Новости науки

[Scyther]

Ученые разработали противомикробную сталь
https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-razrabotali-protivomikrobnuyu

Несложная обработка нержавеющей стали сделала ее поверхность еще и антибактериальной.

Электрохимическое травление обычной нержавеющей стали позволило ученым создать на ее поверхности сложные наноструктуры, неспособные повредить крупным клеткам млекопитающих, но смертельно опасные для бактерий. В будущем это позволит делать металлические инструменты и поверхности с антибактериальными свойствами. Джули Чэмпион (Julie Champion) и ее коллеги из Технологического института Джорджии представили новинку в статье, опубликованной журналом ACS Biomaterials Science & Engineering.

За основу был взят образец стали 316L, который погружали в электролит и прикладывали напряжение. Варьируя параметры и плотность тока, ученые добивались создания разных структур поверхности. Один вариант продемонстрировал неплохие гидрофобные свойства – и, неожиданно для самих авторов, сильные антибактериальные. Точный механизм этого действия еще предстоит выяснить. Пока же ученые предполагают, что все дело в многочисленных буграх и острых иглах высотой 20-25 нм, которые образуются на стальной поверхности при обработке.

Как показали эксперименты, они успешно справляются и с грамположительными (S. aureus), и с грамотрицательными (E. coli) бактериями, хотя для клеток мыши совершенно безобидны. А поскольку воздействие это чисто механическое – скорее всего, стальные наноиглы просто протыкают мембраны бактериальных клеток – трудно представить, чтобы микробы как-либо выработали против него устойчивость.


Необработанный образец нержавеющей стали и образец с участком нанотекстурированной поверхности

Авторы отмечают, что сходный технологический процесс широко применяется для придания нержавеющей стали полированного блеска, поэтому и получение «противомикробной» стали не должно оказаться сложной задачей для индустрии. Тем более что такое текстурирование повышает концентрацию хрома и молибдена у поверхности материала, что увеличивает его коррозионную стойкость.

[Scyther]

Студенческий спутник раскрыл загадку радиационного пояса Земли
https://naked-science.ru/article/sci/studencheskiy-sputnik-raskryl-zagadku


Радиационные пояса планеты накапливают заряженные частицы, но если происхождение местных протонов давно известно, то для электронов его удалось показать лишь теперь.

В радиационных поясах Земли магнитосфера удерживает большую массу заряженных частиц. Они похожи на два вложенных друг в друга бублика, окружающих планету: во внутреннем, на высоте от 500 км, накапливаются в основном протоны, а во внешнем (высота до 40 тыс. км) – электроны. Известно, что протоны здесь образуются при бета-распаде нейтронов, которые, в свою очередь, появляются при столкновении космических лучей и солнечной радиации с атомами в разреженных слоях стратосферы.

Теоретически этот процесс может поставлять в радиационные пояса и электроны, но это еще нужно доказать, что пока не удается. Например, количество электронов в поясах может сильно меняться, хотя процесс образования и распада нейтронов идет довольно стабильными темпами. Чтобы выяснить это, студенты и ученые из Колорадского университета в Боулдере сконструировали несложный микроспутник.

Аппарат CSSWE (Colorado Student Space Weather Experiment) создан на основе трех блоков CubeSat (3U) и весит около четырех килограммов. 1,25 кг этой массы составил детектор REPTile (Relativistic Electron and Proton Telescope) для регистрации протонов с энергиями 9-40 МэВ и электронов с энергиями от 0,5 до 3,3 и более МэВ. В сентябре 2012 г. спутник был выведен на орбиту высотой до 780 км и проработал около полутора лет.

Анализ полученных результатов Синьлинь Ли (Xinlin Li) и его коллеги представили в статье, опубликованной журналом Nature. Как оказалось, энергетический профиль и направления движения электронов в радиационном поясе полностью соответствовали тому, что должен создавать бета-распад нейтронов, рожденных космическим излучением. Кроме того, удалось определить среднее содержание нейтронов в верхних слоях атмосферы – оно составило порядка 2*10^-9 на куб. см.

[Scyther]

Ученые из МГУ применили систему квантового шифрования
http://www.mk.ru/science/2017/12/14/uchenye-iz-mgu-primenili-sistemu-kvantovogo-shifrovaniya.html

Как пояснили физики, ими создана линия связи, защищенная от "прослушки" системой квантового шифрования. При этом "квантовый телефон" работает от обычного ПК, в который устанавливается оптоэлектронный модуль, соединенный с сервером квантового распределения ключей.

Уточняется, что феномен квантовой запутанности играет важную роль в создании защищенных систем связи, так как полностью исключает возможность "прослушки", поскольку не позволяет "клонировать" состояние частиц света. Схожие работы ведутся сейчас в ЕС, КНР и США.

[Scyther]

Российские ученые разработали и испытали квантовый телефон
http://www.mk.ru/science/2017/12/13/rossiyskie-uchenye-razrabotali-i-ispytali-kvantovyy-telefon.html

Разговоры по нему невозможно перехватить

Группа ученых, представляющих физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, создала и протестировала квантовый телефон, обмен информацией посредством которого невозможно «прослушать». Сегодня, 13 декабря, в лаборатории квантовых оптических технологий состоялся первый сеанс связи по университетской квантовой сети.

Квантовая коммуникация подразумевает, что информация передаётся посредством традиционных каналов связи, однако ключи, необходимые для её расшифровки, отправляются посредством квантовой связи, то есть она кодируется в квантовых состояниях фотонов. Любое вмешательство с попыткой выяснить эти состояния приведёт к их изменению в соответствии с основополагающими законами квантовой физики, что, по мнению экспертов, делает подобную коммуникацию полностью безопасной.

Как сообщается в пресс-релизе МГУ, квантовый телефон состоит из сервера, расположенного в центре «звезды» и клиентов, расположенных на её «лучах». При этом трафик между клиентами шифруется напрямую, минуя сервер, который используется только для квантового распределения ключей. В перспективе такими «квантовыми телефонами» предполагается оснастить и другие подразделения Московского университета.

Использование принципов квантовой физики для создания полностью защищённого от прослушивания канала связи интересует специалистов из многих стран уже давно. В сентябре текущего года спутник квантовой связи Мо-Цзы был впервые применен специалистами из Китая и Австрии для того, чтобы провести сеанс защищенный сеанс конференц-связи посредством квантовой телепортации. Исследователи выразили надежду, что в будущем полученные ими результаты позволят применять отрабатываемую технологию массово и даже создать с её помощью своего рода «квантовый интернет».

[Scyther]

Microsoft выпустила язык программирования для квантовых вычислений
https://www.innoros.ru/news/17/12/microsoft-vypustila-yazyk-programmirovaniya-dlya-kvantovykh-vychislenii

Компания Microsoft выпустила предварительную версию нового языка программирования Q#, который предназначен для квантовых компьютеров, а также симулятор, который поможет разработчикам для тестирования и поиска ошибок в квантовых алгоритмах.

Как сообщает "Хайтек", глава Microsoft Сатья Наделла представил этот язык в сентябре на конференции Ignite. Он необходим, чтобы соединить традиционные концепции программирования — функции, переменные и переходы вместе со средой разработки, то есть - с квантовыми вычислениями. Это область, которая до сих пор строила алгоритмы на основе логических вентилей. Microsoft рассчитывает, что выбор инструментов вместе с обучающими материалами и документацией позволят познакомить с квантовыми вычислениями более широкий круг пользователей.

Пока компания создала безымянный квантовый симулятор для запуска этих программ, так как квантовые компьютеры мало распространены. Локальная версия может поддерживать до 32 кубитов, при этом используя 32 ГБ оперативной памяти. Доступна и другая версия, которая работает с 40 кубитами.

Microsoft также предвидит рост интереса к квантовым компьютерам у многих отраслей. Самая вероятная - криптография. Поэтому сейчас в планах компании создание физического квантового компьютера при помощи "топологических кубитов" - разновидности квантовых битов, более устойчивой к помехам. В этом случае для работы потребуется меньше кубитов.

[Scyther]

Китайская компания изобрела 3D-принтер, встроенный в рюкзак
https://www.innoros.ru/news/17/12/kitaiskaya-kompaniya-izobrela-3d-printer-vstroennyi-v-ryukzak

Китайская компания MakeX выпустила 3D-принтер Migo, который встроен в обычный рюкзак. Он весит всего два с половиной килограмма, и он может печатать прямо на ходу, сообщает "Life".

Устройство представляет из себя 3D-принтер, который работает с полимерами ABS или PLA. Машина имеет рабочую площадку 100x120x100 мм размером, которая позволит печатать любые предметы, не превышающие эти габариты. Благодаря небольшим размерам принтер можно использовать на ходу. Для этого к нему прилагается специальный рюкзак, имеющий прозрачные стенки.

MakeX удалось собрать на производство Migo 137 тыс. долларов вместо 100, которые были изначально необходимы. Стоимость принтера составит 219 долларов, рюкзака для его переноски - 70.

Напомним, компания Samsung создала и запатентовала "умный" свитер, который позволит владельцам заряжать гаджеты. Свитер сможет накапливать энергию от движения рук в специальном аккумуляторе. На нем будут установлены процессоры и датчики, которые будут заниматься сбором информации об активности человека. Что касается аккумулятора, он будет находиться в нижней части спины. В настоящее время неизвестно, каким будет его объем. Однако есть предположение, что он будет небольшой мощности. 

[Scyther]

Малые дозы рентгеновского излучения не вредят стволовым клеткам человека
https://mipt.ru/news/malye_dozy_rentgenovskogo_izlucheniya_ne_vredyat_stvolovym_kletkam_cheloveka

Биофизики показали, что после воздействия малых (80 мГр) доз рентгеновского излучения стволовые клетки остаются жизнеспособными, активно делятся и не накапливают повреждений ДНК в следующих поколениях. Статья опубликована в журнале Aging.

Сергей Леонов, директор физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ, руководитель лаборатории разработки инновационных лекарственных средств МФТИ: «Доза излучения 80 мГр является той дозой, которую нередко получает человек при часто применяемых совместно с клеточной терапией процедурах визуализации внутренних структур и процессов организма, таких как компьютерная томография и рентген. Наши исследования помогают делать прогнозы побочных эффектов и рисков для здоровья у людей, проходящих всё чаще применяемую клеточную терапию одновременно с диагностическим облучением».

На данный момент стремительно и продуктивно развивается направление регенеративной медицины. Основанная на применении стволовых клеток технология направлена на восстановление и обновление повреждённых тканей и органов человека. Стволовые клетки обладают высоким потенциалом к размножению, способностью к самообновлению и дифференциации, то есть превращению в различные типы клеток. Находясь практически во всех органах и тканях взрослого организма, они могут распознавать место повреждения, мигрировать в него, напрямую замещать повреждённые клетки и помогать заживлению. В то же время считается, что активное применение в медицине диагностики, основанной на ионизирующем излучении (компьютерной томографии, маммографии или рентгена), потенциально способствует образованию и накоплению повреждений в стволовых клетках и их последующей передаче клеточным потомкам. Это влечёт за собой гибель клеток, их преждевременное старение, а также онкотрансформацию.

Принимая во внимание недостаток данных о влиянии малых доз радиации на проявление отдалённых эффектов в стволовых клетках, международная группа учёных, включая Андреяна Осипова из Федерального медицинского биофизического центра имени А. И. Бурназяна и Сергея Леонова и Анастасию Цветкову из Московского физико-технического института, провела серию экспериментов. В результате было показано, что воздействие малых доз радиации не вызывает проявлений нестабильности генома, преждевременного старения и накопления повреждений ДНК в потомстве облучённых клеток.


Реакция организма на рентгеновское излучение


При обычном рентгеновском обследовании человек получает от 0,001 до 10 мГр (мДж/кг) излучения в зависимости от типа процедуры. Дозы до 100 мГр считаются малыми, выше 1 000 мГр — большими. Изучением последствий воздействия больших доз рентгеновского излучения занимаются давно. Выяснено, что они вызывают зависимое от дозы увеличение количества таких повреждений, как двойные разрывы ДНК, которые затем приводят к гибели клеток, сбоям в работе генов, ответственных за подавление развития опухолей и активации онкогенов. Однако до сих пор вопрос о негативном воздействии малых доз рентгеновского излучения, которые каждый из нас получает при плановых обследованиях, является противоречивым. В настоящее время, мировыми регуляторными органами принята так называемая линейная беспороговая модель, которая подразумевает, что сколь угодно малая доза ионизирующего излучения губительна для живых клеток. Это некорректно и не соответствует действительности, поскольку все мы подвергаемся воздействию естественного радиационного фона, а его полное отсутствие приводит к ухудшению способности клеток устранять повреждения ДНК.


Критерии оценки воздействия малых доз


Интерес к изучению двойных разрывов ДНК обусловлен тем, что среди повреждений ДНК, вызываемых ионизирующим излучением, именно они являются наиболее критичными для дальнейшей судьбы клетки. Репарация, или исправление этих повреждений ДНК, происходит медленно, в то время как двойные разрывы, не устранённые в ходе этого процесса, приводят к серьёзным цитогенетическим нарушениям, инактивации подавляющих опухоли генов или активации онкогенов и гибели клеток. Долгое время не существовало метода для оценки образования двунитевых разрывов ДНК после воздействия малых доз радиации. Классические способы давали возможность увидеть последствия только больших доз. Благодаря развитию иммуноцитохимии, у биофизиков появился инструментарий позволяющий не только посчитать количество двойных разрывов ДНК, образовавшихся после воздействия малых доз радиации, но и распознать механизм их распределения в клеточном ядре и восстановления. Скопления белков, участвующих в исправлении ДНК, после «окрашивания» с помощью меченных флуоресцентными красителями антител под микроскопом можно увидеть в виде ярко светящихся точек, которые получили название фокусов. Например, одним из таких белков, маркирующих повреждения ДНК, является модифицированный гистоновый белок уН2АХ.


Рис. 1. Микрофотография ядра мезенхимальной стволовой клетки человека. Слева направо: ДНК клеточного ядра, окрашенная DAPI (синий); скопления (фокусы) белка γH2AX (красные точки), маркирующего повреждения ДНК; наложенные микроизображения (merged).

Судьба потомства


Стоит отметить, что в клетке существует два основных пути устранения двойных разрывов. Один из них, гомологическая рекомбинация, — медленный, но корректный путь, который позволяет безошибочно восстановить утраченную информацию в цепи повреждённой ДНК. Другой путь, негомологичное соединение концов, приводит к утрате генетической информации и, как следствие, возникновению ошибок и мутаций. В то же время по быстрому, но не точному пути устраняются 8 из 10 разрывов, образующихся в облучённой клетке.


Учёные установили, что стволовые клетки спустя 24 часа после облучения в дозе 80 мГр имеют большее количество фокусов уН2АХ, чем клетки облучённые большой дозой — 1 000 мГр. Однако такое повышенное содержание фокусов уН2АХ наблюдалось только в делящихся клетках и отсутствовало в покоящихся (см. рис. 2). Известно, что двойные разрывы ДНК могут образовываться в норме в процессе клеточного деления. Такие разрывы устраняются путём корректного способа гомологической рекомбинации. В то же время, если проследить за дальнейшей судьбой облучённых клеток на протяжении 11 поколений, то становится очевидным, что потомки клеток, облучённых в дозе 80 мГр, не отличаются от потомков необлучённых клеток. Более того, в потомстве клеток, облучённых малой дозой радиации, не наблюдалось проявлений нестабильности генома, изменений в процессах деления и преждевременного старения (см. рис. 2 и рис. 3).

Андреян Осипов, профессор РАН, заведующий отделом экспериментальной радиобиологии и радиационной медицины ФМБЦ им. А. И. Бурназяна: «Проведённые исследования свидетельствуют о том, что наличие через 24 часа после воздействия рентгеновского излучения в дозе 80 мГр в культивируемых стволовых клетках человека фокусов γH2AХ связано с процессами клеточного деления и не приводит к отдалённым последствиям облучения, связанным со старением. Это очень важный вывод, поскольку фокусы γH2AХ в настоящее время активно используются для биодозиметрии радиационных воздействий. Непонимание биологической значимости остаточных фокусов может привести к существенной переоценке доз и риска облучения в малых дозах».


Рис. 2. А) Стрелками обозначены делящиеся клетки, меченные флуоресцентными красителями и имеющие повреждения — двойные разрывы ДНК; Б) зависимость количества делящихся клеток контрольной группы и клеток, облучённых дозами в 80 мГр и 1 000 мГр в течение 11 поколений.



Рис. 3. А) Стрелками отмечены стареющие клетки, меченные красителями (синим — цитоплазма, белым — клеточные ядра); Б) количество состарившихся клеток контрольной группы и клеток, облучённых дозами в 80 мГр и 1 000 мГр в течение 11 поколений.

[Scyther]

В ИФП СО РАН создали эффективный вакуумный фотодиод для солнечной энергетики
https://scientificrussia.ru/articles/v-ifp-so-ran-sozdali-effektivnyj-vakuumnyj-fotodiod-dlya-solnechnoj-energetiki

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН совместно с ЗАО «Экран ФЭП» создали новый тип вакуумного фотодиода, который позволяет эффективно преобразовывать свет в электричество и перспективен для использования в солнечной энергетике, особенно при размещении устройств в космосе, сообщает издание «Наука в Сибири». Результаты этой работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

При преобразовании света в электричество есть две проблемы: как выбить много электронов и как собрать и заставить их двигаться в определенном направлении (в противном случае, если электроны мечутся по полупроводнику бесцельно, он просто нагревается). В настоящее время наиболее эффективны многокаскадные полупроводниковые преобразователи. Сибирские ученые предложили использовать вакуумный фотодиод. Его отличие в том, что полупроводниковые электроды не соприкасаются, а находятся на определенном расстоянии друг от друга в вакууме, это позволяет взять анод независимо от катода, то есть сделать их структуру и состав, не ориентируясь на то, как они будут сочетаться между собой. Исследователи ИФП СО РАН предложили упростить электронам выход в вакуум за счет состава и структуры катода: они использовали арсенид галлия, покрытый одним слоем атомов цезия и кислорода. У такого электрода очень низкая работа выхода — около 1 эВ (для сравнения: у большинства материалов показатель составляет 4—6 эВ), это значит, что электрон можно извлечь в вакуум, затратив предельно малую энергию. То есть при использовании таких структур электроны выбиваются проще (не нужно греть катод или подавать напряжение).

В ходе эксперимента ученые осветили один из электродов в диапазоне длин волн 350—900 нм (на этот диапазон приходится максимум солнечной энергии излучения), в результате чего в цепи возник электрический ток без приложения разности потенциалов между электродами.

Теоретический коэффициент полезного действия фотодиода сравним с квантовой эффективностью фотокатода — 50 % и выше. В перспективе это позволит фотоэмиссионным преобразователям конкурировать с используемыми сейчас многокаскадными полупроводниковыми, особенно для применения в космосе. Квантовая эффективность — это величина, которая характеризует фоточувствительные приборы и материалы, количественная мера, показывающая разницу между тем, сколько фотонов материал поглотил, и сколько при этом испустилось электронов.

«Помимо прикладного значения, в таком приборе оказалось возможным изучать очень богатую физику фотоэмиссии низкоэнергетических электронов, а также процессы инжекции свободных спин-поляризованных электронов. На базе изготовленного вакуумного фотодиода можно создать детектор спин-поляризованных электронов с пространственным разрешением, что в свою очередь пригодится в электронных спектрометрах для получения информации о зависимости энергии электронов в кристалле от его импульса и спиновой поляризации», — рассказывает научный сотрудник Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН доктор физико-математических наук Олег Евгеньевич Терещенко. Об этом опубликована статья в Physical Review Applied. 

[Scyther]

Мексика планирует создать на Луне "автономные структуры"
http://www.mk.ru/science/2017/12/14/meksika-planiruet-sozdat-na-lune-avtonomnye-struktury.html

Для этих целей во второй половине 2019 года к спутнику Земли планируется направить роботов, которые создадут на лунной поверхности солнечную панель

Мексика в указанный период планирует осуществить проект под названием "Автономное строительство структур на поверхности Луны". Оказать содействие в доставке роботов должна частная американская компания Astrobotic Technology, специализирующаяся на производстве космической робототехники.

По словам руководителя лаборатории космической техники Национального автономного университета Густаво Медина Танко, Мексика приступит к реализации указанной программы во второй половине 2019 года.

Танко пояснил, что речь идет о работающих автономно роботах весом до 8 кг. Оказавшись на разных частях Луны, они начнут объединятся, создавая тем самым солнечную панель. Эта технология, уверен он, в недалеком будущем позволит построить на Луне базу и приступить к освоению космоса. Помочь в реализации проекта должна американская компания Astrobotic Technology. Финансирование будет обеспечено мексиканским Национальным советом по науке и технологии.

Заметный интерес к Луне проявляет и президент США Дональд Трамп, недавно утвердивший меморандум об изменении целей национальной космической программы. На торжественной церемонии присутствовали астронавты, в том числе последний побывавший на Луне Харрисон Шмитт. В их компании Трамп объявил о возобновлении лунной программы.

[Scyther]

Специалисты обнаружили в океане загадочные дымовые кольца
https://www.innoros.ru/news/foreign/17/12/spetsialisty-obnaruzhili-v-okeane-zagadochnye-dymovye-koltsa

Группа ученых из Ливерпульского университета обнаружила особый тип океанических вихрей, способных с высокой скоростью переносить морских животных на большие расстояния. Об этом сообщает Phys.org.

Диаметр вихрей, называемых рангами, колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Внешне ранги похожи на круговые движения воздуха в атмосфере и могут переносить холодные или теплые воды.

Среди рангов открыт новый тип – «дымовые кольца». Они представляют пару связанных вихрей, которые вращаются в противоположных направлениях. Их скорость в 10 раз превышает скорость обычных вихрей. Причины этого явления пока неизвестны.

«Дымовые кольца» обнаружили с помощью анализа спутниковых данных об уровне моря и температуры поверхности воды. Подобные вихри наблюдаются в Тасмановом море у берегов Австралии и в Южной Атлантике.

Эти кольца существуют около шести месяцев, прежде чем распадутся на несколько мелких. Еще одно отличие от привычных рангов заключается в том, что типичные вихри, чаще всего, двигаются с востока на запад, а спаренные - на восток.

[Scyther]

Создана новая технология 3D-печати нержавеющей стали с высоким уровнем прочности
https://www.innoros.ru/news/17/12/sozdana-novaya-tekhnologiya-3d-pechati-nerzhaveyushchei-stali-s-vysokim-urovnem-prochnost

Международная группа исследователей разработала новую технологию 3D-печати нержавеющей стали с очень высоким уровнем прочности и пластичности. В разработке принимали участие ученые из Китая и Швеции. Они считают, что их открытие - значительный шаг вперед в использовании аддитивных инструментов в массовом производстве.

Как пишет "Хайтек", в основе открытия - метод сверхбыстрого охлаждения, которое достигает скорости от 1000°C в секунду до 100 миллионов °C в секунду. Такие показатели не были доступны в процессе производства больших объемов металлов до появления трехмерной печати.

Быстрое охлаждение металлов приводит к неравновесному состоянию, это позволяет улучшить механические свойства металла благодаря некоторым микроструктурам. Например, субмикроразмерной дислокационной сетке.

Исследователь из Университета Бирмингема Лэйфэн Лю считает, что эта работа даст исследователям абсолютно новый инструмент создания систем сплавов с ультрамеханическими свойствами. Также она поможет открыть 3D-печати путь к области, где требуются повышенные механические свойства. Это особенно относится к автомобильной и авиационной промышленности.

Напомним, китайская компания MakeX выпустила 3D-принтер Migo, который встроен в обычный рюкзак. Он весит всего два с половиной килограмма и может печатать прямо на ходу.

[Scyther]

Российские ученые изобрели композит из гречихи
http://greenevolution.ru/2017/12/18/rossijskie-uchenye-izobreli-kompozit-iz-grechixi/

Материал объединяет свойства дерева и пластика, экологичен, не подвержен воздействию влаги и микроорганизмов.

Ученые Дальневосточного федерального университета изобрели необычный экологически чистый композиционный материал: в качестве полимерной матрицы в нем используется полиэтилен, а наполнителем является шелуха гречихи. Изготавливают материал на оборудовании для переработки термопластов. Изобретение может использоваться в качестве строительных и отделочных материалов.

Разработчики отмечают, что Россия — один из крупнейших в мире производителей гречки. Но шелуха гречихи до сих пор нигде не применялась, хотя является возобновляемым сырьем, сочетает в себе свойства дерева и пластика.

Композит имеет значительные преимущества перед древесиной: устойчив к воздействию влаги и микроорганизмов, просто обрабатывается и пригоден для вторичной переработки. Характеристики продукта сопоставимы с зарубежными аналогами, а самое главное — он не содержит технологических добавок, весьма неоднозначных с экологической точки зрения, — утверждает заведующий базовой кафедрой химических и ресурсосберегающих технологий Школы естественных наук ДВФУ Владимир Реутов.

Кроме прочего, материал обладает приятной текстурой и натуральным цветом за счет природного красителя.

[Scyther]

Ученые разработали новый метод создания аккумуляторов
http://greenevolution.ru/2017/12/18/uchenye-razrabotali-novyj-metod-sozdaniya-akkumulyatorov/

В Канаде разработали новую литий-металлическую батарею, которая увеличит ход электромобиля в 3 раза

Открытая химиками технология позволит увеличить запас хода электромобиля с 200 до 600 км, а также сделает батареи более дешевыми и безопасными.

Одним из наиболее перспективных материалов в области производства аккумуляторов считается металлический литий. С его помощью можно значительно повысить емкость батареи и тем самым увеличить запас хода электромобиля. Однако, как пишет Electrek, литий-металлические аккумуляторы быстро разрушаются из-за формирования дендритов — отложений лития.

Дендриты представляют собой кристаллические структуры, которые врастают в электролит аккумулятора и нарушают эффективность работы батареи. В некоторых случаях из-за их формирования аккумулятор может загореться и даже взорваться.

Ученым из Университета Уотерлу (Канада) удалось создать защитную систему, которая позволяет избежать возгорания. Для этого они добавили в электролит химическое соединение на основе фосфора и серы. При взаимодействий с металлическим литиевым электродом соединение вырабатывает тонкий защитный слой.

Мы хотели создать простой метод защиты металлического лития, который можно было бы масштабировать. Достаточно добавить химическое соединение, и система будет работать самостоятельно, — пояснил руководитель исследования Кванкван Пан.

Химики протестировали созданные ими прототипы аккумуляторов и подтвердили, что их кулоновская эффективность составляет почти 100%. Результаты исследования были опубликованы в журнале Joule.

Использование литий-металлических батарей позволит увеличить запас хода электромобиля в три раза. Однако произойдет это нескоро — по словам Пана, на тестирование и разработку коммерческой версии аккумулятора потребуется несколько лет.

Ранее ученые из Университета Райса представили другой метод устранения дендритов в литий-металлических батареях. Созданный ими аккумулятор сохраняет литий в уникальном аноде — гибриде графена и углеродных нанотрубок.

[Scyther]

Ученые из Сибири определили, почему свойства антиоксидантов имеют фуллеренолы
https://www.innoros.ru/news/regions/17/12/uchenye-iz-sibiri-opredelili-pochemu-svoistva-antioksidantov-imeyut-fullerenoly

Исследователями СФУ (Сибирского федерального университета), Томского политехнического университета, а также нескольких институтов Сибирского отделения (СО) РАН представлено исследование антиоксидантной активности водорастворимого производного фуллерена - фуллеренолов. Статью с исследованием опубликовало издание Biochemistry and Biophysics Reports.

Фуллеренами называют молекулярные соединения, которые были открыты в 80-х годах прошлого века. Фуллерен имеет свойства, позволяющие, к примеру, на его основе создавать материалы прочнее алмаза, а также лекарства и новые источники питания. Кроме того, как выяснилось, фуллерен обладает антиоксидантными свойствами.

Российскими учеными раскрыты механизмы антиоксидантной активности фуллеренолов -  водорастворимой формы фуллеренов. Как выяснили исследователи, даже ультра-разбавленные растворы фуллеренолов обладают антиоксидантным эффектом. Кроме того, они смогли установить, что объясняется это действие фуллеренола феноменом гормезиса - стимулирующим действием воздействия стрессовых факторов при малой их интенсивности.

Как подчеркивают авторы исследования, необходимы дальнейшие исследования механизмов воздействия фуллеренолов, а также возможных последствий этих процессов для человеческого организма.

Замечание Scyther-a: Понятие гормезиса, как эффекта, широко используется, например, для объяснения эффекта "малых доз", в качестве стимулирующего, а не угнетающего воздействия на организм и клетку.
Гормезис - эффект стимулирующего влияния слабых доз на отклик системы организма. При этом полагается, что сильные дозы вызывают проявление негативных последствий. В данной статье же не объясняется реакция организма на большие дозы! Или известно, что фуллеренолы вызывают угнетение?

О радиационном гормезисе:
http://profbeckman.narod.ru/RR0.files/L17_6.pdf
Важным проявлением радиационного гормезиса является феномен так называемого адаптивного ответа,  заключающийся в повышении устойчивости различных биологических объектов к воздействию поражающих доз радиации в случае предварительного облучения в малой  (порядка  0,01 Гр) дозе.
Этот эффект проявляется при облучении клеток по выходу хромосомных аберраций,  по выходу мутаций,   при облучении животных по критериям, характеризующим поражение критических систем, по выживаемости животных и т.д.  Стимулирующие эффекты малых доз облучения используются в хозяйственной деятельности.  Это облучение куриных яиц в периоде инкубации, приводящее к повышению вылупляемости цыплят,  ускорению полового созревания кур, повышению их яйценоскости, а также предпосевное облучение семян, повышающее их всхожесть и урожайность и др. Эффекты, связанные с проявлением стимулирующего действия малых доз облучения,  получили наименование радиационного гормезиса. Проявления стимулирующих эффектов малых доз свидетельствуют о повышении при их воздействии надежности механизмов гомеостаза, в частности, за счет адаптивной  (в ответ на повреждение клеток) активации восстановительных процессов в разных системах. Если гибель клетки после облучения связана, в первую очередь, с повреждением уникальных генетических структур, то в реализации стимулирующего действия радиации большее значение имеет оживление регуляторных метаболических процессов, связанных с мембранными структурами. Одним из вероятных механизмов,  по которым включается эффект гормезиса, является индукция при воздействии малых доз систем репарации ДНК. Благодаря этому могут устраняться не только индуцированные облучением, но и спонтанные повреждения ДНК.

[Scyther]

Физики НИЯУ "МИФИ" раскрыли секрет "устойчивых фуллеренов"
https://scientificrussia.ru/articles/fiziki-niyau-mifi-raskryli-sekret-ustojchivyh-fullerenov

Специалисты Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" объяснили механизм устойчивости допированных фуллеренов, тем самым упростив их промышленное производство и применение (например, в качестве наноэлементов для электроники), сообщает РИА Новости. Статья об этом исследовании опубликована в авторитетном научном журнале "Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures".

Углерод – один из самых распространенных на земле химических элементов, входящий в состав всех органических и многих неорганических соединений. До конца XX века было известно только две его аллотропные формы – алмаз и графит. К сегодняшнему дню ученые открыли множество новых форм, которые уже используют в электронике, фармакологии, энергетике.

Одной из наиболее перспективных подобных форм являются фуллерены – сферообразные полые кластеры, содержащие от 20 до нескольких сотен атомов углерода. Их открытие было отмечено Нобелевской премией по химии за 1996 год. Оказалось, что каждый фуллерен может выступать, как готовый наноэлектронный прибор – например, диод или транзистор. Благодаря своим размерам такие "приборы" очень эффективны и обладают исключительным быстродействием.

Следующим этапом развития фуллереновых технологий стало использование химически модифицированных фуллеренов. Распространенным способом модификации является замещающее допирование – замена одного или нескольких атомов углерода атомами другого элемента. При этом общая структура фуллерена сохраняется, но его электронное строение и химическая активность меняются. Таким образом, замещающее допирование увеличивает вариативность свойств фуллеренов и, следовательно, расширяет возможности их использования.

В качестве замещающих элементов обычно используют ближайшие соседи углерода в таблице Менделеева: бор или азот, чьи атомы близки к атомам углерода по массе и размерам. Кроме того, допированные этими элементами фуллерены выступают хорошими адсорбентами лекарственных средств и нервнопаралитических газов, эффективно поглощая примеси.

Однако, бурный всплеск интереса к их промышленному синтезу позволил обнаружить и то, что производство допированных азотом фуллеренов имеет высокий процент "брака" – дефектных изомеров, отличающихся от остальных по структуре и свойствам. Под действием высоких температур, необходимых для синтеза, в них возникали так называемые "дефекты Стоуна-Уэльса", приводящие к дестабилизации фуллеренового каркаса. И, что важно – такой проблемы не возникало с фуллеренами, допированными бором: те оказывались устойчивыми к высоким температурам.

Объяснить эту особенность взялись доценты Кафедры физики конденсированных сред ИНТЭЛ НИЯУ МИФИ Константин Катин и Михаил Маслов. Для изучения они выбрали самый маленький фуллерен, состоящий всего из 20 атомов. Из-за своего малого размера он менее стабилен, чем другие фуллерены. Потому именно в нем должны были наиболее ярко проявиться причины, приводящие к возникновению дефектов.

Взаимодействие атомов фуллерена и распределение электронов внутри его объема описывались в рамках специальных математических моделей, основанных на законах квантовой механики. Для расчетов ученые использовали как специализированные программные пакеты, так и уникальные программы самих авторов. Главная трудность состояла в том, чтобы установить геометрию "седловой точки": конфигурации фуллерена, при прохождении которой обычное термическое возбуждение становится необратимым – и обязательно приводит к возникновению дефекта.

Полученные в НИЯУ МИФИ результаты позволили полностью объяснить механизм устойчивости допированных фуллеренов. На основании квантово-механических уравнений авторы доказали, что, в отличие от бора, даже единственный атом азота дестабилизирует скелет фуллерена. Это связано с наличием у атома азота одного дополнительного, по сравнению с углеродом, электрона.

"Оказалось, что для разрушения исходного фуллерена С₂₀ нужно затратить 4.93 эВ энергии, а для разрушения допированного фуллерена C₁₉N – только 2.98 эВ. Кластеры с более высоким содержанием азота еще менее устойчивы. Полученные данные позволили сделать вывод о том, что допированные азотом фуллерены очень чувствительны к температурному режиму: понижение температуры в реакторе всего на ~20°C приведет к существенному уменьшению доли дефектных фуллеренов", – объясняет Константин Катин.

После выхода публикации работой активно заинтересовались исследователи из разных стран, занимающиеся проблемами производства и использования допированных фуллеренов. В ближайшие годы может быть создана технология синтеза допированных азотом фуллеренов при пониженных температурах. Она позволит решить проблему дефектных изомеров и обеспечит воспроизводимость свойств получающихся кластеров.