Новости науки

[Scyther]

В Томске нашли способ получать недорогие пигменты на местном сырье
http://www.sbras.info/news/v-tomske-nashli-sposob-poluchat-nedorogie-pigmenty-na-mestnom-syre
Специалисты Отдела структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН применили метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения неорганических пигментов широкой цветовой гаммы. Технология не наносит вреда окружающей среде, позволяет использовать сырье Сибирского и Уральского регионов и не требует сложного оборудования.

Пигменты шпинельного типа используются для окрашивания керамических и фаянсовых изделий, глазурей и эмалей в производстве стекла и строительных материалов. На внутреннем рынке произведенные в России пигменты сегодня занимают только два процента, остальное — импортная продукция. Предложенный томскими учеными способ экономически выгоден и позволяет получать продукт с высокой термической и химической устойчивостью.
 
«Синтез по традиционной технологии — это  многочасовой процесс, который требует больших затрат на подогрев, а здесь все происходит за счет внутренней энергии системы. Высвобождаясь, она переводит смесь порошков в новое состояние — шпинель, самое стабильное и термостойкое. Даже если вещество расплавить, после охлаждения оно будет иметь тот же цвет и свойства, поэтому продукт получается качественным. При этом мы получаем экологически чистые, безвредные пигменты», — говорит старший научный сотрудник отдела структурной макрокинетики Нина Радишевская.
 
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) — химический процесс, протекающий в смесях порошков, где тепловыделение передается от слоя к слою (то есть подогреваются нижние слои, а затем материал передает горение сам). Если в традиционной технологии сырье нужно нагревать постоянно в течение нескольких часов, то при СВС нагрев продолжается несколько минут. Сейчас ученые могут получать зеленый, синий, черный, коричневый, голубой, бирюзовый и белый пигменты и работают над получением желтого и красного.
 
«Каждый цвет — это определенный набор исходных минеральных элементов, — поясняет Нина Радишевская. — Например, для синего нужен кобальт и алюминий со специальными добавками. Мы берем уже измельченные материалы, засыпаем их в печь, запускаем процесс синтеза и на выходе получаем порошок, на 90% состоящий из частиц размером меньше одного микрона. Это практически готовый продукт, не требующий дальнейшего дорогостоящего помола».
 
Высокотемпературный синтез ученые сейчас проводят в печи, в которой тепло выделяется за счет протекания тока по нихромовой спирали. В волне горения материал сам измельчается до мелкодисперсного очень твердого порошка (8 единиц по шкале Мооса, для сравнения: твердость алмаза по этой шкале — 10).
 
Технология получения пигментов на основе сырья Западно-Сибирского региона была разработана в рамках соглашения с НИИ строительных материалов Томского государственного архитектурно-строительного университета при участии специалистов Томского политехнического университета. Ученые планируют автоматизировать и масштабировать производство до промышленного использования.

[Scyther]

Когда хорошие бактерии становятся плохими
https://www.nkj.ru/news/31830/

Helicobacter pylori – одна из самых известных желудочно-кишечных бактерий.

«Двуличие» некоторых желудочно-кишечных бактерий связано с тем, что во время болезни они начинают вести себя не как нормальные симбионты, а как патогенные чужаки.
Когда речь заходит о желудочно-кишечной микрофлоре, то обязательно говорят о бактериях хороших и бактериях плохих. Хорошие помогают поддерживать здоровый метаболизм и не толстеть, плохие – доля которых увеличивается, если неправильно питаться – наоборот, обмен веществ портят, способствуют излишнему весу и диабету.

Но есть среди желудочно-кишечных микробов такие, которые давно считаются вредными, и вредными по-особому – это бактерии группы Helicobacter. Считается, что из-за них начинаются гастриты, из-за них развиваются язва желудка, язва двенадцатиперстной кишки, дуодениты и т. д., вплоть до рака. В свое время в США против Helicobacter открыли настоящую войну, в массовом порядке избавляя население от этих бактерий. (Действительно, сейчас уже никто не оспаривает, что между раком желудка и одним из хеликобактеров, Helicobacter pylori, есть вполне определенная связь.)

С другой стороны, чем больше накапливалось медицинских данных, тем чаще оказывалось, что далеко не всегда хеликобактеры в пищеварительном тракте провоцируют болезни, и что вообще у подавляющего большинства носителей Helicobacter они ведут себя тихо и неприметно.

Постепенно к хеликобактерам стали относится как к своеобразным «двуликим» бактериям, которые ведут себя по-разному в зависимости от условий среды, и если условия портятся – например, человек переживает стресс, или просто скверно питается – хеликобактеры, что называется, срываются с цепи. Однако долгое время было не вполне понятно, что именно при этом происходит с точки зрения клеток и молекул.
Можно предположить, что тут все дело в иммунитете – точнее, в том, как хеликобактеры общаются с иммунной системой. Действительно, как пишут в статье в Science Immunology исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, бактерии Helicobacter способны совершенно по-разному действовать на иммунитет.

В одном случае хеликобактеры работают так же, как и прочие бактерии-симбионты, действуя как успокоительное. Среди многочисленных клеток иммунной системы есть так называемые Т-регуляторные лимфоциты, чья задача – подавлять воспалительные сигналы, и хорошие бактерии взаимодействуют как раз с Т-регуляторными клетками. Спокойный, адекватный иммунитет важен не только для самих бактерий, но и для организма в целом: если Т-регуляторы работают плохо, то воспаление может начаться вообще без повода, как реакция иммунитета на собственные ткани тела или на какую-нибудь еду. Иными словами, бактерии-симбионты во многом помогают нам избежать аллергий и аутоиммунных заболеваний.

В здоровом кишечнике хеликобактеры, как прочие благонамеренные микробы, действуют на Т-регуляторы. Но они же, кроме того, могут действовать и на Т-эффекторы. Лимфоциты этой разновидности, наоборот, усиливают иммунный ответ. И, если в кишечнике начинается, например, колит – воспаление слизистой оболочки толстой кишки – то Helicobacter активируют именно лимфоциты-эффекторы. В результате воспаление усиливается еще более. (При том другие бактерии-симбионты при колите ничуть не стремятся усилить патологию.) Иными словами, двусмысленность поведения хеликобактеров связана с их способностью взаимодействовать с разными типами иммунных клеток, стимулируя совершенно разные иммунные процессы. Пока все хорошо, пока кишечник находится в норме, Helicobacter поддерживают норму, если же что-то начинает идти не так, они только усиливают раздражение иммунитета.

Повторим, что про «двуличность» хеликобактеров знали и раньше, но теперь становится более-менее понятно, как именно они усиливают патологические процессы. Зная, через какие клетки и через какие клеточные рецепторы действуют Helicobacter, мы можем создать лекарства, которые запрещали бы им это, и тем самым мы могли бы подавлять воспаление, не доводя дело до более серьёзных последствий. Истреблять же хеликобактеров под корень, вероятно, смысла нет – все-таки в норме от них есть даже польза, как и от обычных микробных симбионтов.

[Scyther]

Российские геологи вместе коллегами из-за рубежа раскрыли тайну образования алмазов
https://scientificrussia.ru/articles/rossijskie-geologi-vmeste-kollegami-iz-za-rubezha-raskryli-tajnu-obrazovaniya-almazov

Российские и зарубежные геологи выяснили, что соединения железа и углекислоты играют определяющую роль в формировании алмазов в глубинных слоях недр Земли, помогая их "зародышам" выживать при сверхвысоких давлениях и температурах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Об этом сообщает РИА Новости.

 Фактически все природные алмазы находят внутри так называемых кимберлитовых трубок – в вертикальных каналах в толще земной коры, возникших в результате подъема магмы к поверхности планеты. Сами алмазы, в свою очередь, возникают не внутри этих трубок, а в мантии Земли, на глубине в несколько сотен километров.

Происхождение кимберлитов вызывает дискуссии среди ученых, так как высокая вязкость "прародителя" алмазов не должна была позволить ему подняться из глубинных слоев мантии. Вдобавок, многие алмазы, найденные в Бразилии и в других регионах залегания подобных трубок, сформировались на глубине как минимум в 600 километров, что заставляет ученых гадать, как их "заготовкам" удалось выжить при путешествии в сторону ядра Земли.

Леонид Дубровинский из университета Байерта (Германия), а также ряд ученых из "Сколтеха", НИТУ "МИСиС" и зарубежных вузов нашли потенциальное объяснение этой геологической загадке, наблюдая за тем, что происходит с различными потенциальными "зародышами" алмазов при температуре в 2200 градусов Цельсия и давлениях, превышающих атмосферное почти в миллион раз.

Как объясняют ученые, главным кандидатом на роль прародителя алмазов сегодня считаются различные осадочные породы, содержащие в себе карбонаты – соединения угольной кислоты и ионов различных металлов. Ученые уже достаточно давно проводят опыты с карбонатами, сжимая обычный мел, карбонат магния и другие версии этих солей, и постоянно приходят к выводу, что все эти вещества не "доживут" до конца путешествия к ядру Земли и распадутся раньше, чем они смогут превратиться в алмазы.

Дубровинский и его коллеги проверили, что произойдет с еще одной формой карбонатов, которая раньше не принимала участия в подобных опытах – с кристаллами сидерита, карбоната железа,  возникающими в большом количестве у гидротермальных источников и в отложениях осадочных пород.

Сжав эти кристаллы при помощи алмазной наковальни, ученые просветили их при помощи ускорителя частиц и изучили то, как менялась их структура при повышении давлении и температур.

Эти опыты показали, что карбонат железа не распался при достижении сверхвысоких давлений и температур, а поменял структуру. Атомы железа в нем окислились и потеряли еще один электрон, а молекулы угольной кислоты присоединили еще один атом кислорода и превратились в так называемую "кислоту Гитлера", или ортоугольную кислоту.

В результате этого возникла структура, крайне устойчивая при сверхвысоких давлениях и обладающая формой, похожей на то, как устроены алмазы на атомном уровне. Она, как показывают расчеты ученых, позволяет карбонатам достичь глубины примерно в 2,5 тысячи километров и не распасться. Это объясняет, как "зародышам" алмазов удается выжить при путешествии к центру планеты и показывает, что экзотическая ортоугольная кислота существует не только в ядрах планет-гигантов, но и в мантии Земли, заключают ученые.

[Scyther]

P-значение при тестировании статистических гипотез предлагается понизить до 0,005
https://scientificrussia.ru/articles/p-znachenie-pri-testirovanii-statisticheskih-gipotez-predlagaetsya-ponizit-do-0-005

Группа влиятельных американских ученых во главе со специалистом по поведенческой экономике из университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе Дэниелом Бенджамином (Daniel Benjamin) опубликовала в онлайн-журнале PsyArXiv препринт своей статьи (готовящейся к публикации в новом номере журнала Nature Human Behavior), в котором они предлагают понизить до 0,005 стандартный показатель убедительного p-значения (p-value) при тестировании статистических гипотез, с нынешнего значения в 0,05.

 P-значение — это наименьшее значение уровня значимости (то есть вероятности отказа от справедливой гипотезы), для которого вычисленная проверочная статистика ведет к отказу от нулевой гипотезы (то есть гипотезы, которая проверяется на правильность в данной научной работе). Чем ниже p-значение, тем больше отклонение нулевой гипотезы и выше ожидаемая значимость результата.

По мнению авторов статьи, среди которых такие крупные фигуры, как психолог Брайан Нозек (Brian Nosek) из университета Вирджинии в Шарлоттсвилле и эпидемиолог Джон Иоаннидис (John Ioannidis) из Стенфордского университета в Пало-Альто (Калифорния), действующий стандарт приводит к верификации слишком большого количества сомнительных результатов.

«Если мы хотим жить в мире, где исследовательское сообщество тщательно отбирает свои результаты, лучше, чтобы этот порог составлял 0,005, а не 0,05, — сказал Бенджамин. — Это вполне реально сделать, и подобные реформы работали в других областях».

Авторы статьи подкрепляют свою точку зрения расчетами, согласно которым понижение стандарта убедительного p-значения до 0,005 действительно снизит количество ошибочных научных результатов с 33% до 5%. Кроме того, это позволит избежать распространенной ошибки, когда смысл p-значения понимается неправильно. Например, p-значение 0,05 при тестировании нового лекарства на самом деле означает, что ожидаемые — или еще лучшие — результаты будут получены в одном из 20 тестов, если на самом деле новое лекарство не дает никакого значимого эффекта по сравнению с традиционным методом лечения. Однако зачастую из этого делают неправильный вывод, что вероятность того, что лекарство работает, составляет 95%.

Если реформа пройдет, это существенно осложнит жизнь фармацевтическим компаниям, которым придется проводить на 70% больше клинических испытаний. Однако, с другой стороны, им не придется тратить ресурсы на тестирование средств, доказательства эффективности которых изначально были слишком слабыми, пишет Бенджамин и его соратники.

У их коллег это предложение вызвало смешанные чувства. Медик Виктор де Груттола (Victor De Gruttola) из Гарвардской школы общественного здоровья в Бостоне сказал журналистам, что «сам по себе выбор показателя в 0,05 был чем-то вроде нумерологии — для этого нет никаких научных оснований». С другой стороны, биостатистик Стефан Зенн (Stephen Senn) из Люксембугского института здравоохранения признался, что не испытывает по поводу реформы энтузиазма. «Не думаю, что они действительно изучили все практические последствия того, что предлагают», — сказал он.

[Scyther]

Конец науки? Наука в постмодерне - потеря ориентации и оснований
http://innovanews.ru/info/news/society/16059/

Сегодня модно говорить о том, что мы якобы вступаем в фазу постмодерна.

Сегодня модно говорить о том, что мы якобы вступаем в фазу постмодерна. Мол, это такой историко-культурный периодизирующий концепт – смена одной парадигмы мышления на другую.

Мы плавно переходим из эпохи, где все ясно, все располагается на своих местах, одно соответствует другому, в эпоху, где ни о чем нельзя сказать достоверно, где отсутствует понятие истины и где главенствует культ простоты и динамичности.

Правые говорят, что это связано с нигилизмом и «забвением бытия»; левые говорят, что это связано с развитием капитализма и его постиндустриального уклада, постмодерн продиктован логикой капитала.

В какой-то степени правы все: изменения действительно есть, их видно, их можно ощутить по внутреннему опыту, но не проверить, не верифицировать.

Конец. Науки?

Модерн завершается, уже прогремели такие тренды, как «конец истории» и „конец искусства“. Дело осталось за „концом науки“.

Верификация – то, чем занимается наука. Один из этапов научной деятельности. И вот сейчас в эпоху «постмодерна» написана книга Д. Хоргана „Конец науки“, где он обосновывает ее облачение в сектантскую сущность.

Автор замечает и нигилизм и капитал, говоря о том, что наука теперь стала неким обрядным институтом, воспроизводящим поколения пост-декадентов – людей, сознательно встраивающихся в это общество обслуживания культа науки, справляющей наши потребительские нужды. Пост, поскольку отрицать наверное уже нечего. Отрицание зациклено на самом себе, что значит ничего более как перестановку одних и тех теоретических структур местами.

Любая строгая наука модерна выстраивалась на верификации фактов, сама будучи основанной на тех или иных допущениях. Рано или поздно, такая наука либо подходила к осознанию этого факта, либо заходила в тупик, либо и вовсе «самооборачивалась» на одни и те же основания. Именно над этим долго и размышляли разного рода структуралисты, а затем и постструктуралисты.

Чем дальше соседняя дисциплина копает вглубь, тем неустойчивее становятся основания твоей дисциплины.

И вроде в 1960-х гг. докопались до языка, стало понятно, что вокруг все децентрированно, не формализуемо и не соответствует нашему мышлению. Позиции остались лишь у аналитической философии, исследующей сознание, и в какой-то степени – неопозитивизма.

Следствия Закона Scyther-а:

Закон полноты Круза
Надежность экологической ниши обратно пропорциональна населенности и положению тех, кто за ней наблюдает.

Тривиал Чумака
Если очень долго населять экологическую нишу - она исчезает.

Первый закон нишединамики Стивена
Если переполнить экологическую нишу, то она опрокинется.

[Scyther]

Michelin представила безвоздушные 3D-печатаные шины
http://greenevolution.ru/2017/07/31/michelin-predstavila-bezvozdushnye-3d-pechatanye-shiny/

Компания полагает, что эта концепция скоро может стать реальностью.

Напечатанную на 3D принтере шину не нужно накачивать, она рассчитана проработать весь срок службы автомобиля. Шина также оснащена высокотехнологичными датчиками и вдобавок она на 100% биоразлагаема.

Michelin использовала технологию 3D-печати для создания безвоздушной шины, смоделированной на альвеолярных структурах – по принципу работы воздушных мешков, находящихся в легких человека. Это означает, что внутренняя часть шины имеет прочную конструкцию, а внешние слои более гибкие, что предотвращает разрыв пневматики и спущенное колесо.

Сама шина печатается из органических биоразлагаемых материалов, подлежащих вторичной переработке, и, конца настигнет конец ее срока службы, ее можно будет переработать.

Трехмерная печать позволяет настраивать протектор шины для удовлетворения потребностей конкретного транспортного средства, вдобавок, для повышения устойчивости шины, Michelin минимизирует количество используемой резины.

[Scyther]

В России создан высокоэффективный тепловой насос не требующий топлива
http://greenevolution.ru/workshop/v-rossii-sozdan-vysokoeffektivnyj-teplovoj-nasos-ne-trebuyushhij-topliva/

Отечественный ученый модернизировал работу двигателя Стерлинга. Инновация позволяет значительно повысить энергоэффективность теплового насоса, а также обеспечить его работу без применения топлива

Тепловой насос – это устройство, которое потребляет электроэнергию и закачивает теплоту с морозной улицы в радиатор отопления квартиры. Его эффективность определяется отношением количества теплоты в радиаторе отопления к затратам на привод теплового насоса. В настоящее время этот коэффициент находится, как правило, в пределах от 3.0 до 3.5 условных единиц.

Но, чтобы получить электрическую энергию для привода теплового насоса, приходится сжигать топливо на электростанциях и т.п. , кроме того, часть электрической энергии всегда потеряется в линии электрических передач. Тогда из единицы теплоты, выделившейся от сгорания в виде электрической энергии, до потребителя в России доходит не более 20% энергии от сгоревшего топлива.

Если использовать эту энергию на привод теплового насоса, у которого эффективность не более 3.5 условных единиц, то потребителю будет передано крайне малое количество теплоты от сгоревшего топлива (по отношению с теплотой, затраченной при генерации электрической энергии).

Поэтому применение тепловых насосов в России совершенно нелогично.

Существует два варианта устранения этой нелогичности:
— поднять КПД электростанций и снизить потери в электрических сетях,
— поднять эффективность теплового насоса.

Отечественные ученые и инженеры Ю.Е. Виноградов и О.В. Вигдорчиков уверены, что возможна реализация тепловых насосов нового поколения со значительно большей эффективностью, превосходящей существующие тепловые насосы. Например, тепловые насосы нового поколения на каждую единицу энергии, необходимой на привод, будут передавать потребителю не 3.5 условных единицы теплоты, а в 10 раз больше, т.е. 35 (тридцать пять!) условных единиц теплоты.

Русский ученый, Юрий Евгеньевич Виноградов, ведет исследования в области новых термодинамических процессов, начиная с 2002 года. В настоящее время Юрием Евгеньевичем рассчитана и доказана возможность реализации тепловых насосов нового поколения, которые вообще не будут потреблять внешней энергии.

Работа тепловых насосов нового поколения предполагает две стадии – сначала теплота окружающего воздуха, даже с морозной улицы, преобразуется в механическую работу, а после чего механическая работа преобразуется в электрическую энергию, или, например, в вихревом нагревателе – сразу непосредственно в теплоту. На привод такого теплового насоса будет отвлекаться всего 10% механической работы, полученной на первом этапе работы.

Основой осуществления инновационного способа реализации такого теплового насоса является преобразователь теплоты в механическую работу, который, в свою очередь, базируется на известном двигателе Стирлинга.

Отличительной особенностью двигателя Стирлинга является наличие в нём особого регенератора теплоты. Реализуя рабочий термодинамический цикл, регенератор, при его горячей продувке отработавшим рабочим телом, накапливает теплоту из отработавшего рабочего тела. А при холодной продувке, регенератор отдаёт накопленную теплоту нагреваемому рабочему телу. Но отдать всю накопленную теплоту регенератор не может по причине того, что при холодной продувке удельная теплоёмкость рабочего тела меньше, чем при горячей продувке.

Найден и запатентован способ устранения этого недостатка, вследствие чего, вся накопленная регенератором теплота при горячей продувке отработавшим рабочим телом – возвращается при холодной продувке в процедуру нагрева рабочего тела перед рабочим тактом. В таком термодинамическом цикле теплота не выбрасывается и не требуется система охлаждения двигателя Стирлинга. Новый двигатель получается не дороже обычного двигателя Стирлинга, но при этом не требует никакого топлива – он использует теплоту окружающего воздуха или воды.

Кроме того, найдены технические решения, которые позволяют избавиться в двигателе Стирлинга от трущихся деталей, и срок безотказной (и даже непрерывной) работы таких устройств будет составлять многие десятки лет.

При достаточном объеме финансирования (120 миллионов рублей) предсерийные образцы тепловых насосов нового поколения, мощностью до 100 кВт будут изготовлены в течение до одного года.

Область использования бестопливных тепловых насосов безгранична.

Это и стационарные, и мобильные энергоэффективные рефрижераторы (морозильники), весь рынок внеконкурентных инновационных кондиционеров, холодильные и криогенные машины нового поколения любых типов и модификаций, не потребляющих внешней энергии.

В частности, возможно использование тепловых насосов, не требующих внешней энергии, для глубокого замораживания грунтов, которое уже осуществляется на практике, под фундаментами строений и сооружений, а также при строительстве метрополитена, железных и автомобильных дорог.

При таком скоростном дорожном строительстве не нужно будет расчищать ложе под полотно дороги от мягкого грунта и засыпать ложе песком и гравием, чтобы сверху положить асфальт или железнодорожное полотно.

Вполне будет достаточно дешевой, технологичной и глубокой (до минус 80⁰С) заморозки грунтов. Замороженный грунт имеет прочность гранита. Такие технологии целесообразно использовать при очень дешевом и суперскоростном строительстве новых железных дорог в труднодоступных районах РФ, например, в северных территориях, в заболоченных местностях, в регионах вечной мерзлоты и т.д.

В частности, с использованием этой технологии можно с успехом решить вопрос дешевого и скоростного строительства Северного Широтного Хода — новой железной дороги на севере нефтегазодобывающих и портовых районов Западной Сибири, а также сопутствующих автодорожных магистралей и мостов по территории ЯНАО и ХМАО.

Сегодня применение такого подхода при дорожном строительстве сдерживает высокая стоимость энергии на привод и малый холодильный коэффициент существующих тепловых насосов.

По вопросам сотрудничества обращаться по электронной почте: Roskomplex@mail.ru

[Scyther]

Ученые нашли в «диком» пиве новый вид дрожжей
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-nashli-v-dikom-pive-novyj-vid-drozhzhej

Ученые из университета Вашингтона в Сиэттле (США), под руководством генетика Майтрейи Данэм (Maitreya Dunham), использовав инновационную методику «Hi-C секвенирования», обнаружили в самоферментирующемся пиве новый вид дрожжей. Статью об этом, опубликованную на сайте биологических препринтов bioRxiv, пересказывает сайт журнала Science.

Культуру дрожжей для анализа авторы взяли из чана пивоварни Old Warehouse, располагающейся в помещении старого склада в Сиэттле. В этом чане созревало «дикое» пиво — то есть, такое, которое ферментируется не известным стандартным набором дрожжей, а микробами, попавшими в чан случайно. «Когда мы открыли [чан], оно было действительно живое», — говорит Данэм. Жидкость активно ферментировалась с образованием пузырей углекислого газа. Хозяин пивоварни признался, что понятия не имеет, какой именно набор микроорганизмов «живет» в чане, и ученые решили это выяснить.

Для этого команда воспользовалась разработанным ею же ранее методом «Hi-C секвенирования», которая позволяет дифференцировать последовательности ДНК в сообществе микробов, относящихся к разным видам. Суть его вкратце заключается в следующем: под действием формальдегида участки ДНК, происходящие из одной клетки, слипаются друг с другом, и таким образом можно отделить их от генетического материала других клеток.

Используя этот метод, Данэм с коллегами установили видовую принадлежность микробов из чана пивоварни Old Warehouse. Среди них оказался один новый, до сих пор неизвестный науке вид дрожжей из рода Pichia. Судя по всему, он представляет собой гибрид P. membranifaciens и некоторых других видов того же рода. Ученые назвали его Pichia apotheca, от греческого слова «склад».

Кроме того, в исследованной культуре также обнаружились уже известные ученым дрожжи родов Saccharomyces и Brettanomyces , а также бактерии Lactobacillus, Pediococcus, и Acetobacter. Последние известны тем, что придают пиву кислый вкус.

Предпринятая затем учеными попытка сварить пиво с участием одних только дрожжей нового вида P. apotheca не увенчалась успехом: спирта выделилось слишком мало. В принципе, это обычное дело: большинство пивных дрожжей работают только в комплексе. Интересно, что другие виды рода Pichia портят пиво, но гибрид P. apotheca оказался удачным: от него вкус пенного напитка становится только лучше.

Интересно также, что «дикая» культура из Old Warehouse оказалась очень похожей на искусственную культуру Roeselare, которую компания-производитель Wyeast поставляет пивоварам, желающим сымитировать «дикое» брожение. Это может говорить о том, что такое брожение более предсказуемо, чем до сих пор считалось.

Пиво далеко не в первый раз становится объектом серьезного интереса ученых. Например, в прошлом году удалось пролить свет на происхождение штамма дрожжей Saccharomyces eubayanus, образовавшего с обычными дрожжами гибрид, с помощью которого варят лагер

[Scyther]

Роботы, сортирующие мусор, избавят мир от гор пластиковых отходов
http://greenevolution.ru/2017/08/02/roboty-sortiruyushhie-musor-izbavyat-mir-ot-gor-plastikovyx-otxodov/

Робот «видит» пластиковый мусор на конвейерной ленте и сортирует его с помощью механической руки.

Во всем мире перерабатывается только 14% пластмассовых отходов. Ежегодно человечество производит 1,3 млрд тонн твердых бытовых отходов, и ожидается, что эта цифра вырастет до 2 млрд тонн к середине следующего десятилетия. Львиную долю в этих горах мусора составляет пластмасса.

Для решения этой проблемы компания AMP Robotics, использовала механизированную линию для сортировки мусора. В нее интегрировали роботизированные «глаза» и процессор с алгоритмом искусственного интеллекта.

Компьютерное зрение выискивает на конвейерной ленте пластиковый мусор. Робот выхватывает пакеты и коробки из потока мусора с помощью роботизированной «руки» и двух присосок. Робот трудится со скоростью 60 предметов в минуту, на 20 больше, чем человек-сортировщик мусора. При этом алгоритм действует с 90% точностью. По словам представителей компании, это приводит к сокращению затрат на 50%.

Стоит отметить, что робот может быть настроен и на сортировку любых видов отходов, сообщает econet.ru

[Scyther]

Сибирские ученые создали «умные удобрения»
http://www.sbras.info/news/sibirskie-uchenye-sozdali-umnye-udobreniya

Для этого специалисты Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» и Сибирского федерального университета использовали таблетки из нитрата аммония в сочетании с биоразлагаемым полимером. Медленно разлагаясь, таблетка постепенно выделяет в почву питательное соединение, что повышает эффективность использования подкормки и снижает нагрузку на окружающую среду. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Agricultural and Food Chemistry.

 Современное сельское хозяйство невозможно без использования удобрений. Азот — один из элементов, которого часто не хватает для роста и развития растений. Доступного для растений азота в почве обычно мало. Более того, его соединения химически очень подвижны и легко вымываются из почвы. В связи с этим возникает задача разработки таких форм азотных удобрений (например, в виде химических веществ или смесей с наполнителями), которые обеспечивают медленный выход азота и постоянство его концентрации в почве. В настоящее время ученые во всем мире работают над решением этой проблемы.
 
Исследователи ФИЦ КНЦ СО РАН  и СФУ для создания медленно разлагающихся конструкций использовали биоразлагаемый полимер поли-3-гидроксибутират (П3ГБ). По словам руководителя работ, заведующей лабораторией Института биофизики КНЦ СО РАН, профессора Сибирского федерального университета, доктора биологических наук Татьяны Воловой, разработка препаратов нового поколения с использованием биоразрушаемых материалов, которые разлагаются под воздействием микрофлоры до безвредных продуктов и обеспечивают постепенный выход активного начала в почву, является новейшим направлением исследований в области сельского хозяйства.
 
 «Ключевым моментом для создания таких препаратов является наличие экологически безопасного и биоразрушаемого материала. Нами разработаны и реализованы технологии синтеза биоразрушаемых полиэфиров микробиологического происхождения, эффективных в качестве материала для изделий биомедицинского назначения, изучены закономерности их разложения в почве и других средах. В рамках гранта Российского научного фонда начато новое экологически ориентированное направление применения этих полимеров —  разработка препаратов для сельского хозяйства», — говорит Татьяна Волова.
 
Для создания «умных удобрений» ученые смешивали порошок биополимера с древесной мукой и нитратом аммония. Полученную массу прессовали в таблетки и использовали в экспериментах с пшеницей. Было протестировано несколько вариантов подкормки растений. Пшеницу выращивали без удобрений, с добавкой чистого нитрата аммония, с применением прессованных таблеток и таблеток, дополнительно покрытых слоем пленки из биополимера. Наилучших результатов удалось добиться при внесении удобрения, упакованного в двойную защиту, когда ядро таблетки, включающее удобрение и П3ГБ (и в некоторых случаях — древесную муку) покрывалось полимерной пленкой. В этом случае за счет медленного разложения пленки и самой таблетки удобрение поступало в почву с относительно стабильной скоростью в течение двух месяцев. Биомасса пшеницы в эксперименте со сложно упакованным удобрением также была максимальной и почти на четверть превышала биомассу пшеницы, выращенной при добавке обычного удобрения.



«У таких конструкций два очевидных плюса. Во-первых, после однократного внесения гранул растение обеспечивается удобрением на протяжении нескольких месяцев, что избавляет от необходимости дополнительного внесения питательных добавок. Во-вторых, не происходит загрязнения почвы, грунтовых и поверхностных вод избыточными соединениями азота. Созданные матриксы будут использованы в качестве прототипа сельскохозяйственных препаратов с контролируемым временем выхода удобрений», — пояснил результаты один из авторов исследования, научный сотрудник Института биофизики КНЦ СО РАН, кандидат биологических наук Анатолий Бояндин.

[Scyther]

Странное поведение нового композита с графеном изучили на модели
https://scientificrussia.ru/articles/strannoe-povedenie-novogo-kompozita-s-grafenom-izuchili-na-modeli

Ученые из Института математических проблем биологии РАН смоделировали изменение пьезоэлектрических свойств нового композитного материала с графеном. Моделирование позволило предположить дальнейшее направление экспериментальных исследований. Работа опубликована в Journal of Molecular Modeling.

В последние годы значительный интерес вызывают новые материалы с низкой плотностью, хорошей эластичностью, большой пьезоэлектрической и пироэлектрической активностью. Особое внимание уделяется созданию композиционных материалов на основе полимеров и наноструктур углерода (графена, углеродных нанотрубок), поскольку они должны обладать необычными электрическими и механическими свойствами. Подобные материалы используются в различных пьезодатчиках и пьезосенсорах. Сейчас им находят и новые инновационные применения, например, делают разные устройства по выработке электроэнергии, одно из них - пьезогенераторы в подошве обуви - человек ходит и при этом вырабатывает электричество.

Исследователи из Московского института электронной техники под руководством Игоря Бдикина и Максима Силибина провели ряд экспериментов по созданию нового пьезоактивного органического материала, который потенциально может быть использован в датчиках давления, в пироэлектрических матрицах для гражданского и военного применения. Основная цель исследований заключалась в увеличении пьезоэлектрических свойств гибких полимерных композитов, за счет добавления графена и оксида графена. Ученые сделали композитную тонкую пленку сополимера поливинилиденфторида (ПВДФ) и политрифторэтилена (ПТФЭ) с добавлением графена и оксида графена (GO). Однако в эксперименте вместо ожидаемого увеличения, они получили уменьшение значения пьезоэлектрического коэффициента. Группа компьютерного моделирования наноструктур Института математических проблем биологии РАН под руководством Владимира Быстрова смогла построить модель процесса, не только подтверждающую результаты эксперимента, но и задающую направление дальнейшего исследования материала.

Модель пьезоэффекта
Пьезоэлектриками называются вещества, в которых при приложении механических напряжений возникает электрическая поляризация даже в отсутствие электрического поля. Это явление называется прямым пьезоэффектом. Связано это с упругим смещением электрических зарядов в молекулярной структуре вещества под действием внешних механических сил. Наряду с прямым пьезоэффектом существует обратный пьезоэффект, заключающийся в возникновении механических деформаций под действием приложенного к пьезоэлектрику электрического поля.

Композиты на основе поливинилиденфторида (ПВДФ) характеризуются высокими пьезоэлектрическими коэффициентами по сравнению с другими полимерными материалами. Исследователи ожидали, что графеновые частицы, встроенные в полимерную матрицу, обеспечат большую электромеханическую и пироэлектрическую активность. Но эксперимент показал обратное.

Моделирование и вычислительные исследования композита позволили детально изучить механизмы изменения пьезоэффекта при добавлении графена к полимеру. Структуры были исследованы с использованием пакета программ HyperChem.

Для начала была построена модель молекулярной цепи ПВДФ и ее поведения в электрическом поле. Результаты вычислений пьезоэлектрических коэффициентов при различном напряжении совпали с экспериментальными данными.

Владимир Быстров поясняет: «Молекулярная структура всегда стремится занять состояние энергетического минимума. Программа HyperChem позволяет находить это состояние. Затем на цепочку полимера накладывается имитация электрического поля и наблюдается как деформируется цепочка. Без поля выгодно одно расположение, в поле другое. По изменению высоты расположения молекул цепочки можно вычислить пьезоэлектрический коэффициент».



Цепочка полимера состоит из атомов водорода, углерода и фтора. Поскольку водород и фтор образуют диполь, имеющий заряды равные по величине и противоположных по знаку, между ними возникает дипольный момент направленный перпендикулярно цепочке. Сначала в модели нашли оптимальную конфигурацию без внешнего электрического поля, определили начальные оптимальные высоты (h1 и h2 на рис. b) цепи ПВДФ в ее центральной области. После этого приложили электрическое поле и нашли оптимальную геометрию под действием электрического поля: цепочка сжалась и растянулась. В результате сравнения (рис. с) новых оптимизированных параметров (h1 и h2) с их начальными значениями (h10 и h20) получили значения деформации цепи и вычислили пьезокоэффициент

Добавляем графен
Далее была построена модель с добавлением графена. Были проведены расчеты для самой простой решетки с 54 атомами углерода (Gr54) и расположенными с разных сторон цепочками полимера. Программа нашла оптимальное расстояние между слоями, оно оказалось около 4 ангстремов и рассчитала пьезокоэффициент при наложении электрического поля. Действительно, при добавлении графена пьезоэффект, согласно расчетам, уменьшался.



Поскольку в эксперименте использовался не чистый графен, а оксид графена, то ученые рассмотрели более сложные решетки, с группами OH, COOH и атомами азота, которые, как правило, входят в состав оксида графена после его синтеза. Таким образом, были построены еще несколько простых моделей для системы ПВДФ /оксид графена и вычислены их пьезоэлектрические коэффициенты по тем же алгоритмам.



Пьезоэлектрические коэффициенты, рассчитанные для модели Gr54 / ПВДФ, оказались примерно в три раза ниже, чем для чистой ПВДФ -цепи. Присутствие слоя графена снижает значение пьезокоэффициента, что и наблюдалось в экспериментах.

Владимир Быстров прокомментировал: «Первоначально в цепи ПВДФ присутствуют диполи и есть электрически индуцированные диполи в слое графена. Таким образом, слой графена экранирует диполи цепи ПВДФ от влияния электрического поля. Когда состав оксида графена или его ориентация относительно цепи ПВДФ изменяются, пьезоэлектрический коэффициент также изменяется, но основная тенденция остается той же.  Интересно, что угол поворота решетки в своей плоскости влияет на величину пьезоэлектрического коэффициента».

Делаем сэндвичи
Исследователи провели расчеты еще по одному типу моделей – сэндвич. Он содержал слои оксида графена с обеих сторон цепи ПВДФ. В этой модели пьезокоэффициент получился более высоким.



В эксперименте графен присутствовал в ПВДФ в 1% концентрации, в виде отдельных фрагментов. Полученные результаты соответствовали первой модели, в которой ПВДФ взаимодействует только с GO на одной стороне цепи. Это уменьшает пьезоэлектрический коэффициент. В среднем композит неоднородный, поэтому точного совпадения между экспериментом и моделью нет, но общая тенденция изменений отслеживается верно.

При увеличении концентрации GO свыше 1% в композите начинают образовываться сэндвич-кластеры. Эти кластеры, скорее всего, похожи на описанную выше модель сэндвича.  Таким образом можно сказать, что в композитах возникают два основных типа порядка: два слоя, такие как ПВДФ / GO и три слоя, такие как сэндвич GO / ПВДФ / GO. Было обнаружено, что двухслойная структура ПВДФ / GO приводит к уменьшению пьезокоэффициента, тогда как структура сэндвича GO / ПВДФ / GO дает усиленный пьезоэлектрический отклик.

Владимир Быстров: «Для меня и для экспериментаторов было неожиданно, что самый простейший модельный подход позволил увидеть направление поведения этой структуры. При увеличении количества слоев в модели коэффициент начал возрастать - следовательно в дальнейших экспериментах необходимо подробно исследовать различные взаимные ориентации, различное число слоев и изменения порядка слоев GO и ПВДФ. Если бы экспериментаторы создали нанокомпозит в технике нанесения молекулярных слоев методом Ленгмюр-Блоджетт - получаемая структура была бы значительно более упорядоченная и модель более адекватно её описывала. Подобные методы разработаны в Институте Кристаллографии под руководством профессора Владимира Фридкина. Надеюсь это дело ближайшего будущего - применить их здесь».

[Scyther]

Население Земли исчерпало годовой объем возобновляемых ресурсов
http://greenevolution.ru/2017/08/03/naselenie-zemli-ischerpalo-godovoj-obem-vozobnovlyaemyx-resursov/

2 августа человечество исчерпало годовой запас возобновляемых ресурсов и начало жить «в кредит».

Об этом говорится в исследовании научного центра Global Footprint Network, который базируется в США, Бельгии и Швейцарии.

Речь идет о таких ресурсах, как пресная вода и лес. Следствие их нехватки — эрозия почв, засуха, утрата биоразнообразия и накопление в атмосфере углекислого газа. С каждым годом эта дата становится все ближе к январю. Так, в прошлом году это было 3 августа, в 2015 — с 4 августа, а десять лет назад – 15 число последнего месяца лета.

По данным GFN, сейчас человечество расходует столько возобновляемых ресурсов, сколько смогли бы обеспечить 1,6 нашей планеты.

[Scyther]

Физики получили двумерный алмаз
https://naked-science.ru/article/sci/fiziki-poluchili-dvumernyy-almaz

Воздействуя на графен сверхвысоким давлением, ученые получили первую плоскую структуру алмаза – «диамонден»

Графен – плоская одноатомная форма углерода – имеет структуру графита. Но можно ли получить такую же плоскую структуру алмаза? Как оказалось, вполне: для этого достаточно взять пару листов графена и сжать под колоссальным давлением – до десятков тысяч атмосфер. Такую работу проделали бразильские ученые во главе с Луисом Канчадо (Luiz Cançado) из Федерального университета Минас-Жерайс.

В статье, опубликованной журналом Nature Communications, они рассказывают об экспериментах, в ходе которых графеновые листы сдавливались на алмазной наковальне. За состоянием углеродной структуры ученые следили с помощью Рамановской микроскопии, которая и показала переход от двойной графеновой формы к одинарной – алмазной. Пока что это лишь косвенные данные, связанные с анализом комбинационного рассеяния света атомами, взаимодействующими с электрическим полем падающего излучения. Более прямые – рентгеновские – исследования структуры еще предстоит провести.


Слои гидроксида графена и графена под давлением превращаются в плоский «диамонден»

Сообщение бразильских физиков уже привлекло большое внимание их коллег по всему миру. Получение графена открыло целый мир новых возможностей и удивительных свойств, и не меньше интересных находок сулит и получение двумерного алмаза. Предсказано, что этот материал должен обладать хорошими магнитными свойствами и сможет найти применение в спинтронике. Такие устройства используют для хранения, передачи и обработки информации не электрический ток, а ток спинов. Они обещают ряд чрезвычайно полезных свойств для создания более емких и безопасных аккумуляторов, быстродействующих вычислительных схем.

[Scyther]

Физики получили графен из сосны
https://naked-science.ru/article/sci/fiziki-poluchili-grafen-iz-sosny

Если взять деревяшку и умело прижечь ее лазером, то получится одно из самых знаменитых веществ этого мира.

Для изготовления ценного вещества ученые Университета Райса использовали обычный промышленный лазер. Заготовка из древесины помещалась в бескислородную атмосферу из аргона или водорода при комнатных температуре и давлении. Затем поверхность прижигалась лазерным лучом. Последующее изучение мишени показало, что подвергшийся нагреву верхний слой толщиной примерно 500–800 мкм превратился в графен. Наверняка в эксперименте были какие-то тонкости, детали которых нам неизвестны. С ними можно познакомиться в статье, опубликованной в Advanced Materials.


Логотип спортивной команды Райса, выполненный графеном по сосне.

В предшествующих экспериментах их авторы, аспиранты Рукуан Е (Ruquan Ye) и Иеу Чжан (Yieu Chyan), пробовали в качестве исходного сырья древесину дуба и березы, но сосна подошла лучше. Дело тут в пространственной ориентации лигнина (смеси веществ), играющего одну из ключевых ролей в построении клеточных стенок древесины.

Идея опыта может показаться тривиальной, но вспомним, что самый простой способ получения графена предусматривает использование обычного графита, скотча и экрана обычного мобильника в качестве подложки.

Авторы новации полагают, что она может быть использована в производстве биоразлагаемой электроники. Да и просто деревья, включая сосны, — практически неисчерпаемый природный ресурс.

Это не первый пример получения графена с использованием лазера. До того laser-induced graphene получали на основе полиимида — дешевого пластика.


Замечание Scyther-а:
Если взять капсулу для инвестиционных монет

Выбросить монету, настрогать ножиком туда сосну, закрыть  капсулу, выжечь стружки лупой используя свет от Солнца, то внутри капсулы обязательно будет получен графен, стоимость которого превысит стоимость исходной монеты.

[Scyther]

Человеческие гены оказалось сложно исправлять
https://www.nkj.ru/news/31851/

В нуклеотидной последовательности гена многие генетические буквы могут меняться без вреда для клетки.

Из-за разнообразия человеческого генома редактирующая система CRISPR/Cas может отредактировать много лишнего.

Метод редактирования генома под названием CRISPR (или CRISPR/Cas), появившись всего несколько лет назад, быстро набрал популярность среди специалистов по генной инженерии. Изначально его открыли как бактериальную систему противовирусной защиты.

Бактерии держат у себя в геноме куски вирусных генов (эти последовательности в бактериальной хромосоме называются CRISPR), и, когда в клетке появляется чужая ДНК, специальные ферменты (белки семейства Cas) сравнивают ее с вирусными образцами – и если сходство есть, чужеродную ДНК разрезают и отправляют в утиль.

Биотехнологи в какой-то момент сообразили, как можно использовать эту систему для своих нужд. Белки бактерий, с помощью которых те уничтожают ДНК вирусов, приспособили для работы в клетках животных. По сути, принцип работы остался тем же: белок ищет в клеточных хромосомах участок, который нужно вырезать, а в качестве «путеводителя» ферменту дают молекулу РНК с той же последовательностью нуклеотидов, что и в нужном участке. Сверяя РНК, которую он носит с собой, с клеточной ДНК, фермент в конце концов находит нужное место в геноме, и вырезает его. Если здесь была мутация, она исчезнет – клеточные системы ремонта ДНК сами заделают образовавшуюся дыру так, что никакой мутации тут уже не будет.

Еще раз скажем, что это очень упрощенное описание того, как работает геномный редактор CRISPR. Сейчас он существует уже в нескольких вариантах, с разными белками, которые режут ДНК так или этак. Но в любом случае понятно, сколь огромные перспективы открываются тут для биоинженерии и медицины: огромное число болезней развиваются из-за дефектов в нашей ДНК, так что инструмент, который позволял бы такие дефекты устранять, был бы очень кстати. Конечно, в генной инженерии и до того были методы, позволявшие редактировать ДНК, но – и это важно – по точности система CRISPR/Cas их сильно превосходит.

Однако насчет точности оказалось, что все не так просто – совсем недавно мы писали о том, что метод CRISPR вносит в геном множество непредсказуемых мутаций. А сейчас в Nature Medicine вышла еще одна статья на ту же тему. Дэвид Скотт (David Scott) и Фэн Чжан (Feng Zhang, один из тех, кто первым придумал приспособить бактериальный CRISPR/Cas к биотехнологической практике) из Института Броуда пришли к выводу, что метод редактирования CRISPR пока что мало подходит для работы с человеческими генами, потому что человеческие гены оказались слишком разнообразными.
Проблема в том, что один и тот же ген у разных людей может отличаться. Как мы знаем, ДНК – это последовательность четырех разных молекул нуклеотидов, четырех букв генетического кода. В силу разных причин одна из букв может поменяться на другую, без всякого вредя для гена и клетки. Такие однонуклеотидные замены происходят постоянно, и в результате один и тот же ген у двух разных людей кодирует вполне здоровый, функциональный фермент, но последовательность самого гена отличается на одну, две, три, несколько букв. И если взять достаточно большую группу людей и проанализировать их геномы на предмет какого-нибудь гена, мы найдем массу вариантов в его последовательности; для этого есть специальное название – однонуклеотидный полиморфизм.

А теперь вспомним, что система редактирования генома ищет то место, которое надо отредактировать, с помощью специального шаблона (или гида) – молекулы РНК. Ее синтезируют так, чтобы ее последовательность совпадала с последовательностью в ДНК, куда нужно внести разрыв. Но молекулу-шаблон делают довольно короткой, она узнает лишь небольшой кусочек редактируемого гена. А ведь чем короче последовательность нуклеотидов, тем больше вероятность того, что точно такая же последовательность встретится не только в нужном гене, но и где-нибудь еще. Учитывая богатство однонуклеотидных замен в человеческом геноме, кажется вполне вероятным, что именно так и случится: машина CRISPR/Cas приплывет к совершенно постороннему гену, который из-за однонуклеотидной замены стал похож на тот, который должен был служить настоящей целью.

Впервые о том, что разнообразие генов может ввести CRISPR/Cas в заблуждение, заговорили еще три года назад, но сейчас удалось количественно оценить масштаб проблемы. Дэвид Скотт и Фэн Чжан смоделировали РНК-шаблоны для двенадцати генов, которые имеют отношение к целому ряду болезней. Затем, чтобы понять, на что еще могут сесть эти шаблоны, авторы работы воспользовались полногеномными последовательностями из генетических баз данных, собирающих информацию о разнообразии человеческого генома.

В некоторых случаях РНК-шаблон редактирующего белка оказывался действительно очень точным – то есть он связывался только с тем геном, для которого его и синтезировали. Но в других случаях число ошибок доходило до 10 000 – именно столько точек в геноме, помимо нужной, могла бы отредактировать машина CRISPR/Cas. Причем в данном случае речь идет не о мусорной ДНК, которая ничего не кодирует, а именно о генах, кодирующих белки.

Но метод CRISPR/Cas все-таки кажется слишком удобным, чтобы от него можно было просто взять и отказаться, и, скорее всего, биотехнологи сделают все возможное, чтобы повысить его точность. И здесь, во-первых, можно более тщательно моделировать последовательность РНК-шаблона; сами Скотт и Чжан предложили свой алгоритм, позволяющий повысить точность редактирующей системы.

Во-вторых, собираясь применить редактирование генома к какому-нибудь больному, следует прочитать его геном полностью, и уже с полногеномной картой на руках, зная все его однонуклеотидные замены, подбирать последовательность для молекулы РНК, которая приведет редактирующий белок именно к нужному гену. Впрочем, на человеке CRISPR/Cas будут испытывать еще не скоро – слишком многое еще нужно испытать на молекулах, клетках и животных.