Новости науки

[Scyther]

Американцы создали свою черную дыру
http://www.mk.ru/science/2017/06/01/amerikancy-sozdali-svoyu-chernuyu-dyru.html

Ученым впервые удалось сжать атом при помощи рентгеновского лазера

Искусственную «черную дыру», а точнее состояние близкое к ней, удалось получить на атомном уровне сотрудникам Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США). Они превратили в «black hole» один атом йода, направив на него луч самого мощного рентгеновского лазера в мире. Об этом сообщает Nature. О том, для чего проводятся такие опыты и почему нам не стоит бояться наступления конца света, пояснил заведующий лабораторией детекторных систем и электроники НИИ ядерной физики МГУ им. Ломоносова, доктор физико-математических наук Михаил МЕРКИН.

Итак, сначала о том, что случилось в лаборатории SLAC. Пытаясь увеличить плотность атома, исследователи облучали энергией рентгеновского лазера Linac Coherent Light Source (Линейный источник когерентного света) атомы ксенона и атомы йода. Сфокусировав рентгеновский луч в точке размером 100 нанометров, они добились эффекта, равного тому, который мог бы получиться от фокусировки всего солнечного света в одной точке. Оказавшись под таким лучом, атом йода начал терять все свои электроны, повысив плотность, и превратился в нечто подобное черной дыре, затягивающей в себя электроны из соседних атомов углерода и водорода.

- В мире существует несколько проектов по получению так называемой конденсированной барионной материи, - поясняет происходящее Меркин. - Идея состоит в том, чтобы сжать атом и получить вместо нейтронов и протонов, которые находятся в ядре, кварк-глюонную плазму (кварки - гипотетические частицы, из которых, как предполагается, состоят все известные частицы, а глюон — это то, что получается в результате взаимодействия этих частиц — Н.В.). Это нечто однородное и близкое к тому, что было сразу после Большого взрыва. Ученым интересно повторить этот процесс на уровне атомов. Сейчас существует два эксперимента, которые постепенно приближаются к созданию такой плазмы: это проект СВМ в США и ускоритель NIKA, который строится у нас в Дубне. Там речь идет уже о более тяжелых ионах, которые должны слиться в один и создать сжатое вещество. В SLAC исследователям удалось сжать атом йода и получить эту материю на несколько фемтосекунд (1фс = 10 в -15 с). Это было первое сжатие атома при помощи рентгеновского лазера.

- Подобрались ли они благодаря этому опыту к созданию кварк- глюонной плазме?

- Нет.

- Ну а появлением настоящей черной дыры такие опыты не грозят?

- Это состояние близкое к космической черной дыре ( в ней тоже нет никаких частиц — только однородная материя). Но все происходит в микроскопических масштабах и в принципе не может превратиться в ту черную дыру, о которой нам рассказывают астрофизики.

[Scyther]

Студенты ДВФУ разработали метод повышения урожайности овощей
http://scientificrussia.ru/articles/studenty-dvfu-razrabotali-metod-povysheniya-urozhajnosti-ovoshchej

Студенты Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разработали инновационную технологию для повышения урожайности в сельском хозяйстве с помощью гидроакустических волн, сообщает РИА Новости со ссылкой на вуз

 "Студенты Инженерной школы опытным путем доказали, что низкочастотные гидроакустические волны позитивно влияют на всхожесть семян различных культур. По мнению молодых ученых, новый метод позволит повысить урожайность даже в условиях сурового климата. В своем исследовании студенты кафедры приборостроения ДВФУ использовали генератор, который ранее разработал доцент кафедры Альберт Гореликов для излучения низких частот (60-700 Гц)", — говорится в сообщении.

Изначально генератор создавался для отпугивания морских млекопитающих от опасных для них зон, затем исследователи стали наблюдать за влиянием излучения на растения.

Студенты ДВФУ поставили опыты на семенах огурцов, томатов и баклажанов. Результаты трехнедельных испытаний показали, что опытные растения оказались заметно больше и крепче тех, что обработке не подвергались, сообщает вуз.

По словам Гореликова, гидроакустические упругие волны абсолютно безопасны для растений и будущих потребителей, а метод подходит для выращивания экологически чистых овощей. В планах ученых — провести дальнейшие исследования с Приморской государственной сельскохозяйственной академией и испытать генератор на рисе.

Результаты исследований студенты ДВФУ представили на международном форуме "Агро Дальний Восток и Сибирь 2017", где ими заинтересовались несколько приморских сельхозкомпаний.

[Scyther]

В МФТИ создают квантовый "вечный двигатель" второго рода
https://scientificrussia.ru/articles/v-mfti-sozdayut-kvantovyj-vechnyj-dvigatel-vtorogo-roda

Российские ученые нашли способ создать квантовое устройство, "нарушающее" второе начало термодинамики, сообщает РИА Новости. Оно обладает КПД, фактически равным 100%, говорится в статье, опубликованной в журнале Physics Review A.

 "Любой тепловой двигатель состоит из нагревателя, который собственно и является источником энергии, и холодильника, задача которого состоит в охлаждении рабочего тела двигателя. Холодильник понижает энтропию двигателя и при этом неизбежно тратит впустую часть тепловой энергии, полученной от нагревателя. Именно поэтому КПД теплового двигателя никогда не достигает 100%", — поясняет Андрей Лебедев, сотрудник Технического университета Цюриха и МФТИ в Долгопрудном.

Одной из основ современной физики и космологии является концепция так называемой "стрелы времени" – постулат о том, что время в нашей Вселенной движется исключительно в одном направлении, из прошлого в будущее. Иными словами, мы движемся сквозь четырехмерное пространство исключительно в одном направлении по оси времени, и "перемотать" время назад невозможно.

С точки зрения физики это проявляется в том, что со временем неупорядоченность, хаотичность Вселенной, состояние, которое ученые называют энтропией, неуклонно растет. К примеру, данный процесс проявляется в том, как меняется состояние энергии Вселенной. Этот принцип, который ученые часто называют "вторым законом термодинамики", считается нерушимым правилом, управляющим жизнью всей Вселенной на всех уровнях.

Год назад ученые из МФТИ под руководством Гордея Лесовика из Института теоретической физики РАН обнаружили, что второе начало термодинамики может нарушаться на квантовом уровне, фактически пытаясь доказать обратное утверждение. Это открыло дорогу для создания квантового аналога знаменитого "демона Максвелла" – гипотетического существа, сортирующего быстрые и медленные молекулы.

Эта идея натолкнула ученых на мысль, что подобных квантовых "демонов" можно использовать для создания машины, чей коэффициент полезного действия будет равен 100%. Для ее разработки ученые предлагают использовать две пары кубитов – элементарных вычислительных модулей и ячеек памяти квантовых компьютеров, связанных между собой на квантовом уровне.

Кубиты в "двигателе Лесовика и его коллег" исполняют две роли – они поглощают тепло и позволяют "телепортировать" лишнюю энтропию за пределы системы, играя роль демона Максвелла. Это позволяет подобному устройству фактически достичь состояния, эквивалентного вечному двигателю второго рода.

На самом деле, конечно, этот прибор не является "вечным двигателем" – как объясняет Лесовик, для его работы необходимо постоянно обновлять "демонские" кубиты, очищающие систему от энтропии, охлаждая их особым образом. С другой стороны, это делается за пределами самого "двигателя", что позволяет говорить о том, что "формально" второй закон термодинамики все же нарушается внутри него.

Сейчас Лесовик и его коллеги занимаются воплощением этой идеи на практике, создавая подобный "вечный двигатель" на базе сверхпроводящих кубитов — трансмонов.

[Scyther]

Голландская команда добыла воду при помощи солнечной энергии
http://greenevolution.ru/2017/06/05/gollandskaya-komanda-dobyla-vodu-pri-pomoshhi-solnechnoj-energii/

Команда SunGlacier спроектировала устройство, способное извлекать влагу из сухого воздуха при помощи солнечной энергии.

Оно незаменимо в засушливых солнечных регионах с недостаточным количеством водных ресурсов. Технология уже была протестирована совместно с министерством обороны Нидерландов в пустыне Сахара в Мали.

Новое устройство представляет собой два внешне одинаковых блока. Один модуль накапливает солнечную энергию и охлаждает соседний до температуры, при которой на внутренних стенках блока выступает вода. Получаемая жидкость является продуктом конденсации — перехода воды при охлаждении из газообразной в жидкую форму.

В дальнейшем изобретатели планируют усовершенствовать модель и построить машину, которая работала бы как колодец, но без источника воды, и не требовала бы электричества, сообщает tass.ru

[Scyther]

Ученые за несколько минут расплавили самый тугоплавкий материал в мире
http://www.sbras.info/articles/overview/uchenye-za-neskolko-minut-rasplavili-samyi-tugoplavkii-material-v-mire

Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ СО РАН) разработали новую технологию получения изделий из карбида гафния — материала с самой высокой температурой плавления. Он настолько термоустойчивый, что сможет выдержать тепловые нагрузки, возникающие при движении гиперзвуковых летательных аппаратов в плотных слоях атмосферы, а кроме того, обеспечит ускорители мощными и долговечными катодами. При классической технологии производства на получение карбида уходит несколько часов, в то время как предложенный учеными метод электронно-лучевой сварки позволяет получить тот же результат за несколько минут.

Уникальные свойства карбида гафния (соединения гафния с углеродом, химическая формула HFC) — тугоплавкость, высокая стойкость к коррозии - известны давно, в основном его используют при изготовлении оборудования для ядерных реакторов. Но получить монолитные изделия из этого материала очень сложно. Температура плавления карбида гафния — 3953 ºС, а максимально возможная температура в печи — примерно 2 500 ºС. Это значит, что полностью расплавить карбид не получится никогда. Поэтому при традиционной технологии, сначала получают карбид гафния нагревом смеси порошков гафния и углерода, затем его размалывают как можно мельче, прессуют и спекают, как керамику, десятки часов, при максимально возможной температуре. Такое производство выходит энергозатратным и совсем не дешевым, при этом сам материал получается пористым, что плохо сказывается на его свойствах. Специалисты ИЯФ СО РАН и ИХТТМ СО РАН нашли более эффективный и дешевый способ его получения.

Технология получения. На первом этапе порошки углерода и гафния подвергают процессу механоактивации путем прокручивания в шаровой мельнице – специальном устройстве для смешивания и измельчения твердых веществ до микроразмеров. В результате получается порошок из мельчайших частиц, в которых чередуются слои углерода и гафния, так называемый механокомпозит — заготовка для будущего карбида. В таком состоянии повышается реакционная способность материала.

Получившийся «микропорошок» исследуют на экспериментальной станции синхротронного излучения «Дифрактометрия в жестком рентгеновском диапазоне», на ускорителе ВЭПП-3 Сибирского центра синхротронного излучения ИЯФ СО РАН. Синхротронным называется любое излучение, которое возникает в результате поворота пучка заряженных частиц высоких энергий в пространстве. Здесь используется коротковолновое излучение с большой проникающей способностью, за счет чего возможно исследовать структуру всего образца целиком, а не только его поверхности.

Третий этап — нагревание смеси и запуск химических реакций направленным пучком электронов на установке для электронно-лучевой сварки. На этом этапе перед учеными изначально встал вопрос: в чем расплавить самое тугоплавкое соединение? В итоге решено было сделать так, чтобы карбид плавился «сам в себе»: технология строится так, что жидкий материал находится «в кольце» порошкообразного. В дальнейшем используется метод послойного добавления сырья, применяемый также для печати на 3D принтере: рисунок создается при помощи электронного пучка на первом слое порошка, затем подсыпается новый слой, процесс повторяется — и так до тех пор, пока форма не будет отлита полностью. Заключительный этап — контрольное просвечивание синхротронным излучением. В противовес классическому многочасовому спеканию в печи новый метод позволяет получать готовые детали за несколько минут.

По словам Алексея Анчарова, старшего научного сотрудника ИХТТМ СО РАН, кандидата химических наук, такой подход может применяться и для получения других, более дешевых (стоимость гафния — около 50 тысяч рублей за килограмм) материалов с подобными свойствами, в первую очередь, карбидов и боридов тугоплавких металлов — тантала, вольфрама, молибдена.

Карбид гафния с успехом может применяться в сфере ракетостроения, в качестве внешнего покрытия для теплозащитных оболочек возвращаемых космических аппаратов типа «Буран». При помощи аддитивных технологий (послойного наложения материалов) возможно создавать композиционные покрытия с градиентом теплопроводности: первый слой должен выдерживать высокие температуры, возникающие при контакте с атмосферой, второй и последующие - плавно распределять тепло, а также изолировать от него внутреннею часть аппарата.

Тугоплавкость и высокая способность отдавать электроны делает карбид гафния идеальным материалом для катодов ускорителей. Причем речь идет не только об исследовательских коллайдерах, но и о промышленных ускорителях производства ИЯФ СО РАН, которые применяются, например, для очистки выбросов электростанций и промышленных сточных вод, а также для электронно-лучевой стерилизации в медицине, фармакологии и пищевой промышленности.

[Scyther]

Швейцарская фирма планирует использовать буровую установку, созданную в ТПУ, для добычи геотермальной энергии
https://scientificrussia.ru/articles/shvejtsarskaya-firma-planiruet-ispolzovat-burovuyu-ustanovku-sozdannuyu-v-tpu-dlya-dobychi-geotermalnoj-energii

Ученые Томского политехнического университета провели первый этап испытаний электроразрядной буровой установки, использование которой позволит значительно снизить затраты на бурение крепких пород, сообщает пресс-служба ТПУ. Работы над проектом ведутся в рамках контракта со швейцарской компанией SwissGeoPower, представитель которой профессор Ханс-Оливер Шигг посетил ТПУ.

 «Мой интерес к Томскому политехническому университету и к коллегам из Института физики высоких технологий связан с тем, что они являются первопроходцами в изобретении метода электроимпульсного бурения. Это произошло в институте в 1950-1960-х годах, в то время, когда в Томске уже начинали делать первые шаги, на западе об этом даже не слышали. Сейчас мы понимаем, что это очень эффективная технология, особенно она применима для бурения крепких пород», — говорит профессор Ханс-Оливер Шигг.

Он добавляет, что швейцарская компания планирует использовать томскую разработку именно для бурения крепких пород, а конкретно, для получения энергии из геотермальных источников на больших глубинах (шесть-восемь тысяч метров). Работы над проектом ведутся с 2014 года.

«Основная цель моего нынешнего визита — завершение работ по контракту, который у нас существует сейчас, он связан с разработкой оборудования и испытаниями в лабораторных условиях. Я очень заинтересован в продолжении нашего сотрудничества и думаю, мои коллеги из ТПУ тоже заинтересованы в продолжении сотрудничества наших организаций. Поэтому еще одна цель моего визита — обсуждение дальнейших шагов следующего контракта», — подчеркивает Шигг.

Отметим, по словам доцента кафедры высоковольтной электрофизики и сильноточной электроники ИФВТ ТПУ Артема Юдина, в рамках визита коллег из Швейцарии был проведен первый этап лабораторного эксперимента — бурение скважины глубиной до 15 метров. Все запланированные испытания прошли успешно.

«Мы продемонстрировали профессору Шиггу работу оборудования на старте, его удовлетворили результаты. Он готов продолжать с нами сотрудничество», — говорит  Юдин.

Он отмечает, что в основе работы уникальной установки лежит отбойка породы с помощью высоковольтного импульса определенной конфигурации напряжением от 200 до 400 киловольт. При соблюдении необходимых условий канал разряда внедряется в горную породу и производит ее откол. При этом использование электроразрядной установки, в перспективе, поможет снизить затраты при бурении крепких горных пород.

«Предполагается, что этот метод более перспективен чем механический, особенно когда необходимо бурить на большую глубину. Если при механическом бурении с увеличением глубины скважины затраты увеличиваются экспоненциально, то при применении электроразрядного метода, согласно расчетам зарубежных исследователей, затраты растут линейно», — поясняет Артем Юдин.

При этом томская разработка, говорит доцент ТПУ, хорошо подходит именно для бурения глубоких скважин в крепких горных породах с целью доступа к энергии из геотермальных и петротермальных источников. Метод слабо интересен нефтегазодобывающим компаниям, так как основная часть разработок связана с добычей полезных ископаемых из осадочных пород и бурение крепких пород для них не актуально.

«Компания из Швейцарии развивает проект по доступу к геотермальному теплу, там как раз нужно бурение крепких горных пород на больших глубинах. Геотермальную энергию планируется использовать для отопления и освещения. Эта технология, во-первых, обеспечит неограниченный источник экономически выгодной электроэнергии, не говоря уже об огромном количестве тепловой энергии, с высокой степенью надежности энергоснабжения. Во-вторых, внесет значительный вклад в решение глобальной и актуальной для Европы задачи ограничения изменения климата, снижения потребления ископаемых видов энергоресурсов, в том числе и уменьшения загрязнения воздуха», — подытожил Артем Юдин.

[Scyther]

Ученые ДВФУ вместе с российскими и японскими коллегами синтезировали первый квантовый металл
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-dvfu-vmeste-s-rossijskimi-i-yaponskimi-kollegami-sintezirovali-pervyj-kvantovyj-metall

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе с российскими и японскими коллегами синтезировали первый двумерный (квантовый) металл, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу ДВФУ. Новый материал в зависимости от условий может быть как нормальным металлом, так и изолятором или, наоборот, сверхпроводником. Исследование причин такого явления может быть полезно для создания сверхпроводящих материалов, работающих при комнатных температурах.

Как выглядит новый материал и почему он квантовый?
Новый материал представляет собой тонкую пленку из двойного слоя атомов таллия, нанесенных на кремниевую подложку. Такой материал называется двумерными поскольку толщина пленки таллия пренебрежимо мала по сравнению с двумя другими ее измерениями - длиной и шириной. Из-за малых размеров системы большую роль в ней играют квантовые эффекты.

При температурах ниже 0,96 К (или - 272°C), а также одновременном воздействии магнитного поля этот материал может менять свои свойства. В сильном магнитном поле он становится изолятором, в слабом - сверхпроводником, а при полях промежуточной величины остается металлом. Такое необычное поведение уже предсказывалось ранее теоретически, но до этого никогда не наблюдалось экспериментально.

Ценность открытия
"Более трех десятилетий не утихает научная дискуссия о том, что произойдет двумерным металлом при приближении к абсолютному нулю температуры: останется ли она металлом и будет ли проводить электрический ток? Наши эксперименты впервые показали, что помимо перехода в изолирующее или сверхпроводящее состояние двумерная система может оставаться нормальным металлом. Это необычное состояние было названо квантовым металлом", - сообщил один из авторов работы, член-корреспондент РАН и сотрудник ДВФУ, Александр Саранин.

Таким образом, ученые впервые показали возможность существования нормального металлического состояния не в трех, а в двух измерениях.

По словам исследователей, "изучение природы этого явления со временем может пригодиться, например, для создания сверхпроводников, работающих при комнатных температурах".

В работе участвовали ученые из ДВФУ, Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН и Университета Токио (Япония). Результаты исследования опубликованы в престижном международном научном журнале 2D Materials.

 

[Scyther]

Смертельно опасное метановое озеро в Руанде сможет стать источником энергии
http://greenevolution.ru/2017/06/07/smertelno-opasnoe-metanovoe-ozero-v-ruande-smozhet-stat-istochnikom-energii/

Энергетическая компания ContourGlobal строит платформу для начала откачки газа из глубин озера

Киву — озеро в Центральной Африке, на границе между Руандой и Демократической Республикой Конго в Восточно-Африканской рифтовой долине, геологически активной области, где очень медленно друг от друга расходятся тектонические плиты Земли. Эта деятельность привела к огромным накоплениям растворенного метана и углекислого газа в глубоких водах озера, однако имеются амбициозные планы по началу откачки газа из озера для выработки электроэнергии, достаточной, для того, чтобы удвоить текущую электрическую мощность Руанды.

Энергетическая компания ContourGlobal строит платформу для начала откачки газа из глубин озера. Установка будет высасывать растворенные газы, на поверхность озера для дальнейшего сбора — без какого либо бурения. Метан и CO₂, затем разделят — метан будет транспортирован на электростанцию на суше, в то время как СО₂ вновь растворят и закачают обратно в глубины озера.

Лидеры проекта уверяют, что этот процесс не окажет вредного влияния на озеро, растения и животных которые живут в озере и поблизости.

Первый этап проекта под названием KivuWatt будет производить 25 ГВт электроэнергии, которые конце концов увеличатся до 100 ГВт — практически удвоив текущую электрическую емкость Руанды, которая на сегодняшний день составляет 115 ГВт. Этот проект является частью плана правительства Руанды по расширению доступа к электроэнергии с 17 процентов населения, которые в настоящее время имеют к нему доступ, до 70 процентов населения к 2017 году

[Scyther]

В Красноярске изобрели уникальный стройматериал из отходов деревообработки
http://scientificrussia.ru/articles/v-krasnoyarske-izobreli-unikalnyj-strojmaterial-iz-othodov-derevoobrabotki

Ученые Сибирского государственного аэрокосмического университета (СибГАУ) изобрели строительный материал из отходов деревобработки - абсолютно нетоксичный и не имеющий аналогов в мире, сообщила ТАСС пресс-служба вуза.

"Учеными Института лесных технологий СибГАУ - опорного университета Красноярского края разработан новый экологически чистый водостойкий плитный материал из отходов деревообработки для использования в строительстве и производстве мебели. Уникальность новой разработки в том, что плиты экологически чистые, при производстве плит не используется клей, что делает их абсолютно нетоксичными", - сообщили в пресс-службе.

В СибГАУ пояснили ТАСС, что разработка уникальна и не имеет аналогов. По механическим свойствам красноярский материал из опилок не уступают плитам МДФ, ДСП и ДВП.

Также новый материал имеет более высокую водостойкость. После кипячения в воде в течение часа данные плиты сохраняют механические свойства, а иные подобные материалы разрушаются. Благодаря такой водостойкости эти плиты можно использовать в жестких условиях эксплуатации, например, для наружной отделки, несъемной опалубки, в качестве основы под кровельные материалы и полы.

Подробности с сайта разработчика
http://sibsau.ru/index.php/vse-novosti/5233-v-sibgau-opornom-universitete-razrabotan-unikalnyj-ekologicheski-chistyj-plitnyj-material
Учеными Института лесных технологий СибГАУ - опорного университета Красноярского края разработан новый, экологически чистый, водостойкий плитный материал из отходов деревообработки для использования в строительстве и производстве мебели.

Деревообработка предполагает до 20% отходов - опилок, у которых, в основном, нет применения и рынка сбыта. Команда доктора технических наук, профессора, заведующего кафедрой технологии композиционных материалов и древесиноведения Владимира Николаевича Ермолина запатентовала технологию изготовления плит из опилок без использования связующих веществ.

Опилки замачиваются в воде, проходят механоактивацию с эффектом кавитации в гидродинамическом диспергаторе оригинальной конструкции. Из полученной однородной массы способом горячего прессования изготавливаются плитные материалы (плотностью – 650-950 кг на метр куб.). По механическим свойствам они не уступают плитам MDF, ДСП, ДВП, но во многом от них отличаются.

Уникальность новой разработки в том, что  плиты - экологически чистые,  при производстве плит не используются связующие вещества (клей), что делает их абсолютно нетоксичными (к примеру, в ДСП  10 % их массы составляет карбамидоформальдегидная смола, которая в процессе эксплуатации выделяет формальдегид).

Также плиты имеют более  высокую водостойкость. После кипячения в воде в течении 1 часа данные плиты сохраняю механические свойства, а все  подобные материалы разрушаются. Благодаря такой водостойкости плиты, разработанные Владимиром Ермолиным, можно использовать в жестких условиях эксплуатации, например, для наружной отделки, несъемной опалубки, в качестве основы под кровельные материалы и полы.

В настоящее время лабораторные исследования уникального плитного материала - на стадии завершения. Следующий этап  – создание опытного производства для отладки промышленной технологии.

«Для тиражирования данной технологии необходимо создание комплекта технологического оборудования, что требует участия профессионалов- машиностроителей, - рассказывает Владимир Николаевич Ермолин, -благодаря объединению СибГТУ и СибГАУ в прошлом году в опорный университет Красноярского края, данному направлению будет дан качественно новый импульс, так как именно такие специалисты работают в Институте машиноведения и мехатроники СибГАУ».

[Scyther]

Российские ученые вместе с зарубежными коллегами близки к созданию математической модели самоорганизации микрокапелек воды
https://scientificrussia.ru/articles/rossijskie-uchenye-vmeste-s-zarubezhnymi-kollegami-blizki-k-sozdaniyu-matematicheskoj-modeli-samoorganizatsii-mikrokapelek-vody

Российские ученые вместе с коллегами из США и Израиля приблизились к созданию математической модели самоорганизации микрокапелек воды, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Тюменского государственного университета (ТюмГУ). По словам ученых, управляемые капельные кластеры могут стать очень удобными миниатюрными реакторами для детальных исследований реакций в каплях аэрозолей. Кроме того, изучение микрокапель позволит лучше понять действие различных загрязняющих агентов в земной атмосфере и также различные биохимические процессы внутри живых клеток.

 Работа ученых опубликована в журнале Scientific Reports.

Что такое микрокапли воды
Из взвешенных микрокаплей воды состоит туман, облака или пар над горячей кружкой чая. В норме они двигаются совершенно хаотично и не образуют каких-либо упорядоченных структур, но в 2003 года российские ученые во главе с сотрудником ТюмГУ Александром Федорцом показали, что при определенных условиях микрокапли, левитирующие над нагретой поверхностью воды, могут собираться в так называемые кластеры - упорядоченные структуры, состоящие из шестиугольников, в вершинах которых "висят" отдельные капли.

Результаты ученых
"До этого у нас было много частных работ, посвященных капельным кластерам, - рассказал корреспонденту ТАСС Федорец. - Мы исследовали вопросы, связанные с левитацией микрокапель, с температурными полями, определяющими эти процессы, искали различные способы управления кластерами. В новой же работе впервые проведен комплексный анализ основных физических процессов, сопровождающих формирование устойчивых капельных кластеров - в ней закладываются основы для физико-математической модели явления".

Так, в новом исследовании ученые оценили для системы микрокапель энтропию Вороного - величину, описывающую степень упорядоченности системы, и показали, что с ростом кластеров они становятся все более организованными.

[Scyther]

В Новосибирске создается российско-китайский картофельный кластер
http://www.sbras.info/articles/overview/v-novosibirske-sozdaetsya-rossiisko-kitaiskii-kartofelnyi-klaster

Два миллиона миниклубней картофеля из Китая будет высажено в рамках совместного российско-китайского проекта по созданию картофельного кластера в Новосибирской области, сообщили в региональном Минсельхозе.

   «На землях бывшего ОПХ "Безменово" в Черепановском районе лучшие студенты ФГБОУ ВПО "Новосибирский государственный аграрный университет" начали посадку двух миллионов безвирусных миниклубней картофеля, прибывших из Северного Университета провинции Хэбэй Китайской Народной Республики», — сказали в министерстве.

В декабре 2016 года проект российско-китайского кластера прошел слушания в Госдуме РФ. С российской стороны в создании кластера участвует Институт цитологии и генетики СО РАН (ИЦИГ СО РАН), со стороны Китая — мэрия города Пекина, Пекинский государственный аграрный университет и Народное правительство провинции Сычуань.

По данным Минсельхоза, предприятие будет заниматься производством семян, выращиванием товарного картофеля, изготовлением крахмала и картофельного порошка. Институт цитологии и генетики планирует научное сопровождение проекта на всех стадиях его развития: от подготовки сортов и агротехнологий выращивания до технологий переработки. Планируется, что предприятие заработает в полную производственную мощность через пять лет.

Как ранее сообщили в институте, Китай при реализации проекта заинтересован в использовании достижений российских ученых для создания экологически чистого пищевого продукта, значительная доля которого пойдет на его внутренний рынок. Для России стоит задача импортозамещения в производстве картофеля, что потребует обеспечить хозяйства качественным отечественным семенным фондом. По данным регионального Минсельхоза, Новосибирская область обеспечивает себя картофелем на 100%, однако из 108 тыс. тонн семенного материала, который ежегодно высаживается, всего 2,1 тыс. тонн производится семеноводческими хозяйствами. Семенная база картофеля устарела, часто заражена болезнями, что сказывается на урожайности.

Для оздоровления и обновления семенного материала в научных агролабораториях выращиваются мини-клубни - картофель, полученный в пробирке. Для оздоровления сортов берут несколько клеток из проростка картофеля и высаживают их в питательную среду. Так вырастает растение, свободное от накопленных в материнском клубне вирусов и болезней. Дальше его черенкуют, высаживают в тепличную рассаду, которая и дает мини-клубни - из них впоследствии получают чистый семенной материал.

[Scyther]

Создана технология опреснения воды с почти 100% КПД
http://greenevolution.ru/2017/06/09/sozdana-texnologiya-opresneniya-vody-s-pochti-100-kpd/

Инженеры Калифорнийского университета в Риверсайде разработали новый способ восстановления пригодной для питья воды из высококонцентрированных солевых растворов с почти 100% выходом

Это изобретение позволит эффективнее бороться с нехваткой пресной воды в засушливых регионах и сократить объем минерализованных сточных вод.

На сегодня самым распространенным методом опреснения морской и жесткой воды, а также сточных вод является обратный осмос, но он не способен справиться с высокими концентрациями соли. Такие рассолы в большом объеме образуются в результате обратного осмоса и гидравлических разрывов пласта (в нефтегазовой отрасли) и требуют осторожной утилизации во избежание ущерба для окружающей среды.

Ученые взяли за основу другой способ, дистилляцию через мембрану, когда тепло превращает воду в пар, который проходит через мембрану, задерживающую соль. Однако, горячий рассол вызывает сильную коррозию, поэтому требуется постоянная замена комплектующих. Кроме того, однократное прохождение восстанавливает менее 10% воды из рассола.

В идеальном сценарии термальное опреснение позволяет восстанавливать всю воду из рассола, оставляя небольшой объем твердой кристаллической соли, которую можно было бы использовать или утилизировать, — говорит Дэвид Джассби, руководитель проекта. — К сожалению, современный процесс опреснения требует постоянной подачи горячего рассола на мембрану, что сокращает восстановление воды до примерно 6%.

Для того чтобы улучшить эту технологию, исследователи разработали самогреющуюся мембрану из углеродных нанотрубок, которые нагревают рассол только на поверхности мембраны. Это сокращает количество тепла, которое требуется для всего процесса, и повышает выход восстановленной воды почти до 100%.

В помощь прибрежным городам и засушливым регионам, нуждающимся в ирригации, стартап Atmocean создал опреснитель, работающий на энергии волн и не требующих дополнительных энергозатрат. Каждый блок занимает площадь 60 на 60 м и вырабатывает пресную воду, достаточную для полива 30 га земли, сообщает econet.ru

[Scyther]

Совместное заседание Научно-координационного совета при ФАНО России и Российской академии наук. Текстовая трансляция
https://scientificrussia.ru/articles/sovmestnoesooveshchanie

В Президентском зале РАН на Ленинском проспекте началось совместное заседание Научно-координационного совета при ФАНО России и Российской академии наук. В ходе мероприятия буду обсуждаться вопросы реструктуризации и финансирования научных организаций, подведомственных ФАНО, итоги работы федеральных исследовательских центров, о ходе исполнения бюджета ФАНО за II квартал 2017 года, методологические подходы к финансированию научных исследований в рамках государственного задания. Также будут вручены награды сотрудникам организаций, подведомственных ФАНО. Портал "Научная Россия» ведет прямую текстовую трансляцию мероприятия.

 11:27 Медведев: оснований для реорганизации было много. В ее основе - закон от 27 сентября 2013 года №253 Ф3 "О Российской академии наук, реорганизации государственных академий наук и внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации".

11:24 Валерий Козлов благодарит награжденных за их вклад в развитие науки.

Участники совещания переходят к его основной части. Слово предоставляется Алексею Михайловичу Медведеву, заместителю руководителя ФАНО России. Медведев докладывает о ходе реструктуризации научных организаций, подведомственных ФАНО.

11:15 Председатель Научно-координационного совета при ФАНО России Юрий Балега сообщает о повестке сегодняшнего заседания и предлагает перейти к его самой приятной части. Валерий Козлов и Михаил Котюков вручают восемь наград сотрудникам научных организаций, подведомственных ФАНО.

11:11 Слово руководителю ФАНО Михаилу Котюкову. Он согласился с Козловым о необходимости проведения таких совместных заседаний. На мероприятиях такого формата члены президиума РАН смогут задать представителям ФАНО любые интересующие их вопросы.

11:07 Заседание открылось вступительным словом исполняющего обязанности президента РАН Валерия Козлова. Он отметил, что на сегодняшнем мероприятии будут обсуждаться два важных вопроса: о ходе совместной деятельности ФАНО и РАН, а также финансирование научных исследований в академических институтах. По мнению Козлова, такие совместные заседания должны стать традицией, поэтому будущему президиуму, который будет выбран на предстоящих осенних выборах, необходимо обратить на это особое внимание.

[Scyther]

В КрасГАУ создали пищевую добавку, ускоряющую рост крупного рогатого скота и улучшающую качество надоев
https://scientificrussia.ru/articles/v-krasgau-sozdali-pishchevuyu-dobavku-uskoryayushchuyu-rost-krupnogo-rogatogo-skota-i-uluchshayushchuyu-kachestvo-nadoev

Ученые Красноярского государственного аграрного университета (КрасГАУ) создали пищевую добавку, ускоряющую рост крупного рогатого скота и улучшающую качество надоев, сообщили ТАСС в краевом фонде науки.

 "Новые штаммы микробов Bacillus subtilis, созданные красноярскими учеными, зарегистрированы во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов. Включение данной добавки в рацион способствует ускоренному росту массы телят и молочной продуктивности у дойных коров. С введением в рацион животных разработанного препарата, среднесуточный прирост телят был увеличен на 70 граммов, что на 21% больше, чем при использовании традиционных рационов", - сообщили в фонде.

Руководитель проекта Наталья Донкова пояснила, что технология отличается низкой себестоимостью и небольшими затратами при производстве.

"Мы получили уникальный препарат с использованием микроорганизмов, способных самостоятельно расщеплять крахмал растительного сырья до простых сахаров. При этом уровень концентрации сахара в продукте достигает 70%", - сказала она.

Высокое содержание сахара в молоке делает его качественнее, пояснили в фонде

[Scyther]

Российские оптики разработали метод определения концентрации микрочастиц с помощью голографии
https://scientificrussia.ru/articles/rossijskie-optiki-razrabotali-metod-opredeleniya-kontsentratsii-mikrochastits-s-pomoshchyu-golografii

Оптики из Университета ИТМО разработали экспресс-метод, позволяющий с помощью голографии оценить концентрацию и распределение частиц в прозрачной среде. Об этом в среду сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу организации.

 Метод пригодится в инженерных устройствах для мониторинга металлической стружки в машинном масле, при изучении планктона в воде или отслеживании вирусов в живых клетках. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

"Наш экспресс-метод дает в реальном времени информацию о средах с любым содержанием частиц и готов для внедрения в производство" - приводятся в пресс-релизе слова Татьяны Вовк, научной сотрудницы кафедры фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО.

По словам ученых, существующие методы анализа содержания частиц, например с помощью микроскопа, занимают много времени, а некоторые не справляются с анализом среды, в которой концентрация частиц особенно велика. Поэтому ученые из ИТМО разработали метод для быстрого анализа распределения микроскопических частиц в прозрачных средах, в основе которого лежит технология голографии Габора - самый простой и исторически первый тип голографии.

Чтобы понять, как распределены частицы в образце, ученые снимают с него одну цифровую голограмму Габора. Из трехмерного снимка они извлекают два плоских изображения, а затем сравнивают изображения между собой, и, в зависимости от того, насколько они похожи, получают ту или иную зависимость - корреляционную функцию, которую распространяют на весь объем среды. В итоге вычисления занимают всего несколько секунд. Ученые проверили методику, и результаты экспериментов показали, что новый метод позволяет быстро узнать концентрацию частиц в среде, выяснить, как они распределены и насколько прозрачны.

Пока ученые показали лишь базовую работоспособность метода, но полагают, что быстрая регистрация частиц будет полезна во многих областях. Например, основанные на данной технологии анализаторы смогут в реальном времени следить за потоками суспензий или аэрозолей и, в частности, определять количество твердых частиц в машинном масле. "Когда детали трутся друг о друга, в смазку попадает металлическая стружка, которая изнашивает механизм. Устройство поможет оценить загрязненность масляного потока, а следовательно, и уровень износа механизма", - добавила Вовк.

Не менее интересны биологические применения технологии. По мнению ученых, метод поможет исследовать чистоту озерной и речной воды, определяя в ней степень прозрачности планктона. Эта характеристика, в свою очередь, расскажет об экологии водоема, поскольку оптические свойства микроорганизмов сильно зависят от состояния среды обитания. Кроме того, метод можно использовать для подсчета вирусных частиц в живых клетках.