Новости науки

[Scyther]

Японские физики создали самое мощное магнитное поле в закрытом помещении
https://naked-science.ru/article/sci/yaponskie-fiziki-sozdali-samoe

Ученые из Института физики твердого тела Токийского университета зарегистрировали магнитное поле в 1200 Тл — самое сильное из когда-либо сгенерированных в закрытом помещении.

Исследователи сгенерировали сверхвысокие магнитные поля при помощи техники электромагнитного сжатия потока. Результаты работы опубликованы в журнале Review of Scientific Instruments.

«Магнитное поле — одно из фундаментальных свойств физической среды, — рассказывает ведущий автор исследования доктор Дайсуке Накамура. — Их можно контролировать с высокой точностью и напрямую взаимодействовать с электронными орбиталями и спинами; это делает их уникальными для исследований в таких областях физики твердого тела, как магнитные материалы, сверхпроводники, полупроводники, сильно коррелированные электронные материалы и прочие наноматериалы».

«Мы разработали высокоэффективный инструмент электромагнитного сжатия потока для создания мегагаусского магнитного поля, — поясняют исследователи. — И обнаружили, что эффективность преобразования электрической энергии, содержащейся в конденсаторных банках, во взрывную кинетическую энергию намного выше по сравнению с результатами, достигнутыми с предыдущими инструментами. Магнитное поле измерено зондом Фарадея отражающего типа при помощи оптического волокна — пиковое зарегистрированное значение достигло 1200 Тл».


Схематическое изображение мегагаусского генератора

Это поле оказалось в 400 раз мощнее генерируемых мощными магнитами в аппаратах МРТ и в 50 миллионов раз мощнее магнитного поля Земли. Во время экспериментов на открытых пространствах достигались и более мощные магнитные поля, правда, с использованием химических взрывчатых веществ. Однако этот результат — рекорд для магнитных полей, полученных в закрытом помещении в контролируемой среде.

Исследование может открыть новые границы для физики твердого тела. Так, оно даст физикам возможность достичь «квантового предела» — условия, при котором все электроны в материале ограничены самым низким энергетическим состоянием, в котором могут проявиться экзотические квантовые феномены.

«Эта работа открывает новые научные горизонты, а также расширяет границы для изучения ультравысоких магнитных полей», — объясняет доктор Накамура

[Scyther]

Российские и японские атомщики совместно решат проблему утилизации радиоактивных отходов
https://www.innoros.ru/news/regions/18/09/rossiiskie-i-yaponskie-atomshchiki-sovmestno-reshat-problemu-utilizatsii-radioakt

Россия и Япония расширяют сотрудничество в решении проблемы утилизации радиоактивных отходов – об этом стало известно по итогам Восточного экономического форума.

Так, в рамках международной встречи состоялась встреча представителей АО «Наука и инновации», структурного дивизиона госкорпорации Росатом, и руководителей Агентства по атомной энергетике Японии, по итогам которого было подписано соглашение об обмене информации для  решения проблемы утилизации радиоактивных отходов.

В частности, документ предусматривает обмен данными о экспериментах по трансмутации минорных актинидов – эта технология позволят существенно уменьшить радиоактивную токсичность и опасность отходов, а также их объемы. Кроме того, стороны договорились о развитии перспективного научно-технического сотрудничества в этом направлении.

По словам гендиректора «Науки и инновации» Павла Зайцев, российская сторона убеждена в необходимости и возможности расширения взаимодействия и сотрудничества в решении проблемы утилизации радиоактивных отходов. Чиновник также отметил символичность того факта, что важное соглашение было подписано в продолжающийся в обеих странах год Японии и России. 

[Scyther]

РЖД протестирует беспилотные электрички в Москве
https://hightech.fm/2018/09/20/rjd

Госкорпорация Российские железные дороги (РЖД) в феврале 2019 года проведет тестирование беспилотных электропоездов на Московском центральном кольце (МЦК). Об этом пишут «Ведомости» со ссылкой на сообщение компании.

Во время испытаний за рулем электрички будет находиться машинист, который сможет перехватить управление в случае экстренных ситуаций, говорится в сообщении РЖД. При этом в компании не сообщают никаких подробностей о том, кто займется разработкой беспилотной системы для электропоезда.

«Это будет тестовая поездка по МЦК в автоматическом режиме управления, но пока с машинистом».

По словам представителя РЖД, беспилотные электрички в России станут доступны для граждан по меньшей мере через десять лет — столько времени понадобится для принятия необходимых для их функционирования законов. При этом на МЦК уже существуют все технические условия для беспилотных поездов, добавили в компании.

Ранее производитель электроники Siemens вместе с оператором пассажирского транспорта ViP Verkehrsbetrieb Potsdam провели первый этап испытаний беспилотного трамвая.

[Scyther]

Российская Cognitive Technologies протестировала свои беспилотные комбайны
https://hightech.fm/2018/09/19/Cognitive

Российская компания Cognitive Technologies провела первое тестирование собственной системы управления беспилотной сельскохозяйственной техники. Об этом сообщают представители компании.

Испытания проходили на комбайнах Torum от «Ростсельмаша» в Белгородской области. Беспилотные тракторы самостоятельно прошли 200 км и обработали более 60 га земли в разных условиях — с сильным запылением, в темное время суток и со сложным рельефом.

Ольга Ускова, президент Cognitive Technologies:
«Мы должны были проверить возможности нашего компьютерного зрения в запредельных по сложности ситуациях. Уборка шла на различных по текстуре полей, и она (урра!) не потребовала дополнительных настроек нейронных сетей. И сложная топология местности. Нам приходилось убирать урожай на крутых подъемах и склонах, когда углы крена комбайна достигали 25 град. Кроме того, порядка 20% времени работы проводились в темное время суток».

Компания получила предзаказы из Китая, Бразилии и Аргентины. В 2019 году Cognitive Technologies выпустит 870 агродроидов стоимость от $3 тыс. до $10 тыс.

Cognitive Technologies представила систему «Агродроид C2-A2», с помощью которой можно любую сельскохозяйственную технику превратить в беспилотник, еще в начале мая 2018 года. Технология при помощи искусственного интеллекта может быстро подключаться к системе управления любых сельскохозяйственных средств — тракторов, комбайнов, опрыскивателей и других машин.

[Scyther]

Созданию уникальных наноструктур, имеющих антибактериальные свойства, научились ученые
https://www.innoros.ru/news/regions/18/09/sozdaniyu-unikalnykh-nanostruktur-imeyushchikh-antibakterialnye-svoistva-nauchili

Группе исследователей из Российской Федерации, Австралии и Японии удалось синтезировать новые уникальные наноструктуры, представляющие собой вертикально ориентированные наностенки (нанослои) нитрида бора. Как выяснили ученые, они обладают антибактериальными свойствами: у бактерий при взаимодействии с вершинами стенок появляются повреждения оболочки, в результате чего те гибнут, прокомментировал автор исследования Иван Меренков, являющийся младшим научным сотрудником Института неорганической химии Сибирского отделения Российской академии наук (РАН).

Меренков уточнил, что ученые определили, что при повороте нанослоев нитрида бора из горизонтального положения в вертикальное у них появляются антибактериальные свойства.

Основным достижением данной работы, по словам Меренкова, является то, что исследователям удалось при максимального низких для подобного процесса температурах не только получить наностенки, но и обеспечить управление их формой, что имеет большие перспективы по их использованию в микроэлектронике.

[Scyther]

Российские программисты создают невзламываемую операционную систему
https://hightech.fm/2018/09/24/hack

Сотрудники объединения «Национальная технологическая инициатива» (НТИ) заявили, что создают платформу для компьютеров нового поколения, которая будет «абсолютно не подвержена опасности взлома или потери информации». Об этом пишут «Известия» со ссылкой на руководителя рабочей группы направления SafeNet НТИ Валентина Макарова.

Новую платформу разработчики намерены создать для российского процессора «Эльбрус». При этом основа для создания платформы уже создана, отмечает издание, однако точные характеристики новой архитектуры, как и сроки ее выхода, не раскрываются.
— Страна должна иметь свою собственную аппаратно-программную платформу, независящую от зарубежных производителей, — считает Валентин Макаров. — Только так мы сможем обеспечить надежность компьютерных систем, связанных с национальной безопасностью, и «Эльбрусы» — один из путей создания доверенной среды, развиваемых сейчас в рамках SafeNet.

Российские разработчики довольно часто пытаются создать на территории страны различные платформы, которые должны быть защищены от взлома, или стать аналогом зарубежных сервисов. Недавно крымская госкомпания «Крымтехнологии» запустила открытое тестирование мессенджера «Диалог М». Хакеры смогли взломать сервис и получить доступ к аккаунту клиента уже через несколько минут после начала открытого тестирования.

[Scyther]

Природный фильтр для токсикантов
http://www.sbras.info/articles/science/prirodnyi-filtr-dlya-toksikantov

Гуминовые вещества — органические соединения, которые играют важную роль в формировании биосферы Земли и содержатся в торфе, углях и неживой материи почв и водоемов. Сибирские химики разработали уникальную твердофазную технологию извлечения этих веществ из бурого угля, а также определили, что сорбент на основе этого полезного ископаемого может эффективно бороться с различными загрязнителями экосистем — в том числе с тяжелыми металлами и нефтепродуктами.

В борьбе за плодородие
Повышенный интерес к гуминовым веществам и их производным — гуматам — вызван такими общемировыми тенденциями, как потепление климата и опустынивание. Особенно остро эти проблемы стоят перед странами Юго-Восточной Азии и арабского мира, которые ведут давнюю изощренную борьбу с засухой.
 
Для России, значительную часть сельскохозяйственных субъектов которой занимают пустынные и засолённые территории, эта проблема не менее актуальна: на данный момент опустыниванию подвержены в совокупности 50 млн гектаров земель. Наибольший масштаб этот процесс приобрел в Прикаспии, особенно в Калмыкии, где 80 % почв подвержено деградации.
 
Причиной снижения плодородия почв является истощение гуминового слоя, который отвечает за удержание питательных веществ и их доставку к корням растений. Обедненная гуминовыми веществами земля, по сути, бесплодна, поскольку полезные микроэлементы в ней не задерживаются, а вымываются дождями и подземными водами.
 
В вопросах биоремедиации — восстановления изначальных экологических показателей почвы и воды при ликвидации загрязнений — без гуминовых веществ не обойтись. Их основные функции — сорбция нужных для растений веществ, возобновление многих функций почвы, увеличение всхожести семян и урожайности.

«Клешни» для токсикантов
Основой всех гуминовых веществ являются гуминовые кислоты (ГК) — сложная смесь высокомолекулярных органических соединений. Функциональные группы в структуре ГК способны образовывать хелаты — циклические комплексные соединения, выполняющие роль своеобразных «клешней». Они крепко «схватывают» загрязнения, причем не только тяжелые металлы, но и некоторые виды органики. Гуминовые кислоты не могут быть синтезированы из других веществ, их можно получить только из природных источников: почвы, торфа и бурых углей.
 
«Уголь находится в недрах Земли миллионы лет, торф — десятки тысяч лет, — рассказывает главный научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, заведующий лабораторией химии твердого тела доктор химических наук Олег Иванович Ломовский. — Большинство активных функциональных групп гуминовых кислот этих твердых ископаемых уже задействованы в химических соединениях различного типа. Наша задача — “очистить” функциональные группы и увеличить их количество за счет образования новых».
 
Для извлечения гуминовых веществ и изменения их свойств новосибирские ученые применяют механохимическую технологию, которая, в отличие от классических способов экстракции, не предполагает использования растворителей, сушки и последующей работы с отходами. Проведение механохимических реакций в твердой фазе позволяет модифицировать макромолекулы гуминовых кислот, увеличивать в них содержание заданных функциональных групп.
 
«Наиболее благодарная затея — извлекать гуминовые вещества из уже окисленного природой сырья, например из окисленного бурого угля, — комментирует аспирантка ИХТТМ СО РАН Татьяна Сергеевна Скрипкина. — Во-первых, его всегда в избытке при угледобыче. Во-вторых, он не годится для использования в качестве топлива. И в-третьих, в его составе изначально содержится много гуминовых кислот с повышенной концентрацией кислородсодержащих групп».
 
При окислении бурого угля происходит увеличение не только количества функциональных групп, но и содержания растворимых гуминовых кислот. «Исследования при различных режимах, с различными добавками определили оптимальные условия, при которых удается увеличить содержание гуминовых кислот с 23—24 % до 70 % — именно за счет окисления органического вещества», — говорят ученые.
 
На земле и под водой
Исследование сорбционной способности гуминовых кислот проводилось на экологическом стационаре Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, расположенном в акватории Новосибирского водохранилища, с помощью метода мезомоделирования.
 
«В водоем погружались трубы из полимера (мезокосмы), ограничивающие участок от поверхности до дна, — рассказывает старший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН кандидат химических наук Алексей Леонидович Бычков. — В каждый из них вносились загрязнители — соли кадмия, цинка, меди и кобальта в различных концентрациях. Потом мы добавляли туда гуминовые вещества — простые, сорбированные на носителях, модифицированные — и смотрели, насколько эффективно они выводят токсины».
 
В рамках эксперимента в первый опытный мезокосм вносилось 100 граммов сорбента на основе бурого угля, модифицированного механохимическим окислением, во втором использовался бурый уголь, механохимически обработанный с гидроксидом натрия. Третий — контрольный — мезокосм оставался без сорбента. На протяжении 16 суток производился отбор представительных проб для контроля.
 
Чтобы определить содержание тяжелых металлов в воде, ученые пропускали пробу через мембранный фильтр, учитывая таким образом загрязнители, находящиеся в растворенной и связанной формах. Было показано, что гуминовые кислоты могут сорбировать даже высокие концентрации тяжелых металлов.
 
Кроме того, отмечено, что в первые дни фитопланктон подавлялся загрязнителем, но затем приспосабливался и в присутствии обычных гуминовых веществ начинал размножаться. Вода «зацветала». Сорбент на основе окисленных гуминовых веществ, в отличие от классических сорбентов, не вызывал цветения водоема.



Важная особенность сорбента в том, что он эффективен при очистке не только сильно загрязненной воды с высокой концентрацией тяжелых металлов, но и воды с рассеянными загрязнениями, которые тяжело поддаются сбору и представляют опасность для живых организмов.
 
«Данное исследование производилось на водоеме с рассеянными загрязнениями, — подчеркнул Алексей Бычков. — Высокой концентрации тяжелых металлов в российских водоемах, как правило, нет, если не рассматривать “отстойники” и очистные сооружения вблизи промышленных предприятий, большинство из которых должны быть закрыты от людей».
 
Еще один показательный эксперимент проводился в центре Новосибирска, на разделительной полосе Каменской магистрали. «Газон, расположенный напротив торгового центра “Аура”, ежедневно испытывает колоссальные нагрузки со стороны транспортного потока, — комментирует Татьяна Скрипкина. — Мы разбили участок на сегменты и вносили туда гуминовые вещества в разных концентрациях, чтобы проверить, как они влияют на озеленение и рекультивацию земли».
 
На участках с внесением гуминовых продуктов исследователям удалось добиться увеличения массы травы (на 25 %) и ее высоты (на 42 %). На обработанных участках была выше доля злаковых и ниже доля сорняковых трав и, кроме того, значительно улучшилось состояние почвы. К работе были привлечены сотрудники Сибирского научно-исследовательского института кормов, которые подтвердили результаты эксперимента.
 
Зеленая технология
Изучение технологии активации бурого угля — комплексная работа, в которой помимо сотрудников Института химии твердого тела и механохимии принимали участие их коллеги из Института неорганической химии им. А.В. Николаева и Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова.
 
Например, в Центре коллективного пользования НИОХ СО РАН была выполнена аналитическая часть работы: выявлены различия в структуре исходных образцов гуминовых сорбентов и тех, которые получены в результате механохимической обработки. Для этого использовались методы ИК-спектроскопии (пропускание инфракрасного излучения через вещество. — Прим. ред.) и ЯМР-спектроскопии (исследование химических объектов методом ядерного магнитного резонанса. — Прим. ред.).
 
«Появление полосы карбоксильных групп в ИК-спектре гуминовых кислот механохимически окисленного бурого угля свидетельствует о том, что в результате обработки произошло освобождение функциональных групп гуматов, и они были переведены в форму гуминовых кислот, — прокомментировала заведующая лабораторией микроанализа НИОХ СО РАН кандидат химических наук Вера Дмитриевна Тихова. — ЯМР-спектроскопия показала, что механохимическая обработка гуминовых кислот приводит к увеличению содержания карбоксильных и фенольных групп. Именно эти группы обеспечивают комплексообразующие свойства ГК, и увеличение их содержания лежит в основе создания продуктов для восстановления почвы».
 
Исследователи уверены, что их технология может использоваться в самых разных областях. «Мы регулярно общаемся с потенциальными инвесторами, — поделился Олег Ломовский, — лейтмотивом наших бесед служат преимущества новой методики перед остальными. Получать гуматы традиционными способами — дело нехитрое: нужно взять корыто, насыпать в него уголь, залить щелочной водой и размешать. Но при этом получится много отходов: 3—7 литров на каждый килограмм гуматов. Механохимическая технология позволяет не только более полно превращать органическое вещество угля в гуминовый продукт, но и значительно уменьшить расход щелочи — примерно в пять раз».
 
Особые надежды ученые связывают с восстановлением экосистем, загрязненных промышленными отходами. «Надо понимать, что гуминовые кислоты хорошо чистят то, с чем другие сорбенты обычно не справляются, — подчеркнул Олег Ломовский. — Речь идет о высококонцентрированных загрязнениях. Они буквально “за забором”: сотни добывающих предприятий и заводов пустуют, территории хранилищ отходов и нефтегазовых “амбаров” часто не охраняются. Самое печальное, что в доступности находятся водоемы с высокой концентрацией тяжелых металлов. Это недопустимо, и мы должны находить способы с этим бороться».

[Scyther]

Обнаружены странные частицы, которые могут бросить вызов Стандартной модели
http://scientificrussia.ru/articles/obnaruzheny-strannye-chastitsy-kotorye-mogut-brosit-vyzov-standartnoj-modeli

Висящий на воздушном шаре высоко над Антарктидой детектор частиц обнаружил два необычных сигнала, которые стандартная физика не в состоянии объяснить, - пишет sciencenews.org.

Два необычных сигнала, обнаруженных Антарктической импульсной переходной антенной или ANITA, не могут быть отнесены ни к каким известным частицам, - заявила команда физиков. Результат намекает на возможность появления новых частиц за пределами каталогизированных в Стандартной модели, описывающей различные элементарные частицы, составляющие материю.

ANITA летает на гелиевом шаре на высоте 37 километров в течение месяца. Он ищет сигналы частиц высокой энергии из космоса, включая легкие, призрачные частицы, называемые нейтрино. Эти нейтрино могут взаимодействовать внутри льдов Антарктиды, создавая радиоволны, которые фиксируются антеннами ANITA.

Два загадочных сигнала, по-видимому, происходят от чрезвычайно энергичных нейтрино, выстреливающих в небеса из недр Земли. Нейтрино, поднимающиеся снизу, по своей природе не удивительны: низкоэнергетические нейтрино так слабо взаимодействуют с веществом, что могут проскакивать сквозь всю планету. Но высокоэнергетические нейтрино не могут пройти сквозь такое количество материала. Поэтому высокоэнергетические нейтрино могут скользить по краям планеты, но не способны пережить проход насквозь.

Крутой угол траекторий частиц указывает на то, что нейтрино пролетели сквозь несколько тысяч километров Земли - слишком много для высокоэнергетического нейтрино. Попытки исследователей объяснить сигналы поведением нейтрино потерпели неудачу.

Высокоэнергетическая частица могла бы совершить такой длинный переход через Землю, только если она еще более неохотно взаимодействует с веществом, чем нейтрино. Гипотетическая тяжелая частица, называемая стау-лептон, предложенная в теории под названием суперсимметрия, может подойти. Она остается невредимой при прохождении через вещество, а потом разлагается на более легкие частицы, что в конечном итоге приводит к сигналам, которые и могла обнаружить ANITA.

Однако ученые призывают не списывать Стандартную модель со счетов. «По-прежнему возможно, что причина, по которой мы наблюдаем эти события с помощью ANITA, очень прозаичная», - говорит физик ANITA Стефани Виссель из Сан-Луис-Обиспо (Калифорния). Другие космические частицы, называемые космическими лучами, которые проливаются сверху вниз, получают аналогичные характеристики в ANITA. По мнению, Вазеля, ученые могут просто не понимать физику, стоящую за этими явлениями.

Фокс и его коллеги также выделяют три события такого же загадочного свойства на другом антарктическом детекторе нейтрино, называемом IceCube. Но лидер эксперимента - физик Фрэнсис Халзен из Университета Висконсин-Мэдисон – так не считает. «На эти события, конечно, стоит обратить внимание», - говорит он, но не видит никаких доказательств того, что им требуется новое объяснение.

Физикам нужно больше данных. Команда ANITA планирует отправить детектор на еще одну поездку на воздушном шаре, - говорит физик ANITA Эми Коннолли из Университета штата Огайо в Колумбусе. «Мое мнение состоит в том, что мы должны продолжать искать простое объяснение этих событий».

Стандартная модель подтверждает себя снова и снова, поэтому физикам не хочется отказываться от нее без неопровержимых доказательств. «ANITA видит что-то странное, - говорит астрофизик Джон Биком также из штата Огайо. - Но я всегда делаю ставку на Стандартную модель».

Тем не менее, эти события имеют такие экстремальные энергии, которые недоступны на коллайдерах частиц, например, на Большом адронном коллайдере под Женевой, - говорит Беаком. «Мы очень мало знаем о том, как действует физика на таких высоких энергиях».

[Scyther]

Найден металл, выдерживающий сверхвысокие температуры и давление
https://naked-science.ru/article/sci/nayden-metal-vyderzhivayushchiy

Японские ученые определили металл, способный выдерживать постоянное давление при сверхвысоких температурах. Это открывает возможности для новых разработок в области реактивных двигателей и газовых турбин для генерации электроэнергии.

Первое в своем роде исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, описывает сплав на основе карбида титана (TiC) и легированного молибден-кремний-бора (Mo-Si-B), или MoSiBTiC, высокотемпературная прочность которого определили постоянным воздействием при температурах от 1400 °C до 1600 °C.

«Наши эксперименты показывают, что сплав MoSiBTiC невероятно прочен по сравнению с передовыми однокристальными никелевыми суперсплавами, часто используемыми в горячих отсеках тепловых двигателей вроде авиационных реактивных двигателей и газовых турбин для генерации электроэнергии, — говорит ведущий автор исследования профессор Киосуке Ёсими из Высшей инженерной школы Университета Тохоку. — Эта работа предполагает, что MoSiBTiC, будучи высокотемпературным материалом, не входящим в число суперсплавов на основе никеля, — многообещающий кандидат для применения в этой области».

Ёсими и его коллеги сообщили о нескольких свойствах, указывающих на выдерживание сплавом разрушительных сил при сверхвысоких температурах без деформации. Они также наблюдали поведение сплава при воздействии на него возрастающих сил, когда в нем стали образовываться и расти трещины, пока он в итоге не разломился.


Трехмерная структура первого поколения сплава MoSiBTiC

Эффективность тепловых двигателей — ключ к будущей добыче энергии из ископаемого топлива и его дальнейшего преобразования в электроэнергию и двигательную силу. Улучшение их функциональности может определить, насколько эффективно мы преобразуем энергию. Ползучесть — способность материала выдерживать воздействие при сверхвысоких температурах — важный фактор, так как повышенные температуры и давление приводят к деформации. Понимание ползучести материала может помочь инженерам сконструировать эффективные тепловые двигатели, способные выдерживать экстремальные температурные условия.

Исследователи испытывали ползучесть сплава на протяжении 400 часов при давлениях от 100 до 300 МПа. Все эксперименты проводили на управляемой компьютером испытательной установке в вакууме для предупреждения окисления материала и попадания на него влаги, из-за которой на сплаве могла образоваться ржавчина.

В исследовании говорится, что сплав испытывает большее удлинение при уменьшении воздействия. Ученые объясняют, что ранее такое поведение наблюдалось только у сверхпластичных материалов, способных противостоять преждевременному разрушению.

Эти находки — важный знак для использования MoSiBTiC в системах, функционирующих на экстремально высоких температурах — вроде систем преобразования энергии в автомобилях, силовых установок и двигательных систем в авиации и ракетостроении. Исследователи сообщают, что им еще предстоит провести несколько дополнительных микроструктурных анализов для полного понимания механики сплава и его способности восстанавливаться после воздействия высоких давлений при высоких температурах.

«Наша конечная цель — изобрести новаторский сверхвысокотемпературный материал, превосходящий суперсплавы на основе никеля, и заменить лопасти турбин высокого давления, сделанные из никелевых суперсплавов, новыми турбинными лопастями из сверхвысокотемпературного материала, — говорит Ёсими. — Поэтому далее мы должны улучшить устойчивость MoSiBTiC к окислению, разработав сплав и не повредив его исключительные механические свойства. И это сложная задача».

[Scyther]

Ученые получили биологически активные вещества из опилок
http://www.sbras.info/news/uchenye-poluchili-biologicheski-aktivnye-veshchestva-iz-opilok
Специалисты ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» вместе с коллегами из Сибирского федерального университета и Института исследований катализа и окружающей среды Лиона (Франция) получили из опилок биологически активные вещества дигидрокверцетин и арабиногалактан. Эти соединения используются в медицине, фармацевтической и пищевой промышленности. Например, один из продуктов комплексной переработки – сульфатированный арабиногалактан, улучшает свертываемость крови и препятствует развитию тромбозов. Результаты исследования опубликованы в журнале Wood Science and Technology.
 
Ежегодный прирост биомассы растений значительно превышает потребности человечества в топливе и химической продукции. Из переработанной биомассы можно получить большой ассортимент продуктов нефтехимического синтеза, а также уникальные природные соединения, в частности, биологические активные вещества. Для ускорения переработки биомассы в качестве традиционных катализаторов используют кислоты. Их применение несет в себе экологические риски, связанные с трудностью разделения целевых продуктов и катализатора из реакционной среды.
 
Красноярские ученые разработали новый способ многоступенчатой переработки древесины лиственницы, позволяющий выделить широкий спектр полезных продуктов — от лигнина и целлюлозы до биологически активных веществ. На первом этапе из древесных опилок экстрагируются растительный полимер дигидрокверцетин и полисахарид арабиногалактан. Эти вещества используются в медицине для производства лекарственных средств и в пищевой отрасли для продления срока годности продуктов.

 Также из остатков древесины ученые выделили микрокристаллическую целлюлозу и лигнин. В этой реакции химики заменили опасный катализатор, серную кислоту, на нетоксичный титан оксида. На последнем этапе, из микрокристаллической целлюлозы и арабиногалактана, при участии сульфаминовой кислоты получается сульфатированный арабиногалактан. Таким образом, из первоначальной смеси сухих опилок лиственницы с помощью катализатора и нетоксичных реагентов в ходе последовательных циклов нагревания, испарения и фильтрации выделяются биологически активные вещества и их производные.
 
«Продукты из опилок лиственницы имеют широкие перспективы для практического применения. Полученные вещества используются как в медицине, так и в качестве пищевых добавок. Водорастворимые полимеры на основе сульфатированного арабиногалактана могут использоваться в качестве антикоагулянтов – разжижать кровь и препятствовать развитию тромбозов, а также играть роль носителя для целенаправленной доставки лекарств», — рассказал доктор химических наук, главный научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН Владимир Александрович Левданский.
 
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда «Разработка новых методов получения ценных химических продуктов путем каталитической деполимеризации органосольвентных древесных лигнинов». Сейчас ученые разрабатывают новые способы переработки древесной биомассы, обеспечивающие ее комплексное использование. 

[Scyther]

Создана молекула, способная удерживать солнечную энергию в течение 18 лет
https://naked-science.ru/article/hi-tech/sozdana-molekula-sposobnaya

Авторы планируют использовать ее для того, чтобы зимой получать запасенную летом энергию.

Исследователи из Технического университета Чалмерса (Швеция) рассказали об усовершенствовании технологии, способной сохранять солнечное тепло в молекуле изомера. Об этом сообщается на сайте университета.

Год назад ученые представили молекулу, в основе которой — углерод, водород и азот. При попадании на нее солнечного света она превращалась в изомер — молекулу с той же химической формулой, но с изменившимся пространственным расположением атомов. Они использовали ее в системе, которую назвали Молекулярным хранилищем солнечной энергии (MOST). На протяжении года они работали над ее совершенствованием.

Во-первых, ученые изменили состав внутрисистемной жидкости, которая раньше состояла из легковоспламеняющегося толуола. Без него конструкция стала безопаснее. Во-вторых, изменили дизайн самой молекулы, из-за чего та увеличила срок хранения энергии до 18 лет.

Для того чтобы высвобождать заточенную энергию, жидкий изомер должен проходить через катализатор. Реакция повышает температуру жидкости на 63 градуса Цельсия. Это значит, что если изначальная температура изомера равнялась 20 градусам, то после взаимодействия с катализатором она повысится до 83.


Схема работы системы

Авторы предполагают, что MOST будет стоять на крышах домов и поглощать солнечный свет в течение лета. Затем, когда наступит холодное время года, его владельцы смогут пропускать изомер через фильтр, и тот, высвобождая тепло для обогрева помещения, позже возвратится обратно в хранилище для нового забора энергии. По мнению руководителя исследования Каспера Мот-Поулсена (Kasper Moth-Poulsen), эта циклическая система поможет избавиться от источников энергии, загрязняющих атмосферу.

В дальнейшем ученые планируют достичь повышения температуры на 110 градусов Цельсия. При таком развитии событий они собираются выпустить готовый продукт в ближайшие десять лет.

[Scyther]

Ученые научились передавать кубиты по стандартному оптоволокну
https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-nauchilis-peredavat-kubity-po

Исследователи смогли создать кубиты, которые испускают фотоны с длиной волны, близкой к тем, на которых работает обычное оптическое волокно, используемое поставщиками телекоммуникационных услуг.

Кубитом называют наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере. Термин произошел путем слияния двух слов: «квантовый» и «бит». Особенность его заключается в том, что кубит, благодаря корпускулярно-волновому дуализму, может быть сразу и нулем, и единицей. Именно это свойство обеспечивает квантовому компьютеру возможность проводить вычисления, которые классический компьютер выполнить никогда не сможет.

Международная группа исследователей из Института перспективных материалов им. Цернике при Гронингенском университете в Нидерландах нашла способ создавать такие кубиты, которые могут передавать информацию по оптоволокну. Они были созданы на основе «центров окраски» — дефектов в карбиде кремния, которые образовали примеси молибдена. Статья с результатами работы опубликована сегодня в журнале Quantum Information.

Ранее ученые уже передавали квантовую информацию по оптическому волокну — правда, на длинах волн, несовместимых со стандартным оптоволокном, которое каждый из нас имеет у себя дома. Кубит, который создали в Гронингенском университете, передает информацию о его состоянии на длине волны 1100 нанометров. Самые распространенные значения длин волны для волоконно-оптических технологий — 850, 1300, 1310 и 1550 нанометров. Ученые заявили, что они близки к созданию кубита, который испускал бы фотон на длинах волн в 1300 или 1500 нанометров.

В ходе работы исследователи вырастили кристаллы карбида кремния с центрами окраски. Затем они светили на эти центры окраски лазерами, которые излучали световые импульсы с необходимой энергией. Тогда электроны на внешней оболочке атомов молибдена переходят на более высокий энергетический уровень. При возвращении в обычное состояние атомы излучают энергию в виде фотона. Для молибденовых примесей это будет инфракрасное излучение с длиной волны в пределах значений, типичных для передачи данных по оптоволокну.

Ученые использовали метод когерентного пленения населенностей (coherent population trapping), чтобы создать суперпозицию в центре окраски. После некоторой тонкой настройки исследователи создали кубит, в котором долгое время сохранялась суперпозиция. Ученые уверены, что, если они смогут передавать информацию на длинах волн 1300 и 1500 нанометров, а также создадут еще более стабильную суперпозицию для кубита, эпоха «квантового интернета» станет чуть ближе.

[Scyther]

Американские инженеры создали работающий гибрид солнечной панели и проточной батареи
https://hightech.fm/2018/10/02/solar

Инженеры из Саудовской Аравии и США представили гибрид солнечной панели и проточной батареи, намного более эффективный, чем предыдущие подобные проекты. Об этом разработчики рассказали в журнале Chem.

Некоторые инженеры предлагают в качестве накопителя для солнечных панелей использовать не литий-ионные аккумуляторы, а проточные батареи — состоящие из двух резервуаров устройства с отрицательными и положительными электролитами. Считается, что такие батареи имеют больший срок работы и простой способ масштабирования.



Группа инженеров под руководством Суна Цзиня из Висконсинского университета в Мадисоне создали устройство, которое позволяет из проточной батареи выдать 14,1% энергии, попавшей на солнечную панель. При этом в аналогичных устройствах такой показатель в разы меньше.

Кроме того, в батарее есть собственный блок управления, при помощи которого пользователь может переключать режимы и управлять работой накопителя. Всего батарея может давать напряжение в 1,25 В, а коэфициент полезного действия солнечной батареи составляет 26,1%.

[Scyther]

Стартап Iron Ox запустит свою первую полностью автоматизированную ферму
https://hightech.fm/2018/10/04/farm

Калифорнийских технологический стартап Iron Ox после семи лет разработок открывает свою первую автоматизированную ферму площадью в 300 м, на которой будет работать робот Angus. Об этом пишет TechCrunch.

Ферма компании работает на солнечной энергии, а питание растений осуществляется по гидропонной системе — вода, питательные вещества и кислород передаются непосредственно в корень растения.

На ферме установлены 25 настраиваемых модулей для выращивания салата, которые позволят производить до 26 тыс. кустов салата в год — столько же, сколько можно получить с открытой фермы. За этот период с одной такой автоматизированной теплицы, занимающей около 4 тыс. кв. м, можно собрать урожай, как с 12 га традиционных сельхозземель.

Вместе с Angus Iron Ox планирует использовать еще двух роботов, оснащенных ИИ. Два робота-перевозчика будут поднимать и переправлять лотки с растениями к третьему роботу, роботизированной руке. Роборука будет высаживать семена, пересаживать ювенильные растения к уже подросшим, фотографировать растения для проверки на болезни и собирать урожай. Iron Ox хочет выращивать листовую зелень, такую как салат и сорта базилика.



Ранее сообщалось, что в ближайшие два года немецкий стартап Infarm оборудует в странах Евросоюза сеть модульных вертикальных ферм для выращивания листовых овощей. Компания уже открыла более 50 ферм в Берлине, в том числе в крупных розничных сетях METRO и Edeka. На европейскую экспансию Infarm удалось привлечь $25 млн.

Американский стартап Plenty планирует открыть в Китае 300 вертикальных ферм. В будущем компания намерена построить свои фермы во всех городах-миллионниках мира. Системы Plenty состоят из многоярусных полок, на которых под светом LED-ламп растут листовые овощи. Ежегодно ферма площадью 4 600 кв. м производит около 900 т латука — в 350 раз больше, чем на полях и в теплицах той же площади. При этом используется лишь 1% потребляемой обычными хозяйствами воды.

[Scyther]

Европейские ученые заподозрили Минобороны США в создании биологического оружия
https://www.mk.ru/science/2018/10/05/evropeyskie-uchenye-zapodozrili-minoborony-ssha-v-sozdanii-biologicheskogo-oruzhiya.html

"Насекомые-союзники" Пентагона представляют экологическую угрозу

Французские и немецкие ученые заговорили о возможном нарушении Конвенции о биологическом оружии, узнав о программе Пентагона по использованию насекомых для распространения генетически модифицированных вирусов. Об этом говорится в опубликованной в ведущем научном журнале Science статье, написанной группой специалистов из разных стран, специализирующихся на эволюционной генетике и биоэтике.

В управлении перспективных исследовательских проектов Министерства обороны Соединенных Штатов идет активная работа по программе "Насекомые-союзники". Специалисты военного ведомства проводят опыты, целью которых является "горизонтальная" редакция хромосом растений, которую будут производить переносимые насекомыми вирусы.

Данная программа Пентагона может привести к серьезным последствиям и нанести урон окружающей среде, а вот в пользе для сельского хозяйства, о которой говорят в Пентагоне, европейские специалисты сильно сомневаются.

"В итоге программа может восприниматься многими как попытка создания биологических агентов и средств их доставки для враждебных целей", — пишут авторы публикации.

https://ria.ru/radio_brief/20181005/1530030144.html
Доктор биологических наук, заместитель директора по науке Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН Алексей Куликов в эфире радио Sputnik рассказал, как можно использовать модифицированные вирусы.

"В природе вирусы вездесущи, и они специализируются под тот организм, на основе которого они развиваются. Они узкоспециализированы, но при этом их могут переносить разные носители. Мы знаем, что в природе есть очаги инфекций, опасных для человека, носителями которых могут быть животные. Есть вирусы, которые размножаются в растениях, и насекомые могут эти вирусы переносить. Вирусы встраиваются в геном и могут каким-то образом на него влиять. Когда вирус "одомашнивается", он начинает выполнять некие функции. Этим пользуются для того, чтобы изменить какие-то свойства. Пользуются урезанными вирусами, чтобы они встроились в геном, перенесли туда какой-то важный ген, чтобы появился какой-то новый признак", – сказал Алексей Куликов.

Он прокомментировал сведения о работе американских ученых, опубликованные в журнале Science.
"Если предполагается, что вирус, размножающийся в растении, будет иметь что-то опасное для человека, если это рассматривается как некое генетическое оружие, то я не представляю сложность подобной конструкции, чтобы вирус работал и в клетках растения, и в клетках насекомого, и при этом поражал человека. Если же это делается для борьбы с сорняками, чтобы вирус размножался в каком-то конкретном виде сорняков, то это опасно, потому что сорняк на культурном поле – это нормальное растение в биоценозе. Если устроить вирусное заболевание по какой-то территории, последствия могут быть очень вредными. И вообще подобные вещи, когда вирусы модифицируются и выпускаются в природу, это опасно с точки зрения масштабного влияния на природу", – уверен Алексей Куликов.


Замечание Scyther-a: Если вирусы способны образовываться в результате облучения биоты в установках по облучению продовольствия, то это исключительно опасно для здоровья человека.