskopia tunelowa oraz mikroskopia sił atomowych — pozwoliła naukowcom zajrzeć do świata pojedynczych atomów i cząsteczek. Uczestnicy dowiedzą się, w jaki sposób niezwykle ostra sonda mikroskopu może nie tylko obrazować struktury molekularne z rozdzielczością atomową, lecz także inicjować reakcje chemiczne na powierzchniach. Omówię przykłady manipulacji atomami, tworzenia nanostruktur węglowych oraz obrazowania orbitali molekularnych. Szczególną uwagę poświęcę nowym alotropom węgla, takim jak liniowe łańcuchy węglowe i cyklo[n]karbony, w tym cyklo[18]karbon — pierścień złożony wyłącznie z osiemnastu atomów węgla, którego otrzymanie i zobrazowanie zakończyło wieloletnią debatę nad jego strukturą. Wykład będzie podróżą od skali kosmosu do skali pojedynczego atomu i pokaże, że współczesna chemia nie tylko opisuje materię, ale coraz częściej potrafi ją budować atom po atomie. Na przykładzie nanostruktur węglowych zobaczymy, jak połączenie syntezy chemicznej, fizyki powierzchni i zaawansowanej mikroskopii otwiera drogę do projektowania zupełnie nowych form materii. |
Nauki chemiczne |
|
