Новости науки

[Scyther]

Окна с переключаемой прозрачностью сделают жалюзи и занавески ненужными
https://naked-science.ru/article/hi-tech/okna-s-pereklyuchaemoy

Американские ученые предложили новую технологию для создания стекла, способного по нажатию кнопки то становиться совсем прозрачным, то блокировать солнечный свет.

«Умные» окна переключаемой прозрачности существуют и сегодня, и пассажиры на некоторых авиалайнерах The Boeing 787 Dreamliner могут менять прозрачность своих иллюминаторов вплоть до густо-синего нажатием кнопки. Такие решения, внедренные в производство, базируются на использовании дополнительного слоя специального геля, проложенного между слоями стекла: подача на него электричества позволяет динамически менять прозрачность. С другой стороны, этот подход достаточно дорог, само переключение занимает значительное время, вплоть до 20 минут, а гель со временем теряет свои свойства, что, кстати, с неудовольствием отмечают часто летающие пассажиры.

Поэтому разработчики Стэнфордского университета во главе с Майклом Макги (Michael McGehee) предложили совершенно новую технологию, о которой рассказывают в статье, опубликованной журналом Joule. По словам ученых, их «умные» окна способны становиться из прозрачных матовыми и обратно менее чем за минуту. Такое стекло изготавливается из электропроводящего и прозрачного оксида индия-олова, допированного платиновыми наночастицами и совмещенного с источником подвижных ионов меди.

Приложение к системе напряжения заставляет металлические ионы распределяться по проводящей основе, физически блокируя свет и делая ее не такой прозрачной: в «выключенном» состоянии такое стекло пропускает около 80 процентов солнечного излучения, во «включенном» – лишь примерно пять. По словам ученых, рабочий прототип в лаборатории переключался из одного состояния в другое в общей сложности 5500 раз без какой-либо деградации.

Пока что Макги и его соавторы могут продемонстрировать лишь образец размерами 5х5 см, не подходящий даже для небольших иллюминаторов самолетов, не говоря уж об окнах в домах. Теперь им предстоит серьезная работа по масштабированию и удешевлению новой технологии: ученые ожидают, что стоимость готового продукта будет как минимум вдвое ниже, чем у существующих систем на основе проводящих гелей. Если им это действительно удастся, вскоре мы сможем отказаться и от занавесок, и от жалюзи.

[Scyther]

Ракетные перестановки: на Луну полетит потомок «Энергии» «Союз-5»
http://www.mk.ru/science/2017/08/11/raketnye-perestanovki-na-lunu-poletit-potomok-energii-soyuz5.html

«Ангару» - в сторону: определен головной разработчик ракеты-носителя

Правительство определилось с головным разработчиком ракеты-носителя среднего класса «Союз-5», которая выведет в 2022 году в космос новый корабль «Федерация». Им определена Ракетно-космическая корпорация «Энергия». Новая ракета должна будет заменить неожиданно вытесненную с этой роли «Ангару — А5П».

Как ранее сообщалось, планы по форсированию создания РН «Союз-5», которая сможет выводить на низкую околоземную орбиту до 17 тонн груза, возникли в этом году в связи с решением президента РФ о создании в кратчайшие сроки сверхтяжелой российской ракеты-носителя для лунной программы. В итоге, взвесив все «за» и «против», в Роскосмосе пришли к выводу, что лучшего претендента для будущего «сверхтяжа», чем ракета-носитель «Союз-5», в основу которой положена старая, уже летавшая РН «Зенит», нет. Напомним, ранее на роль лунного «тягача», правда не сверхтяжелого, а запускаемого в несколько этапов, претендовала РН «Ангара-А5В» разработки Центра им. Хруничева. От нее пришлось отказаться в пользу «Союз-5», которая сможет послужить первой и второй ступенями будущей сверхтяжелой ракеты, способной вывести в космос от 70 тонн груза за один раз. Таким образом, с легкой руки первого лица государства маятник предпочтения Роскосмоса снова качнулся от «Ангары» в сторону использования старого задела по сверхтяжелой ракете «Энергия», разрабатываемой в советские годы в РКК «Энергия» (РН «Зенит» служила в ней в качестве первой ступени).

Насколько резонно было отказываться от «Ангары» после 25 лет разработок и 160-миллиардных вливаний в эту «перспективный» продукт? В отрасли говорят, что кроме осуществления более реалистичного проекта будущей сверхтяжелой ракеты, «Союз-5» станет хорошей заменой РН среднего класса, а также подойдет для ракетного комплекса «Морской старт», который изначально был сделан под его прародителя «Зенит».

На реализацию этого проекта выделено 30 млрд рублей. Проведение лётных испытаний новой российской ракеты-носителя «Союз-5» запланировано до 2022 года, с кораблем «Федерация» на борту - на 2022 год, с пилотируемой «Федерацией» - на 2024-й.

В составе соисполнителей работ числятся предприятия Роскосмоса РКЦ «Прогресс», ФГУП «ЦЭНКИ» и другие. Предполагается, что проектируемая российская ракета-носитель «Союз-5» грузоподъемностью около 17 тонн будет максимально адаптирована в будущем и под пуски с космодрома Восточный.

[Scyther]

http://scientificrussia.ru/articles/v-tyumgu-razrabotali-metodiku-peremeshcheniya-mikroobektov-svoego-roda-gruzovikami
https://scientificrussia.ru/articles/v-tyumgu-razrabotali-metodiku-peremeshcheniya-mikroobektov-svoego-roda-gruzovikami

В Научно-исследовательской лаборатории фотоники и микрофлюидики Тюменского государственного университета разработан способ бесконтактного захвата и перемещения микро- и наночастиц, сообщает РИА Новости. Способ не имеет аналогов и позволяет манипулировать сотнями и тысячами частиц одновременно, перенося их в заданное место на подложке. При этом на них не оказывается разрушающего воздействия, что позволяет управлять как неживыми, так и биологическими объектами.

 Как поясняют авторы разработки руководитель лаборатории Наталья Иванова и старший научный сотрудник Олег Тарасов, она возникла как решение одной из насущных задач микрофлюидики. Эта активно развиваемая сейчас области науки и техники нацелена на управление микрообъемами жидкости или микрочастицами. До недавнего времени всех устраивала последовательные манипуляции со штучными объектами, но взрывной рост применений микрофлюидики диктует необходимость параллельного управления движением сотен и тысяч объектов для принципиально повышения скорости работы.

Классический лазерный пинцет, разработки которого начались еще в 1970-х, позволяет с микронной точностью перемещать одновременно только одну или несколько частиц, и является дорогостоящей технологией. Однако не всегда нужна такая точность, не все образцы допускают воздействие лазера, часто требуется перемещать сразу большое число частиц. Ясно, что на каждую частицы лазер не нацелить.

Решение, найденное во фронтирной лаборатории ТюмГУ, является одновременно оригинальным и простым, что обеспечивает его универсальность и доступность. Частицы, которыми необходимо манипулировать, помещаются в слой жидкости, лежащий на подложке. Жидкостью является вода с небольшой добавкой спирта. На подложку фокусируют пучок света, который взаимодействуя с жидкостью, приводит к изменению ее поверхностного натяжения. В результате жидкость собирается в пятно света в виде маленькой капли, в объеме которой существует интенсивное конвективное течение

Смещение пучка света вдоль подложки вызывает перемещение капли, которая в свою очередь, захватывает частицы вдоль траектории движения. Захваченные частицы удерживаются в капле за счет вихревого течения в ней и перемещаются вместе с каплей в нужное место подложки. Затем пучок света выключается, течение прекращается и частицы остаются в заданном месте подложки.

Указанным способом можно одновременно подхватить и переместить в требуемое место сотни и тысячи частиц. В дальнейшем их можно сортировать и располагать прецизионно уже оптическим пинцетом. Таким образом, данная капля это своеобразный микрофлюидный "грузовик", который привозит на микрофлюидную фабрику материал, а точное поштучное расположение деталей осуществляется уже другими инструментами.

Данное исследование поддержано сразу двумя престижными грантами (РФФИ и Европейского космического агентства) и выполняется параллельно двумя группами ведущих ученых в России и Великобритании. Российская группа под руководством федерального исследователя Натальи Ивановой проводит экспериментальное испытание предложенного способа, а группа профессора Виктора Старова из университета Лафборо (Loughborough University) выполняет теоретическое моделирование.

[Scyther]

Дешево, надежно и практично!
http://www.sbras.info/articles/science/deshevo-nadezhno-i-praktichno

Резкое удешевление сырья на нефтегазовом рынке влияет не только на экономическую составляющую нашей жизни. Ученым-геофизикам, чьи задачи тесно связаны с добычей углеводородов, также приходится искать новые пути для разработки инструментария, который был бы более эффективным и в то же время менее затратным, чем уже существующий

 «Такие технологии требуют совершенно иных подходов и новых фундаментальных знаний, это сделать непросто», — говорит директор 2007—2017 гг. Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН академик Михаил Иванович Эпов.
 
На дне морском
Одна из проблем, связанных с освоением нефтегазовых ресурсов на шельфе, касается эффективности применения разведочной геофизики, а точнее — геоэлектрики. Сейчас это направление бурно развивается и характеризуется очень высокой стоимостью проводимых работ, поскольку системы, с помощью которых ведутся измерения и наблюдения, нужно располагать как можно ближе к объекту — то есть, в придонной части. «Это приводит к тому, что необходимо создавать уникальное оборудование для расположения таких систем вблизи морского дна, специальные средства для определения координат установок и так далее, — комментирует Михаил Эпов. — Дорогое удовольствие! Отсюда можно заключить, что при нынешних ценах на углеводороды использование подобных технологий будет практически не востребованым».
 
По словам ученого, существующая морская геоэлектрика во многом повторяет методы наземной электроразведки с одним только отличием — местоположением установок. Однако если рассмотреть вопрос более внимательно, оказывается: есть и принципиальная разница. «Дело в том, что морская вода очень соленая, у нее высокая электропроводность, и этот показатель плавно изменяется (возрастает) от поверхности к морскому дну, — объясняет академик Эпов. — Раньше этим фактом просто пренебрегали». Однако геофизики ИНГГ выяснили — если есть так называемый «вертикальный градиент» солености, то в слое морской воды при пропускании электрического тока возникает объемный заряд. В модели антиклинальной ловушки (часть нефтяного коллектора, которая обеспечивает накопление и сохранение углеводородов), расположенной под морским дном, было вычислено распределение электрического поля. Оказалось, распределения сильно различаются между собой, более того — объемный заряд, индуцированный в придонной области, можно использовать как вторичный электрический источник. Это позволяет переместить измерительную установку на морскую поверхность. «Такое упрощение технологии приведет к уменьшению стоимости электроразведочных работ на море в несколько раз, — отмечает Михаил Эпов. — Просто потому, что мы правильно учли особенности геоэлектрического разреза на шельфе».
 
По волнам
Как говорит академик Эпов, примерно 90 % затрат на нефтяную геофизику приходится на сейсморазведку с её развитыми процедурами обработки и интерпретации, поэтому было бы целесообразно распространить их на другие неволновые геофизические методы, где таких эффективных систем нет или они очень сложны. В первую очередь это относится к электроразведке, основанной на использовании эффектов электромагнитной индукции, описываемых диффузионными, а не волновыми дифференциальными уравнениями.
 
«Предпринималось очень много попыток эти электромагнитные процессы перевести в волновую область, — говорит Михаил Эпов, — и теоретически давно было показано, что это можно сделать, однако такие преобразования требуют высокоточных измерений в большом динамическом диапазоне, а вот их долгое время не могли реализовать на практике». Сейчас же появились новые магнитные датчики, способные измерять с очень высоким разрешением — и оказалось, что давняя мечта специалистов электроразведки может быть осуществлена. «Возьмем систему наблюдений, которая состоит из генераторной петли на поверхности и набора магнитных приемников. С помощью такого комплекса можно получить картины затухания электромагнитного поля на земной поверхности в зависимости от времени и расстояния до источника, — поясняет ученый. — Мы перевели электромагнитные сигналы в волновую область и получили некоторые аналоги поверхностных волн с частотной дисперсией. В этом случае мы можем построить годографы (график зависимости времени пробега волны от источника до приемника), аналогичные сейсмическим, и использовать широкий арсенал средств и процедур обработки, накопленных в сейсморазведке. Это открывает новые возможности комплексирования сейсмо- и электроразведки, первая из которых «освещает» внутреннюю структуру геологической среды, а вторая — её вещественный состав».
 
На контрасте
 Одна из важнейших проблем, которая стоит перед теми, кто добывает нефть, связана с гидроразрывами пласта — искусственным увеличением его проницаемости за счёт нарушения сплошности среды с помощью специальной жидкости. Дело в том, что этот процесс не всегда и не полностью контролируем, поскольку многие свойства нефтенасыщенного коллектора, который подвергается разрушению, либо неизвестны, либо варьируются в очень широком диапазоне. Поэтому проблема трассирования гидроразрывов является весьма важной практической задачей.
 
«Сейчас исследования гидроразрывов пытаются сделать сейсмическими методами, но мы обратились к опыту медицины, — рассказывает академик Эпов. — Если говорить о геофизике, то обычно поступают следующим образом: при наличии плохо выделяемого объекта создаётся более сложная высокочувствительная аппаратура и используют более мощные и ресурсоёмкие методы обработки. Медицина же идет другим путем: использует введение контрастного вещества, чтобы «подсветить» нужную область и сделать её видимой для уже существующих приборов».
 
Геофизики ИНГГ двинулись в том же направлении и попытались улучшить видимость трещин гидроразрыва в электромагнитном поле. Для этого исследователи предложили добавить в пропант, то есть в ту жидкость, которая разрывает среду, электропроводящие наночастицы. С одной стороны, они должны давать очень резкое уменьшение удельного электрического сопротивления, но в то же время стоить достаточно дешево. «До этого были предложения закачивать в трещины серебряную пудру, но это больше из области юмора», — отмечает Михаил Эпов.
 
Вещество, отвечающее всем требованиям, оказалось весьма простым и известным: углеродная сажа, производимая в огромных количествах и имеющая колоссальную электропроводность. Выяснилось: если добавить её в жидкость для гидроразрыва, тогда видимость трещин в электромагнитном поле возрастает примерно в десятки раз.
 
Ещё одно применение метода контрастирования — идентификация так называемых низкоконтрастных песчано-глинистых разрезов. Сейчас для выделения песчаных разностей, заполненных нефтью, используются очень сложные технологии — трехкомпонентный индукционный каротаж, например.
 
«Решить же такого рода вопросы можно гораздо более простым способом: применением широко используемого зонда, измеряющего естественное электрическое поле, — говорит Михаил Эпов. — Для этого нужно добавить в буровой раствор небольшое количество сильного окислителя, либо вырабатывать кислород в скважине. Тогда мы увидим, что глинистые и песчанистые разности начнут выделяться гораздо лучше. Причем эти контрастирующие вещества очень быстро разлагаются — та же перекись водорода через несколько часов превращается в воду».
 
Как отмечает академик Эпов, эти методы ждут своего испытания на практике, однако численное и лабораторное (выполненное в Институте химии нефти СО РАН, г. Томск) моделирование уже показало хорошие результаты.
 
Точки разрушения
Еще одной важной практической задачей является исследование обсадных колонн — ими укрепляют любые нефтяные и газовые скважины. В процессе эксплуатации и с течением времени эти колонны деформируются и могут сломаться под влиянием внешних условий. Учитывая, что это происходит не так уж редко, а каждая эксплуатационная скважина стоит десятки миллионов рублей, ущерб получается огромный. Соответственно, нужны методы, которые бы определяли моменты возникающей опасности (так называемая стадия предразрушения).
 
«Сейчас для этих целей используются специальные дефектоскопы, это очень сложные устройства, — комментирует Михаил Эпов. — Однако есть совершенно простое решение, оно основано на магнито-упругом эффекте, магнитострикции. Дело в том, что стальная колонна является ферромагнетиком, то есть состоит из упорядоченных магнитных доменов. Если наступает стадия предразрушения, то в этом месте колонны доменная структура нарушается, и металл просто теряет свои магнитные свойства. Измерение соответствующего магнитного поля в скважине будет показывать такие интервалы. Самое важное — для этого практически не требуется никаких дополнительных затрат».
 
Академик Эпов отмечает: «Подытоживая приведённые примеры, можно утверждать, что существует много вариантов построения значительно более простых технологий, с помощью которых специалисты способны решать сложные вопросы разведки и разработки нефтегазовых месторождений«.

[Scyther]

В России разработали лампу, помогающую выйти из депрессии
http://www.mk.ru/science/2017/08/14/lampu-pomogayushhuyu-vyyti-iz-depressii-razrabotali-v-tomske.html

Первые тесты показали эффективность изобретения

Группа исследователей, представляющих Томский университет систем управления и радиоэлектроники, создала лампу, свет от которой придает сил, повышает работоспособность и позволяет эффективно бороться с депрессией. Как сообщается, свет от этой лампы особым образом влияет на работу мозга человека.

Мерцающий свет от прибора попадает на сетчатку и стимулирует ритмы головного мозга, в первую очередь альф-ритм, который у людей связан с расслабленным состоянием, и бета-ритм, связанный с высшими когнитивными процессами и фокусированием внимания. Бета-ритм, в первую очередь, фиксируется, когда человек наблюдает за происходящими событиями с открытыми глазами или сосредоточен на решении каких-либо текущих проблем. Лампа может также работать и в «обычном» режиме.

По словам разработчиков, если человек находится под воздействием «стимулирующего» излучения на протяжении десяти минут, его работоспособность повышается. Также предполагается, что мерцающий свет позволеет эффективнее выходить из депрессии, передаёт flashsiberia.com.

Лампа уже прошла первую проверку — учёные попросили добровольцев выполнить ряд заданий как при «стимулирующем», так и при обычном свете. Сравнив количество ошибок в обоих случаях и проанализировав электроэнцефалограммы, снятые у участников во время экспериментов, разработчики, как сообщается, остались удовлетворены результатами.

В перспективе специалисты планируют проверить, не снижает ли эффективность лампы дневное излучение.

Ранее группа ученых, представляющих Гарвардский и Вермонтский университеты, выяснила, что фотографии, размещаемые человеком в интернете, и особенно используемые при этом фильтры помогают с довольно высокой степенью вероятности определить, не страдает ли он от депрессии на ранней стадии.

[Scyther]

Почему караси не задыхаются без кислорода
https://www.nkj.ru/news/31946/

Золотые рыбки и прочие караси при нехватке кислорода переходят на бескислородную добычу энергии.

Чтобы не задохнуться зимой в бескислородной воде, караси превращают глюкозу в спирт.
Как известно, кислород нужен для получения энергии. Основным источником энергии служит глюкоза; если ее мало, печень сделает ее из аминокислот или из глицерина (который, в свою очередь, можно получить из жиров-триглицеридов).

Когда клетка расщепляет молекулу глюкозы, чтобы извлечь содержащуюся в ее химических связях энергию, то глюкоза сначала проходит через длинную цепочку биохимических реакций, называемую гликолизом. На этом этапе глюкоза расщепляется до остатка пировиноградной кислоты, или пирувата. Если кислород есть, то пируват отправляется в цикл Кребса, где с помощью кислорода и огромного количества ферментов окисляется до углекислого газа.

Если же кислорода нет, то пировиноградная кислота, образовавшаяся в результате гликолиза, превращается в молочную кислоту, или лактат. Молочная кислота подавляет реакции гликолиза, так что в бескислородных условиях клетка быстро погибает – ее биохимическая фабрика по производству энергии останавливается.

Некоторые микробы, приспособившиеся жить в анаэробных, то есть бескислородных, условиях, нашли здесь разные обходные пути, но обычная, «среднестатистическая» животная клетка без кислорода не выживет – ее задушат продукты гликолиза.

Но некоторые животные все же сумели обзавестись разного рода метаболическими хитростями, которые позволяют им справляться с нехваткой кислорода. Не так давно мы писали о голых землекопах, у которых биохимическая фабрика по производству энергии продолжает работать даже при избытке молочной кислоты. В критических условиях эти грызуны используют другую углеводную молекулу в качестве энергетического ресурса – ферменты, которые ее расщепляют, не обращают внимания на лактат. И есть пример золотых рыбок и их ближайших родичей карасей.

И золотые рыбки, и обычные караси замечательны тем, что способны долго обходиться без кислорода – дольше, чем какие-либо другие позвоночные животные. В статье в Scientific Reports исследователи из Университета Осло и Ливерпульского университета пишут, что рыбы из рода карасей научились сбраживать глюкозу в спирт – подобно тому, как это делают дрожжи.

Расщепление сахара до образования пировиноградной кислоты происходит у них, как обычно, но потом пируват превращается не в молочную кислоту, а в этанол и углекислый газ. Спирт тоже не очень безопасный продукт, но его, в отличие от молочной кислоты, легко можно вывести наружу через жабры. В итоге, как и у голых землекопов, фабрика по добыче энергии продолжает работать – ей ничто не мешает, ее ничто не ингибирует.
У карасей в организме действительно накапливается много спирта – его уровень может достигать 50 мг на 10 мл, особенно, если вокруг зима, а сам карась живет в водоеме где-нибудь на севере Европы. Раньше считалось, что спирт получается в результате, скажем так, небольших отклонений от основного метаболического пути расщепления глюкозы. Но, как показали Кэтри Фагернес (Cathrine E. Fagernes) и ее коллеги, у карасей есть дополнительный набор ферментов, которые позволяют специально выполнять «спиртные» реакции.

Много миллионов лет назад у предков карасей удвоились гены, отвечающие за последние стадии гликолиза. Новые копии стали меняться постепенно в ходе эволюции. Они по-прежнему занимались превращениями пировиноградной кислоты, но теперь они не отправляли ее в дальнейшие реакции цикла Кребса, а превращали в этанол.

В обычных условиях, когда кислорода достаточно, работает основной метаболический путь, но когда кислорода становится мало, у карасей включаются «спиртные» гены. В результате рыбы могут прожить несколько месяцев без кислорода вообще – лишь бы хватило углеводных запасов в печени.

Понятно, что с такой метаболической уловкой они могут жить в северных водоемах, которые зимой надолго покрываются сплошным льдом, и не бояться никаких хищников – эти, в отличие от карасей, тут просто-напросто задохнуться.

[Scyther]

Двухмерный материал удачно вспенили против CO₂
http://innovanews.ru/info/news/ecology/16074/

Материаловеды из университета Райса получили легковесную пену из двухмерных листов гексагонального или шестиугольного нитрида бора, h-BN, которая поглощает углекислый газ.

По сути ученые открыли лиофилизированный шестиугольный нитрид бора, получив его в виде пены, которая измельчается в жидкостях. Но достаточно было добавить немного поливинилового спирта в смесь, как она превратилась в куда более жизнеспособный и полезный материал.

Полученная пена — материал в значительной мере пористый, и ее вполне можно использовать в качестве фильтра в материалах для абсорбции газов. На этом настаивает Пуликел Аджаян из лаборатории Райса.

Результаты опубликованы в издании ACS Nano.

Поливиниловый спирт часто используют в качестве клея. Этот клей после лиофильной сушки объединяет микроскопические листы шестиугольного нитрида бора в решетку. По словам ученых, этот одношаговый процесс можно масштабировать.

— Работает даже совсем небольшое количество поливинилового спирта, отметил соавтор работы постдок Чандра Секхар Тивари. — Компонент помогает склеить двумерные листы гексагонального нитрида бора, и в то же время значительно изменяет площадь поверхности.

В симуляциях молекулярной динамики пена, как выяснилось, поглощает углекислый газ в объеме до 340% от собственного веса. Использование пены выдерживает 2000 циклов без статистически значимых потерь.

[Scyther]

Найдена новая технология получения водорода из воды при помощи алюминия
http://greenevolution.ru/2017/08/16/najdena-novaya-texnologiya-polucheniya-vodoroda-iz-vody-pri-pomoshhi-alyuminiya/

Ученые случайно обнаружили новый недорогой источник водорода.

Американские исследователи из Армейской научно-исследовательской лаборатории, проводя эксперименты на Абердинском испытательном полигоне близ Мериленда, сделали случайное открытие.

Во время очередной проверки они вылили воду на поверхность сплава. Обычная реакция алюминия на воздействие воды — окисление и появление «защитного» барьера из оксида на поверхности, предотвращающего дальнейшие реакции. Однако в одном из тестов вылитая вода начала пузыриться на поверхности сплава и выдавать водород, не переставая. То есть реакция продолжалась.

Исследователи поняли, что нашли новый недорогой источник водорода. И это открытие имеет огромный потенциал для водородной топливной промышленности: материал, который устойчиво реагирует с водой, сможет производить водород по требованию.

Использование системы, вырабатывающей водород по мере необходимости, решает массу имеющихся проблем. Воду и алюминиевый сплав легко транспортировать из одного места в другое, оба этих вещества сами по себе инертны и стабильны. Во-вторых, для начала реакции не требуется никакого катализатора, ни первоначального толчка, реакция начинает идти сразу же, как вода входит в контакт со сплавом. Об этом сообщает sunnik.com.ua

[Scyther]

Российский инженер изобрел новый вид общественного транспорта
http://naked-science.ru/article/concept/rossiyskiy-inzhener-izobrel-novyy

Футуристический концепт гироскопического транспорта поможет избавиться от пробок на дорогах

Одна из самых волнующих проблем больших городов заключается в высоком дорожном трафике. Помимо того, что пробки создают особую сложность движения по дорогам для обычных водителей, они также замедляют движение аварийно-спасательных служб, например пожарных машин. Теперь у инжиниринговой компании Dahir Insaat есть решение этой проблемы: она предложила концепцию гироскопического транспорта второго и третьего уровней, то есть способного двигаться над автомобилями.

Новая концепция — работа Дахира Семенова, российского инженера и изобретателя и владельца Dahir Insaat, живущего в Турции. У Семенова длинный список предложенных им футуристических технологий: умные города, дома-трансформеры, беспилотные боевые роботы и многие другие. Очередная идея изобретателя заключается в том, чтобы установить транспорт на пару гироскопических колонн с колесами. Колонны могут удлиняться, что позволяет поднимать кабину транспорта над дорогой, в то время как колеса смогут спокойно проходить между полосами.

Концептуальные транспортные средства оснастили несколькими генераторами,  заряжающимися от солнечных батарей, которые будут поддерживать гироскопическую систему в рабочем состоянии и не позволят транспорту перевернуться.

Новые гироскопические машины смогут заменить весь общественный транспорт на дорогах, и в первую очередь машины аварийно-спасательных служб. Один из концептов представляет собой гироскопическую пожарную машину, оснащенную 20-моторным летающим дроном. Когда машина прибывает на место пожара, беспилотник выдвигается из ее крыши и поднимает пожарных на нужную высоту.

Скорее всего, новый концептуальный проект Дахира Семенова не появится на российских дорогах в ближайшие десятилетия. Однако подобные концепты могут составить конкуренцию проектам Илона Маска, который в настоящее время работает над сетью многоуровневых туннелей под городом для перераспределения дорожного трафика.

[Scyther]

Ученые из ВНИИОБ вывели особо прочный сорт хлопчатника
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-iz-vniiob-vyveli-osobo-prochnyj-sort-hlopchatnika

Ученые из Всероссийского научно-исследовательского института орошаемого овощеводства и бахчеводства (ВНИИОБ, Астрахань) вывели особо прочный сорт хлопчатника, который дает стабильно высокий урожай. Кроме того, в работе находятся еще несколько сортов, в том числе с голубым оттенком и цвета хаки, сообщил ТАСС директор ВНИИОБ Михаил Пучков.

 "Мы вывели новый сорт АС ("Астраханский")-3, то есть третий тип волокна. Этот сорт отличается от других качеством, белизной, что немаловажно, и прочностью, например, отлично подойдет для технической промышленности. Кроме того, он дает стабильно высокий урожай - 4 т с га (обычные сорта не более 3 т с га) и подходит для выращивания в промышленных масштабах на юге России", - уточнил Пучков.

По его словам, сейчас новый сорт хлопка АС-3 уже отдан на регистрацию в госкомиссию, процедура завершится до конца года. Пучков отметил, что "хлопчатник для России - стратегическое сырье, в нем есть огромная потребность". Более того, в соседней Волгоградской области (в городе Камышин) идет реконструкция текстильного комбината, который в будущем должен стать одним из основных потребителей хлопка в России. Поэтому хлопководство может стать одним из самых перспективных направлений на Юге.

Вместе с тем ученые ВНИИОБ продолжают работу над сортами с природным окрашенным волокном. В частности, это хлопок с голубым оттенком для производства, например, джинсовой ткани, и хлопок цвета хаки. "Такой цветной хлопок популярен в Европе, из него производят экологические ткани, которые не вызывают аллергию. Они стоят больших денег. В нашей стране они пока не получили широкого распространения", - заметил Пучков.

В 1920-1940 годах в Астраханской области хлопком были засеяны тысячи гектаров, собирали свыше 100 т урожая. Однако затем производство было перенесено в среднеазиатские республики, а область переориентировали на выращивание овощей и бахчевых. В Министерстве сельского хозяйства и рыбной промышленности отметили, что в последние годы часто звучали заявления о возрождении хлопководства в регионе, но пока наладить его в промышленных масштабах так и не удалось. Сейчас хлопком заняты лишь незначительные земли и исключительно в научных целях.

[Scyther]

Ученые Университета ИТМО усовершенствовали технику безлинзовой вычислительной микроскопии
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-universiteta-itmo-usovershenstvovali-tehniku-bezlinzovoj-vychislitelnoj-mikroskopii

Ученые Университета ИТМО и Технологического университета Тампере усовершенствовали метод вычислительной обработки оптического сигнала в безлинзовых микроскопах. С помощью специальных алгоритмов удалось повысить разрешение изображений, получаемых на таких приборах, без улучшения физических комплектующих микроскопов. Результаты научной работы были опубликованы в журналеOptica, который выпускается Оптическим сообществом Америки (OSA).

С помощью безлинзовых вычислительных микроскопов можно визуализировать прозрачные объекты или измерять рельеф объектов в трех измерениях. Такие устройства не имеют линз и микрообъективов, которые формируют изображение на светочувствительной матрице. Вместо этого исследуемый образец просвечивается светом (это может быть лазер или даже диод) и регистрируется картина дифракции света на объекте. А изображение из этих картин дифракции восстанавливается за счет компьютерных расчетов, выполняемых с использованием специальных алгоритмов. Компьютерные вычисления позволяют не только формировать оптическое изображение, но и улучшать характеристики самого оптического сигнала. Это значит, что, используя различные математические методы и алгоритмы, можно получать изображения более высокого качества без изменения комплектующих самого микроскопа.

Именно так международной группе ученых удалось расширить поле зрения прибора. Это важная характеристика микроскопического изображения. В традиционной оптической микроскопии микрообъектив и тубусная линза фокусируют световое поле из маленькой области объекта в более крупную область регистрирующей матрицы, и происходит увеличение изображения. Однако размеры матрицы поменять невозможно. Вычислительные методы позволяют обойти эти физические ограничения и увеличить поле зрения.

Это возможно за счет регистрации нескольких различающихся между собой дифракционных картин на фотокамере. Для этого ученые использовали специальные фильтры, фазовые маски, которые вводятся в микроскоп с помощью пространственно-временного модулятора света. После обработки картин дифракции, полученных с использованием таких масок, удалось искусственно расширить поле зрения (область, в которой сигнал был зарегистрирован) и, следовательно, увеличить разрешение.

«Это делается с помощью математического аппарата представления сигналов в виде разреженных множеств. На бытовом уровне это можно объяснить так. Представьте, что у вас есть лист бумаги в клеточку, на котором вы выбираете квадрат, скажем, 8 на 8 клеток. Если вы зарегистрировали сигнал в квадрате 8 на 8 пикселей, то и восстановленное изображение будет продискретизовано так же. Однако если сигнал удовлетворяет некоторым критериям разреженности, то из зарегистрированного дискретного сигнала размером 8 на 8 пикселей можно восстановить всю недостающую информацию об объекте с меньшей дискретной сеткой: 16 на 16, или даже 32 на 32. При этом разрешение увеличивается в 2 или 4 раза, соответственно. Кроме того, наш вычислительный алгоритм в процессе расчета экстраполирует сигнал за пределы области регистрации, то есть, в рассматриваемом нами примере, вокруг квадрата с сигналом размером 8 на 8 пикселей появляются дополнительные пиксели с сигналом, и поле зрения, таким образом, увеличивается», – прокомментировал один из авторов статьи, руководитель лаборатории цифровой и изобразительной голографии Университета ИТМО Николай Петров.

Увеличение разрешения изображения с помощью вычислительных методов, по словам ученых, поможет экономить средства, которые иначе ушли бы на совершенствование самого физического устройства.

«В перспективе развития данного направления для упрощения оптической системы необходимо исключить из схемы пространственный модулятор света и сократить количество масок-фильтров. Один из очевидных вариантов развития – это использование только одной маски, но с пошаговым перемещением. Это значительно удешевит разработанный нами вычислительный безлинзовый микроскоп, так как пространственный модулятор света – самый дорогостоящий элемент в таких системах», – добавил другой автор статьи в журнале Optica Игорь Шевкунов, сотрудник лаборатории цифровой и изобразительной голографии Университета ИТМО и участник программы Fellowship в Технологическом университете Тампере.

Улучшение техники безлинзовой вычислительной микроскопии позволит сделать еще один шаг в повышении качества лабораторных и других исследований в области биологии, химии и других наук, а также в медицине.

[Scyther]

Как мозг отличает виденное от невиденного
https://www.nkj.ru/news/31971/

Проводящие пути в одном полушарии мозга макаки.

Действуя на определенный участок коры, можно заставить мозг вспомнить то, что они никогда не видел.

Когда мы смотрим на что-нибудь или кого-нибудь, мы не только оцениваем размер, цвет, форму предмета (или черты лица, если речь о человеке), мы также вспоминаем, видели мы это раньше или нет.

Умение отличать виденное от невиденного – одно из важнейших свойств, без которого мы ни общаться с другими людьми не могли бы, ни ориентироваться на местности, ни вообще жить нормальной жизнью. Но, хотя нейробиологи давно и очень успешно изучают, как мозг обрабатывает зрительную информацию, о том, как происходит различение между виденным и невиденным, до сих пор мало что было известно.

Зрительные импульсы от глаз приходят в так называемую первичную зрительную кору, которая находится в затылочных долях полушарий. Но первичная зрительная кора – не последняя остановка: дальше информация расходится по двум нейронным путям, дорсальному и вентральному. Идя по вентральному зрительному пути, импульсы проходят через несколько аналитических центров и в конце концов прибывают в периринальную кору в височной доле. Она непосредственно связана с гиппокампом, а гиппокамп, как мы знаем, это один из главных центров памяти.

Известно, что сама периринальная кора отвечает за зрительную память и помогает нам различать разные объекты. Эксперименты исследователей из Токийского университета показали, что кора различает увиденное не только по физическим параметрам, но и в зависимости от того, попадался ли конкретный предмет на глаза или нет.

Нескольких японских макак в течение трех месяцев учили распознавать знакомые и незнакомые картинки; всего изображений было более 6000, из которых обезьянам нужно было выучить 20–30 объектов. У макак с помощью оптогенетических методов модифицировали нейроны периринальной коры, так что их можно было включать и выключать импульсом света, который приходит в мозг по оптоволоконному кабелю; кроме того, те же нейроны можно было стимулировать обычными нейроэлектродами. Когда макаки выучивали нужные объекты, их снова им показывали, но одновременно стимулировали ту или иную группу нейронов.
Как пишут авторы работы в Science, стимуляция периринальной коры импульсом света превращала незнакомые предметы в знакомые, что же до прежде выученных картинок, то они такими же знакомыми и оставались. И даже если изображение как-то портили, «зашумливали», то макаки все равно воспринимали все как привычное и хорошо знакомое.

Правда, потом исследователи решили простимулировать периринальную кору непосредственно электричеством, и тут появился странный нюанс. Активированные нейроны передней части коры давали тот же эффект, что и при стимуляции светом, то есть для обезьян все становилось знакомым, а вот если электрические импульсы действовали на клетки задней части коры, эффект оказывался обратным – для макак все делалось незнакомым, они забывали то, что выучили ранее. Иными словами, поведение обезьян в некоторых случаях оказывалось разным в зависимости от метода воздействия на мозг.

Тем не менее, как бы то ни было, сейчас удалось доказать, что периринальная кора действительно играет ключевую роль в различении виденного и невиденного. В перспективе, возможно, эти данные помогут в лечении разных психоневрологических расстройств, связанных с памятью вообще и зрительной памятью в частности, хотя сначала тут еще предстоит расшифровать конкретные нейронные механизмы и заодно понять, насколько результаты, полученные на маках, применимы к человеку.

[Scyther]

Тибетские кедры указали российским климатологам время начала глобального потепления
https://scientificrussia.ru/articles/tibetskie-kedry-ukazali-rossijskim-klimatologam-vremya-nachala-globalnogo-potepleniya

Годичные кольца тибетских кедров подсказали российским климатологам, что глобальное потепление начало влиять на работу экосистем этой части Китая уже в начале 1980 годов, сообщает РИА Новости со ссылкой на пресс-службу Российского научного фонда.

 "Современные способы оценки влияния климата на растительность несовершенны. Спутниковые дистанционные наблюдения охватывают лишь последние 35 лет. Для разрешения противоречий необходим набор наземных данных, который охватывает гораздо более длительный период", – рассказывает Владимир Шишов, климатолог из Сибирского федерального университета в Красноярске.

На роль подобного индикатора, как отмечает Шишов, идеально подходят годичные кольца деревьев, которые росли на одном месте несколько столетий.
Деревья и другие виды растительности очень чутко реагируют на малейшие изменения климатических условий — повышение или понижение температуры, энергии солнечного излучения и других факторов. Все эти события отражаются на форме и толщине годовых колец — слоев древесины в стволе, который формируется за сезон роста. Считается, что темные кольца соответствуют неблагоприятным условиям среды, а светлые — благоприятным.

Благодаря этому древние деревья-долгожители представляют собой очень подробные и точные климатические летописи, изучая которые, ученые не только узнают то, как менялись температуры и уровень осадков, но и выясняют, когда происходили вспышки сверхновых и другие космические катаклизмы, отслеживая уровень редких изотопов в годичных кольцах.

Как расказывает Шишов, его команду интересовало в первую очередь то, как менялась скорость роста деревьев в ответ на повышения и понижения среднегодовых температур, которые были связаны с природными и антропогенными климатическими изменениями.

Тибет, как и многие другие регионы мира, должен стать первой "жертвой" глобального потепления, влияющего на горы и приполярные регионы гораздо сильнее и быстрее, чем на умеренные и тропические широты. По этой причине ученых давно интересовало то, есть ли на Тибете первые следы подобных изменений и если да, когда они появились.

Заручившись поддержкой Китайской академии наук, российские климатологи измерили диаметр годичных колец для нескольких сотен кедров, росших в 20 уголках Тибета в последние 55 лет. Они использовали эти данные для того, чтобы создать виртуальный аналог тибетского леса и измерить то, как менялась скорость роста биомассы с 1960 по 2014 год.

Оказалось, что до 1981 года тибетские кедры начинали расти весной и заканчивали свой рост осенью примерно в одно и то же время, однако после этого ситуация поменялась. Начиная с 1982 года, длина вегетативного периода начала расти, расширяясь как со стороны весны, так и со стороны осени. В целом, кедры начали расти на шесть дней раньше, чем в прошлые исторические эпохи, а сам период их роста был продлен на 10 дней.

В ближайшее время ученые планируют провести аналогичные исследования в других регионах Северного полушария, что поможет российским климатологам составить более полную картину того, как экосистемы планеты реагируют на глобальное потепление.

[Scyther]

В НИТУ "МИСиС" придумали, как определять активность потенциальных катализаторов
http://scientificrussia.ru/articles/v-nitu-misis-pridumali-kak-opredelyat-aktivnost-potentsialnyh-katalizatorov

Поиски катализаторов химических реакций — один из классических примеров эмпирической науки, когда для получения ответа приходится действовать перебором вариантов или, как шутят ученые, "методом научного тыка". Очень похожие по свойствам вещества могут давать совершенно разную каталитическую активность.

И пока ученым приходилось лишь измерять её. Но если научиться предсказывать способность вещества катализировать ту или иную реакцию, это выведет поиски катализаторов на принципиально другой уровень: во-первых, избавит ученых от тысяч пустых экспериментов; во-вторых, позволит найти ещё более эффективные катализаторы для уже реализуемых в промышленности реакций. И то, и другое достижение в каждом случае может привести к многомиллиардным прибылям и даже к революции в химической промышленности, сравнимой с изобретением синтетического каучука или полиэтилена низкого давления.

Своих более эффективных катализаторов "ждут" тысячи химических процессов. Особенно это касается нефтехимии (переработка тяжелых фракций нефти) и химического синтеза. Большая часть всех проводимых в промышленных масштабах химических реакций – каталитические. Поэтому поиском более совершенных катализаторов занимаются научные группы по всему миру.

С появлением нанотехнологий список возможных катализаторов увеличился на порядки. Зато химики выделили несколько новых разновидностей веществ, которые склонны проявлять отличные каталитические свойства. Одна из них – наночастицы драгоценных металлов (например, золота или платины). Правда, в зависимости от размера частиц их каталитические свойства меняются. И чтобы не заниматься опять перебором миллионов пар (возможный катализатор – реакция), команда ученых из лаборатории "Моделирование и разработка новых материалов" НИТУ "МИСиС и Университета Линчёпинга (Швеция) под руководством одного из ведущих мировых ученых профессора Игоря Абрикосова взялась вычислить эту зависимость при помощи суперкомпьютерного кластера Cherry, установленного в НИТУ "МИСиС" в рамках мегагранта Правительства РФ. Об этом сообщает РИА Новости.

"Существует гипотеза, что изменение электронных уровней в атомах катализатора коррелирует с его каталитической активностью, – рассказывает соавтор статьи, сотрудник лаборатории "Моделирование и разработка новых материалов" НИТУ "МИСиС" Алексей Таль. – Это означает, что вместо дорогой серии из нескольких сотен или тысяч экспериментов по проверке каталитической активности предполагаемых катализаторов достаточно просто провести анализ рентгеновских спектров". Гипотеза основана на опубликованной в журнале Science работе, в которой подобный эффект продемонстрировали в экспериментах с палладием ученые из университета Юты (Солт-Лейк-Сити, США).

Алексей Таль подчеркнул, что анализ рентгеновских спектров является оптимальной стратегией расчетов.

Теперь, когда изменения электронных уровней в нанокластерах вычислены, ученым НИТУ "МИСиС" предстоит сделать следующий шаг. Ученые собираются вычислить энергию поглощения для тех же кластеров, которая и служит мерилом каталитической активности, и составить прогностическую таблицу, по которой можно будет вычислять способность к катализу для любых наночастиц по измеренным изменениям в электронных уровнях.

"Для некоторых систем такие расчеты уже проводились, однако такой системный подход, который позволяет однозначную установить зависимость между изменениями в электронных уровнях и каталитической активностью, пока никто не использовал", – отметил Алексей Таль.

[Scyther]

В Австралии появились ледяные батареи
http://greenevolution.ru/2017/08/22/v-avstralii-poyavilis-ledyanye-batarei/

Потребление электроэнергии упадет на 95%

Новые «ледяные батареи», которые выходят на рынок Австралии благодаря сотрудничеству с американской фирмой-производителем, способны изменить подход к охлаждению зданий в странах с жарким климатом и сократить пиковое потребление электроэнергии на 95%.

Калифорнийская компания Ice Energy, известная своей промышленной технологией Ice Bear, подписала соглашение с мельбурнской Apricus и предоставила ей эксклюзивное право на распространение своей продукции в Австралии во всех сегментах рынках, от коммерческих и коммунальных зданий до домашних хозяйств.

По мнению представителей Apricus, гибридная система хранения энергии и охлаждения воздуха без затрат электричества станет революционным продуктом, удовлетворяющим запросы Австралии.

Технология компании заключается в заморозке воды в непиковый период работы энергосистемы, или когда имеются в наличии излишки солнечной или ветровой энергии. В часы пик «ледяная батарея» охлаждает помещения. Для домашнего использования Ice Energy недавно выпустила уменьшенную версию - Ice Cube. В отличие от «белого медведя», «ледяной куб» совмещает в себе батарею и кондиционер. За 4 часа он способен заморозить изолированный бак с водой, а затем, по команде, минимум 3 часа охлаждать дом, не тратя электричество.

Особенно полезной эта технология может оказаться для владельцев солнечных крыш, которые могут использовать излишки солнечной энергии для производства льда, вместо того чтобы просто возвращать их электросети. А затем, когда солнце заходит и семьи возвращаются в нагретые за день дома - охлаждать этим льдом помещения.

Система продается с гарантией на 20 лет и - в отличие от обычных литий-ионных и свинцово-кислотных батарей - не теряет свою производительность со временем. «Мы гарантируем, что она будет производить тот же объем льда, - утверждает глава Ice Energy Майк Хопкинс. - Это бак с водой, и он не будет замораживать меньше воды через 20 лет».

Материал со свойством пассивного охлаждения разработали американские ученые. Снижение температуры происходит у него под действием прямого солнечного света, без участия электричества или воды, сообщает hightech.fm