Химические новости

Сообщения ОТОВСЮДУ

03.10.2014 | Ученые напрямую получили из углекислого газа молекулярный кислород

Химики из США продемонстрировали простой способ прямого образования из углекислого газа молекулярного кислорода и атомарного углерода

Химики из США продемонстрировали простой способ прямого образования из углекислого газа молекулярного кислорода и атомарного углерода. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science.
Молекулярный кислород и атомарный углерод ученые получили при помощи действия на углекислый газ высокоэнергетического ультрафиолетового излучения от пары лазеров.
Канал распада достаточно специфичен. Так, излучение от первого лазера приводило молекулу углекислого газа в особое возбужденное состояние, в результате чего образовывались молекулярный кислород и атомарный углерод. С помощью второго лазера измерялась энергия и траектория распадающихся частиц, а атом углерода переводился в специальное квантовое состояние.
В ходе такой фотодиссоциации примерно пять процентов молекул углекислого газа распались на молекулярный кислород и атомарный углерод.
Ученые полагают, что наблюдаемый ими канал распада углекислого газа может иметь большое значение для объяснения небиологических причин присутствия кислорода в атмосферах экзопланет.
Источник: Лента.Ру

03.10.2014 | У ФАНО нашлись конкуренты в управлении имуществом научных институтов

В рамках экспертной сессии "Стратегия развития научных организаций", где обсуждаются вопросы о структуризации научных институтов, подведомственных Федеральному агентству научных организаций (ФАНО России), заместитель руководителя ФАНО заявил, что ощущается интерес к научным институтам со стороны различных органов исполнительной власти. Об этом говорится в сообщении агентства, поступившем в редакцию "Ленты.ру".
"Судьба академической сети решается не только в этом зале, и не только в дискуссии между федеральным агентством и академическими институтами. В этом процессе есть и другие участники. Есть федеральные министерства, которые имеют определенную позицию относительно того, как им видится развитие научных институтов, которые сейчас объединены и находятся в ведении Федерального агентства научных организаций", ? сказал Медведев.
15 января 2015 года истекает мораторий, который президент России Владимир путин наложил на использование имущества и решение кадровых вопросов научных организаций, ранее входивших в структуру Академии. Если к этому времени ФАНО и академическое сообщество не представят руководству страны план по дальнейшему развитию сети научных организаций, то "контуры академического комплекса могут существенно измениться", добавил Медведев.
В частности, свои предложения по взаимодействию с академическими институтами готовят Минсельхоз, Минпромторг и Минздрав, отметил он.
Чтобы сохранить сеть академических институтов в ее нынешнем виде, научное сообщество, вместе с агентством, должны подготовить свои предложения по развитию научных организаций. Разработанная стратегия должна соответствовать времени и быть способной решать весь комплекс научно-технических задач, которые государство ставит сегодня перед учеными, считает заместитель руководителя ФАНО.
"В данном выступлении Медведева проявляется давление на ФАНО со стороны ряда министерств. Агентство как бы говорит: "Ребята, давайте мы сделаем это сами, иначе это сделают за нас"", - объяснил "Ленте.ру" выступление заместителя руководителя ФАНО член президиума РАН, академик Валерий Рубаков. Впрочем, Рубаков не исключает возможность давления на агентство и со стороны администрации президента с тем, чтобы изменение структуры сети научных организаций было проведено в сжатые сроки.
Источник: Лента.Ру

03.10.2014 | Научных сотрудников аттестуют по наукометрическим показателям

Один из подзаконных актов к поправкам в Трудовой кодекс в части совершенствования механизмов регулирования труда научных работников, руководителей научных организаций и их заместителей будет предусматривать максимальное использование наукометрических данных для аттестации научного сотрудника. Об этом в рамках круглого стола на тему "Ученые и Трудовой кодекс" рассказал заместитель директора департамента науки и технологий Минобрнауки Сергей Матвеев, передает корреспондент "Ленты.ру".
"Упрощенный порядок, максимальное использование наукометрических сведений, необременительность процедуры для самого ученого (во время аттестации - прим. "Ленты.ру") - это ключевые положения, которые мы видим в данном документе", - отметил Матвеев.
"Нужно создать инструмент для научных организаций, который бы позволил при необходимости, если этот человек перестал быть результативным, перестал обеспечивать свой собственный интеллектуальный и творческий рост и соответственно рост организации, расторгнуть контракт. Этот инструмент аттестация", - объяснил заместитель директора департамента науки.
По планам министерства, аттестация будет проводиться раз в три года. "Если выпускник вуза появляется через пять-шесть лет, то для университетов этот цикл составляет пять-шесть лет, для ученого важно выполнение крупного проекта или гранта: и они существуют от одного года до трех", - заметила замминистра образования и науки Людмила Огородова.
Отвечая на вопрос "Ленты.ру", Матвеев добавил, что для аттестации не будет использоваться только наукометрия: будет осуществлен "разумный синтез" наукометрического подхода и дополнительной экспертизы. "Мы говорим, что наука должна заработать на развитие общества, на экономику. Это значит, что результаты должны быть заметны, они должны быть измеряемы", - отметил заместитель директора.
"Отношение к науке как к творчеству привело в некоторых областях науки к тому, что они перестали быть конкурентоспособными. Потому что наука - это не только творчество, но и дух конкуренции. Ученый не идет в общество, он не рассказывает, на что использовал деньги налогоплательщиков. Наука существует в первую очередь для общества, поэтому общество должно понимать, как ученый работает. Мы не хотим видеть результат в числе публикаций, мы хотим видеть, что та идея, тот концепт научный, который предложен ученым, нашел экспертную оценку", - добавила Огородова.
Обнародованы подзаконные акты будут в октябре-ноябре после обсуждения их экспертным сообществом.
Источник: Лента.Ру

03.10.2014 | Эксперимент подтвердил существование истинно нейтральной частицы

Физики из США создали сверхпроводник, в котором наблюдали связанные состояния майорановских фермионов.

Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Принстонского университета.
Майорановский фермион является массивной частицей с полуцелым спином и нулевыми зарядами (электрическим, лептонным и другими), которая неотличима от своей античастицы. Теоретически ее существование было предсказано итальянским физиком Этторе Майорана (Ettore Majorana) в 1937 году.
Для обнаружения частицы исследователи создали топологический сверхпроводник, осаждая атомы железа на свинцовую поверхность и охлаждая систему до минус 272 градусов по Цельсию. При этом атомы железа расположили таким способом, что они образовали своего рода тонкую проволоку.
Используя мощный сканирующий туннельный микроскоп, специалистам удалось наблюдать связанные состояния майорановских фермионов в состоянии с минимальной энергией на концах сверхпроводящей проволоки. В отличие от предыдущих опытов других групп, в новом эксперименте ученым удалось непосредственно визуализировать квантовую вероятность, показывающую нахождение частицы Майораны.
Идею эксперимента предложил в 2001 году физик Андрей Китаев. Согласно его теоретическим расчетам, майорановские фермионы должны были находиться именно на концах сверхпроводящей проволоки из железа. Такие квазичастицы - особые коллективные состояния частиц - стабильны и, находясь на достаточном удалении друг от друга, не аннигилируют.
Их Китаев предложил использовать в качестве материальных носителей кубитов - квантовых обобщений классических битов. В отличие от последних, имеющих только два значения, 0 или 1, первые могут принимать любые значения, определяемые суперпозицией 0 и 1.
В 2012 году исследователи из Нидерландов сообщили о первых признаках обнаружения майорановских фермионов. Тогда экспериментаторы зарегистрировали в сверхпроводящей нанонити из антимонида индия скачок напряжения, возникший в результате прохождения электронов под действием магнитного поля через фермион Майораны.
Позднее, в 2013 году группе ученых из Университета штата Иллинойс удалось провести похожий эксперимент, в котором им удалось наблюдать уже не один, а два скачка напряжения. Такого результата они добились, уменьшив длину провода и меняя величину входного напряжения.
Открытие в физике конденсированного тела квазичастиц, обладающих свойствами фермионов Майораны, позволяет подтвердить теоретические выводы об их существовании. Кроме того, майорановские фермионы играют большую роль в расширениях Стандартной модели физики элементарных частиц. В частности, существуют предположение, что темная материя состоит из таких майорановских нейтрино.
Само существование таких частиц находится в противоречии с законами сохранения лептонного и барионного чисел. Тем не менее, в настоящее время ученые продолжают эксперименты по обнаружению майорановских нейтрино. Их целью является проверка различных гипотез и ограничений на расширения Стандартной модели, в том числе суперсимметричных и с дополнительными пространственными измерениями.
Источник: Лента.Ру

01.10.2014 | Химики изобрели материал для высасывания кислорода из воздуха

Химики из Дании и Австралии синтезировали кристаллические материалы, которые способны собирать кислород из воздуха.

Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Chemical Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета Южной Дании. По словам ученых, одной ложки вещества, созданного ими, достаточно для сорбции почти всего кислорода в небольшой комнате. Материал способен усваивать концентрации кислорода, в 160 раз большие, чем в окружающем воздухе.
Вещество представляет собой координационное соединение - кристаллическую соль, способную к хемосорбции молекулярного кислорода. Его ключевым компонентом является кобальт, связанный в специальную металлоорганическую молекулу. Высвобождение кислорода осуществляется нагреванием материала или надавливанием на него, а также действием света. Процесс, по словам ученых, можно повторять несколько раз.
Скорость поглощения и выделения кислорода материалом зависит от давления окружающей среды и концентрации кислорода в ней. В зависимости от этих параметров сорбция может занимать время от секунды до нескольких дней. При поглощении кислорода новый кристалл приобретает черный цвет, при его выделении он возвращается к своей первоначальной расцветке - розовой.
Исследователи предполагают, что новое вещество понадобится там, где необходимы большие объемы кислорода. Например, в медицинских целях для обеспечения пациентов кислородом или для топливных элементов автомобилей. В будущем, по словам ученых, можно совместить преимущества их изобретения и установок по расщеплению воды, в результате чего окажется возможным получение водорода и его сжигание в кислороде.
Источник: Лента.Ру

30.09.2014 | Органика в Солнечной системе возникла без участия комет

Соединения на основе азота, необходимые для жизни, могли возникнуть в Солнечной системе без участия комет.

Сообщение о таком выводе, к которому пришли американские ученые, размещено на сайте Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Ученые изучили два изотопа: азот-14 и азот-15. Первый является самым распространенным и содержит одинаковое количество нейтронов и протонов. В ядре второго нейтронов на один больше, чем протонов.
Этот изотоп менее распространен в неживой природе и чаще встречается в составе сложных органических молекул, например, белков. Кроме того, в составе атмосферы Земли его больше, чем на других планетах.
Исследования метеоритов и комет показало, что на них также относительно высокое содержание азота-15. Это подтолкнуло ученых к мысли, что такой изотоп мог быть занесен на планету извне.
Космический телескоп "Кеплер" открыл более трех тысяч кандидатов в экзопланеты
Однако новое исследование показало, что для накопления азота-15 и образования биомолекул внешнего вещества от комет не нужно. Так, изотоп азота-15 в достаточном количестве мог образоваться в ранней Солнечной системе, а простейшие органические молекулы на основе азота сформировались под действием радиации от светила.
К своим выводам ученые пришли в результате экспериментов в специальной вакуумной камере, размещенной в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Эта камера имитировала условия ранней Солнечной системы, а радиацию в ней создавал источник в синхротроне.
Источник: Лента.Ру

29.09.2014 | Одиночную молекулу научили обнаруживать вибрации и деформации

Ученые из Нидерландов и Швеции предложили использовать одиночную молекулу в качестве датчика вибраций и смещений.

Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters.
С этой целью ученые регистрируют сдвиги в оптическом спектре молекулы, вызванные вибрациями в окружающей среде. Для этого молекула, помещаемая в среду, должна быть отлична от окружающих ее.
Тогда изменения в состоянии окружающих молекул скажутся на "гостевой". Чтобы такое изменение хорошо наблюдалось и на нем не сказывались флуктуации окружающих частиц, систему охлаждают. В качестве детектора используются молекулы дибензотерилена, помещенные в кристалл антрацена. Кристалл размерами в несколько сотен микрометров помещается на кварц.
Кварц играл роль камертона, который создавал колебания в антрацене и вызывал деформацию его кристаллической решетки. Эти изменения сказывались на локальном окружении молекулы дибензотерилена и индуцировали в ней электромагнитные переходы, частоты которых совпадали с частотами колебаний локального участка кристаллической решетки.
Одна молекула, по словам ученых, способна отреагировать на вибрации в регионе, размеры которого составляют несколько десятых нанометра (это сравнимо с несколькими диаметрами протона).
Специалисты считают, что результаты их открытия найдут применения в ультрачувствительных микроскопах для наблюдения за небольшими движениями и динамикой химических реакций.
Источник: Лента.Ру

29.09.2014 | ЦЕРНу исполнилось 60 лет

ЦЕРНу (французское Conseil Europ?en pour la Recherche Nucl?aire - Европейский совет по ядерным исследованиям) 29 сентября 2014 года исполнилось 60 лет, сообщается на официальном сайте организации.

Крупнейшая в мире организация, занимающаяся исследованиями в области физики элементарных частиц, была основана в 1954 году 12 странами-участниками. В настоящее время в ЦЕРНе работают около 2250 сотрудников, включая физиков из различных стран мира.
Организация находится рядом с Женевой, на границе Швейцарии и Франции. Ее финансируют страны-участницы. Основные спонсоры: Германия, Франция и Великобритания.
Основным достижением европейской организации можно считать экспериментальное подтверждение Стандартной модели физики частиц.
Так, в 2012 года на Большом адронном коллайдере (БАКе) было подтверждено существование бозона Хиггса, а еще раньше, в 1980-х годах, на SPS (Super Proton Synchrotron) в ЦЕРНе были открыты промежуточные электрослабые векторные бозоны.
Также европейскую лабораторию можно считать создателем Интернета: в конце 1980-х годов для обработки экспериментальных данных в ЦЕРНе британский ученый Тим Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee;) и нидерландец Роберт Кайо (Robert Cailliau) изобрели технологию Всемирной паутины World Wide Web (WWW). Она включала в себя гиперссылки, базу данных и возможность редактирования документов.
Источник: Лента.Ру

05.09.2014 | Ученые расшифровали геном кофе и нашли уникальные гены кофеина

Ученые секвенировали геном кофейного дерева и выяснили происхождение генов, кодирующих самое популярное психотропное средство на планете - кофеин.

Эти гены у кофе отличаются от тех, что отвечают за выработку кофеина у чая и какао-бобов, а значит, не были получены от общего предка всех трех растений и возникли самостоятельно. Результаты исследования представлены в журнале Science.
Была описана черновая геномная последовательность растения Coffea canephora (больше известного как робуста) - оно дает порядка 30 процентов от мирового урожая кофе. Аравийский кофе (Coffea arabica) более популярен, так как его вкус не такой кислый (из-за пониженного содержания кофеина). Сравнение с геномами других растений (в том числе винограда и томата) показало, что у кофе имеются большие семьи генов, связанных с выработкой алкалоидов и флавоноидов. Эти вещества и придают кофе характерный аромат (и горький вкус бобам). Робуста также может похвастаться богатым набором N-метилтрансфераз - ферментов, которые участвуют в выработке кофеина.
Выяснилось, что все "кофеиновые" ферменты робусты ближе к другим генам кофе, чем к аналогичным ферментам у чая и какао. Таким образом, способность вырабатывать кофеин возникла у кофейного дерева самостоятельно, а не была унаследована от общего с другими растениями предка (иначе эти ферменты были бы более похожи).
Что касается важности кофеина для самого Coffea canephora, то ученые выдвинули две гипотезы. В листьях это вещество отпугивает насекомых, а в плодах и семенах подавляет рост растений-конкурентов. В другом недавнем исследовании было отмечено, что у насекомых-опылителей вырабатывается зависимость от кофеина - они еще и еще возвращаются к растениям за добавкой. Возможно, некоторым другим живым существам также присуща эта зависимость.
Источник: Лента.Ру

05.09.2014 | Ученые записали на камеру рождение минерала

Ученые записали на видео, в реальном времени, зарождение кристаллов из нескольких молекул карбоната кальция (CaCO₃).

Это химическое вещество является главным компонентом известняка, мрамора, мела, кораллов, раковин и жемчужин, а также крупнейшим источником углерода на планете. Новое исследование представлено на страницах журнала Science. Коротко о нем сообщается в пресс-релизе Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США.
Ученые из Калифорнии зафиксировали первый этап образования минерала - нуклеацию, - когда молекулы собираются в крошечный кристалл, который начинает расти с большой скоростью. Нуклеация начинается мгновенно и непредсказуемо, поэтому исследователям понадобился микроскоп, который смог бы отслеживать состояние молекул постоянно в реальном времени.
Под микроскопом создали миниатюрную лабораторию, где смешали в воде гидрокарбонат кальция и хлорид кальция. При достаточной концентрации вещества начинался рост кристаллов. Оказывается, этот процесс проходит самыми разными путями. Некоторые кристаллы возникали в два этапа: сначала появлялись каплевидные частицы аморфного карбоната кальция (АКК), а затем на их поверхности - кристаллы арагонита или фатерита (минералов CaCO₃, чья кристаллическая структуру отличается от кальцитовой). По мере появления новые кристаллы поглощали карбонат кальция из капли, на которой они рождались. Другие кристаллы формировались непосредственно из раствора, минуя стадию АКК. Иногда в одном эксперименте возникало множество форм: на вершине кристалла арагонита появлялся кальцит, пока рядом росли кристаллы фатерита.
Далее автор исследования Джеймс Де Йорео (James De Yoreo) собирается выяснить, как нуклеацию организуют живые организмы, строящие свои раковины и жемчужины. В клетках животных хранятся запасы минеральных веществ, и они способны запускать нуклеацию в нужное время. Ученый хотел бы узнать, какие молекулы в клетках регулируют этот процесс.
Источник: Лента.Ру

04.09.2014 | Ученые предложили взрывать бактерии при помощи наночастиц

Физики и химики из Дании, Бразилии и США предложили новый способ уничтожения бактериальных клеток Физики и химики из Дании, Бразилии и США предложили новый способ уничтожения бактериальных клеток. По мнению специалистов, их можно взрывать с помощью специальных наночастиц. Результаты исследований авторов доступны в форме препринта в каталоге arXiv.org, а кратко с ними можно ознакомится на сайте New Scientist. Ученые предложили добавлять в фуллерены (бакиболы) - особые аллотропные модификации углерода - молекулы диоксида азота. Располагаясь на поверхности бакибола, диоксид азота перетягивает на себя часть электронов с внешних оболочек атомов углерода, что обеспечивает требуемую взрывоопасность фуллерена. Будучи помещенными в клетку бактерии такие наночастицы за миллиардные доли секунды способны разогреться до температур в четыре тысячи градусов Цельсия и таким образом уничтожить микроорганизм. На молекулу простейшего бакибола, состоящего из 60 атомов углерода, требуется 12 молекул диоксида азота. Молекула фуллерена в простейшем виде представляет собой выпуклый замкнутый многогранник, составленный из шестиугольников, в узлах которых находятся атомы углерода. Интерес к фуллеренам связан с их необычными оптическими и электрическими свойствами. Ранее специалистам удалось сжигать раковые клетки при помощи специальных углеродных нанотрубок. Теперь ученые могут делать это с клетками бактерий. Источник: Лента.Ру

04.09.2014 | Реформирование науки привело к оттоку ученых из нижегородских институтов

Нижегородские ученые считают, что реформы в сфере академической науки, которые проводятся сейчас, уже имеют негативные последствия. В частности, затронуты интересы простых научных сотрудников. В связи с этим наблюдается отток кадров, прежде всего молодежи, из институтов РАН.

В Нижнем Новгороде состоялось расширенное заседание областного комитета профсоюза работников РАН, в котором также участвовало большое количество сотрудников регионального научного центра Академии. Поводом для собрания стал визит в Нижний Новгород председателя профсоюза работников РАН Виктора Калинушкина.
Сотрудники нижегородских научных институтов, подведомственных Федеральному агентству научных организаций (ФАНО России), считают, что ситуация с реформой Академии наук продолжает развиваться в угрожающем направлении. "Если до последнего времени можно было говорить, что реформы не затрагивали интересов простого научного сотрудника, то теперь уже прозвучал ряд звонков, свидетельствующих об окончании этого этапа и необходимости научной общественности вновь сплотить свои усилия, чтобы громко заявить о своем отношении к новым инициативам властей", - говорится в документе нижегородского комитета профсоюза работников РАН, поступившем в редакцию "Ленты.ру".
Ученые недовольны остановкой программы обеспечения научной молодежи РАН жильем. Если данная программа "худо-бедно шла в Академии, то в ФАНО застопорилась окончательно", - отмечают участники заседания. Обеспокоенность сотрудников вызывает ситуация с отраслевой системой оплаты труда в подведомственных ФАНО учреждениях: официально было заявлено об отмене надбавок за ученые степени, также не ожидается традиционной пятипроцентной индексации окладов. "Есть большие сомнения в части реализации Указа Президента о достижении 200-процентного уровня зарплат ученых к 2018 году", - считают нижегородские ученые.
Отмечаются сложности в социальной сфере. Научные сотрудники высказывают опасения по поводу проведения "кампании по внесению поправки в трудовой кодекс, которая введет возрастной ценз для руководителей институтов". В частности, существует возможность распространения ценза не только на директоров, но и на заместителей, заведующих отделами и лабораториями. "Такой подход приведет к радикальному разрушению управляемости и традиций российской науки", - говорят нижегородские ученые.
Неясна ситуация с разделением научных институтов на четыре категории. Наконец, был поднят вопрос о персональной ответственности за ведущуюся с лета прошлого года реформу академического сектора науки: во время начала структурных изменений академической науки заместитель председателя правительства Ольга Голодец заявляла, что будет лично отвечать за последствия данных изменений. Однако недавно ее освободили от обязанности курировать науку и переложили эту сферу ответственности на другого зампреда - Аркадия Дворковича.
Источник: Лента.Ру

03.09.2014 | Ученые воссоздали условия атмосферы древней Земли

Астробиологи из Великобритании и США изучили химический состав атмосферы архея. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте НАСА.

В своей работе ученые обратили внимание на атмосферу архея: в ней почти не было кислорода. Однако в ее составе присутствовало большое количество серы. Именно выяснению роли этого химического элемента и посвятили значительную часть своего исследования ученые.
Специалисты изучили пути миграции изотопов серы: содержание их в атмосфере и грунте, а также изменение концентрации элемента с течением времени, и сравнили их с современными данными. Ученые отметили расхождения теории и наблюдений. По их словам, новые эксперименты позволят их преодолеть.
Архейский эон продолжался от 4 до 2,4 миллиарда лет назад. В течение этого времени на Земле появились первые анаэробные организмы (способные жить без атмосферного кислорода). Тогда же сформировались современные залежи серы и железа.
Свои исследования специалисты выполнили при поддержке Института астробиологии НАСА. Как отмечает один из авторов статьи, изучение архея является важным шагом для поиска обитаемых экзопланет.
Источник: Лента.Ру

01.09.2014 | Болезненные воспоминания сотрут с помощью ксенона

Ксенон - безвредный газ без цвета и запаха - легко стер болезненные воспоминания у мышей. Если новый метод успешно пройдет испытания, он поможет ликвидировать последствия посттравматического стрессового расстройства ("вьетнамского синдрома", ПТСР), отмечают авторы статьи в журнале PLoS ONE. Кратко об исследовании сообщает интернет-издание New Scientist.

При любом воспоминании память о событии не просто извлекается из глубин мозга, но и каждый раз перекодируется, во время чего она становится открыта внешним воздействиям. Этот процесс называется реконсолидацией. И вмешаться в него можно не только такими грубыми способами, как электрошок или переохлаждение, но и пустив газ ксенон.
Эдвард Мелони (Edward Meloni) и его коллеги из Гарварда научили мышей бояться определенного звука, ударяя их током всякий раз, когда они его слышали. Через некоторое время животные начали бояться и замирать от одного лишь звука. Потом части мышей дали подышать ксеноном один час - и они стали меньше бояться этого звука. Будучи помещенными в клетку, ассоциировавшуюся с "опасным" шумом и электрическим шоком, "ксеноновые" мыши замирали (от страха перед ожидаемым разрядом) менее 30 процентов времени от первых двух минут, проведенных в клетке, тогда как остальные - в среднем 70 процентов.
Мелони полагает, что воздействие ксенона на память связано с блокировкой им NDMA-рецепторов, которые играют важную роль в синаптической пластичности. В отличие от других препаратов, блокирующих те же рецепторы, ксенон быстро попадает в мозг и быстро выходит из него. Поэтому газ можно "включать" ровно в момент реактивации памяти, на небольшой срок.
Однако для реального применения ксенона в терапии посттравматического стрессового расстройства (и стирания связанных с ними невыносимых воспоминаний) еще очень далеко. Ассоциативная память об угрозах у мышей устроена гораздо примитивнее, чем патологии и нейрофизиологические процессы ПТСР. Тем не менее Мелони полон оптимизма и собирается испытать воздействие ксенона на здоровых добровольцев уже в этом году. В случае успеха за этим последуют клинические исследования с участием пациентов, у которых диагностировали ПТСР.
Источник: Лента.Ру

22.08.2014 | Ученые объяснили происхождение фтора в Солнечной системе

Астрофизики из Швеции, Ирландии и США объяснили происхождение фтора в Солнечной системе. Результаты своего исследования они опубликовали в The Astrophysical Journal Letters, кратко с ними можно ознакомиться на сайте Лундского университета.

Ученые подтвердили одну из трех распространенных гипотез о происхождении химически активного неметалла, согласно которой его произвели много лет назад состарившиеся тяжелые звезды типа Солнца. Две другие гипотезы связывают образование фтора с эволюцией других типов звезд.
По словам исследователей, фтор формируется к концу жизни звезды, когда она превращается в красного гиганта. После того, как гигант сбросывает свою внешнюю оболочку, образуется планетарная туманность, состоящая из газовой оболочки и белого карлика внутри нее.
В результате этого процесса в окружающее пространство вместе с газом выбрасывается фтор, который входит в состав межзвездной среды, из которой образуются новые звезды и планеты. Звезды могут вновь эволюционировать до планетарной туманности, таким образом "накачивая" окружающее пространство фтором.
В своем исследовании астрофизики использовали спектральный анализ, который позволяет определять содержание химических элементов на объекте по излучению от него. В дальнейшем ученые планируют исследовать другие возможные механизмы образования фтора. В частности, их интересуют процессы, происходящие вокруг черных дыр.
Источник: Лента.Ру

22.08.2014 | НАСА узнало о новых источниках разрушающих озоновый слой выбросов

Тетрахлорметан - опасное химическое вещество, разрушающее озоновый слой Земли, - продолжает поступать в атмосферу планеты из неизвестного источника, сообщает НАСА.

Согласно Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой, этот четыреххлористый углерод, который широко использовался в огнетушителях и для получения фреонов, попал под запрет.
В НАСА отметили, что в 2007-2012 годах новых выбросов тетрахлорметана зафиксировано не было. Однако, по данным новейшего исследования ведомства, в 2013 году в атмосферу попало 39 килотонн вещества, что составляет примерно 30 процентов от пикового уровня выбросов в прошлом. Этих выбросов недостаточно для того, чтобы препятствовать восстановлению озонового слоя, но эксперты не могут понять, откуда берется новый тетрахлорметан.
Концентрация этого химического вещества в атмосфере должна была сокращаться со скоростью четыре процента в год (начиная с 2007 года). Однако, по данным, полученным с поверхности планеты, этот показатель достигает лишь одного процента. "Дело или в неизвестных утечках тетрахлорметана с промышленных объектов, или мощных выбросах с загрязненных территорий, или в некоем неизвестном источнике", - заявил представитель НАСА.
Первое исследование выбросов тетрахлорметана в 2000-е годы американские ученые провели с помощью химико-климатологической модели НАСА 3-D GEOS. Они также выяснили, что это соединение остается в атмосфере на 40 процентов дольше, чем считалось ранее.
Источник: Лента.Ру

22.08.2014 | Квантовые "торнадо" в ранней Вселенной объяснят возникновение галактик

Команда специалистов, состоящая из 44 физиков и химиков из США, Германии и Китая, изучила свойства сверхтекучести (то есть движения без трения) микрокапель жидкого гелия.

Вращение таких объектов напомнило ученым природные "торнадо"; как считают некоторые авторы, аналогичным образом могла вести себя материя на ранних этапах эволюции Вселенной. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться, например, на сайте Стэнфордского линейного ускорителя.
Ученые обнаружили, что сверхтекучая жидкость в микрокапле движется круговым образом. Вращение происходило с частотой до двух миллионов оборотов в секунду и приводило к деформации капли к форме толстого диска.
Специалисты заметили, что, с одной стороны, деформация капли напоминает таковую у Земли вследствие ее вращения вокруг своей оси. С другой стороны в капле со сверхтекучим веществом наблюдается появление множества вихрей. В микрокаплях вихри упакованы до ста тысяч раз плотнее, чем в каплях большего размера. Таким образом сочетание вращения сплющенной капли как целого с равномерно распределенными в ней вихрями приводит к тому, что диск со сверхтекучей жидкостью выдерживает достаточно большие скорости вращения, при которых он не разрушается.
Специалисты работали с гелием-4 - изотопом гелия (с двумя протонами и двумя нейтронами), который при температуре ниже ?271 градусов Цельсия переходит в сверхтекучее состояние. Если такое вещество поместить в открытый сосуд, то через некоторое время он начнет вытекать из него.
Свои наблюдения ученые проводили с использованием техники фемтосекундной рентгеновской томографии. Для этого в вакуумную камеру со скоростью около 200 метров в секунду впрыскивались капли, которые за счет испарения части гелия охлаждались. Пройдя несколько миллиметров, вещество в таких каплях охлаждалось до сверхтекучего состояния и сразу же облучалось разером (рентгеновским лазером - квантовым генератором в рентгеновском диапазоне) с фемтосекундной частотой импульсов.
Вращение вещества ученые наблюдали, анализируя дифракцию рентгеновского излучения от капель. Чтобы заметить вихри в каплях, ученые в жидкий гелий добавили атомы ксенон, которые рассеивают излучение сильнее, чем гелий, и тем самым дают возможность наблюдать вихревое движение явно.
Специалисты изучали вращение одиночных капель сверхтекучего жидкого гелия, содержащих от ста миллионов до ста миллиардов атомов. Размеры таких микрокапель составляли от 0,2 до двух тысячных долей миллиметра.
Работа ученых, как считается, поможет лучше понять не только сверхтекучесть, но и сверхпроводимость (при которой электрическое сопротивление падает до нуля), а также образование конденсата Бозе-Эйнштейна - коллективного образования из бозонов (класса частиц к которым относятся, например, фотоны - кванты света), находящихся в основном состоянии (то есть с минимальной энергией) и проявляющих себя как одна макроскопическая частица. Иногда такое образование называют пятым состоянием вещества после твердого, жидкого, газообразного и плазмы.
Некоторые физики предполагают, что спустя небольшое время после начала Большого взрыва вещество Вселенной было похоже на сверхтекучую жидкость. По их мнению, появление флуктуаций в виде вихрей могло привести к образованию ранних галактик. В дальнейшем ученые планируют изучить механизм кластеризации в микрокаплях и роль вихрей в нем.
Источник: Лента.Ру

22.08.2014 | Колибри первыми из птиц стали сладкоежками

Биологи выяснили, что способность колибри ощущать сладкий вкус нектара - их главного источника пищи - возникла благодаря мутации во вкусовом рецепторе, настроенном на умами - вкус белковой пищи. Изменение одного-единственного рецептора позволило колибри занять уникальную экологическую нишу, отмечают авторы статьи в журнале Science.

Когда, начиная с 2004 года, ученые расшифровали геном курицы, а затем и других птиц, там не нашлось никаких следов генов, кодирующих рецепторы сладкого. В таком случае становится загадкой, как же колибри ищут и находят нектар. Чтобы ответить на этот вопрос, Мод Болдуин (Maude Baldwin) и ее коллеги изучили геномы десяти видов птиц, в том числе куриц, колибри и их ближайших родственников - ласточек, - разыскивая гены, отвечающие за вкусовые рецепторы.
Обнаружили они только ген умами (T1R1-T1R3). Тогда Болдуин вырастила белки, экспрессируемые этим геном у разных птиц "в пробирке", и увидела, что у куриц и ласточек они реагируют на аминокислоты, а вот у колибри - на углеводы (как это делают нормальные рецепторы сладкого).
Это первый в мире животных случай, когда рецептор умами реагирует на углеводы. Так как структура аминокислот и сахаров очень сильно отличается, очертания "перестроенного" рецептора также серьезно изменились. Эксперименты с живыми колибри подтвердили способность этих птиц отличать сладкое от несладкого.
Источник: Лента.Ру

22.08.2014 | Атлантический океан ненадолго остановил глобальное потепление

Замедление глобального потепления в первое десятилетие ХХI века лучше всего объясняется происходящим в океане - и не в Тихом, как считалось ранее, а в Атлантическом и Южном ледовитом.

Об этом свидетельствуют результаты исследования, проведенного китайскими учеными, о котором рассказывается на страницах журнала Science.
Сяньяо Чень (Xianyao Chen) и Ка-Кит Тун (Ka-Kit Tung) рассмотрели данные, полученные буями-измерителями - океанографическими датчиками, способными двигаться вверх-вниз в толще воды, и проследили, как перемещается тепло в Мировом океане. Оказывается, в начале века из-за повышения солености избыток тепла с поверхности воды "ушел" на большую глубину (до полутора километров).
И это не случайное явление: соленость Атлантического и Южного ледовитого океанов меняется регулярно, циклами по 25-30 лет. После предыдущей "жаркой" фазы наступил черед похолодания, считает Ка-Кит Тун. Цикл начинается, когда более соленая (и густая) вода на поверхности северной Атлантики начинает "давить" на глубинные воды, что быстро переносит тепло "внутрь" океана. Рекордная соленость поверхностных вод в 2000-е годы совпала с потеплением температуры в придонной толще, отметил Тун.
По мнению океанологов, холодные 1945-1975-й годы, когда на Земле даже опасались нового ледникового периода, пришлись как раз на предыдущий цикл океанического похолодания. А быстрое потепление в 1970-1990-е годы примерно на 50 процентов было связано с глобальным потеплением, а еще на 50 процентов - с естественным атлантическим циклом.
Если эта гипотеза верна, то относительно прохладный период продлится еще 10-15 лет, а потом возобновится мощное глобальное потепление. Однако другие процессы на поверхности планеты грозят нарушить естественный цикл. Пресная вода с тающих льдов Северного Ледовитого океана поступает в северную Атлантику и меняет ее соленость.
Источник: Лента.Ру

21.08.2014 | Под антарктическими льдами нашли тысячи видов живых организмов

Американские ученые представили первое подробное описание микроорганизмов, обитающих в недрах Антарктиды, в водах подледного озера Уилланс (запад континента), сообщает журнал Nature.

Подо льдом Антарктиды (на глубине 800 метров) обнаружили не просто следы жизни, но развитую экосистему. В водах озера обитает как минимум 3931 операционная таксономическая единица (видов и групп видов) микроорганизмов. По данным секвенирования ДНК, большинство из них составляют археи.
Джон Приску (John Priscu) из Университета штата Монтана, предсказавший это открытие еще десять лет назад, и его коллеги по проекту WISSARD приняли максимум мер предосторожности, чтобы обеспечить чистоту взятых образцов, их защиту от контаминации бактериями с "большой земли".
Часть архей живет на энергии химических связей аммония, используя ее для связывания двуокиси углерода. Другая группа выживает также за счет энергии углерода, получаемого из метана. Источником же аммония и метана, по мнению ученых, служит разложение органического материала - останков живых существ, обитавших на территории Антарктиды до того, как та покрылась льдом. Дополнительным источником энергии для бактерий и архей, по-видимому, выступает тающий лед.
Источник: Лента.Ру

21.08.2014 | Американские ученые начали создавать бабочек-киборгов

Американские инженеры учатся манипулировать летательными мышцами бабочек с помощью электроники.

Этот подход позволит разработать насекомых-киборгов для использования в чрезвычайных ситуациях. О новой технологии сообщается в журнале Journal of Visualized Experiments и пресс-релизе Университета штата Северная Каролина.
Доктор Алпер Бозкурт (Alper Bozkurt) прикрепил электроды к бабочке, вида бражник табачный (Manduca sexta), пока та находилась в стадии куколки, в коконе. Так ученые смогли отследить электромиографические сигналы - с помощью последних насекомые управляют своими мышцами во время полета.
Затем насекомое закрепили на специальной платформе, собирающей электромиографические сигналы. Чтобы бабочка могла свободно двигаться, платформа парит в воздухе (электромагниты удерживают ее от падения).
В дальнейшем исследователи планируют сконструировать систему контроля над "перехваченными" сигналами и менять траекторию полета бражников табачных на расстоянии. Конечная цель проекта - создание масштабной сети мобильных "живых" датчиков, которые смогут находить выживших после землетрясений и других катастроф.
Источник: Лента.Ру

24.04.2014 | Инженеры из Мичигана придумали вещество-хамелеон

Инженеры из Мичигана разработали простой способ управления оптическими свойствами кристалла, позволяющий, например, изменять его цвет

Инженеры из Мичигана разработали простой способ управления оптическими свойствами кристалла, позволяющий, например, изменять его цвет. Работа была опубликована в Nature Communications, кратко с ее содержанием можно ознакомиться на сайте Мичиганского университета.
Ученые научились упорядочивать кристаллическую структуру специальным образом. Авторы предложили использовать фотохимическую реакцию в слоях оксидов индия и олова. Эти слои нанесены на нижнюю часть бассейна, который наполнили керосином с растворенными в нем частицами латекса. Химическая реакция в жидкости создает условия для электрофореза, в результате чего возникает направленное движение ионов. Если микрочастицы заряжены положительно, то они текут от освещенной области. Если микрочастицы заряжены отрицательно, то они привлекаются к освещенной поверхности с индием и оловом и организовываются там в коллоидную кристаллическую решетку, структура которой зависит от частоты падающего света. При выключении света коллоидная кристаллическая структура распадается.
Цвет, воспринимаемый человеческим глазом, определяется длиной волны отраженного света. То, какую часть спектра вещество может отражать, а какую поглощать, зависит от его внутренней структуры. Например, в случае кристаллов это определяется взаимным расположением частиц в кристаллической решетке и расстоянием между ними.
Авторы надеются, что их разработки по управлению свойствами хамелеоноподобных веществ найдут применение, например, в медицине или экологии, в работе различных датчиков, меняющих свой цвет в зависимости от состава жидкости, в которую они погружены.
Источник: Лента.Ру

24.04.2014 | Физики продемонстрировали работу квантового переключателя

Физики Гарвардского университета и Массачусетского технологического института под руководством Михаила Лукина придумали квантовые переключатели, управлять работой которых можно единичными фотонами. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Гарвардского университета.
В своей работе ученые впервые создали схему, позволяющую интегрировать квантовый переключатель в оптическую сеть, которая может быть объединена с другими аналогичными узлами. По сути, это первая работа, в которой исследователям удалось добиться значительного прогресса в масштабируемости таких квантовых технологий.
Физики привели атом в особое квантовое состояние, характеризуемое некоторой суперпозицией волновых функций. Это положение позволяет атому находиться и во включенном, и в выключенном состояниях; в зависимости от его взаимодействия с фотоном, может инициироваться проявление одного из этих состояний. Один атом может регулироваться одним фотоном, и, как заявили ученые, такие атомы можно объединить в системы.
Для этого ученые поместили в вакуумную камеру отдельные атомы, охладили их до температуры, близкой к абсолютному нулю и с помощью оптического пинцета перемещали атом на нанометровые расстояния. Потом исследователи облучали атом фотонами, чтобы получить указанное выше квантовое состояние специального вида ? изменяли квантовую фазу, и управляли его включением и выключением единичными фотонами.
Авторы сомневаются, что их наработки найдут применение в настольных компьютерах, но уверены, что они окажутся полезными для волоконно-оптических сетей, использующих квантовую криптографию.
Источник: Лента.Ру

23.04.2014 | В России создали новый заполнитель для реактивных двигателей

Обнинская компания "Технологии", входящая в холдинг "РТ-Химкомпозит", представила новый термостойкий стеклопластиковый сотовый заполнитель для турбореактивного двигателя ПД-14 с высокой степенью двухконтурности. Как сообщает сайт госкорпорации "Ростех", презентация заполнителя состоялась на выставке, посвященной 75-летию со дня основания Конструкторского бюро имени Сухого и проходящей в Московском авиационном институте.
Новый термостойкий заполнитель планируется использовать в панелях шумоглушения двигателя ПД-14 в зоне газогенераторов, где рабочая температура может достигать 300 градусов Цельсия. Новый материал получил маркировку ССП-7-8Т, а его ресурс составляет 500 часов. Для стеклосотопластового заполнителя "Технологии" выбрали связующее (разновидность клея) СП-97К и термостойкий клей ВС-10Т.
Согласно описанию ССП-7-8Т, опубликованному на сайте "Технологий", заполнитель представляет собой панели высотой от трех миллиметров, шириной и длиной до 600 миллиметров. Размер грани ячейки в стеклосотопластиковом заполнителе составляет восемь миллиметров, а плотность материала ? 80 килограммов на кубический метр. Прочность ССП-7-8Т при сжатии достигает 2,2-3 мегапаскалей.
Разработка двигателя ПД-14 ведется для перспективного пассажирского самолета МС-21 (после начала серийного производства обозначение самолета может быть изменено на Як-242. В зависимости от версии степень двухконтурности ПД-14 составит 7,2-8,6. Силовая установка во взлетном режиме сможет развивать тягу 12,5 тысяч килограммов-силы (122,6 килоньютона).
Источник: Лента.Ру

21.04.2014 | Ученые изучили российскую жару 2010 года

Исследователи из Великобритании, Бельгии, Германии и Нидерландов проанализировали механизмы возникновения аномальной жары 2003 года во Франции и 2010 года в России

Исследователи из Великобритании, Бельгии, Германии и Нидерландов проанализировали механизмы возникновения аномальной жары 2003 года во Франции и 2010 года в России. Свою работу авторы опубликовали в журнале Nature Geoscience, кратко с ней можно ознакомиться на сайте nature.com.
Ученые считают, что причиной аномальной жары и засухи были высокие температуры и давление в приповерхностном слое атмосферы. Аномальная жара возникала на территориях с пониженной влажностью, в которых дневной нагрев воздуха не спадал ночью, а, наоборот, увеличивался следующим днем. Образовавшийся в атмосфере "купол" с высоким давлением поддерживал сохранение высоких температур в приграничном слое до нескольких недель.
В своей работе авторы моделировали процессы, происходящие в приграничных с сушей слоях атмосферы. Для этого они использовали данные со спутников и атмосферных зондов до и после засухи летом 2003 года во Франции и 2010-го в России.
Климатологи изучали ограниченные территории, поэтому они оставили открытым вопрос о глобальных причинах, удерживающих "купол" от распада так долго. Имеются исследования, согласно которым в ближайшие годы вероятность возникновения аномальных жары и засухи увеличится до десяти раз.
Источник: Лента.Ру

21.04.2014 | Нейтроны помогли ученым проверить закон Ньютона

Команда ученых из Австрии, Германии и Франции вновь подтвердила закон всемирного тяготения и представила новые ограничения на параметры частиц темной материи и темной энергии. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, статья доступна на arxiv.org, кратко с ее содержанием можно ознакомиться на сайте Nature.
Исследователи подтвердили справедливость закона всемирного тяготения Ньютона на масштабах нескольких микрометров, а также получили новые ограничения на параметры предполагаемых кандидатов - частиц скрытого сектора ? аксиона и хамелеона.
В своих исследованиях авторы использовали гравитационный спектрометр с ультрахолодными нейтронами. Разогнанные до 2,2 тысячи метров в секунду нейтроны из реактора тормозились до скоростей в несколько метров в секунду (превращались в ультрахолодные) и помещались в пространство между двумя пьезоэлектрическими пластинами. Нижняя пластина отражала нейтроны, а верхняя поглощала частицы, ее достигающие.
В квантовом мире элементарная частица может находиться строго в определенных (квантованных) состояниях с некоторой разрешенной энергий. Так как нейтроны в целом электрически нейтральны, то взаимодействовали частицы только с полем тяготения Земли, и энергия такого взаимодействия (энергия уровня) определяется расстоянием до нижней пластины. Ученые проследили возможное влияние гипотетических частиц темной материи и темной энергии на высоту уровня, до которого поднимается нейтрон, и в пределах точности эксперимента не обнаружили такого влияния.
Экспериментальная установка располагается в Институте Лауэ-Ланжевена в Гренобле во Франции; в ее работе принимают участие российские ученые из Петербургского института ядерной физики имени Константинова.
Ультрахолодные нейтроны ? электронейтральные нуклоны, движущиеся со скоростями порядка метра в секунду. Такие частицы находятся при температурах, близких к абсолютному нулю, и хорошо отражаются стенками вакуумной установки. Аксион ? еще не открытая частица, позволяющая решить сильную CP-проблему в квантовой хромодинамике. Хамелеон ? гипотетическая частица, возможный кандидат на роль частиц темной материи с эффективной массой, зависящей от плотности энергии окружающей материи.
Источник: Лента.Ру

21.04.2014 | Боевые дельфины США поучаствуют в учениях на Черном море

В учениях НАТО на Черном море летом 2014 года примут участие американские боевые дельфины

В учениях НАТО на Черном море летом 2014 года примут участие американские боевые дельфины. Об этих планах "Известиям" рассказал представитель военно-морских сил США Том Лапуцца, отвечающий за программу по морским млекопитающим.
Он сообщил, что учения с участием 20 дельфинов и десяти морских львов продлятся около двух недель. Это будут первые подобные учения НАТО.
На Черном море морские животные протестируют новый антирадар. Пока тот, по легенде учений, будет дезориентировать вражеские эхолокаторы, морские львы и дельфины будут искать мины и военных водолазов.
В начале апреля украинские власти объявили, что запланировали на 2014 год восемь совместных учений со странами НАТО, включая морские. На Украину животных доставят самолетами, оборудованными специальными ваннами.
Как отмечает издание, американские дельфины могут встретиться в море с российскими "коллегами".
Российский центр подготовки боевых дельфинов работает на базе Севастопольского государственного океанариума, который находится в Казачьей бухте в Крыму. В конце марта этого года сообщалось, что океанариум планировал возобновить тренировки по новым программам для дельфинов афалин и морских котиков в интересах российского флота. Планировалось, что животных задействуют в поиске затонувших предметов, военной техники, боеприпасов и вражеских водолазов.
Источник: Лента.Ру

21.04.2014 | Биологи сравнили метилирование ДНК древних и современных людей

Команда ученых Израиля, Германии и Испании составила карты метилирования ДНК неандертальца и денисовского человека и сравнила их с аналогичными картами современного человека. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Science, кратко о нем можно прочитать на сайте Phys.org.
Биологи проследили естественные процессы распада метилированных и неметилированных цитозинов в ископаемых костных фрагментах неандертальца и денисовского человека. По продуктам разложения авторы восстановили метилированные ДНК древних людей, которые сравнили с генами современного человека. В результате ученые определили около двух тысяч областей ДНК, значительно отличающихся масштабами метилирования.
В частности, среди найденных участков есть такие, которые могли бы объяснить различия в анатомическом строении между древними и современными людьми и указать на восприимчивость видов к неврологическим заболеваниям.
Метилирование ДНК ? процесс модификации ДНК присоединением метильной группы к цитозину, который вместе с рибозой образует нуклеотид цитидин. Процедура не меняет саму структуру нуклеотидной последовательности, но влияет на экспрессию генов, в частности может стимулировать рост злокачественных образований или провоцировать появление психических заболеваний.
Как заявляют биологи, для составления подробной карты метилирования ДНК им не хватает фрагментов ископаемых останков (в особенности, денисовского человека). В дальнейшем исследователи планируют изучить эпигенетику древних людей и выявить ее влияние на современного человека.
Источник: Лента.Ру

14.04.2014 | Создан материал для теплового аккумулятора

Ученые из Массачусетского технологического института (МТИ) и Гарвардского университета создали материал, способный хранить солнечное тепло

Ученые из Массачусетского технологического института (МТИ) и Гарвардского университета создали материал, способный хранить солнечное тепло. Работа ученых опубликована в журнале Nature Chemistry, а краткое содержание доступно на сайте МТИ.
Исследователи создали материал, способный хранить солнечную энергию и выдавать ее в тепловой форме. Авторы использовали для этого молекулы азобензола, специальным образом упакованные с помощью углеродных нанотрубок (свернутых в цилиндр многослойных графеновых плоскостей).
Молекулы азобензола выполняют роль фотопереключателей. Они могут под действием солнечного света поглощать энергию и переходить в стабильное состояние, сохраняющееся продолжительное время. Затем, под воздействием света или электрического тока, молекулы азобензола могут быть возвращены в исходное состояние с высвобождением тепловой энергии, запасенной ранее в форме энергии химических связей.
Авторы исследования считают, что их работа найдет применение в случаях, когда преобразованная солнечная энергия необходима в тепловой форме. Созданный материал хранит энергию и отдает ее в тепловой форме, и может использоваться в качестве тепловых аккумуляторов. Кроме того, полученный материал возможно использовать повторно, что является большим преимуществом перед невозобновляемыми источниками тепловой энергии.
Источник: Лента.Ру

14.04.2014 | Геологи сделали выводы о прошлой атмосфере Марса

Геологи из США и Израиля проанализировали условия, при которых на Марсе могли существовать водные реки

Геологи из США и Израиля проанализировали условия, при которых на Марсе могли существовать водные реки. Свои исследования ученые опубликовали в журнале Nature Geoscience, с кратким содержанием можно познакомиться на сайте Phys.org.
Для наличия на планете жидкой воды необходима плотная атмосфера, обеспечивающая высокие температуру и давление. Авторы проанализировали размеры кратеров, оставшихся на поверхности Марса после падений астероидов, и по этим данным сделали выводы о давлении в атмосфере планеты много лет назад.
Исследователи изучили 319 кратеров в марсианском регионе возрастом около 3,6 миллиарда лет с характерными следами речных русел. Они подсчитали, что кратеры образовались при давлении до 0,9 бар, что в 150 раз больше давления в атмосфере Марса сейчас и близко к атмосферному давлению на Земле. Однако, поскольку Марс находится от Солнца дальше Земли и много лет назад Солнце было менее ярким, чем сейчас, для наличия на планете жидкой воды потребовалось бы давление не менее пяти бар.
Это может означать, что вода в реках Марса была с высоким содержанием кислот и соли, что позволяет ей не замерзать при низких температуре и давлении. Другая возможность объяснить присутствие ранее рек на Марсе ? высокая в прошлом вулканическая активность на планете, которая могла нагреть атмосферу. Также рассматривается гипотеза о наличии периодичности в климате Марса, связанной с колебаниями угла наклона оси вращения планеты к плоскости орбиты - для Марса амплитуда колебаний равна примерно 20 градусам с периодом 120 тысяч земных лет.
Ученые пока не пришли к окончательному объяснению механизма существования воды в жидкой фазе и рек на Марсе.
Источник: Лента.Ру

09.04.2014 | Проанализировано влияние наночастиц на человеческую ДНК

Ученые из Гарварда и Массачусетского технологического института (МИТ) проанализировали влияние наночастиц, используемых в пищевой и косметической промышленностях, на ДНК человека. Работа группы финансировалась Национальным институтом здравоохранения США. Свои исследование авторы опубликовали в журнале ACS Nano, а популярное изложение доступно на сайте МИТ.
Наночастицы, добавляемые в продукты питания, косметические средства и материалы, которые используются для производства одежды, при попадании в организм, могут накапливаться в тканях и высвобождать свободные радикалы, повреждающие ДНК. Для исследования этого эффекта ученые провели эксперименты с пятью наночастицами: серебра, диоксида кремния, а также оксидами цинка, железа и церия. В качестве тканей для проверки активности токсинов использовались лимфобластоидные клетки крови человека и клетки яичников китайских хомяков.
Исследователи обнаружили, что наночастицы оксида цинка, часто содержащиеся в кремах для защиты кожи от ультрафиолетовых лучей, и частицы серебра, применяемые при производстве игрушек, одежды и зубной пасты для придания антимикробных свойств, значительно повреждают ДНК. Диоксид кремния, который может содержаться в современных продуктах питания и лекарствах, незначительно повреждает ДНК. Оксиды железа и церия тоже показали низкую токсичность.
В своей работе авторы использовали усовершенствованный метод регистрации повреждений ДНК ? метод CometChip, который позволяет проводить более чем в 30 раз быстрый анализ по сравнению со стандартным методом ДНК-комет ("Comet assay").
Как заявили ученые, это совсем не означает, что необходимо отказываться от токсичных нанодобавок. Результаты интоксикации сильно зависят от дозы токсина и его накопления в тканях, и до некоторого уровня использование наночастиц может быть вполне безопасным. Например, при концентрации оксидов цинка и серебра до десяти микрограмм на миллилитр ДНК практически не повреждалась.
В дальнейшем ученые собираются исследовать влияние наночастиц на ткани кожи, легких и желудка, и выяснить действие на организм человека оксидов металлов, содержащихся в принтере и копировальном тонере.
Источник: Лента.Ру

07.04.2014 | Ученые уличили пустыни в поглощении углекислого газа

Исследователи из Университета штата Вашингтон обнаружили, что засушливые районы способны поглощать значительное количество углекислого газа

Исследователи из Университета штата Вашингтон обнаружили, что засушливые районы способны поглощать значительное количество углекислого газа. Работа ученых позволяет понять, какую роль аридные (пустынные и полупустынные) экосистемы играют в углеродном балансе планеты. Исследование финансировалось министерством энергетики США и Национальным научным фондом. Работа опубликована в журнале Nature Climate Change Letter.
Пустыни и полупустыни занимают значительное место в земной экосистеме. Исследуя слои земли в пустыне Мохаве на юго-западе США, специалисты обнаружили значительное насыщение почвы этих мест углеродом. Как считают ученые, природа этого углерода ? атмосферная, что открывает совсем неожиданную роль пустынь в углеродном балансе Земли.
Авторы исследования считают, что пустыни могут принять на себя значительную часть нагрузки от избыточной доли углекислого газа в экосистеме. Это положительно сказывается на тепловом балансе планеты. Эксперимент не учитывал влияние климатических изменений, например, колебание уровня осадков или повышение температуры.
Как отмечает один из авторов исследования, Дэвид Эванс, экосистемы не могут "принять" весь лишний углерод в атмосфере, но помогают в этом. В целом, по словам Эванса, такое поглощение углекислого газа в атмосфере засушливых районов достаточно для учета четырех-восьми процентов от уровня современным выбросов.
Сегодня 11 процентов поверхности суши занято пустынями. Крупнейшая из них ? пустыня Сахара в Африке.
Источник: Лента.Ру

07.04.2014 | Ученые сконструировали молекулярную машину

Ученые из Атланты и Толедо (штат Огайо) продемонстрировали работу молекулярной машины из самоорганизующейся сверхрешетки

Ученые из Атланты и Толедо (штат Огайо) продемонстрировали работу молекулярной машины из самоорганизующейся сверхрешетки. Компьютерное моделирование и экспериментальные исследования показали, что при надавливании на специальным образом изготовленную сверхрешетку можно вызвать вращение ее элементов. Работа опубликована в журнале Nature Materials, а ее краткое содержание опубликовано на Phys. org. В исследовании использовалась решетка с узлами из наночастиц серебра, окруженных органическим материалом и соединенных между собой серебряными нитями. Ученые обнаружили, что при сдавливании структуры до примерно шести процентов от первоначального объема нагрузка, необходимая для дополнительного сжатия, резко понижается. Исследователи выяснили, что это произошло, когда нанокристаллические компоненты стали вращаться друг относительно друга, слой за слоем, в противоположных направлениях. Связано это с тем, что при нажатии на сверхрешетку она стремится сохранить водородные связи, в результате чего в одном слое органический материал, окружающий сердцевину, сгибает серебряные нити в одну сторону, в другом же слое - в другую. Как отмечают исследователи, такое вращение сверхрешетки позволяет применять ее в качестве материала, поглощающего механическую энергию, вызывающую движение решетки. Точное знание динамики сжатия материала может использоваться для работы датчиков молекулярного масштаба и переключателей. Источник: Лента.Ру

07.04.2014 | Корейцы представили дешевый способ выращивания графеновых пластин

Институт передовых технологий компании Samsung (SAIT) совместно с учеными университета Сонгюнгван разработали простой и дешевый способ получения графеновых пластин больших площадей, сообщает Phys.org. Ожидается, что он может привести к всплеску использования графеновых волокон в электронной промышленности, например, для создания графеновых микросхем и мобильной техники с тонкими и гибкими мониторами.
Ученые из Samsung предложили использовать буферный слой из водорода с вкраплениями германия между слоем графена на клейкой ленте и кремниевой подложкой. Германий позволил управлять ориентацией графеновых пластин и сшивать их в единый слой, а водород ? легко снимать слой графена с кремниевой подложки.
Обычный способ получения графенового листа заключается в отшелушивании слоя графена с поверхности графита с использованием специальной липкой ленты. Полученный слой на ленте затем осаждают на подложке из окисленного кремния. Данный способ не позволяет получать большие листы графена из-за возникающих механических повреждений, в том числе и при попытке склеивания нескольких листов графена.
Графен представляет собой двумерный кристаллический объект (лист) с гексагональной решеткой, в узлах которого находятся атомы углерода. Фактически это слой графита толщиной в один атом углерода (радиус атома углерода составляет 91 пикометр). Предполагается, что графеновые кристаллы придут на смену кремниевым, поскольку уже при размерах, меньших десяти нанометров, кремний теряет свои кристаллические свойства. Кроме того, химические связи в графене обеспечивают ему уникальные свойства пластичности, упругости, высоких теплопроводности и прозрачности вместе с высокой прочностью.
Источник: Лента.Ру

25.03.2014 | Создана растворимая батарейка для имплантируемой электроники

Инженеры из Университета Иллинойса создали батарею на основе тонкопленочного магния, которая при имплантации через некоторое время полностью разлагается, не оставляя токсичных следов
Инженеры из Университета Иллинойса создали батарею на основе тонкопленочного магния, которая при имплантации через некоторое время полностью разлагается, не оставляя токсичных следов. Ее описание опубликовано в журнале Advanced Materials, кратко о батарее пишет Nature.
Ученые разработали несколько вариантов растворимой батарейки, которые отличаются материалом, из которого выполнен катод. В качестве катода выступали железо, вольфрам и молибден, при этом анод во всех трех случаях был изготовлен из магния. В роли электролита использовался стандартный солевой раствор фосфатов и хлоридов натрия (PBS).
Квадратный сантиметр батареи, сделанной из 50-микрометрового магниевого анода и 8-микрометрового молибденового катода оказался способен производить до 2,4 миллиампер тока. В результате растворения такой батареи в организм поступает девять "лишних" миллиграмм магния, что, например, всего в два раза больше, чем выделяется магниевым стентом, прошедшим клинические испытания.
Основной недостаток растворимых батарей как источников питания в имплантируемой электронике заключается в их кратком времени жизни. Все созданные авторами варианты устройства пока работают не многим больше суток. Ученые полагают, что подобные устройства можно будет использовать и для других задач, например для питания одноразовых химических сенсоров, которые после использования растворяются и не наносят ущерб окружающей среде.
Первые растворимые электронные устройства были продемонстрировали в 2012 году. Тогда они были лишены автономной батареи, вместо нее использовалась антенна для удаленного индукционного питания.
Источник: Лента.Ру

24.03.2014 | Перламутр вдохновил создателей ударопрочной керамики

Французские ученые разработали метод изготовления керамики, который делает ее существенно более прочной и устойчивой к появлению трещин

Французские ученые разработали метод изготовления керамики, который делает ее существенно более прочной и устойчивой к появлению трещин. Описание технологии опубликовано в журнале Nature Materials, кратко о ней можно прочитать в пресс-релизе французского Центра фундаментальных исследований CNRS.
Устойчивость нового материала к появлению трещин объясняется его микроструктурой: он состоит из множества микроскопических кристаллов оксида алюминия, соединенных друг с другом в стопки. Трещинам для распространения в таком материале требуется преодолеть гораздо более длинный путь. Идея создания материала, по словам авторов, была подсказана природным перламутром - он состоит из множества твердых "кирпичей" карбоната кальция, скрепленных вязким "раствором" хитина и белков.
Ключевым этапом производства новой керамики является "сборка" кристаллов оксида алюминия из водной коллоидной суспензии. Для того, чтобы ускорить этот процесс, авторы охлаждали раствор, стимулируя рост кристаллов льда. На заключительном этапе производства получившийся материал спекали при высокой температуре.
Создатели новых материалов не впервые вдохновляются структурой перламутра. Так, искусственный перламутр ученые давно пытаются использовать при создании более прочной и легкой армейской брони. Недавно удалось создать такую версию материала, которая сохраняет не только прочность природного перламутра, но также превосходит его по силе и "переливчатости" блеска.
Источник: Лента.Ру

13.03.2014 | Инженеры сделали гибкого резинового "рыба-робота"

Инженеры Массачусетского технологического университета разработали напоминающего рыбу гибкого биомиметического робота, который способен двигаться за счет раздувания резервуаров углекислым газом. Описание устройства опубликовано на сайте университета.

Робот состоит из двух отделов: жесткого переднего и гибкого заднего. Все электронные компоненты устройства находятся в переднем отделе; полностью силиконовый задний блок состоит из двух газовых резервуаров. Двигается робот за счет попеременной подачи газа в левый и правый резервуары заднего отдела. Робот является полностью автономным устройством, которое оснащено собственной электронной системой управления и батарейным блоком.
Помимо обычного режима движения, робот способен резко, за доли секунды менять свое направление и положение в пространстве. Такое движение напоминает реакцию избегания настоящих рыб. Экстренный поворот проводится таким же образом, как и обычное движение, но скорость подачи углекислого газа резко увеличивается.
Разработка гибких устройств является одним из самых активно развивающихся направлений в робототехнике. Так, за последние годы созданы гибкие роботы-кальмары, надувные роботы-мулы, роботы змеи и роботы-черви.
Источник: Лента.Ру

10.03.2014 | Найдены новые разрушающие озон вещества

Ученые обнаружили четыре новых галоген-содержащих органических вещества, которые могут разрушать озоновый слой атмосферы. Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience, кратко о нем можно прочитать на сайте университета Новой Англии.

Три из четырех являются хлорфторуглеродами, то есть содержат только атомы фтора, углерода и хлора. В состав четвертого вещества также входит водород. Все они при нормальной температуре являются газами.
Обнаружить вещества удалось при анализе химического состава газовых пузырьков, заключенных во льду Гренландии. Керн, получающийся при бурении льда, ранее неоднократно использовался для изучения динамики состава атмосферы.
Как показали масс-спектрометрические исследования, четыре новые вещества стали накапливаться в воздухе с начала 60-х годов прошлого века. Концентрация двух из них продолжает расти до сих пор. Общую массу выброшенных к 2012 году в атмосферу веществ ученые оценивают в 74 тонны. По сравнению с миллионом тонн годовых выбросов фреонов в 80-х годах, это немного. Однако происхождение новых веществ остается неизвестным, а их вредное воздействие на озоновый слой не вызывает сомнения.
Хлорфторуглероды и некоторые другие подобные вещества выступают катализатором разрушения озона. При облучении ультрафиолетом в верхних слоях атмосферы, они разлагаются с образованием атомарного хлора. Последний отнимает у озона (O₃) атом, превращая его в кислород (O₂), а сам регенерирует, вступая в новый цикл реакции. Благодаря инициированному в 1987 году Монреальскому протоколу производство хлорфторуглеродов в мире практически прекратилось около 15 лет назад. Тем не менее, по расчетам ученых (которые еще не учитывают новые данные), последствия выбросов будут полностью нивелированы только к 2050 году.
Источник: Лента.Ру

28.02.2014 | Будущее топливных элементов связали с платиновыми многогранниками

Химики из США, Китая и Саудовской Аравии разработали метод получения наноразмерных платиновых многогранников, которые придают катализаторам топливных батарей рекордную удельную эффективность
Химики из США, Китая и Саудовской Аравии разработали метод получения наноразмерных платиновых многогранников, которые придают катализаторам топливных батарей рекордную удельную эффективность. Работа с описанием новой технологии опубликована в журнале Science, кратко о ней можно прочитать на сайте лаборатории Беркли.
Для получения платиновых многогранников ученые сначала проводили кристаллизацию сплава никеля и платины. В получившихся наночастицах платина была сконцентрирована в основном на гранях, а внутри ее заменял никель. Затем проводилось травление никеля, в результате чего образовывались пустые многогранники, состоящие только из платиновых ребер. Основная сложность заключалась в том, чтобы подобрать нужные условия травления кислородом, без использования агрессивных веществ вроде кислоты.
Получившиеся наночастицы обладали очень высоким отношением поверхности к массе. Они в 36 раз превосходили лучшие современные аналоги. Кроме того, в них использовалось рекордно низкое содержание дорогостоящей платины. По словам авторов, эффективность новых катализаторов на порядок превосходит ту, которую по прогнозам Департамента Энергии США ученые должны были достигнуть в 2017 году.
Топливные элементы являются одним из главных ограничителей развития автономной техники, в том числе электромобилей и роботов. Новый катализатор может найти применение как в химических топливных батареях, так и в обычных аккумуляторах.
Источник: Лента.Ру

17.02.2014 | "Национальная поджигательная установка" резко повысила эффективность термоядерного синтеза

Американский проект NIF по изучению инерциального управляемого термоядерного синтеза преодолел важный рубеж. В двух сеансах работы энергетический выход термоядерной реакции в микрокапсуле с дейтериево-тритиевым топливом оказался больше, чем подведенная к топливу энергия. Также был впервые зарегистрирован сильный самостоятельный разогрев топлива за счет альфа-частиц. И хотя главная цель NIF -- зажигание полноценной самоподдерживающейся термоядерной реакции -- пока не достигнута, эти результаты вселяют оптимизм. Подробности >>

11.02.2014 | В бозе-конденсате реализован синтетический магнитный монополь

Эксперименты с атомными бозе-конденсатами позволяют реализовывать и изучать очень необычные квантовые эффекты. В них даже можно создавать синтетическое магнитное поле -- некоторую величину, которая не имеет прямого отношения к магнетизму, но описывается теми же уравнениями, что и магнитное поле. В рамках этого искусственного магнетизма исследователям удалось реализовать синтетический магнитный монополь -- коллективный объект, аналога которого в настоящем магнетизме пока не открыто. Подробности >>

07.02.2014 | Новости из Солнечной cистемы: гейзеры на Европе и водяной пар над Церерой

Вблизи южного полюса спутника Юпитера Европы обнаружены выбросы водяного пара, усиливающиеся или ослабевающие в зависимости от ее положения на орбите. Они свидетельствуют о трещинах в ледяной коре, которые периодически открываются под действием приливных сил, позволяя воде из подледного океана испаряться и выходить наружу. Выбросы водяного пара обнаружены и на Церере, самом большом теле главного пояса астероидов, но там они, вероятно, связаны с испарением поверхностного льда из-за солнечного нагрева. Подробности >>

04.02.2014 | В эксперименте ASACUSA заработала линия по производству антиводорода

Одна из групп, изучающих в ЦЕРНе свойства антиматерии, -- ASACUSA -- сообщает о том, что после десятилетия разработок и технических приготовлений их установка начала производить антиводород. Главная цель этого эксперимента -- измерить величину сверхтонкого расщепления в антиводороде, сравнить результат с водородом и тем самым попытаться обнаружить различие между их энергетическими уровнями. В случае положительного результата это будет иметь радикальные последствия для современной физики микромира. Подробности >>

03.02.2014 | Встреча с кометой не объясняет пик радиоуглерода на Земле в VIII веке

Ученые полагают наиболее вероятной причиной избытка радиоуглерода в атмосфере Земли в 774-775 годах вспышку на Солнце.
МОСКВА, 3 фев - РИА Новости. Гипотеза, согласно которой резкий пик радиоуглерода в атмосфере Земли в 774-775 годах был вызван столкновением с кометой, не выдерживает критики, говорится в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнелльского университета.

Что делать, если к твоей планете направляется астероид

Фуса Мияке (Fusa Miyake) из университета Нагойи (Япония) и его коллеги в 2012 году обнаружили в древесине японских кедров повышенное содержание радиоактивного изотопа углерода-14. По древесным кольцам ученые рассчитали, что соответствующий пик уровня изотопа в земной атмосфере пришелся на 774-775 года.
Аналогичные пики другие исследователи обнаружили в дубах в Германии и кораллах Южно-Китайского моря. Кроме того, в образцах снега 774 и 775 годов, полученных с антарктической станции Купол Фудзи, был зафиксирован пик в концентрации другого "космического" элемента - бериллия-10.
Углерод-14 постоянно образуется в атмосфере при столкновениях частиц космических лучей с атомами азота и оттуда частично попадает на Землю. По повышенному содержанию радиоуглерода в деревьях или кораллах можно определить периоды интенсивной "бомбардировки" атмосферы космическими лучами. Мияке и его коллеги предположили, что их источником стал взрыв близкой и мощной сверхновой или очень яркая вспышка на Солнце.
Однако образование радиоуглерода из азота может происходить не только в земной атмосфере. Так, кометы часто содержат аммиак, в состав которого входит азот. Поэтому недавно китайские ученые попытались объяснить избыток радиоуглерода столкновением Земли с кометой.

Земля в 19 веке чуть не была уничтожена ударом кометы, выяснили ученые

По расчетам Ильи Усоскина из Университета Оулу (Финляндия) и Геннадия Ковальцова из Физико-технического института имени Иоффе РАН, необходимое количество углерода-14, выброшенного в результате столкновения атмосферу, должно было составлять около 18 килограмм. Они учли количество аммиака, которое может содержаться в комете, и долю радиоуглерода, которая могла из него образоваться, и пришли к выводу, что комета должна была быть не менее 100 километров в диаметре и иметь массу в 100-1000 триллионов тонн.
Отсутствие кратера, который обязательно должен был образоваться при таком ударе, и свидетельств в исторических хрониках делают эту гипотезу несостоятельной. Авторы статьи полагают наиболее вероятной причиной избытка радиоуглерода вспышку на Солнце. Подробности >>

02.02.2014 | Три службы Родине: 10 интересных фактов из биографии Дмитрия Менделеева

2 февраля исполняется 107 лет со дня смерти выдающегося российского ученого, чье имя известно во всем мире - Дмитрия Ивановича Менделеева.

Дмитрий Менделеев родился 8 февраля 1834 года в селе Верхние Аремзяны в семье Ивана Павловича Менделеева, в то время занимавшего должность директора Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа. Дед Дмитрия по отцовской линии был священником и носил фамилию Соколов; фамилию Менделеев получил отец Дмитрия в духовном училище практически случайно.
Учась в семинарии, сын священника как-то раз ловко выменял у товарища сапоги и получил от однокашников прозвище в честь местного помещика Менделеева, который так же успешно менял лошадей. Прозвище стало фамилией.
В семье маленький Митя был семнадцатым и последним ребёнком. В год рождения будущего ученого Иван Менделеев практически ослеп из-за катаракты и потерял работу в гимназии. К счастью, мать Дмитрия была женщиной выдающейся, которая сумела вести домашнее хозяйство, дать прекрасное образование своим детям и содержать семью благодаря небольшому стекольному заводу.
Митя выучился читать в четыре года и с тех пор с жадностью поглощал книги из библиотеки отца. Тогда же умный не по годам мальчик заинтересовался науками, в особенности химией. Однако, во время обучения в гимназии Менделеев имел весьма посредственные оценки, особенно по латинскому языку.
В 1850 году он поступил на отделение естественных наук физико-математического факультета Главного педагогического института в Петербурге. Еще студентом в 1854 году Дмитрий Иванович беспрестанно проводит исследования и пишет научные статьи. А спустя пару лет, в 1856 году Менделеев защищает диссертацию "Об удельных объемах" и получает степень магистра химии и физики.
И далее каждый день жизни учёного посвящен науке. Его пытливый ум неутомимо и сосредоточенно искал ответы на всевозможные вопросы: в химии, физике, сельском хозяйстве. Казалось, для Менделеева нет маловажных вещей.
Всё это привело к тому, что в 1869 году Дмитрий Иванович совершает величайшее открытие - создаёт знаменитую периодическую систему элементов. Так российский учёный навсегда вписал свое имя в историю химии. А ведь этой области посвящена только десятая доля из более 500 его научных работ. Сколько ещё у этого гениального человека было увлечений, кроме науки!
Сам Менделеев писал, что имел три службы Родине. Первая была "в научной известности, составляющей гордость не одну мою личную, но и общерусскую, так как все главнейшие научные академии, начиная с Лондонской, Римской, Парижской, Берлинской, Бостонской, избрали меня своим сочленом, как и многие ученые общества России, Западной Европы и Америки, всего более 50 обществ и учреждений".
Второй "службой Родине" для учёного было "преподавательство", которое взяло "лучшее время жизни и главную ее силу". А третья "служба" - советовать - это был его "своеобразный" способ вмешиваться в государственные дела, в хозяйственную жизнь страны. Менделеев никогда не отказывался ни от одного государственного поручения, считая такую помощь своим священным долгом.
Всю свою жизнь до самой последней минуты Дмитрий Менделеев посвятил науке. В своих мемуарах он писал, что трудится "не ради славы своего, а ради славы русского имени". Удивительно одаренному человеку удавалось все, за что бы он ни брался. Менделеев был членом почти всех академий и почетным членом более 100 ученых обществ. К концу жизни он получил свыше 130 дипломов и почетных званий от русских и зарубежных академий, университетов, научных обществ и организаций.
"Я и сам удивляюсь, чего я только не делывал на своей жизни. И сделано, я думаю, недурно", - без ложной скромности писал на закате жизни Менделеев.
Гений так и сгорел в работе. В январе 1907 года учёный подхватил страшную простуду, показывая Палату мер и весов новому министру промышленности и торговли Философову. Сначала ему был поставлен диагноз сухой плеврит, затем врачи поняли, что Дмитрий Иванович страдает воспалением легких.
Состояние Менделеева усугубляло то, что он был страстным курильщиком и не смог бросить своей привычки, часто приговаривая: "Все равно умрешь, кури не кури. Так уж лучше курить".
2 февраля 1907 года (19 января по старому стилю) великий российский химик ушел из жизни, всего неделю не дожив до 73 лет. Он был похоронен рядом со своим сыном на "Литераторских мостках" Волкова кладбища в Санкт-Петербурге.
"Вечерняя Москва" предлагает вашему вниманию подборку интересных фактов из биографии удивительного русского учёного.
1. Каждый школьник слышал на уроках, что свою уникальную периодическую таблицу химических элементов Менделеев увидел во сне. Такое мнение бытовало и во времена самого ученого, ведь эту версию он придумал для надоедливых журналистов и поклонников. Но однажды Дмитрий Иванович не выдержал и ответил: "Да я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово".
Оказалось, что ученый закупил десятки пустых визитных карточек и на каждой из них написал с одной стороны название элемента, а с другой - его атомный вес и формулы его важнейших соединений. А дальше были долгие дни упорного "раскладывая пасьянса", который никак не хотел сходиться. Сотни раз Менделеев перетасовывал карточки и начинал заново, приходил в отчаяние и вновь брался за работу. В какой-то момент ученого просто озарило - стал ясен порядок карточек для каждого элемента.
Вечером 1 марта 1869 года Менделеев набело переписал составленную им таблицу и под названием "Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве" отослал ее в типографию. Именно этот день можно считать днем рождения Периодической таблицы. Её упорному создателю было на тот момент всего 35 лет. В дальнейшем он не раз дорабатывал и улучшал схему, пока она не приобрела привычный вид. Учёный предсказал открытие нескольких новых химических элементов и описал их химические свойства. В дальнейшем расчеты полностью подтвердились.
2. Говорят, что Дмитрий Менделеев был первым человеком, который придумал водку. Однако, ученому приписывают изобретение напитка, известного задолго до него. В 1865 году Менделеев действительно защитил докторскую диссертацию на тему "Рассуждение о соединении спирта с водою", только вот к водке работа не имела никакого отношения. Легенда гласит, что химик научно обосновал оптимальную крепость напитка - 38°, что потом округлили до 40°. Однако, в его трудах на этот счет ничего не говорится, более того, диссертация, которая приводится в пример "знатоками", была посвящена области высоких концентраций спирта - от 70°, что для классической водки явно многовато.
3. Великий химик Дмитрий Менделеев оставил свой след в "Энциклопедическом словаре" Брокгауза и Ефрона. Учёный написал три статьи, далеких от химии: "вареники", "компот" и "варенье". Правда, все три заметки Менделеев постеснялся подписать своей фамилией и поставил под ними только греческую букву "дельта".
4. Во времена своего преподавания в Петербургском университете Дмитрий Менделеев принимал экзамен по химии у будущего государственного деятеля Петра Столыпина. Когда студент с блеском ответил на основные вопросы, дотошный профессор Менделеев принялся задавать дополнительные, но Столыпин также с честью на них отвечал. Постепенно выпускной экзамен превратился в учёный диспут, но внезапно великий химик спохватился: "Боже мой, что же это я. Ну довольно, пять, пять, великолепно".
5. Немало времени Дмитрий Иванович уделял проблемам сельского хозяйства. Но тут гениальный просветительский ум неожиданно пришел к неверным заключениям. По расчётам Менделеева, поголовье лошадей должно было расти по всей стране и миру невероятными темпами, отсюда учёный сделал вывод, что самой сложной технической проблемой, с которой столкнется человечество уже в 20 веке, станет утилизация устрашающего количества конского навоза. К счастью, учёный был довольно далек от истины в этом вопросе.
6. Менделеев обладал широкими взглядами и множеством вполне прикладных увлечений. Так, учёный любил переплетать книги, клеить рамки для портретов, изготовлять чемоданы. За покупками Дмитрий Иванович предпочитал выбираться сам в Гостиный двор. Однажды, выбирая нужный товар, он услышал, как за его спиной покупатель спрашивает приказчика:
- Кто этот почтенный господин?
- Таких людей знать надо. Это мастер чемоданных дел Менделеев, - с уважением ответил приказчик.
7. Менделеев был страстным поклонником воздухоплавания и всегда с трепетом и волнением смотрел в небо. Он понимал, что для этого необходимо изучить как нижние, так и верхние слои атмосферы и для этого провел немало исследований. 1875 году ученый изобрел стратостат. А спустя 12 лет, когда Менделееву было уже 53 года, химик поднялся вверх на воздушном шаре для изучения явлений, наблюдаемых при затмении. Французская Академия метеорологического воздухоплавания справедливо сочла такой шаг героическим для почтенного возраста русского ученого, за что Менделееву был вручен диплом "За проявленное мужество при полете для наблюдения солнечного затмения".
8. У Менделеева был племянник Менделеев Дмитрий Иванович (1851-1911) - сын брата Менделеева Ивана Ивановича. Племянник окончил Казанский университет, служил железнодорожным врачом во многих местах России, часто встречался со своим знаменитым дядей и путешествовал с ним. Дядю и племянника - полных тезок - очень часто путали, что забавляло ученого.
9. Страсть Менделеева к точным числам и измерениям ни для кого не была секретом. На один из юбилеев ученому подарили драгоценные, изготовленные из чистого алюминия химические весы. В то время дешевый металл еще не умели производить электрохимическим путем, поэтому для Менделеева это был дорогой сердцу подарок. А в 1892 году он стал ученым-хранителем Депо образцовых гирь и весов.
В результате через год Дмитрий Иванович выхлопотал, чтобы Депо превратилось в Главную палату мер и весов (в настоящее время это ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева). В результате уже в 1899 г. в России был введен новый закон о мерах и весах, что способствовало развитию промышленности. В 1895 году Менделеев ослеп от катаракты, но ни на минуту не оставил работу и продолжал руководить Палатой мер и весов. Деловые бумаги ему зачитывал секретарь, он же записывал распоряжения. К счастью, после нескольких операций зрение вернулось.
10. В 1890-х годах Менделеев был избран членом Совета Академии художеств в Петербурге. В сердце физика и химика нашлось место живописи, которую он очень уважал, даже публиковал рецензии о картинах. Кроме того, Менделеев обладал прекрасным музыкальным слухом. Друзья даже прозвали его в шутку "Леонорой" за то, что он часто напевал увертюру из оперы Бетховена "Леонора".
Подробности >>

01.02.2014 | Молекула жизни: как ДНК стала "царицей биологии"

Семьдесят лет назад была впервые доказана роль ДНК в передаче наследственной информации. Николай Кукушкин рассказывает о тернистом пути "двойной спирали" к вершине научной славы.

1 февраля 1944 года в американском Журнале экспериментальной медицины была опубликована статья, коренным образом изменившая биологическую науку. Опыт, вошедший в историю как эксперимент Эвери-Маклеода-Маккарти, впервые доказал, что носителем наследственной информации является дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК. Сегодня одному из важнейших научных открытий XX века, положившему начало молекулярной биологии, исполняется семьдесят лет.
В XXI веке понятия "ген" и "ДНК" в популярном сознании практически синонимичны. Трёхбуквенная аббревиатура довольно сложного химического термина настолько прочно вошла в культуру, что используется даже в названиях кремов для лица.
Так было не всегда. Более того, во времена, которым посвящена большая часть школьного курса генетики, идея о том, что носителем генетической информации может быть ДНК, была если не богохульной, то по крайней мере безумной.

Умные и глупые молекулы

В сороковые годы XX века генетика переживала расцвет. Ещё в начале века были "переоткрыты" законы Менделя - основополагающие принципы наследственности, описанные чешским монахом на примере гороха. В шестидесятые годы XIX века, когда Мендель пытался убедить учёное сообщество в значимости своих результатов, европейские натуралисты были слишком заняты дебатами вокруг "Происхождения видов" Чарлза Дарвина, чтобы воспринимать странноватого монаха всерьёз.
В последующие тридцать-сорок лет генетика выросла в полноценную науку. Например, было установлено, что наследственная информация в клетках каким-то образом "записана" в хромосомах. Достоинство хромосом заключается в том, что они достаточно крупные и плотные, чтобы их можно было разглядеть в оптический микроскоп - именно это позволило ранним генетикам в подробностях изучить их "поведение".

Кто генетически вам ближе - бабушка или дедушка?

Впрочем, на этом "оптическом" приближении генетики и останавливались - методов, позволяющих заглянуть "внутрь" хромосомы, тогда не существовало. Поэтому генетика того времени существовала отдельно от наук "молекулярного уровня". Генетики скрещивали мух и кукурузу и наблюдали за результатом, не вдаваясь в микроскопические и тем более молекулярные детали происходящего. В этом смысле ранняя генетика была ближе к классическим зоологии и ботанике, чем к биохимии, от которой сегодня она неотделима.
В "молекулярном" же мире науки сороковых годов безоговорочно царили белки. Даже их греческое название - протеины, "первичные", передаёт благоговение биохимиков перед этой обширнейшей группой молекул, выполнявших, как считалось, все основные роли в живых организмах. К тридцатым годам было понятно, что белки состоят из двадцати аминокислот - невероятные возможности для комбинаторики! Были открыты ферменты, даже предсказаны некоторые аспекты белковой структуры.
По сравнению с белками ДНК с её четырьмя "кирпичиками" - нуклеотидами - казалась безнадёжно "глупой" молекулой, не способной к каким-либо "осмысленным" функциям. Популярной теорией того времени было, что ДНК всегда состоит из регулярных повторов нуклеотидов, представляя собой что-то вроде слегка усложнённого крахмала.
Генетики "поместили" наследственность в хромосомы, а биохимики установили, что те состоят из белка и ДНК. Как нетрудно догадаться, подавляющее большинство учёных считало само собой разумеющимся фактом, что наследственную функцию выполняет именно хромосомный белок - ДНК считалась второстепенной. Ей в лучшем случае дозволялось помогать белку заниматься "умными" делами.

Мёртвые бактерии, мёртвые мыши

В такой атмосфере Эвери, Маклеод и Маккарти опубликовали результаты своего революционного эксперимента. В качестве объекта изучения были выбраны пневмококки - бактерии, вызывающие пневмонию. Эти бактерии существуют в двух вариантах: R-тип, не вызывающий заболевания, и S-тип, способный убить заражённую им мышь.
Было известно, что бактерии S-типа могут "обращать в свою веру" неопасные R-бактерии. Более того, такое "обращение", или трансформация R-бактерий, возможна, даже если сами S-бактерии убиты нагреванием.

Мертвые души

Таким образом, наблюдается загадочный феномен. Мыши, заражённые безобидным R-штаммом пневмококков, выживают. Мыши, заражённые опасным, но убитым S-штаммом, тоже выживают (убитые бактерии не могут размножиться и вызвать заболевание). Но если заразить мышей R-бактериями, смешанными с мёртвыми S-бактериями, то в их крови появляются живые S-бактерии и мышь погибает.
Очевидно, что какой-то компонент мёртвой S-бактерии трансформирует живую R-бактерию, то есть превращает её в S-бактерию. Именно в поиске этого "трансформирующего агента" и состояла задача, поставленная Эвери, Маклеодом и Маккарти.
Исследователи решили "вскрыть" мёртвую S-бактерию и попытаться установить, какой же из её компонентов является трансформирующим агентом. Удалив из экстракта бактерий белки, учёные обнаружили, что полученный раствор всё равно трансформирует R-пневмококков в S-тип, убивающий мышей. С другой стороны, если добавить в этот раствор фермент, переваривающий ДНК, то трансформация перестаёт работать.
Сегодня мы знаем, что трансформация определяется передачей от бактерии к бактерии плазмид - небольших "конвертов" ДНК, несущих один или несколько генов. Плазмиды могут оставаться неповреждёнными, даже если разрушить содержащую их клетку - как в случае с убитыми S-пневмококками. Таким образом, впервые в истории было доказано, что ДНК может передавать информацию и являться физическим носителем наследственности.

Молекулярная биология XXI века: в поисках "кодов" жизни. Генетическая лихорадка

С момента публикации эксперимента Эвери-Маклеода-Маккарти учёное сообщество прошло долгий путь от решительного отрицания, через споры и препирательства к постепенному признанию ДНК "умной молекулой" и в конечном итоге - фактической коронации её в качестве "примадонны биологии". Немаловажную роль в этом сыграло открытие структуры ДНК - двойной спирали, ставшей впоследствии главным символом всей биологической науки.
То, что казалось ранним исследователям признаком примитивности ДНК - всего четыре составных блока, - оказалось гениальным изобретением природы. Как двоичный машинный код описывает самые сложные программы и алгоритмы, так и четыре нуклеотида ДНК передают информацию своеобразной "расширенной азбукой Морзе".
Научившись в конце семидесятых годов "читать" ДНК, учёные бросились искать генетическую основу любого процесса, происходящего в организме. Муковисцидоз! Гемофилия! Болезнь Хантингтона! К девяностым казалось, что для каждой болезни можно найти ответственный ген и мутацию, виновную в проблеме.

Ученые "воскресили" древнейший геном человека возрастом 400 тысяч лет

Пожалуй, дольше всего натиску генетиков сопротивлялись нейробиологи и психологи. Действительно, идею о том, что поведение может определяться последовательностью нуклеотидов в ДНК, сложно принять на веру. Это противостояние "генетических детерминистов" со сторонниками роли воспитания и среды в английском языке принято обозначать ёмкой фразой "nature vs nurture", что можно условно перевести как "природа против заботы".
Кто же оказался прав? Как утверждают современные генетики, к XXI веку вопрос о том, что в поведении человека определяется генами, а что - нет, можно считать закрытым. Генами определяется всё.
Однако победу "детерминистов", то есть тех, кто предполагает, что абсолютно всё в поведении и физиологии можно описать последовательностью ДНК, объявлять по крайней мере преждевременно. Вопрос состоит в том, что хотя генетический компонент действительно присутствует совершенно во всём - от роста и склонности к курению до интеллекта и темперамента, - помимо него существуют и другие факторы, в том числе, та же "забота".

Гены, гормоны и опухоль мозга: что превращает человека в преступника? Природа заботы и забота о природе

Допустим, мы хотим установить, является ли генетическим признак "асоциальное поведение". Как это делается? До расшифровки человеческого генома в 2003-м основным методом подобного анализа был близнецовый метод. Он заключается в сопоставлении больших групп однояйцевых и разнояйцевых близнецов.
У однояйцевых близнецов все гены одинаковые. У разнояйцевых одинаково ровно 50% генов. Если асоциальное поведение полностью определяется генами, то все пары однояйцевых близнецов будут либо одновременно асоциальными, либо одновременно социальными, а среди разнояйцевых близнецов совпадение будет наблюдаться в половине случаев. Если признак не зависит от генов - то он будет совпадать у обоих типов близнецов с одинаковой частотой.
С приходом века геномики, когда "прочтение" и анализ целых геномов стал относительно дешёвым и быстрым, анализ переместился в молекулярную плоскость. Сегодня можно проанализировать ДНК разных групп людей и с высокой точностью определить, какие именно изменения лучше всего предсказывают асоциальное поведение.
Допустим, по совокупности "близнецовых" и "геномных" данных мы установили, что асоциальное поведение определяется генами на 60%. Означает ли это, что оставшиеся 40% никак не связаны с генетикой? Нет. Означает ли это, что действие генов, включённых в 60%, не связано с окружающей средой? Тоже нет.
Всё, что нам даёт информация о "проценте наследуемости" - это доля изменчивости, которую мы можем объяснить вариациями последовательности ДНК. На практике же среда и генетика связаны между собой неразрывно - их восприятие по отдельности просто не имеют смысла.

Над генами: когда приобретенные признаки передаются по наследству

Возьмём тот же пример асоциального поведения. Взаимодействие генов со средой может проявляться различными способами. Во-первых, генетические факторы могут влиять на степень влияния среды. Скажем, "генетически" впечатлительный ребёнок остро воспринимает алкоголизм и насилие в семье - среда влияет на него очень сильно и может привести к развитию асоциального поведения во взрослой жизни. Та же среда может никак не влиять на другого ребёнка, который "от природы" беззаботен и ничего не принимает близко к сердцу.
Во-вторых, генетика может влиять на подверженность среде. Например, известно, что "природные" агрессивность и непослушание ребёнка стимулируют жёсткие, в том числе физические, меры наказаний со стороны родителей. Возможно, именно эти наказания сказываются на дальнейшем развитии ребёнка - но считать ли в данном случае первичной среду или ген?
Наконец, никакой ген не описывает напрямую строение мозга или модели поведения. Все эти признаки на самом деле представляют собой наслоения тысяч мельчайших молекулярных и клеточных особенностей, состоящих друг с другом в запутанных причинно-следственных связях. Каждый из "кирпичиков", из которых складывается наследственность, может быть в той или иной мере подвержен влиянию внешней среды - тоже сложнейшей системы, которую ещё труднее "раздробить" на элементарные компоненты. Успеваемость школьников больше всего зависит от наследственности
Таким образом, данные о "проценте наследуемости" - всего лишь усреднение почти бесконечного количества взаимодействий между молекулами внутри и снаружи организма. Эти взаимодействия начинаются в момент зачатия и постепенно, шаг за шагом, приводят к формированию целого организма со всеми его признаками - от цвета глаз до манеры речи. Возможно, когда-нибудь мы сможем прослеживать каждую молекулу развивающегося организма и точно предсказывать, чем и как отзовётся то или иное воздействие. Но пока это - фантазии далёкого будущего.
Оглядываясь на прошедшие семьдесят лет, мы должны заключить, что ещё никогда в своей истории человек не узнавал о себе столько нового, сколько он узнал в XX и начале XXI века. Пожалуй, ничто так не способствовало этому, как исследования дезоксирибонуклеиновой кислоты. Примечательно, что новое тысячелетие в биологии началось с расшифровки человеческого генома. Три с лишним миллиарда "букв" ДНК нам ещё о многом расскажут. РИА Новости Подробности >>

1.2.2014 | НОВОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ | В ПОИСКАХ ИДЕАЛЬНОГО СПОСОБА СИНТЕЗА ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА

Опубликовано http://www.chemport.ru/datenews.php?news=3442

Исследователи разработали высокоселективный катализатор синтеза широко распространённого отбеливателя и дезинфектанта. Пероксид водорода является знакомым для всех средством дезинфекции, который можно встретить практически в любой домашней аптечке. Еще более значительную роль H₂O₂ играет в промышленности, где это вещество используется для отбелки целлюлозы при изготовлении бумаги или в качестве окислителя для получения кислородсодержащих органических соединений, как, например, пропиленоксид. Тем не менее, до настоящего времени так и не существует идеального способа крупнотоннажного производства этого реагента.

Исследователи из Университета Осаки (Япония) сообщают, что разработали новый подход к синтезу H₂O₂, который вполне может считаться тем самым идеальным процессом, поиск которого идет уже многие годы.
В настоящее время основным подходом к промышленному синтезу перекиси водорода является антрахиноновый процесс, насчитывающий большое количество стадий, среди которых последовательное окисление, перегонка и гидрирование. Процесс требует больших затрат энергии и, следовательно, отличается значительной стоимостью. Альтернативные антрахиноновому методы, основанные, например, на катализе наночастицами, позволяют получать H₂O₂ в одну стадию, однако для них требуется комбинация газообразных H₂ и O₂, которые могут представлять опасность для крупномасштабного производства. Избежать применения молекулярного водорода удается с помощью фотокаталитической конверсии спиртов в перекись водорода, но у доступных металлооксидных катализаторов низкая селективность в образовании H₂O₂.
Нитрид углерода с графитоподобной кристаллической решеткой представляет собой селективный фотокатализатор для синтеза пероксида водорода. Исследователи из группы Ясухиро Сираиси(Yasuhiro Shiraishi) обнаружили, что нитрид углерода с графитоподобной кристаллической решеткой выступает в роли фотокатализатора, позволяющего получать H₂O₂ с селективностью 90%. Катализатор, который можно получить из недорогого цианамида, представляет собой полимерный материал, состоящий из слоев конденсированных триазиновых фрагментов. При активации источником видимого света катализатор отщепляет водород от этанола, после чего связывает кислород, в результате чего образование H₂O₂ при комнатной температуре.
Сираиси уверен, что дальнейшая оптимизация катализатора может способствовать тому, что в качестве источника водорода будет использоваться вода, а не этанол, а искусственный источник излучения можно будет заменить на солнечный свет, и, если этого удастся достигнуть, будет разработан не только новый экологически безопасный способ промышленного производства H₂O₂, но и появиться возможность генерации H₂O₂ in situ для реакций окисления органических веществ.
Как отмечает Грэм Хатчинс (Graham J. Hutchings) из Университета Кардиффа, в группе которого были разработаны высокоселективные металлосодержащие нанокатализаторы для получения H₂O₂, высокая селективность нового процесса представляет собой значительный шаг вперед в разработке фотокаталитических процессов синтеза пероксида водорода. Однако он подчеркивает, что пока выход H₂O₂ мал, и скорость новой реакции меньше, чем скорость реакций, основанных на применении газообразного H₂, однако, учитывая возможность дальнейшей модификации новой фотокаталитической системы, ее ждет большое будущее.
Источник: ACS Catal. 2014, DOI: 10.1021/cs401208c

30.1.2014 | НОВОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ | СИНТЕЗ МИКРОПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА ЗА МИНУТУ

Опубликовано http://www.chemport.ru/datenews.php?news=3440

Исследователи из Японии разработали самый быстрый на настоящий момент метод синтеза кристаллических микропористых твердых веществ. В настоящее время исследователи работают над возможностью масштабирования метода и его применения для синтеза этих материалов, спрос на которые в настоящее время растет все больше и больше.

Кристаллические твердые микропористые вещества в настоящее время стали практически незаменимыми для повседневной жизни неорганическими материалами. Их упорядоченная структура содержит систему каналов и пустот диаметром по несколько нанометров, что позволяет им селективно и обратимо абсорбировать молекулы, опираясь на их размеры и форму. Это обстоятельство привело к распространению микро- и нанопористых неорганических материалов в качестве катализаторов, молекулярных сит и газовых сенсоров. В настоящее время эти системы также интенсивно исследуются на предмет использования в качестве систем для хранения водорода и изготовления источников питания для мобильных устройств.
Однако недостатком микропористых кристаллических систем зачастую является низкая скорость их кристаллизации; чтобы получить удовлетворительный выход материалов обычно требуется несколько часов или даже несколько недель гидротермической обработки, что, очевидно, ограничивает крупномасштабное применение микропористых систем.
Совместные усилия исследователей из Университета Токио и Отдела Химических разработок компании Мицубиси позволили разработать ультраэкспрессный метод получения алюминофосфата. Благодаря комбинации быстрого нагрева и внесения в систему зародышей кристаллизации позволяет завершить синтез материала за одну минуту.
Исследователи использовали относительно недорогой трубчатый реактор из нержавеющей стали, обеспечивающий высокое соотношение площадь поверхности / объем. Как заявляет возглавлявший исследование Тацуя Окубо (Tatsuya Okubo), в трубчатом реакторе можно достичь целевую температуру за несколько десятков секунд, в то время, как в автоклаве для этого требуется несколько часов. Окубо подчеркивает, что быстрый нагрев способствует росту кристаллов с высокой скоростью.
Также было обнаружено, что внесение в систему зародышей кристаллизации значительно уменьшает время, требующееся кристаллизации - внесенные центры кристаллизации позволяют обойти энергетический барьер, связанный с необходимостью самопроизвольной нуклеации материала. Таким образом, исследователи из группы Окубо смогли разработать дешевый непрерывный проточный процесс синтеза микропористых материалов, свойства которых позволяют применять их в промышленности.
Прабир Дутта (Prabir Dutta), эксперт по микропористым материалам из Университета Огайо отмечает, что помимо понижения себестоимости производства порошкообразных материалов быстрый рост кристаллов может оказаться полезным для быстрого синтеза мембран и даже предоставить исследователям новую информацию о механизме кристаллизации. Он предполагает, что подход Окубо можно перенести и на синтез других материалов - в особенности важных для промышленности алюмосиликатов.
Источник: Chem. Commun., 2014, DOI: 10.1039/c3cc49548e

29.1.2014 | НОВОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ | НОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ 2D-ЭЛЕКТРОНИКИ - ФОСФОРЕН

Опубликовано http://www.chemport.ru/datenews.php?news=3439

Исследователи из США получили аналог графена, состоящий из атомов фосфора. Новая аллотропная модификация фосфора, по аналогии с графеном получившая название "фосфорен" ( phosphorene), еще в большей степени приближает эру создания двумерных электронных устройств.

Пейде Йе (Peide Ye) из Университета Пэрдю с соавторами продемонстрировал, что фосфорен является первым двумерным электронодефицитным полупроводником (или полупроводником р-типа). Это обстоятельство важно для применения этого плоского материала в стандартных комплементарных металлооксидных полупроводниковых [metal-oxide semiconductor (CMOS)] логических устройствах, которые исследователи из группы Йе также изготовили, используя фосфорен. Йе отмечает, что для применения в электронных устройствах новый материал приспособлен даже лучше, чем графен.
Складчатая структура фосфорена может объяснить наблюдавшиеся для новые материала электронные свойства.
Системы транзисторов, которые работают в наших компьютерах и мобильных устройствах обычно работают, опираясь на особые электронные свойства границ соприкосновения полупроводников электронного и дырочного типа, однако в неизмененном виде графен не может выступать ни в роли p-полупроводника, ни в роли n-полупроводника. Плоским n-полупроводником является плоский дисульфид молибдена MoS₂, однако получение двумерных полупроводников p-типа до настоящего времени остается весьма непростой задачей.
Идея получения фосфорена пришла Йе в голову, когда его коллега рассказал ему о черном фосфоре - наиболее устойчивой при комнатной температуре аллотропной модификации этого элемента. Как и графит, черный фосфор состоит из относительно неплотно связанных друг с другом слоев, что позволило исследователям из группы Йе воспроизвести первый опыт Гейма и Новоселова по получению графена - обработку кристаллов липкой лентой и отшелушивание материала. В таком случае на липкой ленте остаются отдельные слои материала, которые можно отделить от клейкого слоя с помощью растворителя. Этот метод исследователи ранее использовали для получения слоев MoS₂, и, незамедлительно после генерации идеи, образец черного фосфора и липкой ленты позволил исследователям получить первые образцы фосфорена.
Для более глубокого изучения свойств нового материала исследователи из группы Йе скооперировались с командой физиков-теоретиков Дэвида Томанека (David Tomanek) из Университета Мичигана. Результаты моделирования позволяют предположить, что фосфорен обладает складчатой структурой, и гребни, локализованные на одноатомных слоях, "запирают" положение этих слоев, на давая им перемещаться друг относительно друга. Также было показано, что изменение числа слоев способствует изменению значения ширины запрещенной энергетической зоны - энергии, необходимой для того, чтобы материал начал проводить ток. Такая зависимость может оказаться полезной для настройки электронных устройств на основе фосфорена. Как отмечает Йе, особо перспективным материалом кажется однослойный фосфорен с наиболее высоким значением энергетической щели - в данном случае энергетическая зона позволит однозначно различать два состояния транзистора - "включено" и "выключено".
Получив фосфорен, сотрудники Йе Хан Лю (Han Liu) и Адам Нил (Adam Neal) инкорпорировали новый материал в полевой транзистор, чтобы измерить скорость перемещения дырок в фосфорене. Оказалось, что по этому параметру фосфорен уступает графену в 50 раз, причем складчатое строение обеспечивает зависимости движения носителей заряда от направления приложенных потенциалов. Тем не менее, Йе не склонен поддаваться пессимизму, заявляя, что скорость перемещения дырок в фосфорене всего в три раза ниже, чем в дисульфиде молибдена и в три раза выше, чем в классическом полупроводниковом материале - кремнии. На заключительном этапе исследователи, организовав на кремниевой подложке слои дисульфида молибдена и фосфорена, получили инвертер, простейшее комплементарное металлооксидное полупроводниковое логическое устройство.
Как отмечает Андреа Феррари (Andrea Ferrari) из Кембриджского центра по исследованию графена, наиболее интересным свойством фосфорена можно считать его дырочную проводимость, однако он подчеркивает, что существует около полутысячи слоистых материалов, которые могут служить источниками для получения монослойных материалов, поэтому поиск подходящих 2D-материалов будет продолжен.
Паола Де Падова (Paola De Padova) из Института Строения Вещества (Рим), участвовавшая в открытии силицена - двумерной формы кремния, высоко оценивает возможность настройки ширины запрещенной энергетической зоны фосфорена, однако подчеркивает, что хотелось бы получить больше спектральных и структурных данных. Также она считает, что доступность нового материала будет определяться жесткими условиями, необходимыми для получения черного фосфора, который пока представляет собой не самый дешевый материал.
Источник: arXiv:1401.4133

28.1.2014 | НОВОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ | САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ САХАРА ВЕДУТ СЕБЯ КАК БЕЛКИ

Опубликовано http://www.chemport.ru/datenews.php?news=3438

Исследователи использовали ультрацентрифугирование и продемонстрировали, что некоторые углеводы ведут себя подобно белкам, формируя сложные образования с высокой степенью упорядоченности, которые меняют форму, чувствуя изменение концентрации [1].

До настоящего времени предполагалось, что углеводы либо движутся независимо друг от друга в растворителе, подобно тому, как молекулы сахарозы движутся в кружке с кофе, либо образуют большие труднорастворимые макромолекулярные агрегаты подобно волокнам целлюлозы, однако до настоящего времени никто и не мог предположить, что углеводы могут образовывать растворимые регулярные самоорганизующиеся структуры подобно молекулам белков.
Несколько лет назад исследователи из групп Томаса Хайнце (Thomas Heinze) из Университета Фридриха Шиллера в Йене (Германия) и Стефана Хардинга (Stephen Harding) из Университета Ноттингема (Великобритания) сообщили, что растворимые углеводы, полученные из химически модифицированной целлюлозы, могут самоорганизовываться с образованием олигомеров, в состав которых входит до четырех молекул. Массы продуктов самоорганизации были определены с помощью измерения скорости седиментации при ультрацентрифугировании - классического метода, применяющегося для изучения организации белков. Также было обнаружено, что понижение концентрации углеводов приводит к тому, что на мономеры распадаются не все олигомеры [2].
Новое исследование позволило обеим группам обнаружить, что один тип модифицированных углеводов - аминоцеллюлоза AEA-1, может полностью обратимо организовываться в тетрамеры. Для измерения точной массы тетрамеров исследователи анализировали зависимость положения равновесия седиментация/диффузия от концентрации молекул. Было обнаружено, что молекулы, образующие тетрамеры при высоких концентрациях, возвращаются в мономерное состояние при разбавлении. Более того, было обнаружено, что тетрамеры далее могут организовываться с образованием агрегатов более высокого порядка, что напоминает поведение белков.
Как отмечает Хардинг, первоначально исследователи не поверили, первые увидев профили ультрацентрифугирования, поскольку за годы работы с полисахаридами и родственными им молекулами исследователи ни разу не видели ничего подобного, однако результаты исследования подтвердились.
Гельмут Кольфен (Helmut C?lfen) из Университета Констанц (Германия) высоко оценивает результаты работы, поясняя, что на настоящий момент механизм того, каким образом отличающийся значительным разбросом молекулярных масс полисахарид ведет себя подобно однородным по молекулярной массе и форме белкам, неясен. Кольфен уверен, что определение того, какие межмолекулярные взаимодействия лежат в основе такой самоорганизации, позволит разработать новые подходы к дизайну полисахаридов с исключительно новым функциями.
Исследователи из группы Хайнце планируют разработать методы химического синтеза углеводных мономеров с предопределенной структурой, которые могли бы отличаться таким же типом ассоциации. Также исследователи надеются, что "протеиноподобные" аминоцеллюлозные материалы, которые можно получить из доступных и возобновляемых природных источников, станут удачными материалами для биосенсоров. Такие биосенсоры могут оказаться удачными аналитическими системами, поскольку они не будут терять активность в средах, содержащих простые и сложные белки, а также смогут распознавать многие биополимеры за счет нековалентных взаимодействий.
Источники: [1] Sci. Rep., 4, 3861, DOI: 10.1038/srep03861; [2] Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 8602, DOI: 10.1002/anie.201103026

31.01.14 | СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ ДЕШЕВЛЕ: РАЗРАБОТАНА УНИКАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Сотрудники отдела микроэлектроники НИИЯФ МГУ - Алла Чеботарева, Татьяна Кост, Геннадий Унтила - предложили инновационную конструкцию солнечных элементов Laminated Grid Cell (LGCell), чтобы уменьшить стоимость вырабатываемой ими электроэнергии.

Статья о работе "Двусторонний концентраторный солнечный элемент из кристаллического кремния n-типа без применения серебра" опубликована в журнале "Progress in photovoltaics: research and applications". Это первая статья, подготовленная исключительно российскими авторами.
"Конструкция LGCell родилась и развивается именно в НИИЯФ. Ее изюминка - проволоки и пленки прозрачного проводящего оксида; этим занимаемся мы. Соавторы из компании "Солнечный ветер" изготавливают диффузионные кремниевые структуры для LGCell, а из ФТИ им. А.Ф. Иоффе несут ответственность за корректность измерений параметров солнечных элементов", - рассказал ведущий научный сотрудник отдела микроэлектроники НИИЯФ МГУ, кандидат физико-математических наук Геннадий Унтила.
В научной статье авторы работы поясняют: чтобы снизить стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнечными элементами из кристаллического кремния, необходимо уменьшать их толщину, сделать двусторонними, концентраторными, изготовить из кремния n-типа без применения серебра. Почему?
Толщину нужно уменьшать потому, что более половины стоимости солнечного модуля составляет цена кремниевых пластин. Сделав двусторонними солнечные элементы, можно увеличить энерговыработку фотоэлектрических систем за счет использования света, падающего на тыльную поверхность, например, на 10-50%. Концентрирование света с помощью дешевых линз и отражателей позволяет увеличить энерговыработку фотоэлектрических систем без увеличения площади дорогостоящих солнечных элементов. Изготовление солнечных элементов из кремния n-типа предпочтительнее по двум причинам: он менее чувствителен к обычным примесям (например, Fe) и дефектам; стабилен. Отказ от применения серебра связан с ростом на него цены. Все из перечисленных требований соблюдаются в инновационной конструкции солнечных элементов Laminated Grid Cell.
LGCell состоит из электродов из пленок прозрачного проводящего оксида (TCO), нанесенных на обе поверхности солнечных элементов, которые одновременно выполняют роль антиотражающего и пассивирующего покрытия; а также контактной сетки из проволоки, прикрепленной к поверхности ТСО низкотемпературным ламинированием.
Контакты LGCell симметричны (лицо/тыл), что позволяет изготавливать двусторонние солнечные элементы и уменьшать их толщину с минимальным риском их повреждения, применимы к солнечным элементам из кремниевых пластин как p-, так и n-типа, обеспечивают сочетание рекордно низких резистивных и оптических потерь, что позволяет использовать солнечные элементы в низкоконцентраторных системах, также LGCell не содержит серебра.
Авторы работы заявляют, что сочетание в одном солнечном элементе свойств двусторонности и концентраторности, которыми характеризуется солнечный элемент конструкции LGCell, не имеет аналогов.
По сообщению НИИЯФ МГУ
Источник http://www.popmech.ru/article/14850-solnechnaya-energiya-deshevle/

31.01.14 | "СЫРНОЕ ОТОПЛЕНИЕ"

Отходы, образующиеся при производстве сыра, помогут вырабатывать тепло для отопления домов.

Многочисленные сырные производства в американском штате Висконсин помимо собственно сыра производят огромное количество сточных вод, образующихся в результате промывания заводского оборудования от излишков сыворотки и молока. Эти отходы весьма богаты различными питательными веществами, и было бы весьма неблагоразумно этим не воспользоваться. Попытки использовать их в качестве азотно-фосфорного удобрения были успешными с точки зрения сельского хозяйства, но привели к катастрофическому цветению водорослей в ближайших водоемах. Тогда три крупнейших сыродельческих предприятия Висконсина решили направить сточные воды в биогазовые реакторы компании GreenWhey Energy.
В настоящее время завод в Turtle Lake перерабатывает около 900 тысяч литров отходов в сутки и планирует выйти на полную мощность, повысив норму вдвое. Полученный в результате переработки метан позволит отапливать более трех тысяч жилых домов, расположенных в окрестностях. Кроме того, даже от переработки отходов остаются отходы, которые могут быть высушены и все-таки использованы в качестве удобрений, причем в таком виде их намного проще и дешевле перевозить.
По сообщению gizmodo.com
Источник http://www.popmech.ru/article/14852-syirnoe-otoplenie/

22.01.14 | "САХАРНАЯ БАТАРЕЯ"

Батареи, сделанные с использованием сахара, могут оказаться более экологичными, дешевыми и емкими, чем современные литий-ионные.

Даже лучшие литий-ионные батареи достаточно быстро теряют заряд и превращаются в небезопасные для окружающей среды отходы, которые требуют специальной утилизации. Профессор Персивал Чжен из Университета Вирджинии (США) утверждает, что их можно с успехом заменить на батареи из… сахара.
"Сахар является идеальным природным соединением для хранения энергии", - говорит Чжен. Кроме того, такие батареи значительно дешевле, не представляют никакой опасности для окружающей среды и обеспечивают отличный накопительный потенциал.
"Сахарная батарея" - это по сути своей ферментативный топливный элемент, использующий мальтодекстрин - полисахарид, полученный в результате гидролиза крахмала. Катализатор на аноде выполнен из недорогих ферментов, а не из платины, как у привычных нам батарей. При взаимодействии мальтодекстрина с воздухом и водой вырабатывается энергия. Такая батарея не только не содержит опасных веществ, но и невзрывоопасна в отличие от водородных топливных элементов, а ее зарядка не сложнее, чем заправка картриджа для принтера. По мнению Чжена, ожидать появления сахарных батарей можно уже в ближайшие три года. По информации gizmag.com
Источник http://www.popmech.ru/article/14774-saharnaya-batareya/ Новости сайта "Алхимик" >>>