Химические новости

Сообщения ОТОВСЮДУ

04.01.2013 | Прыгающие капли повысят эффективность охладителей

Конденсат научился спрыгивать с поверхности теплообменника

Инженеры Массачусетского технологического института создали водоотталкивающее нанопокрытие, с которого капли конденсирующегося пара спрыгивают самостоятельно. Работа опубликована в журнале Nano Letters, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте института.
Созданная авторами структурированная поверхность выглядит под микроскопом как газон из кристаллов оксида меди. При нанесении на нее соответствующего покрытия, ее водоотталкивающие свойства становятся настолько выраженными, что капли конденсированного пара на ней практически не держатся. Более того, при слиянии двух более мелких капель выделяющейся энергии становится достаточно для того, чтобы получившаяся крупная капля сама отпрыгнула от поверхности.
Целью инженеров при создании необычной поверхности было увеличить теплопроводность теплообменников в конденсаторах пара. Дело в том, что при использовании для этого обычных медных труб на их поверхности быстро образуется водяная пленка, которая препятствует теплообмену. Чем быстрее удаляются капли жидкости с теплообменника, тем выше его эффективность, поэтому в последнее время получили распространение теплообменники с ярко выраженной гидрофобной поверхностью.
Авторы показали, что новая поверхность позволяет на треть увеличить скорость переноса тепла даже по сравнению с самыми современными гидрофобными теплообменниками. Поскольку подобные устройства применяются в том числе на электростанциях, такой рост эффективности можно считать очень значительным.
Ранее другая группа инженеров (также из MIT) для решения задачи повышения скорости теплообмена использовала сходный подход. Ученые также создавали гидрофобную поверхность с микротекстурой, однако в прошлом варианте для этого использовалась сложная технология фотолитографии, а не химическая обработка.
Источник: Лента.Ру

04.01.2013 | Физики опустили температуру калия ниже абсолютного нуля

Ученые создали облако атомов с отрицательной температурой

Немецкие физики создали квантовое облако атомов калия, распределение энергии в котором таково, что его температура имеет отрицательное абсолютное значение. Работа опубликована в журнале Science, а ее краткое содержание приводит ScienceNow.
Температура тела отражает среднюю энергию его отдельных атомов или молекул. Обычно большинство частиц имеет низкую энергию, а высокоэнергетичными является меньшинство. При повышении температуры количество более энергетичных молекул повышается, и в пределе (при бесконечной температуре) становится равномерным.
Классическое распределение энергий частиц в газе известно как распределение Больцмана. Ранее, в работах по квантовой физике было показано, что оно не всегда обязано выполняться. Теоретически, можно представить тело, в котором распределение энергий будет обратно распределению Больцмана, то есть большинство частиц будут находиться в высокоэнергетичном состоянии, а нижние уровни распределения энергии будут "пустовать". Такое тело будет обладать отрицательной абсолютной температурой, что и удалось продемонстрировать авторам.
Ученые при помощи лазерных лучей распределили атомы калия в узлах правильной решетки на специальной подложке. Частицы находились в вакууме и были охлаждены до температуры, близкой к абсолютному нулю (- 273 градуса Цельсия). Таким образом, энергия частиц "калиевого облака" также была близка к минимуму.
После того, как атомы были стабилизированы в низком энергетическом состоянии, исследователи резко поменяли локальное магнитное поле. В результате изменения, атомы вместо небольшого отталкивания стали сильно притягиваться друг к другу. Фактически, они единовременно оказались на вершине потенциальной энергии. Однако, благодаря действию лазеров, частицы не стали двигаться и терять энергию, а так и остались в этом состоянии.
Исследование тел с отрицательной температурой интересно не только с точки зрения термодинамики. Такие тела, по словам ученых, могут выступать в качестве модели темной энергии, которая "отвечает" за ускоренное расширение Вселенной.
Источник: Лента.Ру

29.12.2012 | Амилоиды оказались способны бороться с бактериями

Обнаружена связь между антимикробными белками и нейродегенерацией

Ученые обнаружили, что антибактериальные белки млекопитающих по своему действию иногда напоминают белки, ответственные за нейродегенерацию и старение мозга. Работа ученых опубликована в журнале PLoS Pathogens.
Исследователи установили, что катионный белок эозинофилов (ECP), который эти клетки иммунной системы используют для борьбы с бактериальными инфекциями, образует амилоиды. Амилоидами называются плотные белковые агрегаты, которые иногда появляется в межклеточном пространстве многоклеточных животных. Они практически неуязвимы для клеток-мусорщиков и могут накапливаться в течение всей жизни.
Традиционно считается, что причиной образования амилоидов является неправильное сворачивание белковых молекул, вызванное случайностью или мутациями в их последовательности. Однако, авторы показали, что в некоторых случаях эти агрегаты могут использоваться организмом для борьбы с инфекциями.
В ходе эксперимента ученые наблюдали при помощи флюоресцентной микроскопии действие разных концентраций ECP на клетки бактерий Escherichia coli. Они обнаружили, что образование агрегатов убивает бактерии, разрушая их клеточную стенку. При этом введение всего одной мутации в последовательность ECP одновременно и лишает белок способности образовывать амилоиды, и делает его безвредными для бактерий.
Образование амилоидов у человека вызывает или сопровождает развитие многих неизлечимых болезней нервной системы, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона и многих других. Результаты работы говорят о возможной эволюционной связи между антимикробными белками и белками, связанными с нейродегенеративными заболеваниями.
Источник: Лента.ру

28.12.2012 | У бактерий обнаружили систему противовирусного самоуничтожения

Малая РНК оказалась противоядием опасному белку

Биологи Кембриджского Университета изучили механизм работы системы ToxIN, которая защищает от вирусов бактерии Pectobacterium atrosepticum и Bacillus thuringiensis путем самоуничтожения зараженных клеток. Работа ученых опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые установили, что система ToxIN работает по принципу комплекса яда и противоядия. Ядом в данном случае выступает белок ToxN, способный полностью разрушать всю клеточную РНК (он относится к неспецифическим рибонуклеазам). Однако, работу ToxN сдерживает другой компонент системы - небольшая РНК ToxI.
Биологи показали, что РНК ToxI завязывается в узел и образует с рибонуклеазой ToxN комплекс из шести молекул (3+3), в котором работа яда становится невозможной.
Выживание бактерии имеющей систему ToxIN зависит от баланса яда и противоядия. Гены последних находятся на ДНК рядом друг с другом (в одном опероне), поэтому и яд, и противоядие синтезируются одновременно.
В норме противоядия синтезируется немного больше, но если клетку заражает вирус, противоядие исчезает, а более стабильный яд - остается. Это связано с тем, что бактериофаги, пытаясь перевести все ресурсы клетки на синтез собственных генов, прежде всего ингибируют работу генов хозяев. При этом гены противоядия также перестают синтезироваться и зараженная клетка умирает от действия ToxN.
Системы яда и противоядия хорошо известны у бактерий. Обычно в роли и яда и противоядия выступают белки, либо РНК как противоядие действует не на сам яд, а на кодирующую его матричную РНК. Уникальность системы ToxIN заключается в том, что небольшая РНК ингибирует действие опасного белка, связываясь с ним в специфических комплекс.
Интересно, что системы яда и противоядия не обязательно несут противовирусную функцию. Многие из них являются эгоистичными генетическими элементами, которые за счет яда просто обеспечивают свое копирование. Клетка, случайно потерявшая эти эгоистичные гены, оказывается неспособна синтезировать новое противоядие. Поскольку внутри такой клетки уже присутствует довольно стабильный яд, она умирает.
Источник: Лента.ру

28.12.2012 | Черви стали биореактором для производства квантовых точек

Дождевиков сделали источником частиц теллурида кадмия

Британские ученые научились производить квантовые точки теллурида кадмия при помощи дождевых червей Lumbricus rubellus. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Квантовыми точками называют частицы полупроводников, в которых электроны, из-за микроскопического размера тела, обладают необычными свойствами. Квантовые точки способны флюоресцировать, а длина волны испускаемого ими света зависит от размера частиц. Применение квантовых точек в биологических экспериментах часто ограничено тем, что получающиеся частицы нерастворимы в воде.
Для создания водорастворимых квантовых точек авторы решили использовать обыкновенных дождевых червей. Они обратили внимание на то, что у этих животных существует развитая система нейтрализации ионов тяжелых металлов. Такие ионы транспортируются в специальную ткань, которая выполняет у червей функцию печени.
В ходе эксперимента авторы выращивали красноватых дождевиков Lumbricus rubellus в течение 11 дней на почве, в которую были искусственно добавлены хлорид кадмия CdCl₂ и теллурит натрия Na₂TeO₃.
В теле животных ионы металлов восстанавливались и комбинировались в квантовые точки. Ученые выделяли полученные частицы из ткани червей и использовали их для окраски клеточных культур. Полученные квантовые точки легко окрашивали раковые клетки, а после небольшой обработки полиэтиленгликолем их "проглатывали" и макрофаги. Квантовые точки используются не только для окраски клеток, но также и как источники излучения или поглощающие пигменты в фотоэлементах. Недавно ученые предложили использовать их для для создания источников одиночных фотонов, необходимых для осуществления квантовой защищенной связи. Источник: Лента.ру

30 декабря 2012 || Р. Бойль: он сделал из химии науку

Михаил Кечинов

30 декабря родился Роберт Бойль (1627-1691), английский химик и физик, один из учредителей Лондонского королевского общества. Работы Бойля дали повод Ф. Энгельсу сказать: "Бойль делает из химии науку".

Роберт Бойль был сыном знатного вельможи. Место его рождения - Ирландия, Лисмор. Он получил блестящее образование. Учился в Итоне, Женеве, Франции, Италии.
С 1654 года Бойль поселяется в Оксфорде, где посвятил себя занятиям физикой, химией, философией.
Физика газов во 2-й половине XVII века только начинала оформляться как наука о природе, основанная не только на размышлениях, но и на тщательных экспериментах. Одной из задач, которые старались понять физики, была природа давления воздуха.
Немецкий ученый Герике показал, что воздух оказывает давление. Он заставил лошадей растаскивать сферу, состоящую из двух половинок, из которой был выкачан воздух.
Опыт Герике произвел большое впечатление на современников. Бойль предпринял большую серию опытов, стараясь понять, как изменяется давление газа, если изменять его объем. Бойль думал, что газ связан со стенками сосуда какими-то нитями, и старался понять, почему увеличивается давление газа, когда газ сжимается. Он не смог найти ответа на этот вопрос. Должно было пройти более 150 лет, пока не укрепилась атомная теория газа, и Максвелл смог вывести формулу, связывающую давление газа с ударами атомов о стенку сосуда.
Но опыты Бойля привели к важному открытию. Записывая результаты своих опытов, он составил большие таблицы. Его ассистент Тоунлей увидел в этих таблицах обратную пропорциональность между давлением газа и его объемом. Через некоторое время подобное открытие совершил и французский ученый Мариотт. Мы все со школьных лет знакомы с законом Бойля - Мариотта, однако справедливее было бы название "закон Бойля - Тоунлея".
Бойля можно считать одним из первых ученых, которые противопоставили схоластическим рассуждениям тщательное экспериментальное исследование физических и химических явлений. В Оксфорде он стал одним из основателей Общества наук, которое в 1668 году переместилось в Лондон и превратилось впоследствии в английскую академию наук - Лондонское королевское общество.
Бойль получил известность и своими взглядами на строение вещества. Его сочинения "Химик-скептик" (1661) и "Происхождение форм и свойств согласно корпускулярной философии" (1666) сыграли определенную роль в утверждении атомной теории вещества.
Источник Yandex - News Subscription - химические новости

27.12.2012 | Лазер заставил двигаться левитирующий графит

Магнитной левитацией научились управлять дистанционно

Японские инженеры научились двигать левитирующий в магнитном поле графит при помощи лазерного луча. Работа ученых опубликована в журнале Journal of the American Chemical Society, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Phys.Org.
Диамагнетики, в отличии от пара- и тем более ферромагнетиков, попадая в магнитное поле, отталкиваются от него. Однако, сила отталкивания обычно невелика, и для эффекта левитации требуется сильное магнитное поле.
Левитация графита основана на его выраженных диамагнетических свойствах. Ранее ученые показали, что у пиролитического графита отталкивание в магнитном поле настолько велико, что способно преодолевать силу гравитационного притяжения даже при использовании обычных (не сверхпроводящих) стационарных магнитов.
Авторы новой работы обратили внимание на то, что диамагнетические свойства, а, следовательно и сила отталкивания в магнитном поле, сильно зависят от температуры.
Ученые показали, что при равномерном нагревании левитирующего графитового диска лазерным лучом он постепенно опускается. Если нагревать такой диск только с одной стороны, графитовая "шайба" начинает двигаться над полем стационарных магнитов в сторону более горячего края. Кроме того, если диск поместить над одиночным магнитом и нагреть его несимметрично, графит начинает вращаться.
Левитирующее движение в магнитном поле хорошо известно ученым. Транспортные средства, которые используют этот эффект, называются маглевы. Один из самых известных маглевов - выкоскоростной поезд, соединяющий шанхайское метро с аэропортом Пудун. Однако, в существующих маглевах управление движением осуществляется при помощи переменного магнитного поля, а не изменения свойств двигающегося тела.
Источник: Лента.ру

26.12.2012 | Ботаники объяснили появление энергоэффективных растений

Возникновение C₄ фотосинтеза связали с анатомией проводящих пучков Ученые проследили эволюцию предков современных злаков и установили, что появление растений, фотосинтез которых идет по энергоэффективному C₄-пути, было определено историческими особенностями их анатомии. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а ее краткое содержание пересказывает сайт Университета Брауна. Фотосинтез, точнее, та его часть, которая связана с фиксацией углекислого газа, у некоторых растений идет по особому, так называемому С₄-пути. Этот путь позволяет более эффективно, чем обычно (при условии достаточного количества света) преобразовывать CO₂ в сахара. Этот способ фотосинтеза в течении эволюции возникал независимо не менее 62 раз, однако растения, которые его "изобрели" чаще всего относятся к особой филогенетической группе (кладе) внутри семейства злаков - PACMAD. До сих пор оставалось непонятным, почему представители этой группы чаще других становились на путь С₄. Ботаники провели микроанатомический анализ строения листьев 157 ныне существующих видов злаков из клады PACMAD (она включает как C₄, так и C₃-растения) и сестринской клады BEP. Исследователей интересовало строение проводящих пучков, по которым в листьях транспортируется жидкость. Точнее говоря, авторы обратили внимание на размеры и форму клеток обкладки проводящих пучков, которые играют важную роль в фотосинтезе по пути C₄ - именно в этих клетках у С₄-растений происходит фиксация CO₂. Используя эволюционное дерево злаков и знание о строении их современных представителей, ученые установили, что возникновение C₄ пути было связано с особенностями строения проводящих пучков растений группы PACMAD. Оказалось, что клетки обкладки у таких растений были увеличены и тесно связаны друг с другом еще задолго до того, как возник сам способ фотосинтеза по пути С₄. В то же время у злаков группы BEP клетки обкладки со временем уменьшились и стали не приспособлены для использования нового пути фиксации CO₂. Фотосинтез по С₄ пути проводят многие культурные растения - кукуруза, сахарный тростник и сорго. Во многом, именно такой способ фиксации CO₂ объясняет их экономическую успешность. Источник: Лента.ру

25.12.2012 | Графен помог создать гибкие фотоэлементы

Одноатомный углерод выступил в качестве прозрачного электрода

Инженеры Массачусетского технологического института создали на основе графена и нитевидных нанокристаллов оксида цинка гибкие гибридные фотоэлементы. Описание работы опубликовано в журнале Nano Letters, а ее краткое содержание пересказывается на сайте института.
Устройство состоит из одноатомного слоя графена, покрытого защитным полимерным слоем. На нем расположены нитевидные нанокристаллы оксида цинка, покрытые квантовыми точками из сульфида свинца или органическим полимером P3HT. Графен выступает в качестве прозрачного электрода, через который в устройство попадает свет, а квантовые точки являются поглотителями излучения.
Фотоэлементы подобной архитектуры уже создавались ранее, но вместо графена в них обычно использовался оксид индия-олова (ITO). Применение графена вместо неорганического оксида сделало новое устройство гибким.
Эффективность работы созданного авторами прототипа достигает 4,2 процентов, что достаточно мало по сравнению со стандартными кремниевыми фотоэлементами, но сравнимо с эффективностью подобных экспериментальных устройств.
Ранее исследователи использовали графен для создания полностью углеродного фотоэлемента. В качестве светопоглощающего вещества в нем выступали углеродные нанотрубки. При этом эффективность экспериментальной солнечной батареи не превышала одного процента.
Источник: Лента.ру

24.12.2012 | Физики помогли палеонтологам разглядеть зубы древней ящерицы

Ученые получили новый метод элементарного анализа окаменелостей

Физики разработали новый метод исследования палеонтологических отпечатков, который позволяет разглядеть элементы анатомии, незаметные для глаза и микроскопа. Работа опубликована в журнале Applied Physics A, а ее краткое содержание приводит ScienceNow.
Метод основан на облучении окаменелости рентгеновскими лучами высокой энергии и наблюдении возникающей флюоресценции. Разные атомы переизлучают фотоны с разной длиной волны, поэтому метод позволяет рассмотреть расположение элементов на поверхности объекта. Кроме того, в отличие от использующейся сейчас масс-спектрометрии, рентгеновская флюоресценция не разрушает и не вносит изменения в сам объект.
С помощью нового метода авторам удалось установить, что окаменелость возрастом в 50 миллионов лет, которую палеонтологи считали отпечатком сброшенной во время линьки шкуры ящерицы, на самом деле является отпечатком самой ящерицы. Это выяснилось благодаря тому, что в области головы были обнаружены регулярно расположенные пятна фосфора, соответствующие зубам рептилии. Поскольку зубы во время линьки ящерицы не сбрасывают, то окаменелость может быть только отпечатком самого животного.
Ученые считают, что новый метод может быть особенно полезен при анализе уже хорошо исследованных отпечатков, так как дает о них новую информацию.
Ранее химический анализ окаменелостей позволил установить, что чернила у древних каракатиц практически не отличались от чернил современных моллюсков. Возраст исследованных отпечатков составил около 160 миллионов лет.
Источник: Лента.ру

21.12.2012 | Создано вещество в новом магнитном состоянии

Физики доказали существование квантовых спиновых жидкостей

Физики Массачусетского технологического института экспериментально показали возможность существования веществ в состоянии квантовой спиновой жидкости. Работа ученых опубликована в журнале Nature, краткое ее содержание можно прочитать на сайте института.
Магнитное состояние материала определяется ориентацией магнитных моментов его электронов. Если ориентация у разных молекул в веществе локально совпадает, оно обладает магнитным моментом. Такие вещества называются ферромагнетиками. Если отдельные магнитные моменты ориентированы в противоположные стороны, их действие взаимно компенсируется. Такие вещества называют антиферромагнетиками.
В конце прошлого века было предсказано существование веществ, у которых ориентация магнитных моментов постоянно меняется. Такие вещества, хотя и являются твердыми, с точки зрения магнитных свойств ведут себя как жидкости, отсюда их общее название - квантовая спиновая жидкость (QSL).
Авторам удалось впервые доказать существование таких веществ, получив монокристалл минерала гербертсмитита и подвергнув его облучению нейтронами. В ходе исследования ученым удалось не только показать, что материал ведет себя так, как предсказывает теоретическая модель, но и подтвердить одну из спорных моделей поведения спинов.
Открытие квантовых спиновых жидкостей имеет важное значение для изучения высокотемпературной сверхпроводимости и квантового запутывания в твердых веществах.
Источник: Лента.ру

17.12.2012 | Ванадиевые "мышцы" нанороботов стали тысячекратно сильнее человеческих

Создан микроскопический привод на основе оксида ванадия

Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли создали микроскопический привод на основе оксида ванадия, удельная сила которого превышает силу человеческих мышц на три порядка. Работа опубликована в журнале Nanoletters, а ее краткое содержание приводит сайт лаборатории.
Изобретение привода стало неожиданным результатом работы ученых, занимавшихся фазовым переходом в оксиде ванадия. Этот материал при нагревании свыше 65 градусов из изолятора становится проводником. При этом, как установили авторы, переход сопровождается сжиманием материала в одном и расширением в двух других направлениях.
Обычно при создании электронных устройств сжимаемость нежелательна, так как она может стать причиной разрывов контактов. Однако она позволяет использовать оксид ванадия для создания микроскопических приводов миниатюрных машин. В созданном авторами прототипе привода имеется восемь полос оксида ванадия, покрытых с одной из сторон металлическим хромом. Нагревание одной из полос на 15 градусов Цельсия (при помощи тока или лазерного луча) приводит к тому, что она сгибается подобно пальцу на руке. При одновременном нагревании всех полосок прототип совершает характерные хватательные движения.
Авторы утверждают, что при той же массе, сила, развиваемая новым приводом, в тысячу раз превосходит силу мышц животного. По сравнению со стандартным в микротехнике пьезоэлектрическим приводом, ванадиевый гораздо проще, требует меньшего напряжения тока, а его диапазон сокращения гораздо больше.
Механические приводы, используемые в микротехнике, сильно отличаются от подобных макроскопических устройств. Интересно, что только некоторые из них являются механическими двигателями в полном смысле слова. Например, биологические "молекулярные машины" таковыми обычно не являются, так как их работа основана на химическом сродстве и не подразумевает сохранения инерции.
Источник: Лента.ру

07.12.2012 | Зрительный пигмент "увидел" невидимый красный цвет

Мутации в белке изменили спектр поглощения ретиналя

Ученые Мичиганского государственного университета смогли создать на основе ретиналя оптический пигмент, который поглощает глубокий красный цвет с длиной волны на 100 нанометров больше, чем видит человеческий глаз. Работа опубликована в журнале Science, а ее краткое содержание приводится там же в редакционной статье, а также на сайте Nature.
Авторы исследования изучали механизмы, лежащие в основе различий в спектре поглощения зрительных белковых пигментов с разной специфичностью. В их составе за поглощение света отвечает одно и то же соединение - ретиналь (ковалентно присоединенный к белку витамин А), но в комплексе с разными белками (опсинами) ретиналь имеет разные максимумы поглощения. Так, пигменты синего, зеленого и красного цвета поглощают с максимумами в районе 420, 530 и 560 нанометров.
Чтобы прояснить, как именно аминокислотное окружение белка влияет на спектр поглощения ретиналя, ученые создали набор мутантных протеинов, где это окружение было изменено. Для упрощения процесса авторы работали не с самим опсином, а с белком-транспортером ретинола hCRBPII.
Оказалось, что заменив во внутренней стороне "ретинального кармана" белка всего несколько аминокислот, можно существенно изменить спектр поглощения пигмента. Так, авторам удалось сдвинуть максимум поглощения красного пигмента до 644 нанометров и заставить его поглощать невидимую человеку часть спектра. При возникновении подобных мутаций в опсине, люди, обладающие такими пигментами, воспринимали бы существенно больше оттенков красного, чем это возможно сейчас.
Различными пигментами на основе ретиналя обладают не только позвоночные, но даже одноклеточные водоросли. Совмещенные с ионными каналами пигменты последних используются, например, в оптогенетике для выборочной активации светом отдельных нейронов.
Источник: Лента.ру

06.12.2012 | Оптические волокна сплетут в электрогенерирующую ткань

Физики создали тонкие кремниевые фотоэлементы

Физики из Университета Пенсильвании создали тонкие кремниевые оптические волокна, которые способны улавливать свет и производить из него электричество. Работа ученых опубликована в журнале Advanced Materials, а ее краткое содержание приводится в пресс-релизе университета.
Исходно команда авторов работала над проблемой соединения оптических волокон с плоскими кремниевыми микросхемами. Однако, в ходе исследования выяснилось, что на основе кремния можно создать волокна с интегрированными электронными компонентами.
На поперечном срезе видно, что волокна фактически состоят из трех классических полупроводниковых зон. При облучении светом такие волокна генерируют электричество, хотя эффективность этого процесса в сообщении не указывается.
Благодаря своей тонкости (их диаметр составляет около 10 микрометров), волокна могут не повреждаясь легко сгибаться. Авторы надеются, что такие волокна можно будет сплетать в нити для создания электрогенерирующих тканей. На данный момент длина изготавливаемых волокон составляет около метра, но, по словам исследователей, может быть увеличена до 10 метров.
Подавляющее большинство существующих солнечных панелей создаются из кристаллического или аморфного кремния. Последний допускает создание устройства с некоторым уровнем гибкости. Эффективность преобразования света в электричество лучших из солнечных батарей составляет на данный момент около 40 процентов. Также, сейчас активно ведутся разработки панелей, где углеродные нанотрубки и графен частично или даже полностью заменяют кремний и металлические электроды.
Источник: Лента.ру

04.12.2012 | Нейрогенез связали с синтезом липидов

Обнаружен новый механизм управления делением своловых клеток мозга

Ученые установили, что деление стволовых клеток мозга управляется генами, связанными с синтезом липидов. Работа опубликована в журнале Nature, а ее краткое содержание приводит пресс-релиз Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе.
Авторы показали, что при ингибировании синтеза новых липидов клеточной мембраны у стволовых клеток блокируются процессы деления. Этот синтез, который осуществляется белковым комплексом синтазы жирных кислот (Fasn) управляется геном Spot14. В отличие от зрелых нейронов, у стволовых клеток синтаза Fasn активно работает, превращая потребляемую глюкозу в "кирпичики" для мембран новых клеток. Такая связь метаболизма с делением указывает ученым мишень, воздействуя на которую, потенциально возможно стимулировать нейрогенез.
Стволовые клетки мозга являются единственным источником новых нейронов в мозге взрослого животного. У млекопитающих они расположены в двух областях - в обонятельных луковицах и в области гиппокампа. Первая из этих зон, как показали недавние исследования, у человека не участвует в нейрогенезе, однако он достаточно активно идет во второй зоне.
Механизмы, запускающие деление своловых клеток и образование из них новых нейронов пока изучены достаточно слабо. Известно, что на уровне организма на этот процесс может влиять физическая активность и лекарства-антидепрессанты.
Источник: Лента.ру

04.12.2012 | Графен оказался обладателем "полупрозрачной смачиваемости"

Поверхностные свойства однослойного углерода разочаровали ученых

Ученые из Массачусетского технологического института установили, что однослойный углерод сохраняет свойства смачиваемости той поверхности, на которой он располагается, однако лишь до некоторых пределов: на сверхгидрофильные и сверхгидрофобные поверхности это не распространяется. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте института.
Свои выводы ученые сделали на основе как компьютерного моделирования взаимодействия молекул воды с графеном, так и на экспериментах с реальным веществом.
Авторы показали, что при нанесении одноатомного углерода на водоотталкивающую поверхность она становится проводимой для тока, но при этом сохраняет довольной высокий уровень гидрофобности. По словам авторов, этот уровень (который оценивается по углу контакта между жидкостью и плоскостью материала) - один из самых высоких для плоских материалов. Тем не менее, при нанесении на сверхгидрофобные и сверхгидрофильные поверхности эффект "прозрачности" поверхностных свойств у плоского углерода пропадает. Крайне водоотталкивающие материалы становятся умеренногидрофобными и наоборот.
Подавляющее большинство хорошо проводящих ток материалов также хорошо смачиваются и, соответственно, становятся подвержены коррозии. Для получения одновременно водоотталкивающих и проводящих веществ, ученые возлагали большие надежды на графен, так как считалось, что его прозрачность для смачиваемости неограниченна. Новые данные говорят о том, что сделать при помощи одноатомного углерода полностью не смачиваемые и не подверженные коррозии (наподобие например, таких) проводящие материалы, по-видимому, не удастся.
Источник: Лента.ру

04.12.2012 | Физики рассмотрели поведение спинов в потенциальной "нанопамяти"

Ученые впервые измерили электронную динамику наномагнитов

Европейские физики рассмотрели динамику поведения спинов в системе наномагнитов, облучив их комплексы нейтронами. Работа ученых опубликована в журнале Nature Physics, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Института имени Лауэ-Ланжевена в Гренобле.
Авторы изучали наномагниты на основе кольцевых органических комплексов, которые несут несколько атомов металлов. Спины электронов обладают в таких системах необычными свойствами, что объясняется строгим конечным размером последних. Подобные комплексы интересуют ученых как потенциальные устройства хранения информации в квантовых компьютерах.
Ученые показали, что поведение спинов электронов в таких системах можно измерить напрямую, без использования компьютерного моделирования. Для этого физики облучали кристаллические образцы пучком нейтронов и фиксировали их рассеяние. Измерение позволило составить карту магнитных моментов в комплексе и проследить их динамику.
Ранее математики из Массачусетского технологического института показали, что в квантовых системах с тремя состояниями спина запутанность растет с увеличением количества частиц. Это означает, что в будущем возможно создание квантовых систем с большим количеством одновременно запутанных частиц. Такие системы требуются для любых относительно сложных квантовых вычислений.
Источник: Лента.ру

03.12.2012 | Нанотрубки помогли рассмотреть кровеносные сосуды

Создана технология получения рекордно четких инфракрасных фотографий

Ученые Стенфордского университета создали технологию получения рекордно четких инфракрасных фотографий сосудов, которая использует в качестве флюоресцентного красителя углеродные нанотрубки. Работа исследователей опубликована в журнале Nature Medicine, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета.
Для получения изображения мышам внутривенно вводили водный раствор нанотрубок, а затем облучали подопытных животных лазером. Длина волны возбуждающего света находилась в близком инфракрасном диапазоне (800 нанометров), благодаря чему ей удавалось проникать в тело на глубину около одного сантиметра. Поглощая свет лазера, нанотрубки переизлучали его уже с большей длиной волны - около 1000-1400 нанометров. Этот свет и фиксировали приборы.
В результате, авторам удалось рассмотреть сосуды в конечностях грызунов с беспрецедентной точностью. Добиться этого, по словам ученых, удалось благодаря тому, что флюоресценция у нанотрубок происходит на длинах волн, которые очень слабо поглощаются биологическими тканями.
Получение трехмерных изображений тканей и органов при помощи облучения оптическим светом называется оптической томографией. В оптической томографии, в отличие от инфракрасной фотографии, для восстановления трехмерного изображения используется компьютерное моделирование и не применяются флюоресцентные красители. Это делает такую технологию более подходящей для человека, но ограничивает разрешение получаемых изображений.
Источник: Лента.ру

03.12.2012 | Минобрнауки проведет всероссийский аудит ученых

Вместе с ведомством эффективность ученых проверит консалтинговая компания PwC

Министерство образования и науки проведет до середины лета 2013 года всероссийский научный аудит, который оценит эффективность деятельности ученых и научных организаций. Об этом сообщают "Известия" со ссылкой на источник в ведомстве.
Совместно с Минобрнауки оценивать работу ученых будет консалтинговая компания PricewaterhouseCoopers. В компании подтвердили наличие договоренностей с ведомством, но отказались рассказывать подробности. Проект, по словам сотрудников PwC, находится еще на начальной стадии.
Аудит обойдется бюджету в 90 миллионов рублей. По мнению авторов программы, он позволит повысить эффективность работы ученых и грамотно перераспределить бюджетные средства на перспективные научные разработки. В дальнейшем планируется проводить подобный аудит регулярно, создав автоматизированную систему мониторинга.
PwC, пишут "Известия", займутся анализом российского и зарубежного опыта оценки деятельности ученых и создадут систему комплексной оценки, включающей в себя публикации, регистрацию интеллектуальной собственности, получение грантов, участие в прикладных разработках и другие параметры. Каждому ученому будет присужден индивидуальный номер, который позволит оперативно отслеживать информацию.
Кроме того, как рассказал изданию заместитель министра образования и науки Игорь Федюкин, по итогам аудита предполагается создать "научную карту", на которой будут отмечены успешные и не очень лаборатории, а также заняться проверкой научных сертификатов.
Публикации, гранты, прикладные разработки и регистрация интеллектуальной собственности вошли в число параметров (.pdf), которые Минобрнауки разработало для оценки эффективности деятельности вузов. При этом в результатах мониторинга эти параметры не учитывались: ведомство ограничилось 5 показателями взамен 47. Система оценки вузов подверглась резкой критике со стороны академической, научной и преподавательской общественности.
Источник: Лента.ру

28.11.2012 | Ученые скрестили графен и нанотрубки

Новый материал пригодится для изготовления суперконденсаторов

Ученые Университета Райса создали гибридный материал, в котором соединили графен и нанотрубки в единый ковалентный лист углерода. Работа опубликована в журнале Nature Communications, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета.
Сперва на листе меди авторы выращивали двумерный лист графена, а затем наносили на него железный катализатор и покрывали его слоем оксида алюминия. Полученный "сэндвич" в условиях высокой температуры обрабатывали ацетиленом и этиленом, в результате чего на поверхности графена вырастал "лес" углеродных нанотрубок. Катализатор вместе с оксидом алюминия при этом отодвигался от подложки.
В новом материале нанотрубки оказываются соединены с графеном ковалентно - при помощи семичленных углеродных циклов. Фактически, весь такой материал представляет собой единый лист углерода. Благодаря этому, в местах соединения не возникает дополнительного сопротивления.
Высота нанотрубок в полученном материале строго контролируется и составляет 120 микрометров. Это на несколько порядков больше, чем их средний диаметр. Полученный гибрид обладает крайне высокой удельной поверхностью - около 2 тысяч квадратных метров на грамм вещества. Недавно получены вещества с еще большей удельной поверхностью, но они не могут быть такими же хорошими проводниками, как двумерный углерод.
Гибридный материал может оказаться идеальным кандидатом для создания электродов в ионисторах(суперконденсаторах). Ионисторы являются электрохимическими источниками питания, промежуточными между конденсаторами и аккумуляторами. Поскольку в качестве обкладок в них выступают слои ионов, то от электродов ионисторов требуется одновременно высокая удельная поверхность и низкое сопротивление - как раз те качества, которыми обладает новый материал.
Ранее другая группа исследователей представила прозрачные и гибкие ионисторы, созданные при помощи придания углероду сложной текстуры.
Источник: Лента.ру

27.11.2012 | Российская система образования оказалась на 20 месте в мире

Лидерами рейтинга образования стали Финляндия, Южная Корея и Гонконг

Российская система образования оказалась на двадцатом месте в мире по результатам исследования аналитической компании Economist Intelligence Unit, сообщает BBC News. Первое место в рейтинге занимает Финляндия, остальные позиции в первой пятерке занимают азиатские страны: на втором месте Южная Корея, за ней следуют Гонконг, Япония и Сингапур.
На шестом месте оказалась британская система образования, на седьмом - Нидерланды, за ними идут Новая Зеландия, Швейцария и Канада. США занимают 17 место, на 18 и 19 местах, непосредственно перед Россией, находятся Венгрия и Словакия.
Рейтинг основан на международных тестах на грамотность, знание математики и базовые научные знания, проводимых раз в три-четыре года (таких как PISA, TIMMS и PIRLS). Кроме того, при составлении рейтинга учитывались такие показатели, как процент учеников, окончивших школу, и процент выпускников вузов.
Исследование было проведено по заказу компании Pearson, которая занимается анализом и разработкой систем образования. По словам руководителя проекта, сэра Майкла Барбера, исследование направлено на то, чтобы составить представление о факторах, которые влияют на качество образования.
Как пишет The Times, по итогам исследования в Pearson пришли к выводу, что одним из основных факторов качества образования является забота государства об учителях. Исследователи отмечают, что речь идет скорее об уважении к учителям и отношении к ним со стороны государства, чем о заработной плате: к примеру, в Южной Корее учителя получают зарплату вдвое больше средней, но в Финляндии заработок учителя примерно равен среднему по стране.
Что касается других показателей, то исследователи установили, что у лидеров рейтинга системы образования выстроены слишком по-разному, чтобы установить линейную зависимость качества образования от таких факторов, как самостоятельность школ или количество предметов по выбору. Таким образом, в Pearson заключили, что для проведения успешных реформ в области образования необходим системный подход.
Источник: Лента.ру

12.11.2012 | Созданы прозрачные и гибкие источники питания

Инженеры разработали ионисторы на углеродных пленках

Американские инженеры создали прозрачные и гибкие ионисторы, которые могут стать источниками питания для мобильных устройств следующего поколения. Работа опубликована в журнале Scientific Reports, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Северо-Западного Университета.
В основе нового устройства - тонкие углеродные пленки необычной формы. Они имеют глубоко текстурированную поверхность в форме так называемых "углеродных наночашек". Благодаря такой текстуре увеличивается поверхность соприкосновения между пленкой, которая выступает в роли электрода и "наполнителем" - полимерным электролитом.
Чтобы продемонстрировать работоспособность технологии для создания источников питания нового класса, авторы создали небольшой прототип. В приводимом видео инженеры используют его для питания светодиода, расположив устройство поверх экрана смартфона. Видно, что ионистор очень хорошо пропускает свет, хотя и не является совершенно прозрачным. Кроме того, авторы демонстрируют, что батарею можно сгибать и это никак не изменяет ее электрические показатели.
Ионисторы (или суперконденсаторы) являются электрическими устройствами в некотором смысле промежуточными между классическими конденсаторами и химическими аккумуляторами. В качестве обкладок в ионисторах выступают слои ионов на границе электрода и электролита. Чем больше площадь этой границы, тем больше емкость устройства. К преимуществам ионисторов относятся высокая скорость зарядки и малая деградация даже после тысяч циклов работы.
Новая разработка инженеров может пригодиться для создания полностью прозрачных электронных устройств. Технологии изготовления многих других компонентов таких устройств, например, сенсорных панелей и экранов уже существуют.
Источник: Лента.ру

12.11.2012 | Полимерную "кожу" научили восстанавливаться после порезов

Инженеры создали регенерирующий электропроводный полимер

Американские инженеры создали полимерную "кожу", которая способна восстанавливать после порезов не только свои механические, но и электрические свойства. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology, а ее краткое содержание приводит ScienceNow.
Созданный авторами материал состоит из нековалентного (супрамолекулярного) органического полимера с включениями наночастиц металлического никеля. Полимер обеспечивает материалу гибкость и способность сращиваться в месте разреза, а никель наделяет его хорошей электропроводностью.
Когда ученые разрезали кусочек полученной "кожи" скальпелем, а затем вновь совмещали полученные края, для склеивания было достаточно всего 15 секунд. При этом проводимость восстанавливалось более чем на 98 процентов. Кроме того, такое разрезание с последующим склеиванием можно было проводить многократно.
Химики уже не первый год работают с самовосстанавливающимися полимерами. До сих пор, однако, им не удавалось создать материал, который одновременно и хорошо проводит электричество и способен регенерировать. Частично это связано с тем, что традиционно использующиеся в электронике материалы (например, кремний) весьма хрупки.
Чтобы придать синтетическим материалам сходство с биологическими тканями, ученые используют разные подходы: создают внутри них "сосуды" с запасным полимером, совмещают органические полимеры с металлическими прослойками или используют молекулы с чередующимися гидрофильными и гидрофобными "хвостами". Для создания самовосстанавливающегося бетона инженеры помещают внутрь его гранулы со специальными бактериями.
Источник: Лента.ру

09.11.2012 | Нанокристаллы помогут в производстве "солнечного" водорода

Создана долгоживущая система преобразования света Солнца

Химики из Университета Рочестера создали рекордно долгоживущую систему для производства водорода при помощи энергии солнечного света. Работа ученых опубликована в журнале Science, а ее краткое содержание пересказывает ScienceNow.
Сложность использования энергии солнца для непосредственного синтеза газообразного водорода заключается в том, что большинство органических красителей, которые для этого используются, быстро разрушаются. Поэтому, авторы решили обратиться к нанокристаллам полупроводников, которые тоже способны поглощать свет определенной длины волны (их квантовые свойства определяются размером), но при этом гораздо более устойчивы.
В основе полученной системы лежат нанокристаллы селенида кадмия (CdSe), и ионы никеля, которые катализируют непосредственный синтез молекулярного водорода. Ионы никеля находятся в водном растворе, поэтому для того, чтобы туда же поместить нанокристаллы, авторы нанесли на них гидрофильное покрытие из дигидролипоевой кислоты. Вещество подобрано таким образом, чтобы обеспечивать растворение твердых наночастиц, но при этом не обволакивать их полностью, так как для работы требуется обеспечить контакт между кристаллами и раствором.
В результате, ученые получили довольно эффективную систему, в которой почти каждый третий поглощенный квант использовался для производства водорода. Каждая наночастица производила около 7 тысяч молекул водорода в час, при этом процесс мог продолжаться в течение нескольких недель.
Водород часто рассматривают как перспективную замену ископаемому топливу в качестве аккумулятора энергии. Его сгорание приводит к образованию только одного вещества - воды. Однако, и производство водорода путем гидролиза, и его хранение на сегодняшний день представляют очень серьезные технические трудности.
Источник: Лента.ру

06.11.2012 | Лазеры уменьшили до размера вируса

Основой устройства стали золотые крылья "нанобабочки"

Американо-корейская группа инженеров научилась создавать микроскопические лазеры, размеры которых не превышают размер средней вирусной частицы. Работа ученых опубликована в журнале Nano Letters, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Северо-Западного Университета.
Микроскопические устройства собраны на полиуретановой подложке, в состав которой включен органический краситель. Именно он является рабочим телом лазера - тем веществом, которое сначала переводится в высокоэнергетическое состояние, а затем испускает фотоны когерентного света.
На подложке в правильном порядке расположены золотые резонаторы, имеющие, в терминологии авторов, форму "3D бабочки" (она представляет собой две противоположные грани пирамиды). Именно они испускают когерентные фотоны. Размеры индивидуальных резонаторов не превышают 250 нанометров, что существенно меньше, чем длина волны испускаемого света (800 нанометров). По словам физиков, этого удается достичь благодаря крайней компрессии поля, объясняемой особенной геометрией резонатора.
Подобные миниатюрные устройства представляют интерес прежде всего в качестве источников света для оптических компьютеров. В них вместо управления током для проведения вычислений проводится манипуляция фотонами. Работы над оптическими компьютерами ведутся с начала 90х годов. Потенциально, такие устройства за счет большей скорости фотонов по сравнению с электронами в среде могут достичь гораздо большей производительности.
Источник: Лента.ру

01.11.2012 | Создан полностью углеродный фотоэлемент

Новый фотоэлемент собрали из углеродных нанотрубок и графена

Инженеры Стенфордского университета создали первый в мире фотоэлемент, полностью состоящий из различных соединений углерода. Работа ученых опубликована в журнале ACS Nano, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета.
За поглощение света в устройстве отвечают углеродные нанотрубки и фуллерены - шарообразные соединения углерода C60. В отличие от кремния, они способны эффективно поглощать не только видимый свет, но и инфракрасное излучение.
Ранее другая группа исследователей уже использовала углеродные нанотрубки для создания фотоэлементов вместо кремния. Однако, на этот раз из углерода были сделаны и электроды, отводящие образующееся в устройстве электричество. Обычно для этого в пленочных солнечных панелях используются металлы и оксиды индия и олова. В новом устройстве инженеры заменили их на графен - одноатомное соединение углерода. Благодаря своей тонкости он прозрачен для света, но при этом хорошо проводит электричество.
Эффективность прототипа новой солнечной батареи пока невелика - менее одного процента. При этом лучшие на сегодняшний момент фотоэлементы преобразуют свет в электричество с эффективностью до 24 процентов. Тем не менее, по словам авторов, эффективность углеродных панелей можно значительно увеличить. В то же время, стоимость редких металлов, необходимых для производства традиционных фотоэлементов, в обозримом будущем будет только расти.
Источник: Лента.ру

16.10.2012 | Наномагниты помогут изучать клеточные контакты

Создан метод контроля натяжения клеточных мембран

Ученые создали устройство, которое позволяет одновременно управлять натяжением мембран у тысяч исследуемых клеток. Работа опубликована в журнале Nature Methods, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Основой устройства является подложка из микроскопических управляемых магнитов, на которые наносятся клетки. Положение клеток на подложке контролируется распределением фибронектина - якорного белка, к которому они самопроизвольно присоединяются. Фибронектиновая пленка наносится в строго определенных местах на фиксированном от магнитов расстоянии.
Перед тем, как нанести клетки на подложку, в них вводили магнитные наночастицы. Проникновение частиц проходило без инъекции - клетки поглощали соответствующим образом обработанные микроскопические магниты самостоятельно. Затем клетки наносили на подложку, где они самопроизвольно "рассаживались" по заранее отведенным местам.
Когда исследователи активировали магниты на подложке, наночастицы притягивались к ним и с определенной силой растягивали изнутри клеточную мембрану. Для каждой из фиксированных на подложке клеток этим процессом можно было управлять отдельно.
Натяжение мембран и клеточные контакты являются одними из самых важных управляющих сигналов в жизни клеток многоклеточного организма. Например, у тех из них, что в культуре свободно растут на подложке и у тех, что образуют монослой, сильно отличается работа очень многих генов. Многие из этих генов связаны с возникновением рака. В то же время, методов изучения влияния физических действий на мембрану у биологов до сих пор очень мало.
Источник: Лента.ру

15.10.2012 | Источником лунной воды оказался солнечный ветер

Ученые провели новый анализ реголита из "Аполло"

Новый анализ образцов лунной почвы, доставленных аппаратом "Аполлон", показал, что наиболее вероятным источником содержащейся в ней воды является солнечный ветер. Работа опубликована в журнале Nature Geoscience, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Университета Мичигана.

Ученые исследовали образцы лунного грунта, образованные в результате попадания на поверхность спутника метеоритов - стеклянные агглютинаты. Они составляют около половины массы находящегося на поверхности Луны грунта. Авторы работы изучали их состав методом инфракрасной спектроскопии и тандемной масс-спектрометрии.
Исследователям удалось показать, что в лунной породе повышено содержание гидроксил-иона OH^-. Это вещество образуется при попадании в материал протона (H⁺) - иона водорода, принесенного солнечным ветром. Протон захватывает из лунного грунта кислород, в результате чего образуется более стабильная частица - гидроксил-ион. При взаимодействии с другим протоном она рекомбинирует в воду H₂0.
Ученые показали, что изотопный состав водорода в гидроксил-ионах схож с тем, который присутствует в солнечном ветре. Это косвенно подтверждает "солнечное" происхождение воды на Луне. По альтернативной гипотезе, источником воды на Луне являются кометы, упавшие на поверхность спутника.
По словам ученых, подобный механизм образования воды из солнечного ветра может действовать и на других безатмосферных телах, например на Меркурии или на гигантском астероиде Веста.
Вопрос наличия и происхождения воды является одним из центральных предметов исследования многих ученых, занимающихся Луной. В 2009 году к спутнику был запущен аппарат LCROSS, который должен был проанализировать состав грунта, поднятого со дна кратера Кабеус упавшим туда разгонным блоком. Подобный эксперимент в 2008 году провел аппарат Чандраян-1. Источник: Лента.ру

10.10.2012 | Нобелевскую премию по химии вручили за исследования рецепторов ГТ-Фаз

Самую престижную научную премию по химии получили Лефковицу и Кобилке

Нобелевскую премию 2012 года по химии вручили "за исследования рецепторов, сопряженных с ГТФазами". Эти белки (GPCR) участвуют в передаче сигналов между клетками. Лауреатами стали американские биохимики Роберт Лефковиц (Robert Lefkowitz ) и Брайан Кобилка (Brian Kobilka). Торжественная церемония награждения пройдет в Стокгольме 10 декабря.
Рецепторы, сопряженные с ГТФазами, или, как их еще называют, G-белками, являются крайне важным типом рецепторов, особенно для многоклеточных организмов. Основным отличием этого типа рецепторов является наличие семи трансмембранных доменов и внутриклеточной части, связывающей ГТФазы (они гидролизуют гуанидинтрифосфат-ГТФ). Активация рецепторов запускает внутриклеточный сигнальный каскад, который приводит к изменению работы специфических генов. К типу GPCR относятся, например, рецепторы адреналина. Они составляют около 40 процентов всех рецепторов, на которые действуют современные лекарства.
Роберт Лефковиц родился в 1943 году в Нью-Йорке. Степень доктора медицины он получил в 1966 году в Колумбийском университете. Затем ученый работал в медицинском центре Говарда Хьюза и в Университете Дьюка в Северной Каролине. В 1968 году Лефковицу с коллегами удалось биохимическими методами обнаружить ?-адренэргический рецептор.
Брайан Кобилка родился в 1955 году в Миннесоте. Он закончил Йельскую медицинскую школу, а в настоящее время работает в Стенфорде. Он продолжил исследования Лефковица и первым клонировал ген человеческого ?-адренэргического рецептора. Сравнительный анализ его последовательности позволил обнаружить целый класс рецепторов, впоследствии названный рецепторами, связанными с G-белками.
В 2011 году Нобелевская премия по химии досталась Дану Шехтману за открытие квазикристаллов. В отличии от обычных кристаллов, они обладают осями симметрии высоких порядков, запрещенных в классической кристаллографии. Работы по исследованию квазикристаллов, за которые ученый был удостоен премии, были им начаты в 1982 году. В 2010 году Нобелевский комитет отметил работы по созданию палладиевого катализатора, важного для органического синтеза.
Источник: Лента.ру

09.10.2012 | Нобелевскую премию по физике дали за манипулирование квантовыми системами

Серж Арош и Дэвид Уайнленд получили главную научную награду

Нобелевскую премию по физике 2012 года дали за экспериментальную квантовую механику. Лауреатами стали французский ученый Серж Арош (Serge Haroche) и американец Дэвид Уайнленд (David J. Wineland). Размер главной научной награды мира в этом году составляет 1,2 миллиона долларов. Церемония вручения премии пройдет 10 декабря 2012 года в Стокгольме.
В сообщении Нобелевского комитета говорится, что Арош и Уайнленд создали прорывные технологии манипулирования квантовыми системами. "Нобелевские лауреаты открыли новую эру в экспериментах по квантовой механике, показав, что можно измерять состояния отдельных частиц, не разрушая их (состояния)", - сообщается в пресс-релизе.
Серж Арош родился 11 сентября 1944 года в Касабланке, Марокко. С 2001 года он работает в Коллеж де Франс заведующим кафедрой квантовой физики. Примечательно, что награда Ароша не стала неожиданностью - он назывался среди прочих кандидатов на получение Нобелевской премии последние несколько лет. Например, он попал в список возможных лауреатов шведской газеты Dagens Nyheter.
Дэвид Уайнленд родился 24 февраля 1944 года. В настоящее время он работает в Национальном институте стандартов и технологий в США. Он является лауреатом большого количества престижных наград по физике.
В 2011 году Нобелевскую премии по физике дали американцу Солу Перлмуттеру, австралийцу Брайану Шмидту и американцу Адаму Рису за открытие ускоренного расширения Вселенной. Эти астрофизики в 90-х годах прошлого века занимались изучением так называемых сверхновых класса Ia.
Это двойные системы, состоящие из обычной звезды и белого карлика. Последняя постепенно ворует материю, увеличивая собственную массу. Когда она достигает критического значения, происходит взрыв. Так как взрывается всегда примерно одна и та же масса, то можно вычислить блеск сверхновой, а по видимому блеску и определить расстояние.
Источник: Лента.ру

04.10.2012 | МГУ займется производством научных журналистов

Ректор рассказал о программах, нацеленных на улучшения ситуации с научными новостями МГУ имени Ломоносова организует ряд программ по подготовке научных журналистов. Об этом на пресс-конференции, посвященной открытию ежегодного Фестиваля науки, сообщил ректор университета Виктор Садовничий. "Мы страдаем от нехватки хорошей, качественной когорты журналистов, пишущих на научные темы", - заявил академик. При этом он заметил, что в российских СМИ отсутствуют "аналитические материалы о науке", так необходимые современному обществу. В связи с этим МГУ планирует провести цикл лекций для абитуриентов, которые хотели бы в будущем заниматься научной журналистикой. Лекции, посвященные разным направлениям в науке, будут читать 10-15 крупных российских ученых. "А затем, я боюсь сказать, кажется, с будущего года, а может, и в этом году, мы открываем магистратуру на журфаке по научной журналистике", - добавил ректор. Виктор Садовничий также добавил, что в МГИМО будет создана специальная школа научной журналистики, которая начнет работу в ближайшее время. Примечательно, что похожая программа работает в Физическом институте имени Лебедева. Этот институт создал информационную службу ФИАН-inform, которая занимается исключительно научными новостями (с уклоном в физику). В институте работают программы стажировки для студентов старших курсов, - как технических специальностей, так и журналистских факультетов, - которые могут попробовать себя в научной журналистике. Источник: Лента.ру

04.10.2012 | Биологи попытались окончательно опровергнуть теорию "мышьяковой жизни"

Бактерия из Калифорнии оказалась рекордсменом по сродству к фосфору Биологи установили, что штамм бактерий GFAJ-1, способный, по заявлениям некоторых ученых, использовать вместо фосфора мышьяк, обладает среди бактерий самым высоким сродством к фосфору. Работа опубликована в журнале Nature, ее краткое содержание приводит ScienceNews. Ученые исследовали то, насколько поверхностные фосфат-связывающие белки у разных бактерий способны отличать фосфор от мышьяка. Для этого белки помещали в растворы с низкой концентрацией фосфатов (PO43-) и различной концентрацией соответствующего соединения мышьяка - арсенатов (AsO43-). Ученые определяли, при каком соотношении мышьяка и фосфора в среде поверхностные белки свяжут более 50 процентов мышьяка. Это будет обозначать, что при такой концентрации способность белков отличать ионы двух этих элементов окажется исчерпанной. Авторы показали, что у каждой из исследованных бактерий поверхностные белки достигают этого порога не ранее чем при 500-кратном избытке мышьяка. Причем штамм GFAJ-1 оказался среди всех исследованных микроорганизмов рекордсменом - его белки продолжали связывать фосфор вплоть до достижения 4500-кратного избытка мышьяка. Кроме того, ученые провели рентгеноструктурный анализ одного из фосфат-связывающих белков в двух разных состояниях: когда он был связан с фосфатом и с арсенатом. Исследования показали, что хотя физически арсенат лишь незначительно больше фосфата, особенности строения белка заставляют его искажать одну из ключевых водородных связей. Это и определяет низкое сродство белка к мышьяку и высокое к фосфору. То, что GFAJ-1 лучше всех известных бактерий отделяет мышьяк от фосфора, говорит о том, насколько ей необходим последний. По мнению авторов новой работы, полученные данные представляет собой "последний гвоздь в крышку гроба" теории мышьяковой жизни. Сообщение о том, что бактерии штамма GFAJ-1, обитающие в соленом озере Моно в Калифорнии, способны при отсутствии фосфора заменять его на мышьяк, появились в 2010 году. Публикация имела большой резонанс, так как давала повод надеяться на расширение элементной базы жизни и существовании во вселенной "неклассических" организмов. Позднее несколько групп выступили с опровержениями работы. Источник: Лента.ру

28.09.2012 | Инженеры продемонстрировали растворимую электронику

Основой одноразовых устройств стали шелк, магний и кремний Инженеры из Университета Тафтса и Университета Иллинойса разработали способ производства растворимой электроники - устройств, которые через некоторое время после имплантации самостоятельно распадаются и выводятся из организма. Статья с описанием новой технологии появилась в журнале Science, ее краткое содержание приводит NatureNews. Основой растворимых электронных устройств стал натуральный шелк. Ранее авторы исследования научились создавать из него тонкие пластинки, которые можно было использовать в качестве подложки для проводов и микрочипов. Варьируя толщину и плотность шелка, инженеры могли контролировать скорость растворения устройства в организме. В новой статье авторы описали способ производства недостающих компонентов временных устройств: растворимых проводников и полупроводников. Для создания проводов инженеры предложили использовать металлический магний. Из-за высокой реакционноспособности его практически не применяют в электронике. Однако для создания растворимых устройств химическая активность оказалась преимуществом. Из-за нее тонкие пленки металла под действием воды со временем окисляются и превращаются в ионы. В качестве полупроводников авторы использовали обычный кремний. Инженеры показали, что его достаточно тонкие пластины относительно быстро растворяются в водной среде. Например, при толщине в 100 нанометров пластинка использованного инженерами кремния растворялась со скоростью 4,5 нанометра в сутки. На основе испытанных компонентов авторы создали несколько прототипов растворимых электронных устройств: датчики температуры и давления, а также фотоэлемент. Для одного из устройств нашлось практическое применение: работающий по радиоканалу датчик температуры авторы предложили имплантировать в раны, чтобы контролировать возможное развитие воспаления. Над созданием биосовместимых электронных устройств работают многие группы инженеров. Недавно в качестве альтернативы традиционным проводникам и полупроводникам было предложено использовать меланин. Ученые показали, что по своим электронным характеристикам он потенциально способен заменить кремний. Источник: Лента.ру

25.09.2012 | Способности к обучению связали с электрической изоляцией нейронов

Поздняя миелинизация дала людям пластичный, но уязвимый мозг Ученые установили, что поздняя миелинизация нейронов, которая продолжается у человека даже во взрослом возрасте, сильно отличает его от шимпанзе и других приматов. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ее краткое содержание приводит ScienceNow. Ученые исследовали гистологические особенности нервной ткани у шимпанзе и человека. Особое внимание они обратили на миелиновую оболочку аксонов - длинных отростков нейронов. Миелиновая оболочка предназначена для электрической изоляции аксонов от окружающих клеток и обеспечивается специальными (шванновскими) клетками, которые оборачиваются вокруг отростков нейронов. Надежная миелиновая изоляция способна многократно увеличить скорость проведения электрического возбуждения в нейроне. Авторы показали, что миелинизация аксонов у шимпанзе не только существенно выше при рождении, чем у человека, но и развивается существенно быстрее. У обезьян она завершается по достижению половой зрелости, примерно на 12-м году жизни. В то же время у людей миелинизация аксонов продолжается существенно дольше, чем половое созревание, - вплоть до 30-летнего возраста. Ученые связывают низкий уровень миелинизации с большей пластичностью мозга. Если такая зависимость действительно имеет место, то наблюдения авторов укладываются в общий эволюционный тренд, согласно которому одной из главных особенностей развития человека является увеличение продолжительности физиологического детства. С другой стороны, нарушения миелинизации нейронов часто связывают с возникновением многих психических заболеваний, например, шизофрении. Замедление образования миелиновой оболочки, произошедшее во время антропогенеза, таким образом, по-видимому, не только увеличило пластичность и способность человеческого мозга к обучению, но и повысило риск возникновения психических заболеваний. Источник: Лента.ру

25.09.2012 | Магнитные шарики станут основой лаборатории-на-чипе

Технологии записи на магнитные диски найдут применение в диагностике Инженеры из Массачусетского технологического института предложили использовать для определения концентрации биомолекул колебания магнитных шариков. Работа опубликована в журнале Lab on a Chip, ее краткое содержание приводится на сайте института. Метод основан на том, что сопротивление движению в жидкости сильно зависит от размера движущегося тела. Если на магнитные шарики нанести соответствующие антитела, то связывание биомолекул увеличит их эффективный диаметр и, соответственно, сопротивление движению. Инженеры помещали магнитные шарики на подложку, на которой были нанесены специальные магнитные дорожки. Ученые позаимствовали технологию их нанесения в компьютерной индустрии - там она широко используется для записи на магнитные носители. Воздействуя переменным магнитным полем на шарики, ученые заставляли их двигаться вдоль дорожек. Это позволяло определить резонансную частоту колебаний шариков. Она зависит от сопротивления жидкости, которое, в свою очередь, тем выше, чем больше диаметр шариков. Поэтому, установив резонансную частоту колебаний шарика, можно определить его диаметр и, соответственно, концентрацию молекул, которые с ним связываются благодаря антителам. Метод предназначен для использования в устройствах типа лаборатория-на-чипе. Он требует микроскопических количеств материала и потенциально может быть очень чувствителен. Ранее ученые продемонстрировали другой важный компонент для лабораторий-на-чипе: устройство для измерения скорости очень медленных токов жидкости в капиллярах. Источник: Лента.ру

24.09.2012 | Углеродные нанотрубки стали основой голограммы

Инженеры написали название своего университета с помощью лазера Инженеры из Кембриджского университета создали голограмму при помощи многостенных углеродных нанотрубок. Работа опубликована в журнале Advanced Materials, ее краткое содержание приводит сайт университета. Изображение создавалось при помощи лазера, свет которого падал на специальную голографическую подложку. На ней в особом порядке были расположены вертикальные многостенные углеродные нанотрубки. Свет лазера взаимодействовал с проводящими электричество нанотрубками и изменял свою фазу и интенсивность. Расстояние между нанотрубками не превышало 400 нанометров, а толщина их самих составляла около 80 нанометров. Расположение нанотрубок было рассчитано таким образом, чтобы дифракция отражающихся от них световых волн образовывала световое поле с изображением слова "CAMBRIDGE". Разрешение изображения составляло 45 тысяч пикселей. Увидеть голограмму можно было, облучив подложку с нанотрубками через полупрозрачную полусферу - на ней появлялось изображение названия учебного заведения, в котором работают авторы технологии. По словам ученых, новый метод способен создавать голограммы очень высокого разрешения и угла обзора. Это достигается благодаря использованию миниатюрных компонентов: размер пиксела на подложке сравним с длиной волны используемого света. Пока метод не годится для промышленного использования из-за сложности производства нанотрубок. В следующих вариантах устройства авторы собираются заменить нанотрубки на волокна диоксида циркония, чье изготовление гораздо проще. Голографией называется технология записи и воспроизведение светового поля - пространственной матрицы интенсивности и фазы света. Первая голограмма была получена еще в 1947 году. Пока существующие технологии сильно ограничены значительным минимальным размером пиксела в изображении и низкими углами обзора. Источник: Лента.ру

24.09.2012 | Последовательность ДНК определили с помощью нанопор

Секвенировать ДНК исследователям помогли модифицированные нуклеотиды Ученые разработали новою технологию определения последовательности ДНК при помощи нанопор, которая потенциально способна сильно увеличить скорость и уменьшить стоимость этой процедуры. Работа опубликована в журнале Scientific Reports, а ее краткое содержание приводится на сайте Колумбийского университета. Определение последовательности ДНК происходит в микроскопической камере, разделенной с помощью мембраны на две части. В мембране имеется нанопора - отверстие, через которое могут проходить ионы, создавая электрический ток. Одноцепочечная молекула нуклеиновой кислоты помещается в ту часть камеры, где в непосредственной близости от нанопоры закреплен фермент - ДНК-полимераза. Он умеет достраивать вторую цепь одноцепочечной ДНК. При этом полимераза использует нуклеотиды - "бусины", из которых состоит цепь нуклеиновой кислоты. Когда нуклеотид участвует в реакции, он распадается на две части: основная часть становится звеном на синтезирующейся ДНК, а вторая под действием тока попадает в нанопору. Определение последовательности основано на том, что нуклеотиды, используемые для синтеза ДНК, не обыкновенные, а специальным образом химически модифицированные. Причем каждый из нуклеотидов - A,T,G и C модифицирован по-своему. Попадая в нанопору, они "затыкают" ее отверстие и не дают проходить другим ионам. Ток между разделенными мембранной частями камеры резко падает. Глубина и длительность этого падения определяется размерами и зарядом тех химических модификаций, которые ученые ввели в разные нуклеотиды. Записывая изменения силы тока между частями камеры, можно установить, какие нуклеотиды проходили сквозь нанопору и, соответственно, какова их последовательность на матричной ДНК. Разработанная технология потенциально позволяет определять последовательность одной молекулы нуклеиновой кислоты целиком и с очень высокой скоростью. В отличие от других технологий секвенирования "следующего поколения", которые прочитывают ДНК малыми кусочками по 20-50 нуклеотидов, она не требует длительной и трудоемкой сборки "молекулярного пазла". Новый метод не является первым из тех, где используются нанопоры. Ранее другая группа исследователей из компании Oxford Nanopore разработала технологию, где последовательность нуклеиновой кислоты определялась путем прямого протаскивания молекулы сквозь пору. В феврале 2012 года ученые продемонстрировали первый полный геном (геном бактериофага), определенный с помощью этого метода. Представители компании показали переносной прибор, работающий на этой технологии и способный, по их словам, секвенировать геном человека за 15 минут. Источник: Лента.ру

14.09.2012 | Защиту астронавтов предложили доверить сверхпроводящим магнитам

Предложена схема спасения корабля от космических лучей

Международная группа исследователей предложила технологию для защиты будущих астронавтов от губительного воздействия космических лучей с помощью сверхпроводящих магнитов. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Главным достоинством предложенной учеными схемы является то, что она опирается на уже существующие (правда, не до конца апробированные) технологии.
Работающие на орбите, в том числе и на Международной космической станции, космонавты защищены от космических лучей благодаря земному магнитному полю и атмосфере. При полете на Луну американским астронавтам пришлось столкнуться с радиационным фоном, на два порядка превышающим фон на орбите. В глубоком космосе этот показатель вырастет еще как минимум в пять раз.
Одним из возможных вариантов защиты, рассматриваемых учеными в настоящее время, является активная защита - то есть создание мощного магнитного поля вокруг корабля, которое бы отклоняло заряженные частицы. В рамках новой работы рассматривается именно такая система, получившая название Active Radiation Shield for Space Exploration Missions (ARSSEM - Активный радиационный щит для космических исследований).
В этой системе для создания магнитного поля предполагается использовать сверхпроводящие магниты, аналогичные тем, которые были разработаны для Магнитного альфа-спектрометра AMS. Этот прибор установлен на МКС и предназначен для изучения состава космических лучей. В частности, с помощью этого спектрометра ученые пытаются установить, чего в космических лучах больше - материи или антиматерии.
В работе ученые провели компьютерное моделирование бомбардировки корабля с ARSSEM космическими лучами. В результате ученым удалось установить, что подобный щит способен эффективно защищать космонавтов, меняя траекторию заряженных частиц. Главной технической трудностью, однако, является то, что разработанные для AMS сверхпроводящие магниты, охлаждаемые гелием, показали себя достаточно плохо - из-за этого во второй версии прибора от этого магнита пришлось отказаться.
Источник: Лента.ру

14.09.2012 | На ДНК рассмотрели прыгающие супервитки

Ученые показали видео движения витков нуклеиновой кислоты

Ученые показали, что супервитки на ДНК могут не только линейно двигаться, но и "прыгать" с места на место по всей длине молекулы. Работа опубликована в журнале Science, ее краткое содержание приведено на сайте Делфтского технического университета.
Супервитками называются скручивания двуцепочечной нуклеиновой кислоты вокруг самой себя. Если один конец линейной ДНК закрепить на подложке, а второй конец поворачивать вокруг оси молекулы, то нить ДНК будет образовывать петли - супервитки. Подобные витки часто образует, например, телефонный провод, если его перекрутить.Как и в случае проводов, в ДНК супервитки возникают из-за топологического напряжения.
Отличие заключается в том, что в природе супервитки выполняют важные биологические функции. Существуют даже специальные ферменты, которые перекручивают ДНК и заставляют ее образовывать супервитки. У бактерий супервитки управляет тем, насколько активно работают те или иные гены. У высших организмов супервитки, закрепленные в основании специальными ферментами, позволяют отделить управление определенным участком ДНК от остального генома.
Исследователи в ходе эксперимента небольшой участок ДНК закрепляли одним концом на подложке, а к другому присоединяли магнитную частицу. Затем, с помощью внешнего магнитного поля магнитную частицу закручивали, что приводило к образованию на нуклеиновой кислоте супервитков. За их образованием следили при помощи флюоресцентного микроскопа. На приводимом видео супервитки выглядят как зоны уплотнения светимости.
Ученые показали, что супервитки могут не только постепенно двигаться (это было понятно изначально), но и "прыгать" по молекуле. Между переходом супервитка из одного в другой конец нуклеиновой кислоты в таком случае проходило не более 20 миллисекунд. Основное воздействие на динамику оказывала концентрация ионов в растворе и сила, с которой растягивали нуклеиновую кислоту.
Имеется ли внутриклеточная роль у обнаруженных "прыжков", пока не понятно. Эксперимент проводился в искусственной системе, не содержащей ни одного из множества белков, которые управляют топологией ДНК в ядре. Тем не менее, он показывает, что возникающее в одной части молекулы напряжение может почти мгновенно передаваться другой области, что может иметь большое значение для управления генами.
Источник: Лента.ру

13.09.2012 | Графит заподозрили в сверхпроводимости при комнатной температуре

У гранулярного углерода обнаружились необычные электрические свойства

Физики обнаружили, что обработанный водой порошковый графит при комнатной температуре обладает некоторыми свойствами, характерными для сверхпроводников. Работа ученых опубликована в журнале Applied Materials (препринт), а ее краткое содержание приводит блог издания Technology Review.
Необычные электрические свойства у графита удалось обнаружить после следующей процедуры. Тонкий порошок углерода, содержащий гранулы диаметром не более нескольких десятков нанометров, настаивали в воде в течение 24 часов, фильтровали и высушивали при температуре 100 градусов в течение ночи. Затем у порошка измеряли различные параметры магнитного момента при разных температурах.
Оказалось, что обработанный таким образом графит демонстрирует резкие фазовые переходы магнитного момента, характерные для известных высокотемпературных сверхпроводников. Причем эти свойства он проявляет в комнатных условиях (300K или 27 градусов Цельсия), при температуре на десятки градусов выше, чем самые высокотемпературные из сверхпроводников.
Авторы, однако, весьма осторожны в своих выводах (они, вопреки традиции, не стали даже публиковать препринт работы до окончания процесса рецензирования). Во-первых, ученые указывают, что электрические эффекты наблюдаются только на поверхности гранул и затрагивают не более миллионной доли атомов углерода. Во-вторых, эффект весьма нестоек - при сминании частиц они теряют свои необычные свойства. В-третьих, и это самое главное, авторы подчеркивают, что из трех критериев сверхпроводимости ими доказано наличие только фазового перехода у магнитного момента. Ни отсутствие сопротивления в материале, ни выталкивание им магнитного поля (эффект Мейсснера) авторы пока не показали.
Физики считают, что поверхностная сверхпроводимость в графите может быть связана с недавно установленным влиянием воды на известные сверхпроводники. Исследователи, установившие этот эффект, привлекли внимание СМИ тем, что обрабатывали свои образцы не только водой, но и различными напитками: пивом, саке и вином различных марок. Физики полагают, что в обоих случаях на электрические свойства материалов оказывает воздействие допирование поверхности атомами водорода.
Источник: Лента.ру

12.09.2012 | Нефтяные разливы предложили очищать при помощи магнитов

Отделить нефть от воды помогут водоотталкивающие ферромагнетики

Инженеры Массачусетского технологического университета предложили ликвидировать последствия морских разливов нефти при помощи специальных магнитных частиц. Краткое сообщение с описанием работы появилось на сайте университета. Результаты исследований авторы представят на конференции, которая пройдет в январе 2013 года.
Принцип, предложенный авторами, заключается в том, чтобы добавлять в смесь нефти и воды ферромагнитные частицы, покрытые водоотталкивающей оболочкой. Такие частицы будут растворяться в нефти и превращать ее в магнитную жидкость, которую можно удалить при помощи магнитного поля.
Для отделения нефти с частицами инженеры разработали стационарные магниты, расположенные в особом порядке (сборка Халбаха). Нефть собирается на поверхности таких магнитов и собирается в особую емкость. Затем магнитные частицы извлекаются из нефти и используются повторно.
По задумке исследователей, весь процесс будет происходить на борту специальных судов. Они будут накапливать собранную нефть, которую затем можно использовать. Это должно, по словам разработчиков, создать дополнительный экономический стимул для проведения очистных работ.
Ранее другая группа инженеров предложила для исправления последствий нефтяных разливов использовать пищевые поверхностно-активные вещества, которые традиционно входят в состав мороженого. Они, по словам авторов, гораздо безопаснее химических средств, которые сами по себе могут наносить вред экосистеме в районе катастрофы.
Источник: Лента.ру

10.09.2012 | Термодинамика подтвердила важность РНК для возникновения жизни

Физики рассчитали энергетическую эффективность репликации

Джереми Ингланд, физик из Массачусетского технологического института, предложил способ рассчитать количество энергии, которое требуется на воспроизведение жизни. Его оценки показали, что репликация РНК термодинамически значительно проще, чем репликация ДНК и, следовательно, должна была возникнуть раньше. Результаты, косвенно подтверждающие гипотезу РНК-мира, пока не опубликованы в рецензируемом журнале. Препринт работы доступен на сайте Корнельского университета. Кратко о ней пишет блог Technology Review.
Термодинамические расчеты основаны на статистической оценке биологической системы до и после репликации. Имея полную информацию о возможном состоянии частиц в системе, при которой допустимо существование жизни, можно рассчитать количество тепла, затрачиваемое на репликацию. Статистически оценивая эти состояния, физик в своих расчетах избежал термодинамического определения жизни, вынеся его за скобки мыслительного эксперимента (предполагается, что отделить живое от неживого всегда может внешний эксперт).
По оценкам ученого, с термодинамической точки зрения репликация РНК значительно проще репликации ДНК. На заре возникновения жизни вероятность репликации у РНК была значительно выше, чем у ДНК, что косвенно подтверждает гипотезу РНК-мира. Согласно ей, первые самовоспровоизводящиеся системы состояли из РНК, которая одновременно была и носителем наследственной информации и машиной для ее воспроизводства. Разделение функций произошло значительно позднее, когда ДНК стала использоваться как надежное хранилище информации (она химически устойчивей РНК), а ферментативная функция перешла к белкам.
Кроме того, Ингланду удалось оценить энергетическую эффективность репликации бактерий. По словам ученого, Escherichia coli на репликацию тратит всего в 2-3 раза больше термодинамически рассчитанного минимума. Впрочем, далеко не перед всякими бактериями стоят задачи максимальной оптимизации энергии (многие микроорганизмы тратят энергию просто на ускорение биохимических процессов). Возможно, для чрезвычайно медленно растущих океанических донных бактерий показатели энергоэффективности репликации могут оказаться еще более впечатляющими, чем у относительно благополучных E. coli.
Источник: Лента.ру

29.08.2012 | Открыт новый класс "нобелевских" материалов

Ученые обнаружили гигантское магнетосопротивление у неферромагнетиков

Ученые обнаружили новый класс материалов, демонстрирующих гигантское магнетосопротивление (ГМС). Статья ученых появилась в журнале Angewandte Chemie International Edition, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе на сайте Национального института материаловедения.
Эффект гигантского магнетосопротивления заключается в резком (на порядок) изменении электрической проводимости в присутствии магнитного поля. Во всех известных на настоящий момент веществах - они получаются на основе оксидов марганца - в основе эффекта ГМС лежит ферромагнетизм, то есть установление дальнего магнитного порядка ионов этого оксида.
В рамках новой работы ученым удалось обнаружить материал, который не является ферромагнетиком и демонстрирует эффект ГМС. Им оказался NaCr₂O₄, полученный при сверхвысоком давлении. По словам исследователей, материал скорее представляет собой антиферромагнетик. Это означает, что сфера поиска новых материалов с эффектом гигантского магнетосопротивления может быть заметно расширена.
Эффект ГМС был открыт в 1988 году Альбером Фера и Петером Грюнбергом. Этот квантовый по сути эффект произвел революцию в электронике - с его помощью, например, стало возможным создавать компактные жесткие диски. В них единицы и нули кодировались намагниченными и ненамагниченными секторами диска, а для считывания использовалась головка с эффектом гигантского магнетосопротивления. За свое открытие Фера и Грюнберг удостоились в 2007 году Нобелевской премии по физике.
Источник: Лента.ру

28.08.2012 | Площадь льдов в Арктике сократилась до исторического минимума

По словам исследователей, установленный рекорд не является окончательным

Площадь арктических льдов сократилась до рекордно малых величин. Об этом сообщает Nature News.
По данным спутникового зондирования на 26 августа, площадь ледяного покрова составляет 4,1 миллиона квадратных километров. Это на 70 тысяч квадратных километров меньше, чем предыдущий рекордный показатель, зарегистрированный 18 сентября 2007 года.
Ученые говорят, что рекорд не окончательный - в Арктике таяние льда продолжится еще как минимум несколько недель. Сравнение скоростей таяния льда выглядит следующим образом. Исследователи полагают, что площадь льда может упасть ниже психологического минимума в 4 миллиона квадратных километров.
Также исследователи говорят, что наблюдается общее истончение льда. Дело в том, что если ледяной покров достаточно толстый, то он может сходить не каждый год, а, например, раз в два года. По утверждению исследователей, количество такого старого льда заметно снизилось. Окончательные результаты наблюдений за Арктикой в этом году они представят в октябре.
Оценка скорости таяния льда - нетривиальная задача. Например, в августе 2012 года ученые опубликовали новые данные о таянии гималайских ледников, которые не совпадали ни с какими, ранее опубликованными. Так, оказалось, что высота ледников уменьшается, однако, много медленнее, чем считалось до сих пор.
Источник: Лента.ру

28.08.2012 | Химики создали реактивные микрочастицы

Ученые предложили микромотор, работающий в воде

Ученые из Калифорнийского университета создали реактивные микрочастицы, способные передвигаться в воде. Статья ученых появилась в журнале ACS Nano.
Объектом исследования выступали частицы из сплава алюминия и галлия диаметром около 20 микрометров. С одной стороны они были покрыты титановой пленкой. При попадании в воду незащищенная половина частицы начинала с ней реагировать с образованием водорода и гидроксида алюминия.
Возникновение пузырьков газа способствовало появлению реактивной тяги. Как показали опыты, в воде такие частицы способны развивать скорость до 3 миллиметров в секунду. В более вязких средах, как, например, кровь (частицы такого рода рассматриваются как потенциальные доставщики лекарств), значение скорости заметно ниже.
Сами ученые говорят, что новая технология пока далека от практического применения. Дело в том, что частицы "живут" в воде не более пяти минут. Кроме того, при растворении частиц образуются соединения алюминия и галлия, которые, при использовании их в медицине, могут представлять опасность для человека.
Источник: Лента.ру

27.08.2012 | Созданы удобные весы для отдельных молекул

Ученые придумали дешевый способ измерять массу частиц

Международная группа физиков создала удобные весы, способные измерять массу отдельных молекул. Статья ученых появилась в журнале Nature Nanotechnology.
Основная часть новых весов - особый "мост" (так его называют сами исследователи), пластинка сложной формы. Пластинка колеблется специальным известным заранее образом. Когда на нее попадает молекула или их группа, колебания пластинки меняются. По изменениям колебаний представляется возможным определить массу частицы, попавшей на мост.
Схема работы весов была создана авторами еще в 2009 году. Тогда, однако, метод расчета работал только если частица попадала на центральную часть моста. Из-за этого, чтобы определить массу, приходилось проводить до нескольких сотен измерений. Теперь ученым удалось решить эту проблему - они придумали способ, как определить по колебаниям моста примерное положение частицы и, следовательно, ее массу.
Для тестирования нового прибора, ученые измеряли массу иммуноглобулинов - антител, участвующих в нейтрализации чужеродных тел в организме. Исследователи вычисляли массу частиц в реальном времени, что, среди прочего, позволило определить их тип. Создатели весов говорят, что новые весы можно производить на уже существующих мощностях, в частности, использовать оборудование для производства кремниевых микросхем.
В апреле 2012 года испанские ученые предложили схему самых чувствительных весов. Весы представляют собой углеродные нанотрубки длиной примерно 150 нанометров и диаметром 1,7 нанометра, помещенные в вакуумную камеру. На поверхность трубок помещают объект, массу которого надо измерить - обычно молекулу или атом, - после чего вся установка охлаждается до низкой температуры (4 кельвина). Система регистрирует колебания нанотрубок и позволяет вычислить массу. Таким образом ученые определили массу атома ксенона и молекулы нафталина с точностью до массы протона.
Источник: Лента.ру

21.08.2012 | Разливы нефти предложили ликвидировать ингредиентами мороженого

Пищевые амфифильные полисахариды оказались удачной заменой ПАВ

Химики предложили использовать пищевые амфифильные полисахариды, которые используются для производства мороженого, в качестве средства борьбы с нефтяными разливами. Доклад о результатах работы ученые прочитали на конференции Американского химического общества, кратко о ее содержании пишет ScienceNow.
При производстве мороженого и ликвидации последствий нефтяного разлива перед химиками стоят сходные задачи. Требуется стабилизировать в воде несмешивающиеся с ней вещества - молочный жир (в случае мороженого) или нефть. В обоих случаях используются поверхностно активные вещества. Однако, те вещества, которые используются для устранения нефтяных разливов, сами иногда способны причинить ощутимый вред экосистеме. Чтобы этого избежать, ученые решили использовать при борьбе с нефтяными пятнами безвредные поверхностно активные вещества на основе полисахаридов.
Для проверки поверхностно активных свойств полисахаридов по отношению к нефти ученые провели массовое тестирование различных пищевых добавок. Образующиеся при их действии эмульсии изучали при помощи рассеяния света и атомно-силовой микроскопии. Кроме того, ученые проверили, как эмульгация полисахаридами влияет на смачиваемость различных поверхностей.
Авторам удалось создать реагент для удаления нефтяных пятен, основанный на эмульгирующих веществах из природных полисахаридов. Оказалось, что он очень хорошо обволакивает капельки нефти и не дает им прилипать к водоотталкивающим поверхностям, таким, как перья птиц. Поскольку эти полисахариды массово используются в пищевой промышленности, их производство достаточно экономично.
Внимание ученых к детергентам привлекла недавняя экологическая катастрофа в Мексиканском заливе. Тогда, использование реагентов для удаления нефти повлекло за собой, по мнению многих исследователей, собственные негативные последствия.
Источник: Лента.ру

21.08.2012 | Расходы на науку не попали в список приоритетных в новом бюджете

Минфин потребовал сократить траты на наукограды и закупку оборудования

Статьям, регулирующим траты на науку и наукограды, не нашлось места в списке приоритетных в новом бюджете. Об этом сообщает "Газета.ру" со ссылкой на собственные источники в профильных министерствах.
Согласование бюджета с Минфином происходит в несколько этапов. Сначала определяются приоритетные для финансирования статьи расходов, по которым у министерства нет возражений. За финансирование, прописанное в оставшихся статьях, госструктурам придется бороться. Считается, что подобные "маневры" повышают устойчивость бюджетной системы и увеличивает ее эффективность.
В приоритетные не попали статьи расходов на строительство исследовательских центров (Минздрав просил на это 2,7 миллиарда рублей) и разработку новой медицинской техники (3 миллиарда рублей). Минздраву предложено отложить на год, то есть перенести на 2014 год, траты на ядерную медицину, которые министерство оценило в 329 миллионов рублей.
Минкультуры пока осталось без миллиарда рублей на закупку музейных экспонатов и 11 миллиардов на дополнительное образование - музыкальные, художественные школы и другое. Также не попали в приоритетные статьи расходов на финансирование научных фондов, в частности, РФФИ (некоторое время назад, напомним, произошла скандальная история, связанная с дополнительным финансированием этих фондов), на развитие инфраструктуры наукоградов (8,5 миллиарда рублей), закупку крупных научных установок (9 миллиардов рублей) и Сколково (4,2 миллиарда рублей).
Минфин также оказался несогласен со статьями расходов на социальную сферу - пособия по уходу за ребенком, индексацию зарплат бюджетникам, включая врачей, преподавателей, ученых и работников сферы культуры.
Источник: Лента.ру

20.08.2012 | "Твердый дым" стал мягким

Космическим теплоизоляторам-рекордсменам придали эластичность

Химики Ливерморской национальной лаборатории впервые создали гибкий и эластичный аэрогель. Результаты работы ученые доложили на конференции Американского химического общества, кратко о них сообщается на сайте общества.
Для создания эластичного материала с уникальными теплоизолирующими свойствами ученые испробовали два способа производства. В первом варианте основу традиционного кварцевого аэрогеля (геля, в котором жидкая фаза заменена воздухом) покрывали полимером, который лишал материал избыточной хрупкости и придавал ему прочность. Во втором варианте изготовления аэрогель создавали из гибкого полимера (полиимида), молекулы которого дополнительно сшивали между собой в плотную сеть.
Получившиеся материалы были в 500 раз более прочными, чем известные аэрогели из кварца. При этом они сохраняли уникальные теплоизолирующие свойства, присущие таким материалам. Например, лист аэрогеля толщиной в пять миллиметров оказался способен сохранять тепло так же, как слой стекловаты толщиной в шесть сантиметров. При этом он был во много раз легче последнего. Единственным недостатком гибких аэрогелей оказалась их чувствительность к высоким (более 300 градусов Цельсия) температурам.
Химики считают, что новые материалы из-за их эластичности можно будет применять для создания тонкой и эффективной теплоизоляции одежды, туристического снаряжения, бытовых приборов и строений. Применение традиционных кварцевых аэрогелей вне космической индустрии во многом сдерживалось, помимо стоимости производства, именно их высокой хрупкостью.
Ранее другая группа исследователей научилась создавать аэрогели, состоящие из алмазной сети. Новый материал обладал уникальным сочетанием плотности и прочности, однако, подобно кварцевым аналогам, был весьма хрупок.
Источник: Лента.ру

20.08.2012 | Пленки нанокристаллов лишились изъянов

Отсутствие дефектов резко усилило проводимость тонких полупроводников

Инженеры Массачусетского технологического института научились создавать лишенные дефектов пленочные нанокристаллы и собирать из них сложные структуры. Работа опубликована в журнале Nano Letters, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте института.
Достичь небывалой точности изготовления пленок полупроводников инженерам удалось, немного изменив процесс их производства. Между кремниевой основой и пленками нанокристаллов ученые помещали тонкий слой полимера, который помогал двум поверхностям плотно прилегать друг к другу. Сами нанокристаллы при этом "вырезали" при помощи электронного луча.
Созданная авторами технология позволяет собирать из нанокристаллов сложные структуры, причем ошибка при позиционировании их элементов не превышает 30 нанометров. В качестве иллюстрации возможностей метода авторы создали логотип института "MIT", выложенный пленками. В отличие от традиционных методов изготовления, созданные авторами кристаллы не имели дефектов. Поэтому, их проводимость была в 180 раз больше, чем у кристаллов, имеющих изъяны и трещины.
Нанокристаллами называют крошечные полупроводники, электронно-оптические свойства которых зависят от размеров. В этом они очень близки квантовым точкам, которые, в отличие от пленок, существуют не на поверхности, а в растворе. Управляя размерами нанокристаллов (и квантовых точек), можно изменять спектр поглощаемого и испускаемого ими света. Чем точнее процесс изготовления, тем лучше можно контролировать электронные свойства пленок и частиц. В будущем нанокристаллы могут стать основой создания новых солнечных панелей, светочувствительных матриц и цветных дисплеев.
Недавно другая группа инженеров применила квантовые точки для изготовления источника одиночных фотонов. Это устройство понадобилось ученым для создания защищенного канала квантовой связи.
Источник: Лента.ру

20.08.2012 | Биологи заподозрили тлю в способности к фотосинтезу

Ученые обнаружили у насекомых способность использовать солнечную энергию

Ученые из Израиля и Франции предъявили доказательства того, что тля, возможно, способна к фотосинтезу. Статья ученых появилась в журнале Scientific Reports.
Известно, что в процессе жизнедеятельности тля активно использует каротиноиды - особые вещества, которые играют важную роль в процессе фотосинтеза, связаны с выработкой разного рода витаминов, а также способствуют функционированию иммунной системы, например, у человека. До недавнего времени считалось, что животные получают каротиноиды только с пищей, а источниками веществ являются бактерии, грибы, водоросли, высшие растения и коралловые полипы. Однако в 2010 году в Science появилась работа американских биологов, в которой те показали, что каротиноиды у тли собственного производства, то есть насекомое синтезирует эти вещества самостоятельно.
Объектом нового исследования стала тля гороховая Acyrthosiphon pisum. У исследователей было несколько групп тли разных цветов: белая, зеленая и оранжевая. Окраска напрямую зависит от содержания каротиноидов в организме насекомого и определяется условиями, в которых была выращена популяция (оранжевая - оптимальные условия, белая - недостаток питательных веществ).
Ученые измеряли у насекомых уровень аденозинтрифосфата - универсального источника энергии для биохимических процессов в живых системах. Оказалось, что содержание этого вещества у зеленой тли выше, чем у белой, то есть, уровень каротиноидов в организме насекомого напрямую связан с "энергичностью" процессов жизнедеятельности тли. По словам ученых, это естественно, поскольку для производства каротиноидов требуется довольно много энергии.
Кроме этого исследователи обнаружили, что уровень аденозинтрифосфатов в оранжевой тле увеличивался после того, как ее выносили на свет. Наконец, анализ каротиноидов, полученных из такой тли, показал, что они устроены очень похоже на те, которые возникают в ходе фотосинтеза в бактериях, грибах, водорослях, растениях и кораллах. Из всего этого ученые заключили, что в организме тли идет своего рода процесс фотосинтеза: насекомые используют в своей жизнедеятельности энергию Солнца.
Новые выводы уже были подвергнуты критике со стороны специалистов. По словам ученых, столь серьезное заявление требует дополнительной проверки. Среди прочего они говорят, что диета тли позволяет ей получать очень много энергии, поэтому фотосинтез насекомым не нужен.
Источник: Лента.ру Новости сайта "Алхимик" >>>