Новости науки

[Scyther]

Сибирские ученые создали гибкое «черное тело» с колоссальной способностью поглощать тепло
http://www.sbras.info/articles/overview/sibirskie-uchenye-sozdali-gibkoe-chernoe-telo-s-kolossalnoi-sposobnostyu-pogloshch

Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали уникальный эластичный поглотитель тепла. Гибкое «черное тело» можно объединить с термоэлектрическими материалами и разместить на человеческой коже. Это позволит использовать человека в качестве источника энергии для портативных устройств.

В рамках Федерального проекта «Спектр-М» (космическая обсерватория «Миллиметрон») ученые Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН исследовали поглощающие свойства металлизированных полимерных пленок, предназначенных для защиты космических аппаратов от солнечного излучения. Оказалось, что у этих материалов есть и земные приложения. В ходе реализации проекта красноярским ученым удалось создать уникальный гибкий поглотитель тепла. Создателем «черного тела» является кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной спектроскопии КНЦ СО РАН Александр Иваненко.

Для создания поглотителя используются алмазно-графитовая смесь и полиэтиленовые гранулы. Материал формируют путем нагрева исходных компонентов под высоким давлением. Алмазо-графитовая смесь, которая обеспечивает поглощение тепла, входит в матрицу полиэтилена и получается гибкая конструкция.
Поверхность поглотителя под микроскопом

Разработанный в Красноярске поглотитель отличается от близких по свойствам материалов минимальной толщиной, способностью захватывать широкий спектр длин волн, максимально поглощать тепло и не отражать его. Пленку из поглотителя можно интегрировать в электронику и поместить на кожу человека. Используя человеческое тепло в качестве источника энергии, материал будет передавать тепло на термоэлектрические элементы для преобразования его в напряжение, необходимое для работы портативного устройства.

Как рассказал кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Красноярского научного центра СО РАН Игорь Тамбасов, сейчас исследователи работают над созданием готового прототипа устройства с использованием поглотителя в качестве «элемента питания».

«Поглотитель был разработан и создан для применения в проекте “Миллиметрон”. Устройство в настоящее время используется в аппаратно-программном комплексе для измерения излучательной и поглощательной способностей покрытий в широком диапазоне температур. В перспективе его можно использовать в фототермоэлектрических преобразователях. То есть, везде, где есть источники тепла, а это машины, ТЭЦ, мы можем поставить поглотители и собрать дополнительную энергию при помощи термоэлектрических материалов, с этой точки зрения его можно отнести к энергоэффективным технологиям», — поделился планами ученый.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края и Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности. Результаты работы опубликованы в журнале Optical Materials.

[Scyther]

Физики ТПУ работают над созданием изделий из титановых сплавов методом аддитивных технологий
https://scientificrussia.ru/articles/fiziki-tpu-rabotayut-nad-sozdaniem-izdelij-iz-titanovyh-splavov-metodom-additivnyh-tehnologij

Физики Томского политехнического университета работают над созданием водородостойких изделий из титановых сплавов методом аддитивных технологий. Использование таких технологий в производстве металлических изделий обеспечивают меньший расход материала и возможность получения изделий сложной геометрической формы. Проект политехников «Разработка научных основ создания водородостойких изделий из титановых сплавов Ti-6Al-4V, Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si с градиентной структурой приповерхностного слоя, изготовленных методом аддитивных технологий» недавно получил поддержку Российского научного фонда сроком на три года, сообщает пресс-служба ТПУ.

Работы по проекту ведутся на кафедре общей физики ТПУ под руководством доцента Наталья Пушилиной.

Изделия из титана сегодня широко применяются в авиастроении благодаря его прочности: в конструкции современного гражданского самолета — 15–20 % титановых деталей. Однако сейчас для производства этих деталей используется традиционное литейное производство. В рамках гранта РНФ физики ТПУ намерены показать возможности, а главное — преимущества производства титановых деталей с использованием передовых аддитивных технологий.

«В России это достаточно новая технология. Для ее внедрения нужно создать специальные установки по 3D-печати, а также установки для изготовления порошков для печати. Таким образом, есть большой простор для исследований, — поясняет научный руководитель проекта Наталья Пушилина. — В то же время уже сейчас эти технологии становятся востребованными. Это можно оценить по числу научных публикаций, посвященных аддитивным технологиям в области обработки металлов. За последние несколько лет их количество в ведущих базах данных журналов выросло в разы. Интерес со стороны мирового сообщества есть, и очень большой».

Печатать детали для авиастроения политехники планируют из порошков титановых сплавов ВТ6 и ВТ9. Первый из них — достаточно распространенный материал, производство которого в России уже налажено. Второй порошок ученым ТПУ предстоит получить самостоятельно из кристаллического титана.

«Для исследования мы выбрали именно эти два материала, поскольку они уже применяются в авиастроении благодаря своим свойствам. Например, титановый сплав ВТ6 применяется для изготовления деталей турбин. Особенности эксплуатации этих деталей — высокие температуры, воздействие агрессивных сред, а также опасность насыщения атмосферным водородом», — говорит Наталья Пушилина.

По словам ученых, главное преимущество 3D-печати титановыми сплавами перед литейным производством в том, что аддитивные технологии позволят изготавливать детали любой, даже самой сложной конфигурации, затрачивая на это значительно меньше материала.

«Титановые сплавы очень тяжело поддаются обработке, и стандартными методами из них трудно изготовить детали сложной геометрической формы. 3D-технологии позволят напечатать любую деталь. Здесь речь идет не о массовом производстве, для этого есть заводы, на которых детали штампуются ежедневно. Наша задача — создать технологию для штучного изготовления сложных деталей из титана. Сейчас они производятся преимущественно из металлов, легко поддающихся обработке, например из стали. Замена стальных деталей на титановые позволит значительно повысить экономический эффект за счет долговечности, меньшего веса и других преимуществ материала», — поясняет инженер кафедры общей физики Виктор Кудияров.

Сейчас перед учеными ТПУ стоит задача — выявить закономерности между различными параметрами печати и характеристиками полученных изделий. Всего политехники выделили более 10 параметров, меняя которые, можно получать изделия с различными заданными свойствами. Важная часть технологии, которую предстоит создать политехникам, заключается в создании градиентной структуры поверхностного слоя изделия. 

«С помощью нашей технологии можно изготовить как однородную по всей толщине деталь, так и деталь с модифицированным поверхностным слоем. Модификация верхнего слоя позволит улучшить свойства изделия. Например, сделать его более износостойким, более устойчивым к воздействию водорода», — рассказывает Виктор Кудияров.

Сейчас подобная модификация изделий требует включения в производство отдельного технологического процесса. Сначала изготавливается однородная деталь, после чего на нее наносится дополнительное покрытие. Технология ученых ТПУ позволит объединить эти два процесса: детали будут печататься сразу с модифицированным слоем.

Вся работа в рамках гранта будет проводиться на базе Томского политеха: коллектив кафедры общей физики займется исследованием различных технологических режимов и свойств получаемых образцов, а 3D-печать будет производиться в Научно-образовательном центре «Современные производственные технологии».

[Scyther]

Натриевые батареи на 80% дешевле литиевых
http://greenevolution.ru/2017/10/11/natrievye-batarei-na-80-deshevle-litievyx/

В ближайшее время на рынке могут появиться дешевые натриевые аккумуляторы, которые полностью заменят литий-ионные.

Недавно ученые из Стэнфордского университета разработали дешевые аккумуляторы на основе натрия, которые способны накапливать столько же энергии, сколько и лучшие литиевые.

Разработчики утверджают, что их аккумулятор будет стоить на 80% дешевле, чем литий-ионный, сохранив те же показатели энергоемкости. На сегодня цена на тонну неочищенного лития составляет около $15 000, тогда как натрий обходится в $150 за тонну.

Инновация ученых заключается в создании нового типа катода и оптимизации цикла заряда/разряда. Новый катод батареи изготовлен из натриевой соли, а анод — из фосфора. В качестве электрода в прототипе ученые использовали положительной заряженный ион натрия и отрицательно заряженный мио-инозитол, что значительно увеличило производительность батареи.

В дальнейшем стэнфордские ученые собираются исследовать возможность улучшения объемной плотности энергии — насколько большими должны быть натрий-ионные батареи, чтобы хранить столько же энергии, как и литий-ионные.

Создан эффективный аккумулятор на базе обычной соли
http://greenevolution.ru/2017/10/13/sozdan-effektivnyj-akkumulyator-na-baze-obychnoj-soli/

Натрий-ионный аккумулятор стоит на 20% ниже литий-ионного

Команда исследователей из Стэнфорда разработала натрий-ионный аккумулятор, который лучше литий-ионных батарей с точки зрения стоимости.

На сегодняшний день литий-ионные батареи являются лучшими накопители энергии. Но литий является относительно редким металлом, и стоимость его добычи и переработки делает литий-ионные аккумуляторы достаточно дорогими. Поиск более дешевой альтернативы привел ученых к простой пищевой соли.

Соль есть повсюду, и ее способность нести заряд делает ее идеальным недорогим аналогом для хранения энергии.

    Ничто не может превзойти литий по производительности. Но он настолько редкий и дорогостоящий, что нам нужно разрабатывать высокопроизводительные, но недорогие батареи на основе распространенных элементов, таких как натрий, — говорит Женан Бао, ведущий исследователь исследования Стэнфорда.

Исследователи из Стэнфорда используют катод натрия соли, где положительно заряженные ионы натрия связаны с отрицательно заряженными ионами мио-инозитола, и анод фосфора — все эти материалы являются очень распространенными.

Натриево-ионный аккумулятор имеет обратимую емкость 484 мА/ч, а плотность энергии 726 Вт/ч на килограмм. Энергоэффективность новых батарей, как утверждается, составляет более 87%. Что касается стоимости, исследователи утверждают, что их натрий-ионный аккумулятор стоит на 20% меньше литий-ионного с эквивалентной емкостью хранения, сообщает fainaidea.com

[Scyther]

Астрономы нашли потерянную половину вещества Вселенной
https://naked-science.ru/article/sci/astronomy-nashli-poteryannuyu-polovinu

Ученые решили проблему нехватки барионной материи, обнаружив недостающую часть вещества в «космической сети»

Исследования микроволнового реликтового излучения ранней Вселенной позволили довольно точно установить, что около 68,3 процента нашего мира составляет темная энергия. Еще 26,8 процента приходится на темную материю, и лишь 4,6 процента – обычное, знакомое барионное вещество, состоящее из протонов, нейтронов, электронов, фотонов. Эта материя складывает всех нас, все планеты и звезды, однако даже самые тщательные подсчеты массы барионного вещества в современной Вселенной дают странные результаты: его примерно вдвое меньше, чем должно быть. Как будто большая часть обычной материи куда-то пропала.

Согласно сегодняшним представлениям космологии, Вселенная пронизана колоссальными тяжами и сгустками темной материи, на которых, будто капли на паутине, «подвешены» галактики. Поэтому предполагается, что большие количества вещества могут находиться в состоянии ионизированного и чрезвычайно рассеянного газа, который распределяется вдоль нитей «космической сети». Теоретически такое межзвездное вещество (WHIM) должно быть раскалено до десятков тысяч, а то и миллионов градусов, и должно излучать в рентгеновском диапазоне.

Это излучение слишком слабо для того, чтобы замечаться рентгеновскими телескопами, однако телескоп Hubble сумел рассмотреть нужный сигнал в ультрафиолетовом диапазоне. По расчетам ученых, это может объяснить большую часть (до 70 процентов) нехватки вещества. Новая работа известного астрофизика из Эдинбургского университета Джона Пикока (John Peacock) и его коллег указывает, где может скрываться остальное.

В статье, представленной в открытой онлайн-библиотеке препринтов ArXiv.org, ученые предложили новый подход к поиску частиц межзвездной среды (WHIM) в «космической сети» темной материи. Для этого они обратились к исходному пункту, к реликтовому фону. С течением времени и расширением Вселенной длина его волны постоянно увеличивается, и сегодня это излучение «ушло» в радиодиапазон, а температура его составляет считанные градусы выше абсолютного нуля.

Однако если такие фотоны сталкиваются с горячими электронами WHIM, они могут получать дополнительную энергию, что ведет к уменьшению длины их волны. Это явление известно как эффект Сюняева – Зельдовича, действие его невероятно слабо: сокращение длины волны составляет порядка одной десятимиллионной. Чтобы рассмотреть его, Джон Пикок и его соавторы обратились к базе Слоановского цифрового небесного обзора (SDSS), содержащей данные наблюдений за сотнями миллионов галактик.

Из этого числа ученые отобрали около миллиона галактик, расположенных на одинаковом расстоянии от нас, данные по ним суммировали – и, действительно, обнаружили прежде ускользавшую от внимания астрономов часть материи. Согласно их новым оценкам, плотность горячего разреженного вещества в «космической сети» намного выше, чем считалось, и недостающего как раз достаточно для того, чтобы получить остальные 30 процентов.

Интересно, что независимо от шотландских астрофизиков и практически день в день с ними сходные выводы опубликовали ученые из Канады. Хидеки Танимура (Hideki Tanimura) с соавторами также вспомнили про эффект Сюняева – Зельдовича, однако использовали другую выборку из данных SDSS. Она насчитывала около 260 тыс. далеких галактик, но дала те же результаты.

[Scyther]

Почему мы не сбрасываем мусор в вулканы?
https://naked-science.ru/article/video/pochemu-my-ne-sbrasyvaem-musor-v

У человечества есть большие проблемы с мусором. Но почему его нельзя просто сбрасывать в вулканы?

Люди по всему миру производят очень много мусора, а затем не знают, что с ним делать. Среднестатистический городской житель производит пару килограммов мусора каждый день. Но почему вместо того, чтобы закапывать мусор под землю или придумывать специальные способы переработки, просто не скидывать его в жерло ближайшего вулкана? Ведь там огромные температуры и лава, которая точно сможет уничтожить весь мусор. Несмотря на то, что такой радикальный способ избавления от отходов может показаться удобным, есть несколько существенных проблем.

Посмотрите новое переведенное видео, чтобы узнать о том, почему мы не используем вулканы, чтобы избавляться от мусора.

[Scyther]

Глава РАН Сергеев членам Президиума: «Если неинтересно - освободите место»
http://www.mk.ru/science/2017/10/10/glava-ran-sergeev-chlenam-prezidiuma-esli-neinteresno-osvobodite-mesto.html

Стало известно, за что академики могут лишиться места в руководстве организации

Предложение о введении новой нормы — ротации среди членов Президиума РАН внес во вторник, 10 октября, на своем первом заседании в роли главы Академии наук Александр Сергеев.

- Я очень прошу всех коллег подумать и подготовиться к одному из следующих заседаний, на котором мы начнем обсуждать вопрос, связанный с возможностью ротации членов президиума в период пятилетней работы действующего президента РАН, - обратился Сергеев к членам президиума.

Свое решение он объяснил тем, что на выдвижение нынешних кандидатур, формирование состава нового Президиума у него были всего сутки (после избрания его президентом РАН). Между тем туда иногда попадают люди, которым эта работа не слишком интересна. «Я уже посмотрел посещаемость заседаний Президиума РАН в течение предыдущих четырех лет. Там были люди, которые из 90 заседаний были меньше чем на десяти», - отметил президент. - Если нет времени, если неинтересно, будет лучше, если вы просто по-человечески освободите место», - добавил Сергеев.

Глава РАН добавил, что ротация не означает существенной смены состава.

Первые решения нового президента РАН не поддержал только один академик
http://www.mk.ru/science/2017/10/10/pervye-resheniya-novogo-prezidenta-ran-ne-podderzhal-tolko-odin-akademik.html

В Академии наук занялись вопросами распределения бюджета

Какие институты РАН получат «золотую медаль», а какие будут отнесены в аутсайдеры с «бронзой»? Почему в Академии ждут социального напряжения в связи с принятием бюджета на 2018 год? Все эти и другие непростые вопросы, связанные с жизнью российской науки, обсуждались во вторник на первом президиуме РАН с новым ее президентом Александром Сергеевым. На заседании присутствовала корреспондент «МК».

Об обязанностях
Академия доверяет Сергееву. Это было понятно уже по тому, как единодушно поддержали члены президиума распределение обязанностей между вице-президентами, предложенное им. Один только академик Юрий Гуляев проголосовал против.

Правой своей рукой, неформальным «первым вице-президентом», курирующим ко всему прочему и международные связи академии, Александр Сергеев определил научного руководителя Специальной астрофизической обсерватории РАН Юрия Балегу. «Мы не даем такого употребления «первый вице-президент», но тем не менее расположение его кабинета наиболее приближено к кабинету президента Академии наук. Юрий Юрьевич Балега — это человек, с которым мы работаем в одной упряжке», — представил его Сергеев. Хозяйственными и финансовыми вопросами Академии займется директор НИИ «Аэрокосмос» Валерий Бондур, на региональную политику поставили самого молодого вице-президента РАН — 53 летнего директора Института биологии моря ДВО РАН Андрея Адрианова. Вопросами взаимодействия с ФАНО, властью и молодежной политикой будет заниматься математик Валерий Козлов. А что касается взаимодействия с вузами и Минобрнауки, этим вплотную займется проректор МГУ и глава Совета по науке при Министерстве образования и науки РФ академик Алексей Хохлов.

После распределения обязанностей первым делом обсудили законотворческую деятельность РАН. По мнению Сергеева, очень важно, чтобы Академия сама принимала активное участие в разработке законов, связанных с научной деятельностью. И первым пунктом поставил на обсуждение вопрос о проработке нового статуса, на что он получил добро от Владимира Путина.

О научной деятельности
— Нам надо думать не только о статусе, но выработать целый перечень требований к власти, включая вопрос о возвращении Академии возможности вести исследовательскую деятельность, — сказал бывший конкурент Сергеева, также баллотировавшийся на пост президента РАН, — Евгений Каблов.

Сергеев заверил его, что работа в этом направлении началась. В частности президент страны предложил академикам возглавить межведомственные советы для реализации стратегии научно-технического развития страны. «Будет 7–8 направлений, которые свяжут различные ведомства, словно цепочки. Например, решим, что через 5–7 лет надо покрыть всю страну электронными томографами, чтобы, к примеру, на каждый миллион жителей была такая установка. Первое слово должна будет сказать Академия наук: что наши специалисты могут предложить для этой цели, определить, где у нас наиболее высокие компетенции для создания таких томографов? Создали опытный образец — подключаются медики с клиническими исследованиями — затем наступает очередь Росатома с его мощностями для производства — ну а после промышленность и рынок».

Оценка институтов
Следующим на повестке дня стоял вопрос об оценке научных организаций, соответствующее постановление правительства по которой было выпущено еще в 2009 году. Нечто подобное Академия уже проводила, но это был внутренний процесс, в который не вторгались представители других ведомств. Теперь решено, что окончательное решение о квалификации того или иного института будут выносить межведомственные комиссии. Оценивать будут по наукометрическим показателям (уровень публикационной активности членов), по данным экспертных групп, а также по способности институтов самим зарабатывать себе дополнительные средства. На основании всего этого определятся лидеры и аутсайдеры, которые поделятся на институты первой (лучшей) категории, второй (требующей некоторых изменений) и институты третьей категории, с которыми будут разбираться отдельно. Отобрать лучших среди своих должна Академия. Первый опыт «внутренней» оценки в РАН показал, что академики не слишком готовы к такому жесткому ранжиру. Существует мнение, что нужны и ценны все институты. Однако у президента РАН Сергеева на этот счет иное мнение: «Не могла ситуация с наукой в стране дойти до такого уровня, как мы сегодня имеем, если бы все работали хорошо. Тактика РАН, как осажденной крепости, где все институты принадлежат к первой категории, не конструктивна. Так что давайте сами проведем настоящую оценку своих институтов. В противном случае это сделает за нас ФАНО, чего многим из нас не хотелось бы».

Ситуация такова, что процесс оценки институтов в тематических отделениях не форсируют. Для этого были вполне объяснимые причины: о необходимости оценки институтам объявили летом, когда большая часть сотрудников находилась в отпусках, потом наступил сентябрь с выборной кампанией... в общем, было не до оценок. Тем не менее срок подачи результатов, по словам курирующего этот вопрос академика Валерия Рубакова, истекает уже 11 октября, а из 400 с лишним научных организаций оцененными на сегодняшний день оказались лишь 28 организаций медицинского отделения и несколько институтов сельскохозяйственного отделения. Ни по одному другому отделению экспертного заключения РАН пока нет. Президиум принял решение продлить процесс сбора оценок до конца этой недели, а потом, как говорится, все, кто не успеет, — пеняйте на себя.

Финансирование науки
Связано это с грядущими выборами президента страны или нет, но в будущем году на науку в бюджете заложена существенная прибавка. Как известно, 29 сентября Правительство РФ направило в Госдуму проект бюджета на научные исследования. Так, в целом фундаментальная наука в стране получит дополнительные 33 миллиарда рублей (в целом финансирование будет составлять 151,7 млрд), финансирование институтов, входящих в систему ФАНО (ранее принадлежавших РАН), увеличится в 2018 году на 17,7 миллиарда (в целом оно будет составлять 93,8 млрд руб.), финансирование РФФИ (Российского фонда фундаментальных исследований) возрастет почти вдвое, на 9 миллиардов (до 20,1 млрд руб.).

— Увеличение финансирования фундаментальной науки почти на 30% — это рекордный показатель среди всех отраслей, что нас, безусловно, радует, — комментирует «МК» ситуацию с финансированием глава профсоюза работников РАН Виктор Калинушкин. — Однако надо понимать, что эти деньги заложены в бюджет для исполнения майских указов президента о двукратном увеличении — по сравнению со средним окладом по региону — заработной платы научных работников. И в связи с этим мы ожидаем серьезный социальный всплеск в наших институтах, потому что те же завлабы, которые научным работниками не считаются, не получат этой прибавки. Разница составит десятки тысяч рублей. Также недовольство может возникнуть в регионах, где средние оклады существенно отличаются от московских и питерских. При этом фонд заработной платы у нас по-прежнему будет провисать, а надо еще с чего-то платить за коммунальные услуги и финансировать научные исследования. На самом деле в рамках указа Президента РФ любое перекидывание денег от научных работников другим работникам недопустимо, это нецелевое расходование. По нашему мнению, надо как-то менять указ президента, чтобы полученным средствам придать новый статус.

[Scyther]

Протон все-таки меньше, чем думали
https://www.nkj.ru/news/32325/

Новый эксперимент по лазерной спектроскопии водорода подтвердил, что радиус протона отличается от предсказанного теорией. Придется ли пересматривать теорию, пока не ясно.

Водород - самый простой из всех химических элементов. Он состоит из протона и электрона. Квантовая электродинамика позволяет вычислить его энергетические уровни с точностью до 12 цифр.

Благодаря этому водород играет важную роль в нашем понимании природы. На исследованиях водорода основано определение некоторых фундаментальных констант, например, радиуса протона и константы Ридберга, используемой для расчетов уровней энергии и частот излучения атомов.

Поэтому большое внимание физиков привлек проведенный в Швейцарии эксперимент 2010 года, в котором значение радиуса протона оказалось на 4% меньше, чем было измерено ранее и предсказано теорией. Этот результат был получен с помощью лазерной спектроскопии мюонного водорода, у которого электрон в атоме заменен на другую элементарную частицу – мюон, который в 200 раз тяжелее электрона.

При лазерной спектроскопии атомы облучают лазером, они поглощают лазерное излучение и возбуждаются. Возбужденные атомы сами излучают, и это излучение исследуется. Благодаря тому, что мюон значительно тяжелее электрона, он расположен в атоме ближе к ядру и лучше «чувствует» размер протона. Из-за этого радиус протона на семь порядков сильнее влияет на спектральные линии мюонного водорода, чем в обычном водороде.

Это и позволило определить радиус протона с высокой точностью. В обсуждениях результата 2010 года некоторые физики даже высказали предположение, что это может быть связано с выходом за пределы Стандартной Модели – современной теории элементарных частиц. То есть с так называемой «новой физикой», которую уже давно ищут исследователи всего мира.

Для решения возникших вопросов были необходимы новые измерения с высокой точностью и, по возможности, с использованием разных экспериментальных подходов. И вот спустя семь лет физики из Института квантовой оптики им. Макса Планка (Германия) при участии российских исследователей из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН и Российского квантового центра (Сколково) провели высокоточные спектроскопические измерения для обычного водорода и подтвердили результаты 2010 года как для радиуса протона, так и для постоянной Ридберга. Результаты исследований опубликованы в журнале «Science».

Точность определения частоты излучения достигала 15 цифр. Такая высокая точность стала возможной благодаря изобретению «оптических гребенок», за которое руководитель отдела лазерной спектроскопии, где была выполнена работа, профессор Теодор Хенш был удостоен Нобелевской премии по физике в 2005 году. Исследователи преодолели и ряд других сложностей.

По сравнению с предыдущими экспериментами, в которых использовались атомы комнатной температуры, в новом эксперименте атомы имели существенно более низкую температуру 5,8 Кельвина и, следовательно, значительно меньшую скорость. Это, вместе с применением специальных методов, сильно подавило доплеровские сдвиги частоты, которые составляли самый большой источник помех при измерениях.

Еще одним источником неопределенности в этом эксперименте была так называемая квантовая интерференция – взаимное влияние излучений атомов на разных частотах. Дело в том, что невозможно получить излучение, соответствующее только одному энергетическому переходу электрона в атоме. Чтобы описать влияние квантовой интерференции, ученые провели сложные численные моделирования, которые позволили повысить точность определения частот, очистив их от «квантового шума».

Причина того, что радиус протона меньше предсказанного теорией, пока остается невыясненной, хотя близость результатов для мюонного и обычного водорода заставляет авторов исследования сомневаться, что это связано с «новой» физикой. Исследования будут продолжены.

[Scyther]

Учёные МФТИ определили оптические свойства сверхтонких плёнок золота
https://scientificrussia.ru/articles/uchyonye-mfti-opredelili-opticheskie-svojstva-sverhtonkih-plyonok-zolota

Исследователи из МФТИ выполнили точные измерения диэлектрических (оптических) констант сверхтонких плёнок золота с толщинами от 20 до 200 нанометров (1 нанометр — это миллиардная часть метра) в оптическом диапазоне длин волн. В настоящее время тонкие плёнки золота — один из основных элементов микро- и наноразмерных оптических и оптоэлектронных устройств. Полученные результаты будут широко востребованы учеными. Работа опубликована в журнале Optics Express.

 Ученые используют тонкие — толщиной всего в десятки нанометров — металлические пленки для создания компактных химических и биологических сенсоров, фотодетекторов, солнечных батарей, элементов оптических компьютеров. Ещё более тонкие металлические плёнки — толщиной менее 10 нм — могут быть не только проводящими, но вдобавок прозрачными и гибкими элементами таких приборов.

При разработке наноразмерных приборов наиболее популярным и хорошо себя зарекомендовавшим металлом является золото. Именно оно чаще всего используется в виде очень тонких плёнок или изготовленных из него наноструктур. Для разработки и оптимизации приборов необходимы точные данные по оптическим свойствам таких плёнок. В большинстве случаев исследователи используют табличные данные из работ, опубликованных почти полвека назад. Например, одной из самых популярных статей по оптическим константам золота до сих пор является "Optical constants of the noble metals" P. B. Johnson and R. W. Christy, датированная далёким 1972 годом. Согласно библиографической базе данных Scopus справочные константы из неё использовались в исследованиях, представленных по меньшей мере в 10 000 научных публикаций. Работы тех лет по оптическим свойствам тонких металлических плёнок можно считать подвигом, так как трудоёмкие экспериментальные исследования, требующие к тому же сложных расчётов, фактически проводились в докомпьютерную эпоху.

Чем тоньше, тем лучше
Современные приборы и практически безграничные возможности вычислительной техники позволяют проводить более детальные исследования тонких металлических плёнок. При этом известно, что оптические свойства таких плёнок, а следовательно и эффективность работы устройств, в которых они используются, зависят от многих факторов — толщины плёнки, скорости осаждения и температуры подложки, на которую осаждается плёнка. Учёные подобрали оптимальные начальные условия (скорость осаждения и температуру подложки) для получения наилучших оптических свойств. Далее при помощи спектральной эллипсометрии, рентгеновской дифрактометрии, электронной и атомно-силовой микроскопии были проведены необходимые измерения. Полученные результаты позволили детально изучить, как свойства тонких плёнок золота связаны с их структурой и средним размером зёрен.

Структура оказывает большое влияние на физические свойства, поскольку электроны проводимости рассеиваются на границах зёрен, подобно тому как шарик в пинболе теряет свою энергию на различных препятствиях. Оказалось, что оптические потери, а также удельное сопротивление постоянного тока, в случае золота значительно увеличиваются при толщине плёнки менее 80 нм. Авторами работы представлены справочные данные по оптическим константам золота для широкого диапазона длин волн — от 300 до 2000 нм — для тонких плёнок толщиной от 20 до 200 нм, когда плёнки можно считать объёмными. Эти результаты будут востребованы исследователями при разработке и оптимизации различных нанофотонных устройств и метаматериалов.

Технология мирового уровня
Чтобы создать такие плёнки, учёные использовали метод электронно-лучевого испарения. Подложку из очищенного кремния кладут в вакуумную систему. Напротив неё помещают ёмкость, в которой находятся куски металла, в нашем случае — золота. На куски металла направляется пучок электронов, ускоренный электрическим полем. Он быстро разогревает золото до жидкого состояния. Частицы золотых испарений летят в сторону подложки, оседают на ней и становятся твёрдыми. «Получается, что если поддерживать высокий вакуум, правильно прогревать металл и соблюдать все необходимые режимы, такой метод будет давать плёнки любой нужной толщины (в зависимости от времени испарения), а сами плёнки будут практически идеально гладкими — с шероховатостью меньше нанометра, — комментирует исследование заведующий лабораторией нанооптики и плазмоники Валентин Волков. — Мы продемонстрировали, что в России существуют технологии получения высококачественных тонких металлических плёнок с рекордными оптическими свойствами, которые могут использоваться в оптике и оптоэлектронике: при создании чувствительных и компактных биосенсоров, солнечных батарей, широкодиапазонных фотодетекторов и оптоэлектронных компонентов для вычислительных систем».

Подобные золотые плёнки толщиной около 40 нм уже используются для создания высокочувствительных биосенсоров.

[Scyther]

Мотоцикл, работающий на топливе из водорослей
http://greenevolution.ru/2017/10/14/motocikl-rabotayushhij-na-toplive-iz-vodoroslej/

Экологичный мотоцикл изготовлен из дерева

Голландский дизайнер Рицерт Мэнс и ученый Питер Муйж создали деревянный мотоцикл, который работает на водорослях.

Основной задачей для меня было найти для каждой части мотоцикла природный материал, — сказал Мэнс.

Рама и сиденье мотоцикла изготовлены из паровой изогнутой березы с пеньковым волокном, усиленными армированными креплениями для двухточечной гарнитуры, все это скреплялось с использованием простого древесного клея.

Для обеспечения мотоцикла энергией работает одноцилиндровый топливный двигатель объемом 500 куб. см. Он получает свое «масло из микроводорослей» из 0,4-литровой цистерны и приводит в движение ремень на ведущее колесо.

Масло водорослей обладает некоторыми преимуществами: водоросли участвуют в фотосинтезе, и с помощью этого процесса они превращают CO2 в масло, — рассказал Мэнс.

Авторы сообщают, что мотоцикл на этих фото, не является окончательной версией, а грубым рабочим прототипом. Работа над окончательным вариантом продолжается, сообщает fainaidea.com

[Scyther]

Магистранты ТПУ предложили оригинальный метод определения запасов нефти с помощью смартфона
https://scientificrussia.ru/articles/magistranty-tpu-predlozhili-originalnyj-metod-opredeleniya-zapasov-nefti-s-pomoshchyu-smartfona

Магистранты Томского политехнического университета Анжелика Посвящённая и Эльдар Уразов стали победителями международного конкурса Young Vision Award, организованного крупнейшими газовыми и нефтяными компаниями Wintershall и Gazprom International. В финале конкурса они представили экспертам компаний оригинальный метод проведения трассерных исследований при помощи полимерной матрицы и смартфона, сообщает пресс-служба ТПУ.

 Трассеры — это соединения, играющие роль индикаторов. Их применяют для изучения скважин. Вместе с жидкостью их закачивают в скважину, а затем специалисты берут пробы этой жидкости. Пробы отправляются в лабораторию, где их исследуют, как правило, традиционными методами хроматографии и флуориметрии. По изменению концентрации трассера специалисты могут получить информацию о гидродинамических процессах, протекающих в нефтяном пласте. По концентрации можно, в том числе оценить запасы нефти — чем меньше концентрация трассера, тем больше запасы. 

Чтобы сократить время, которое тратится на традиционное определение концентрации трассера, Анжелика и Эльдар предложили  использовать полимерную матрицу и мобильный телефон. Матрица представляет собой небольшие прозрачные пластины из полимера, относящегося к классу так называемых «дышащих полимеров». Площадь пластин — всего несколько квадратных миллиметров. Полимер концентрирует на себе молекулы трассера и при взаимодействии с ним пластина приобретает определенный цвет, зависящий от состава трассера.

«Трассер сорбируется на пластину в течение всего 15 минут. Это позволяет проводить анализ непосредственно на месторождениях, избегая длительной и затратной транспортировки в лабораторию. Затем матрицу фотографируем, а специальное приложение, нами разработанное, по интенсивности цвета определяет концентрацию трассера», — говорит участница проекта Анжелика Посвящённая.

Исследования студентов показали, что такой метод достаточно чувствительный и не уступает по точности традиционным методам.

«При этом стоимость единичного определения предлагаемым методом в 200 раза дешевле традиционного», — отмечает Эльдар Уразов.

Свое исследование магистранты ведут под руководством доктора химических наук Михаила Гавриленко и кандидата химических наук Татьяны Волгиной.

«Это совершенно новое предложение не только для нефтяной отрасли, но можно сказать, что и в целом для научного сообщества. Дело в том, что все, кто работает с определением концентраций веществ, сталкиваются с проблемой, что на каждой стадии выделения вещества для анализа его становится все меньше. А ребята используют полимер полиметилметакрилат (оргстекло), который позволяет проводить анализ в одну стадию. Он работает, как легкие человека, буквально всасывает в себя нужное вещество, накапливает внутри себя, и количество трассера не только не теряется, но и позволяет концентрировать его в пластинке вещества», — отмечает научный руководитель проекта, Михаил Гавриленко.

Добавим, как победители конкурса Young Vision Award Эльдар Уразов и Анжелика Посвящённая получили возможность участия в исследовательской конференции в Германии, также они пройдут стажировку в компании Wintershall (Германии).

[Scyther]

«Открытые инновации»: что покажут стартапы
http://greenevolution.ru/2017/10/17/otkrytye-innovacii-chto-pokazhut-startapy/

16 октября в Технопарке Сколково стартует трехдневный форум «Открытые инновации», который соберет более 15 тысяч человек из почти сотни стран.

Помимо дискуссий по самым актуальным вопросам с участием ведущих мировых экспертов «Открытые инновации» — это еще и смотр лучших инновационных разработок. Значительная их  часть «родом» из Сколково

Тематически экспозиция разделена на три зоны. Первая, iMarket, это выставка примерно сотни лучших российских стартапов, в том числе резидентов Фонда «Сколково», которые работают в трех ключевых направлениях форума «Открытые инновации» в нынешнем году. Это CorpTech, StateTech и HumanTech. Участников iMarket отбирало жюри, в которое вошли представители «Сколково» и других институтов развития.

Здесь разместятся, в частности, сколковские команды «Трайфит Технологии» (технология подбора оптимального размера обуви для уверенной покупки и увеличения конверсии продаж), «Эколайт» (инновационное автоматизированное оборудование для предотвращения и предупреждения пожаров от искрения в электрических сетях и электроустановках), Group IB (линейка высокотехнологичных продуктов для мониторинга, выявления и предупреждения киберугроз), «ЭкзоАтлет» (экзоскелет для медицинской и социальной реабилитации), «АгроКомпост» (технология, позволяющая сократить срок компостирования органических отходов), «Твинс технологии» (программно-аппаратный комплекс для мониторинга работы промышленного оборудования в реальном времени), «Нейротренд» (решения для моделирования продуктовых предложений и коммуникаций при помощи методики нейромаркетинга) и многие другие.

Второй стенд, Стартап-станция, отведен под демонстрацию решений разработчиков из «Сколково». Таковых команд было отобрано около шести десятков, и с ними посетители «Открытых инноваций» смогут познакомиться при входе в Технопарк. Это, в частности, компании «Керапен» (инновационные строительные материалы на основе пенокерамики), «Лесной дозор» (мониторинг лесных пожаров с вышек мобильной связи), «БрэйниСофт» (разработка математических моделей и ПО для финансовой отрасли)  и другие.

Третий стенд, Smart City, это результат совместной работы кластеров Фонда «Сколково» и ОДАС, ведающей активами и сервисами Фонда. «Идеологически эта выставочная зона  — наследница нашей успешной экспозиции решений, связанных с инновациями в строительстве, на летней конференции Startup Village. Отбирая участников стенда Smart City, мы хотели продемонстрировать две основные вещи. Во-первых, что в числе резидентов «Сколково» сформировался пул команд, предлагающих весь спектр готовых технологий, которые связаны с направлениями «Умный дом» и «Умный город». Во-вторых, большинство этих решений уже с успехом применяются в самом иннограде Сколково», рассказал Sk.ru Юрий Хаханов, проектный менеджер энергоэффективного кластера Фонда.

На стенде Smart City будут представлены около трех десятков проектов, которые имеют прямую интеграцию в единый городской ИТ-ландшафт. Это, в частности, «Альфаоупен» (передовые решения по управлению инфраструктурой, от интеллектуального здания до «умного города», которые могут интегрировать все комплексные решения в области безопасности,  технологии распознавания лиц и современные IoT-решения для промышленности и ЖКХ), а также «ЛИИС Инженерные решения» (система домашней автоматизации для квартир, собранной в одном щите, с возможностями управления освещением, отоплением, системами безопасности и мультимедиа, а также интеграции в общую систему диспетчеризации). По словам Юрия Хаханова, решения «ЛИИС» реализованы в 10-м и 11-м жилых кварталах Сколково; в иннограде создают  центр мониторинга инженерных систем от компании «Альфаоупен», ставшей резидентом Фонда в нынешнем году. По мере роста Сколково будут расширяться и функциональные возможности центра мониторинга. На Startup Village «Альфаоупен» подписала соглашение о сотрудничестве с Cisco, предусматривающее интеграцию решений российской компании в глобальные каталоги Cisco», — напомнил г-н Хаханов.

В числе других знаковых экспонентов  Smart City он упомянул резидента кластера энергоэффективных технологий, компанию «Генезис». Она представит модульную стеновую систему G-TECH, композитные ограждающие конструкции для многоэтажных зданий с монолитным или стальным каркасом. Представители стартапа «Фотопласт» презентуют интеллектуальные энергосберегающие многослойные системы остекления.

[Scyther]

В Исландии запускают станцию, которая превращает СО2 в камень
http://greenevolution.ru/2017/10/17/v-islandii-zapuskayut-stanciyu-kotoraya-prevrashhaet-so2-v-kamen/

Первая в мире станция отрицательной эмиссии СО2 способна улавливать парниковый газ из воздуха и преобразовывать его в камень.

Установка под названием CarbFix2 стала результатом совместного проекта швейцарского стартапа Climeworks и исландской энергетической компании Reykjavik Energy.

CarbFix2 расположен в 25 км от столицы Исландии рядом с одной из крупнейших геотермальных электростанций в мире. Хотя геотермальная энергия является чистым источником энергии, в процессе выделения тепла образуется смесь двуокиси углерода, сероводорода и водорода. Это не критичное количество CO2: всего лишь 3% объема удельных выбросов любой угольной электростанции.

На первом этапе работы установки происходит улавливание CO2 из окружающего воздуха с использованием технологии фильтрации Climeworks. Фильтр, изготовленный из пористых гранул, связывает CO2 с влагой из воздуха и задерживает частицы вещества.

Затем тепло от геотермальной установки используется для высвобождения чистого CО2, который отправляется на 700 м под землю. Там он реагирует с базальтовой основой и образует твердые минералы - иначе говоря, превращается в камень.

Швейцарский стартап Climeworks, который вырос из подразделения Цюрихского университета, поставил перед собой цель отфильтровать один процент глобальных выбросов CO2 к 2025 году. Ранее в этом году он открыл первый в мире коммерческий завод по улавливанию оксида углерода в Хинвиле, Швейцария. Хотя этот объект обладает способностью улавливать 900 тонн CO2 в год - а Carbfix будет захватывать только 50 тонн в год - в Climeworks считают, что исландская технология будет успешно масштабироваться.

Эксперты считают, что к 2030 году необходимо развернуть глобальные системы по высасыванию парниковых газов из атмосферы. Без таких «пылесосов» не удастся контролировать глобальное потепление, что в свою очередь приведет к массе проблем: от нехватки еды до полного затопления некоторых островов, сообщает hightech.fm

[Scyther]

Бельгийский исследователь нашел опасную уязвимость Wi-Fi
http://www.mk.ru/science/2017/10/16/belgiyskiy-issledovatel-nashel-opasnuyu-uyazvimost-wifi.html
Эксперт в области безопасности из Лёвенского католического университета Мэйти Ванхоф написал на своем сайте Krackattacks сообщение, что нашел уязвимость Wi-Fi, в результате чего все устройства, которые поддерживают этот протокол, могут подвернуться хакерской атаке.

По словам исследователя, хакеры смогут получить номера кредитных карт, пароли, сообщения из чатов, электронные письма, фотографии и другие данные.

По данным эксперта, уязвимость есть во многих операционных системах и устройствах, включая Android, Linux, Apple, Windows, OpenBSD, MediaTek, Linksys и другие.

Смена пароля Wi-Fi от проникновения не спасет, но исследователь считает, что уязвимость можно устранить.

[Scyther]

На Ямале увеличиваются образовавшиеся при выбросе газа гигантские воронки
http://www.angi.ru/news/2854562-%D0%9D%D0%B0-%D0%AF%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D0%B5-%D1%83%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D1%8E%D1%82%D1%81%D1%8F-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%B2%D1%88%D0%B8%D0%B5%D1%81%D1%8F-%D0%BF%D1%80%D0%B8-%D0%B2%D1%8B%D0%B1%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%B5-%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B0-%D0%B3%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D1%82%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5-%D0%B2%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BA%D0%B8/

Салехард. Две гигантские воронки, образовавшиеся на территории Ямало-Ненецкого автономного округа в результате выброса газа, за три года увеличились в размере. Об этом сообщили в региональном департаменте по науке и инновациям.

 В 2014 году в районе Бованенковского месторождения были обнаружены две воронки, которые, как предполагается, появились в результате газовых выбросов, после чего заполнились водой, превратившись в озера. Диаметр одной из них по внешнему краю в тот момент составлял не менее 60 метров, а глубина — 200 метров. Эта воронка продолжает увеличиваться, передает РИА Новости.

"Перемычка между ним и соседним термокарстовым озером разрушилась, соединив оба водоема. Небольшое количество осадков и постепенный размыв бруствера воронки, отделяющего объект от соседнего ручья, привели к снижению уровня воды в озере относительно прошлого года. Темпы развития второй воронки оказались не такими значительными", — сообщили в департаменте, ссылаясь на результаты исследования ученых Института криосферы Земли Тюменского научного центра СО РАН, изучающих данное природное явление.

Они отобрали пробы в обоих озерах для получения химических показателей, в том числе концентрации метана, чтобы сравнить с результатами исследований прошлых лет. Отмечается, что вода в обеих воронках по-прежнему характеризуется очень высокой мутностью и отличается от других близлежащих озер.

Исследования, проводимые в 2017 году, показали, что на территории Ямала активно развиваются и другие новые формы рельефа, что, в частности, связано с аномально жарким для региона летом прошлого года.

"В текущем году продолжаются высокие темпы разрушения термоцирков – специфических углублений на склонах, образующихся при вытаивании мерзлого грунта и льда и меняющих рельеф тундры", — констатировали в департаменте по науке и инновациям ЯНАО.

Там добавили, что представители МГУ имени Ломоносова, изучающие криогенные процессы на Ямале, отобрали пробы льда и отложений в двух термоцирках, чтобы провести лабораторные исследования и уточнить генезис и условия формирования вытаивающих льдов.

[Scyther]

Тула улучшила позицию в рейтинге городов, развивающих науку и технологии
https://www.tulapressa.ru/2017/10/tula-uluchshila-poziciyu-v-rejtinge-gorodov-razvivayushhix-nauku-i-texnologii/

Туляки заняли 9-е место, вытеснив ульяновцев

Как стало известно «Тульской прессе», РИА Рейтинг назвал города, лидирующие в развитии науки и технологий.

Для анализа были использованы такие показатели, как наличие и характеристики материальной базы, являющейся фундаментом научно-технического прогресса, наличие и характеристики задействованных человеческих ресурсов, а также эффективность и масштаб научно-технологической деятельности.

В топе научно-технологического развития оказались Москва, Санкт-Петербург, Татарстан, Нижний Новгород, Самара, Московская, Свердловская, Томская и Тульская области, а также Пермский край.

Тульский регион занял 9-е место в рейтинге, вытеснив Ульяновскую область.