Новости науки

[Scyther]

В Сеть выложили карту с указанием перспективных мест для кладоискательства
http://www.mk.ru/science/2017/10/30/v-set-vylozhili-kartu-s-ukazaniem-perspektivnykh-mest-dlya-kladoiskatelstva.html


Теперь любой может узнать, где спрятаны самые крупные богатства

Как известно, на нашем «шарике» немало укромных уголков, где кто-то когда-то припрятал (или оставил по воле несчастного стечения обстоятельств) золото-серебро-драгоценности. Некоторые из этих «схронов» впоследствии были обнаружены, однако изрядная часть до сих пор так и остается ничейной, ожидая счастливчиков, которые сумеют до них добраться. Вот для таких искателей удачи и предназначена новая карта.

Судя по всему, ее составители пытались учесть сохранившиеся в старых бумагах сведения о пиратских и разбойничьих кладах, о гибели кораблей, перевозивших драгоценный груз...

Среди отмеченных точек, например, Порт-Ройял на острове Ямайка. Когда-то, лет 300-400 назад, это была настоящая «пиратская столица», «самый богатый город в мире». – Ведь местная гавань являлась «портом приписки» множества пиратских кораблей, обшаривавших в поисках добычи оживленные морские пути в Карибском море. Исследователи считают, что мощное землетрясение, случившееся в 1692 году, превратило многие из пиратских тайников в подводные хранилища, так как большая часть города тогда ушла под воду.

Еще одна «зона кладоискательского притяжения» – остров Норман, входящий в состав Британских Виргинских островов. Как утверждают, именно он стал прототипом знаменитого «Острпова сокровищ», описанных в романе Стивенсона.

И снова «островной объект» – остров Оук в архипелаге у побережья Новой Шотландии. На протяжении уже нескольких веков фантазии искателей приключений из разных стран будоражат рассказы о несметных сокровищах, спрятанных здесь кем-то из знаменитых пиратов – Уильямом Киддом или Эдвардом Тичем по прозвищу «Черная Борода». Поиски этих богатств ведутся уже на протяжении двух веков. Но пока что удача медлит улыбнуться хоть кому-нибудь из поисковиков.

Тонны золота до сих пор скрыты на Филипиннах. В конце Второй мировой войны японский генерал Томоюки Ямасита по прозвищу «Малайский тигр», командовавший войсками Микадо на Филипиннах, спрятал здесь на одном из островов огромные сокровища, собранные в ходе военной кампании при проведении японских «набегов» на Малайзию, Тайланд, Бирму... Сам генерал был повешен, так и не выдав своей тайны. К сегодняшнему дню найдены лишь некоторые из его тайников. Из самого большого «схрона», оборудованного в потаенном тоннеле, было извлечено более тысячи тонн золота.

Есть среди заветных кладоискательских мест и российские адреса. Например, Сёмлево озеро в Смоленской области, где, как уверены многие, затоплен клад Наполеона, – сокровища, вывезенные его армией из разграбленной Москвы.

И все-таки стоит ли соблазняться тайнами, вроде бы раскрытыми на «золотой» карте?

[Scyther]

Радиофизики ТГУ совместно с учеными ИВЭП СО РАН выяснили, что вид растительности можно определить дистанционно
https://scientificrussia.ru/articles/radiofiziki-tgu-sovmestno-s-uchenymi-ivep-so-ran-vyyasnili-chto-vid-rastitelnosti-mozhno-opredelit-distantsionno

Радиофизики ТГУ совместно с учеными из Института водных и экологических проблем СО РАН изучили диэлектрические характеристики болотных растений. Они выяснили, что вид растительности можно определить на расстоянии – по особенностям строения их надземной части, используя средства дистанционного зондирования Земли, сообщает пресс-служба ТГУ.

Радиофизики исследовали диэлектрические характеристики болотной растительности на частотах от 100 МГц до 18 ГГц. Образцы растений – лишайник клядония звездчатая, мох сфагнум, мох дикранум многоножковый – они собрали в Томской области и Ямало-Ненецком автономном округе.

«Диэлектрическая проницаемость у разных видов растений заметно отличается, – говорит доцент радиофизического факультета Татьяна Кочеткова. – Так, например, у мха сфагнума наружный слой стеблей состоит из крупных бесцветных водоносных клеток с порами, а дикранум многоножковый имеет мягкие веточки со множеством волосков. От структуры волокон зависит способность поглощать и удерживать влагу, это влияет на диэлектрическую проницаемость и позволяет определить вид растения дистанционно».

Статья об исследовании болотной растительности опубликована в журнале «Известия высших учебных заведений. Физика».

«В последнее десятилетие актуализировались проблемы вырождения растительного покрова планеты, это связано с природными факторами и с постоянным ростом антропогенного воздействия на окружающую среду, – объясняет Татьяна Кочеткова. – Негативные изменения наблюдаются и у Васюганских болот. Эти болота являются одним из крупнейших хранилищ пресной воды на планете, содержат значительные запасы торфа и противодействуют парниковому эффекту, связывая углерод. Следовательно, они влияют на экологическую обстановку региона».

Поскольку Васюганские болота занимают площадь около 53 тыс. кв. км, для оценки их экологического состояния намного удобнее использовать методы дистанционного зондирования. В частности, проверять степень деградации или количественное соотношение видов болотной растительности можно будет при помощи спутников или беспилотников.

[Scyther]

Российские ученые разработали уникальную методику сверхбыстрых расчетов
https://scientificrussia.ru/articles/rossijskie-uchenye-razrabotali-unikalnuyu-metodiku-sverhbystryh-raschetov

Что такое оптимизация? Если кратко, то это минимум затрат при максимальной пользе. Ограничения во времени, ресурсах, действиях привели к необходимости искать наиболее экономичные во всех отношениях решения. Застройщик возводит дом так, чтобы побыстрее и подороже продать в нем квартиры, рабочий располагает инструменты так, чтобы они в любой момент были под рукой, люди ищут пути для сокращения времени похода до работы.

Оптимизировать способен не только человеческий мозг, но и компьютер. Уровень сложности поставленной задачи оптимизации зависит от числа ограничивающих факторов и рассчитываемых величин. Иногда необходимо учесть только один фактор, а сама структура задачи проста (у нее одно минимальное значение, которое надо найти), с этим легко справляются традиционные математические методы локальной оптимизации.

Но в реальном мире при решении многих прикладных задач (инженерных, математических, задач управления) оптимизируемая функция может зависеть не от одного, а от многих параметров, и иметь не один, а много локальных минимумов. При этом часто возникает необходимость отыскания для такой задачи именно глобального оптимума, то есть общего наилучшего результата расчетов.

Возникает необходимость создания новых методов для решения задач глобальной оптимизации, поскольку традиционные алгоритмы с такими задачами не справляются. Одним из новых путей решения задачи глобальной оптимизации является диагональный подход. Идею диагональных методов предложил венгерский математик Янош Пинтер в 1996 году, а фундаментальное развитие подхода реализовал российский ученый Ярослав Сергеев, профессор кафедры математического обеспечения и суперкомпьютерных технологий Института информационных технологий, математики и механики Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского. Результаты исследований за последние 20 лет были опубликованы в соавторстве с научным сотрудником того же института Дмитрием Квасовым в монографии "Детерминированная глобальная оптимизация: введение в диагональный подход". Она вышла в издательстве Springer при поддержке Российского научного фонда, сообщает РИА Новости. За выдающиеся достижения в области математики ученый получил в 2017 году премию имени Хорезми, которую называют "азиатским Нобелем".

В чем же состоит диагональный подход? Общий набор заданных параметров можно представить как многомерный гиперкуб. Любой предмет можно разбить на множество настолько мельчайших кубов, что из них можно будет собрать любую форму, в том числе и окружность. Представим, что мы делим яблоко на кусочки. Но каждый из них можно будет разрезать на множество кусочков еще много раз. В жизни мы ограничены толщиной ножа и глазомером, но в математике таких ограничений нет. Мы можем делить наш объект на сколь угодно малые части, пока не достигнем нужного результата.

Мы разбиваем яблоко на систему меньших гиперкубов, для каждого из них вычисляется числовая характеристика, значение которой определяет его перспективность в продолжении поиска. Далее из всех гиперкубов выбирается гиперкуб с наибольшей характеристикой, который вновь разбивается на множество гиперкубов, и процедура отбора повторяется. Например, если предположить, что все части яблока имеют разный вкус, мы бы отобрали самый сладкий или кислый (в зависимости от того, какой кусочек нам больше нравится).

Принципиальными моментами в этой схеме являются правило вычисления характеристики и способ разбиения наилучшего гиперкуба. В примере с яблоком данное исследование направлено на поиск способов нарезки и выбор самого вкусного фрагмента.

"Наш метод разбиения гиперкубов отличается от традиционных тем, что гиперинтервал разбивается на число подынтервалов, которое можно делить на три (при каждом разбиении возникают три, или девять, или 27 новых подынтервалов). Также диагонали этих гиперкубов вращаются в многомерном пространстве по предложенному нами правилу, в отличие от традиционных методов, где диагонали неподвижны и параллельны друг другу. Это вращение позволяет получить большее количество подынтервалов при уменьшении количества вычислений значений оптимизируемой функции," — поясняет Ярослав Сергеев, разработчик диагонального подхода глобальной оптимизации.

Еще одну особенность разработанного группой Ярослава Сергеева метода (диагонального подхода) можно описать следующим образом — они учитывают качественные особенности в поведении функции, в то время как в традиционном подходе всегда происходит ожидание худшего поведения.

Разработанные методы применялись при решении трудоемких реальных задач, например, по оптимизации топологии и обеспечения надежности функционирования коммутируемых сетей, по обработке изображений, оптимальному проектированию систем управления, фильтрации сигналов. Полученные результаты позволили кардинально увеличить эффективность функционирования устройств и систем, реализующих данные процессы.

В настоящее время Ярослав Сергеев с коллегами работает над созданием параллельных вариантов диагонального метода, которые позволят использовать мощные суперкомпьютерные системы для решения задач высокой степени сложности.

[Scyther]

Исследователи научились использовать обмен энергией между двумя атомами
https://scientificrussia.ru/articles/issledovateli-nauchilis-ispolzovat-obmen-energiej-mezhdu-dvumya-atomami

Международный исследовательский коллектив с участием Института нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии Сибирского федерального университета (ИНСпеК СФУ) предложил новый способ определять структуру вещества с помощью рентгеновского излучения, сообщает РИА Новости. Метод основан на обмене энергией между двумя атомами. Этот способ может стать мощным инструментом для изучения структуры целого ряда сложных молекулярных систем. Результаты исследования, получившего грант Российского научного фонда, опубликованы в Journal of Chemical Physics Letters.

 Новый метод основан на явлении переноса энергии между двумя атомами. Их ядра, состоящие из протонов и нейтронов, окружают электроны. Последние расположены на разных энергетических уровнях. "Расстояние" между уровнями равно энергии кванта света, выделяемого (при переходе с верхнего на нижний) или поглощаемого (при переходе с нижнего на верхний) при скачке электрона между уровнями. 

Если фотон, испущенный источником  рентгеновского излучения, сталкивается с электроном в атоме и передает ему достаточно энергии, электрон может вылететь из атома. Этот процесс называется прямой фотоионизацией.

Новый метод основан на том, что в нем должны участвовать два атома: донор и акцептор. Сначала рентгеновский фотон при "столкновении" передает энергию электрону, расположенному на самом низком уровне атома-донора. Электрон улетает из атома, освобождая свое место, которое занимает другой электрон атома-донора, спрыгивая с более высокого уровня и при этом испуская фотон. Последний поглощается атомом-акцептором, за счет чего вылетает его электрон, расположенный на нижнем уровне.

"Атомы акцептора и донора расположены на определенном расстоянии друг от друга. Положительный заряд ионизованного атома донора изменяет энергию вылета электрона из атома-акцептора. Знание этой величины дает возможность установить тип атома-акцептора и расстояние между атомами. Эта информация позволяет определить всю структуру исследуемого вещества," — рассказывает Фарис Гельмуханов, доктор физико-математических наук, главный автор работы.

В оптическом диапазоне при увеличении расстояния между донором и акцептором скорость переноса энергии, как правило, быстро спадает на очень малых (порядка нескольких нанометров) расстояниях. Таким образом, атомы, расположенные далеко друг от друга, не способны обмениваться энергией. Подобный перенос энергии называется резонансным и является ключевым для обмена энергией в ряде важных систем, например при фотосинтезе.

А в жестком рентгеновском диапазоне, с которым работали ученые при создании нового метода, перенос энергии, как оказалось, возможен на значительно большие расстояния. То есть обмен энергией может происходить не только с ближайшими атомами, но между дальними соседями. 

"Нами была разработана новая теоретическая модель переноса энергии, которая описывает химические сдвиги переходов, наблюдаемых в рентгеновском излучении, в зависимости от положения донорных и акцепторных атомов. В рамках этой модели перенос энергии происходит за счет обмена фотонами, который позволяет напрямую из эксперимента определять структуру разнообразных веществ, в том числе биомолекул, содержащих тяжелые атомы-доноры, такие как железо или сера. При этом результаты наших теоретических исследований можно эффективно развить, задействовав лазер на свободных электронах (XFEL)," — поясняет директор ИНСпеК СФУ Сергей Полютов.

Сигнал, вызванный переносом энергии между уровнями в атоме, очень слаб. Однако он может быть значительно усилен в режиме интенсивных и коротких рентгеновских импульсов на базе XFEL. Эта технология дает уникальную возможность не просто описать "застывшую" структуру вещества (это делают при помощи кристаллизации "живой" биологической структуры), но и отследить динамику движения атомов в реальном времени.

[Scyther]

Расшифрован ДНК самого крупного организма на планете
http://www.mk.ru/science/2017/10/31/rasshifrovan-dnk-samogo-krupnogo-organizma-na-planete.html

Это позволит эффективнее с ним бороться

Самыми большими целостными живыми существами на Земле, вопреки популярному заблуждению, являются не синие киты, а грибницы темного опенка. Их вес достигает сотен тысяч тонн, а площадь, занимаемая знаменитой грибницей в лесном заповеднике Малур американского штата Орегон, составляет около 880 гектаров. Международная группа специалистов расшифровала геном этих грибов.

Та часть опёнка, которую обычные люди привыкли считать «самостоятельным» организмом, является лишь небольшой служащей для размножения частью огромного и расположенного под землёй целостного существа, способного жить тысячелетиями и продолжать разрастаться. При этом тёмные опята представляют собой не только любопытный феномен, но и угрозу для многих других живых существ – они являются столь успешными паразитами, поскольку умеют очень эффективно разлагать  лигнин в составе древесины высших растений и получать от них питательные вещества. Однако сами деревья из-за этого со временем гибнут. Из-за этого опята представляют собой серьёзную угрозу для лесов, главным образом хвойных.

Расшифровав ДНК грибницы, специалисты смогли определить, какие именно гены позволяют ей производить белки, столь успешно перерабатывающие древесину и эффективно паразитировать. Также исследователи лучше поняли, каким образом грибницы могут достигать столь огромных размеров, оставаясь при этом единым организмом.

Борьба с неконтролируемым распространением грибниц в ущерб лесам представляет собой лишь одно из применений полученным данным. Специалисты надеются использовать новые данные для поиска эффективных методов переработки древесины в биотопливо, а также для для поиска ответов на некоторые вопросы относительно эволюции грибов и многоклеточных организмов в целом. В частности, специалисты могут проверить предположение, питались ли «предки» современных тёмных опят лишь тканями уже погибших растений.

[Scyther]

Химики ТГУ разрабатывают новый композиционный материал, устойчивый к высокой температуре, коррозии и радиации
https://scientificrussia.ru/articles/himiki-tgu-razrabatyvayut-novyj-kompozitsionnyj-material-ustojchivyj-k-vysokoj-temperature-korrozii-i-radiatsii

Ученые САЕ «Институт «Умные материалы и технологии» Томского государственного университета в рамках ФЦП разрабатывают новый композиционный материал, устойчивый к высокой температуре, коррозии и радиации, сообщает пресс-служба ТГУ. Трехслойный композит предназначен для изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) ядерных реакторов на быстрых нейтронах, помимо этого он может использоваться в турбинах самолетов и ракет.

 «В настоящее время в мире происходит наращивание добычи минерального топлива, но практика показывает, что ядерная энергетика пока не имеет альтернативных топливных конкурентов, – объясняет директор Института «Умные материалы и технологии» Ирина Курзина. – Реакторы на быстрых нейтронах – это новая эра в энергетике, они эффективнее и безопаснее, чем реакторы на тепловых нейтронах. Однако радиационные нагрузки на конструкции в них значительно выше, поэтому для изготовления ТВЭЛов требуются материалы с особенными характеристиками».

Созданием таких материалов в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» займутся химики ТГУ. Новые композиты будут состоять сплава V-Ti-Cr, закрытого с обеих сторон хромсодержащей сталью и модифицированного оксидами тугоплавких металлов (ванадия, вольфрама гафния и других). Данное сочетание обеспечит улучшенные физико-химические свойства, необходимые для использования при сверхвысоких параметрах эксплуатации в активной зоне ядерного реактора.

«В реализации проекта будет задействовано около 20 ученых – специалистов в области химии, физики, наноматериалов и нанотехнологий. Им предстоит разработать технологический регламент получения образцов нового класса композитов, после чего на базе индустриального партнера – ИХТЦ ТГУ – пройдут испытания механических свойств новых материалов», – говорит научный сотрудник Инновационно-технологического центра СФТИ ТГУ Тарас Демент.

Разработка высокопрочных композитов, которые планируется использовать в активной зоне реакторов нового типа, осуществляется при финансовой поддержке Минобрнауки РФ. В конце 2018 года ученые представят результаты своей работы.

[Scyther]

Успех гравитационно-волновой астрономии
https://www.nkj.ru/news/32489/

Взаимодействие российской сети МАСТЕР с детекторами Advanced LIGO (США) и Virgo (Франция, Италия) при открытии килоновой.

Впервые в истории удалось определить постоянную Хаббла по гравитационным волнам от сталкивающихся нейтронных звезд.

17 августа 2017 года детекторы Advanced LIGO (США) и Virgo (Франция, Италия) зарегистрировали гравитационную волну, получившую обозначение GW170817. Сигнал был интерпретирован как результат слияния двух нейтронных звезд. Благодаря тому, что менее чем через две секунды после этого космические обсерватории «Интеграл» (ЕКА) и «Ферми» (НАСА) зафиксировали гамма-вспышку, астрономам удалось быстро обнаружить источник гравитационной волны – так называемую килоновую и организовать его массовое наблюдение различными инструментами. Это стало большим успехом новорожденной гравитационно-волновой астрономии и дало массу интереснейшей научной информации, породив целую серию статей с предварительными результатами исследований. В дальнейшем астрономы будут еще долго анализировать полученные данные, и нас ждет немало интересных открытий.

Среди опубликованных работ выделим статью, в которой первые в истории астрономы определили постоянную Хаббла с помощью одновременного наблюдения гравитационных волн и электромагнитного излучения от этих сталкивающихся нейтронных звезд. Среди ее авторов коллектив (коллаборация) астрономов российской глобальной сети роботов-телескопов МАСТЕР (МГУ), ставший одним из первооткрывателей килоновой. Статья опубликована в журнале Nature.

Постоянная Хаббла Н – коэффициент пропорциональности между расстоянием d до удаленной галактики или квазара и скоростью v его удаления от нас v = Hd. Она представляет большой интерес для космологии, поскольку характеризует среднюю скорость расширения Вселенной, ее масштаб и возраст. Поэтому постоянную Хаббла регулярно уточняют различными методами. Последнее такое уточнение, опубликованное в 2016 году, дало оценку в 73,2 километров в секунду на мегапарсек. Это означает, что две галактики, разделённые расстоянием в 1 Мпк, в среднем разлетаются со скоростью 72 км/с. Однако разные методы дают несколько различающиеся значения Н, и наличие еще одного независимого способа ее определения представляет большой интерес.

Дело в том, что гравитационно-волновой сигнал от сливающихся объектов позволяет определить расстояние до места, где это происходит,  и обойтись без других методов определения расстояний. Это возможно благодаря тому, что амплитуда гравитационной волны в любой момент времени определяется массой сталкивающихся звезд и расстоянием до ее источника. А частота гравитационной волны – это удвоенная частота орбитального вращения, которая определяется массами звезд и расстояниями между ними. Из этих двух условий можно найти и удаление звезд от Земли и их массы.

Если же, как в данном случае, астрономам удается установить источник гравитационной волны и определить в какой галактике происходит слияние звезд, то могут измерить красное смещение и найти скорость удаления этой галактики. Затем, используя закон Хаббла, можно точно определить постоянную Хаббла. Стоит отметить, что идея подобного измерения постоянной Хаббла появилась еще в 1986 году, однако реализовать ее удалось только через 30 лет.

Разумеется, это самое первое измерение новым методом, и пока оно не очень точно. Полученная оценка значения постоянной Хаббла - около 70 километров в секунду на мегапарсек, что согласуется с предыдущими измерениями. По мере регистрации новых событий слияния звезд, в руках у астрономов появится один из самых точных способов определения постоянной Хаббла – одной из главных характеристик нашего мира.

[Scyther]

В Крыму собираются создать аналог американской "силиконовой долины"
http://www.mk.ru/science/2017/11/08/v-krymu-sobirayutsya-sozdat-analog-amerikanskoy-silikonovoy-doliny.html
Руководитель российского полуострова Сергей Аксёнов в среду, 8 ноября, заявил, что в Крыму собираются создать нечто вроде аналога «силиконовой долины» в Соединённых Штатах, подразумевая площадку по развитию современных IT-технологий и информационной индустрии. По его словам, в настоящее время в республике есть много талантливых опытных молодых программистов, многие из которых перебрались с Украины.

«Мы хотим, чтобы в Крым зашли люди, заинтересованные в развитии современных IT-технологий. Думаем, как создать здесь центр типа «силиконовой долины». У нас хорошие молодые ребята-программисты, многие из них уехали с Украины. Те, которые хотят безопасно работать. Мы пытаемся такую группу сформировать, создать под них условия, площадку и так далее», — заявил глава Крыма.

[Scyther]

Ученые ИНТЭЛ НИЯУ МИФИ разработали технологию создания материала нового типа
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-intel-niyau-mifi-razrabotali-tehnologiyu-sozdaniya-materiala-novogo-tipa

Ученые Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике (ИНТЭЛ) Национального исследовательского ядерного университета МИФИ разработали технологию создания материала нового типа, состоящего из квантовых точек, сообщает РИА Новости.  Результаты исследования, опубликованного в Journal of Physical Chemistry Letters, помогут разработать недорогие солнечные батареи, поглощающие солнечный свет в широком спектральном диапазоне.

Из-за сокращения запасов традиционного топлива человечество остро нуждается в альтернативных источниках энергии. Одним из таких источников является Солнце, чей свет можно преобразовать в электрическую энергию. Устройства, при помощи которых можно осуществить данный процесс, называются фотовольтаическими. На данный момент в их основе лежат неорганические полупроводниковые материалы на основе кремния. Но у них есть ряд существенных недостатков. Во-первых, коэффициент полезного действия кремниевой батареи ограничен. Он составляет около 20%, поскольку такие элементы не могут переработать весь спектр солнечного света и часть излучения просто проходит сквозь них. Во-вторых, производство кремниевых солнечных батарей — сложный и дорогостоящий процесс. Поэтому сегодня во всем мире активно исследуют возможность использования в батареях новых перспективных материалов, в частности органических и наногибридных полупроводников.

Когда мы говорим о квантовых точках, следует помнить, что они могут состоять не из одного, а из десятков атомов. Главной характеристикой этих объектов является изменение их свойств (например, оптических и электронных), происходящее при определенном размере и форме квантовой точки. В квантовом мире физические явления не могут быть объяснены привычными законами механики. Это микромир, принадлежащий электронам, фотонам, молекулам, атомам. В нем нет четких причин и следствий, к которым мы привыкли в макромире.

Квантовая механика представляет собой свод законов, с помощью которых можно рассмотреть происходящее в микромире как будто через бинокль. Поведение отдельно взятой частицы (например, электрона) может довольно серьезно повлиять на свойства объекта. В частности, изменения физических свойств квантовой точки являются следствием ограничения движения носителей заряда (электронов и дырок) в пространстве. В квантовой точке носители обездвижены по трем измерениям, они находятся в "энергетической яме". 

Между квантовыми точками носители заряда "путешествуют" за счет явления, называемого туннельным переходом. Так называется процесс, когда электрон "перепрыгивает" через энергетический барьер, "высота" которого больше полной энергии самого электрона.

В квантовых точках возникает эффект размерного квантования — меняются свойства кристалла, в частности электронно-оптические. Дело в том, что от количества атомов, образующих квантовую точку, зависит разность уровней энергии электронов и дырок, что влияет на диапазон поглощаемого света.

"В опубликованной работе показано, что перенос заряда и энергии в конденсатах квантовых точек можно описывать сравнительно простым образом. Это существенно облегчает задачу теоретического моделирования транспорта носителей заряда, необходимого для оптимизации характеристик оптоэлектронных устройств на основе квантовых точек", — комментирует один из авторов работы, профессор кафедры физики конденсированных сред НИЯУ МИФИ Владимир Никитенко.

Изготовление конденсатов квантовых точек производится простыми недорогими методами, но для получения качественного покрытия необходимо тщательно подбирать условия изготовления, а также тип органических молекул, "сшивающих" квантовые точки между собой.

Возможность замены лигандов позволяет менять расстояние между квантовыми точками и тем самым управлять эффективностью переноса энергии и заряда. В НИЯУ МИФИ освоили технологию замены лигандов при комнатной температуре, что значительно облегчает данный процесс.

"Наногибридные материалы с квантовыми точками могут быть использованы не только для создания фотовольтаических элементов или светодиодов, но и для более сложных полупроводниковых структур. Например, таких, которые могут быть использованы для создания высокочувствительных сенсоров нового поколения", — отмечает один из авторов работы, профессор кафедры физики микро- и наносистем НИЯУ МИФИ Александр Чистяков.

[Scyther]

Ученые обнаружили в вечной мерзлоте Якутии микроорганизмы возрастом более 3,5 миллионов лет
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-obnaruzhili-v-vechnoj-merzlote-yakutii-mikroorganizmy-vozrastom-bolee-3-5-millionov-let

Специалисты из научных организаций Москвы, Новосибирска, Тюмени и Эймса (Айова, США) выяснили, что в вечной мерзлоте Якутии, в районе заповедника "Мамонтова гора", сформировавшейся около 3,5 млн лет назад, сохранились древние микроорганизмы. Некоторые из них оказались непохожими на современные виды, и последствия их взаимодействия с биосферой могут быть непредсказуемыми, рассказал ТАСС заведующий кафедрой геокриологии геологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Анатолий Брушков.

Он также является главным автором статьи о результатах исследования, опубликованной в международном научном журнале Gene.

"Мы выяснили, что в мерзлой толще, сформировавшейся примерно 3,5 млн лет и высотой 60 метров, выживает огромное множество, сотни, разнообразных микроорганизмов - и те, которые живут в воде, и те, которые живут в почве. По результатам геномного анализа, по меньшей мере десятая часть организмов может быть неизвестными видами", - пояснил Брушков.

В статье ученые отмечают, что такое разнообразие бактерий в случае изменения климата и оттаивания пород может привести к неизвестным последствиям для биосферы. "Если микроорганизмы из мерзлых пород окажутся в окружающей среде, последствия могут быть непредсказуемыми - мы не знаем, как они будут взаимодействовать с живыми организмами. Многие из них не похожи на те, которые присутствуют сейчас в современной биосфере. Некоторые могут быть опасными или, наоборот, полезными", - отметил заведующий кафедрой геокриологии геологического факультета МГУ.

В районе "Мамонтовой горы", сложенной речными отложениями эпохи неогена (около 14-11 млн лет назад), подобное исследование проводилось впервые. По словам Брушкова, микроорганизмы идентифицировались с помощью расшифровки участков генома, которые слабо эволюционируют. Анализ проводили в Институте химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН в Новосибирске.

[Scyther]

Российские ученые запатентовали в США разработку по очистке воды от нефти
http://greenevolution.ru/2017/11/09/rossijskie-uchenye-zapatentovali-v-ssha-razrabotku-po-ochistke-vody-ot-nefti/

Технология позволяет покрывать нефтяные пятна полимерной пленкой образуя микрокапсулы

Компания «НПО БиоМикроГели» из Екатеринбурга, являющаяся резидентом «Сколково» и технопарка «Университетский», подтвердила авторство своих изобретений в США, где запатентовано нескольких технологий уральских ученых с применением биомикрогелей.

Ранее команда уральских ученых изобрела промышленную технологию синтеза биомикрогелей, сырьем для которых служат природные материалы – пектин из яблочного жмыха, корзинок подсолнухов, а также целлюлоза. Этот класс веществ способен улавливать в воде ионы металлов и капли нефти. Они покрывают загрязненные поверхности, включая нефтяные, полимерной пленкой, образуя микрокапсулы, и быстро сцепляют их между собой. В итоге получается желеобразная масса, которая легко отделяется от воды.

США запатентованы такие идеи с применением биомикрогелей, как технология очистка воды от нефти и ионов металлов, локализации разливов нефти в водной среде и разделение водомасляных смесей с использованием микрогелей полисахаридов.

Весь процесс, начиная с подачи заявки по международной системе Договора о патентной кооперации (РСТ) и завершая работой на уровне страны, потребовал почти три года. К проекту охраны наших разработок было привлечено патентное бюро «Царская привилегия», – сообщил генеральный директор «НПО БиоМикроГели» Андрей Елагин.

Также уральские разработчики недавно завершили патентование разработок на территории Китая. В настоящее время авторство этих разработок проходит процесс подтверждения в странах Евросоюза, в Канаде и в Индии.

Компания «НПО БиоМикроГели» была создана в 2012 году. В 2015 году биомикрогели были признаны Роспатентом одной из 100 лучших разработок России. В 2017 году «НПО БиоМикроГели» вошел в тройку лучших стартапов страны в рамках конкурса Startup Village, сообщает teknoblog.ru

[Scyther]

Сибирские ученые ищут способы преобразования тепла в условиях РФ
http://www.sbras.info/articles/science/sibirskie-uchenye-ishchut-sposoby-preobrazovaniya-tepla-v-usloviyakh-rf

Представьте, что вы находитесь в холодном (или жарком) заброшенном месте, к которому неприменимо слово «цивилизация». После вопросов о жизни без супермаркетов и wi-fi вам наверняка захочется погреться или охладиться — в зависимости от температуры вокруг. Однако в условиях, где нет электричества, сделать это непросто — если только неподалеку нет адсорбционного преобразователя тепла

Большинство возобновляемых источников энергии характеризуются несоответствием по времени между производством энергии и ее предоставлением потребителю. Иными словами, солнце светит только днем, а энергия нужна постоянно — в любое время суток и при любой погоде. Чтобы преодолеть эту несогласованность, необходимо запасти энергию и сделать ее доступной. Потому сотрудники Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН разрабатывают материалы для адсорбционного преобразования тепла (АПТ).
 
— В данном процессе используется специальная установка: два резервуара с жидкостью (испаритель и конденсатор), с которыми соединен реактор с сорбентом, — рассказывает научный сотрудник ИК СО РАН кандидат химических наук Александра Грекова. — Если пары жидкости поглощаются сорбентом, он разогревается: такое тепло можно использовать для бытовых нужд. Однако чтобы провести такие манипуляции повторно, необходимо регенерировать сорбент.
 
Для этого он сушится с помощью доступного тепла альтернативных источников энергии — солнечной либо тепловых отходов промышленного и бытового секторов. Затем, когда необходимо получить тепло (раз ночью солнечная энергия недоступна), сухой сорбент снова приводят в контакт с парами воды, что инициирует его разогрев. На следующее утро сорбент опять высушивают с помощью доступной днем энергии. Данная технология позволяет использовать энергию альтернативных источников не только в момент генерации, но и для запасания. Аналогичный процесс можно рассмотреть для сезонного цикла — запасание энергии летом, использование зимой — например, для подогрева пола или комнаты.
 
В проекте специалистов ИК СО РАН, который получил грант РНФ, заявлено не только запасание тепла и обогрев, но также охлаждение и кондиционирование. АПТ может работать и как обогреватель, и как холодильник: по закону сохранения энергии реактор с сорбентом разогревается, в то время как испаритель с жидкостью охлаждается. Если целевая стадия — нагрев, то теплоноситель пойдет через реактор и будет нести потребителю тепло, а если охлаждение — то через испаритель, чтобы доставить холод. По этому принципу работают сорбционные холодильники и кондиционеры в тех местах, где много тепла, но проблемы с электричеством — например, в Африке.

— Нам нужны материалы, которые способны вбирать как можно большее количество сорбтива — поглощаемого вещества,  — добавляет исследовательница. — Традиционно в качестве сорбентов использовались различные пористые тела: угли, оксид алюминия, силикагели и т.д. Емкость данных материалов можно существенно увеличить за счет их модификации неорганическими солями. Такой композит будет обменивать в несколько раз больше сорбтива, чем исходная матрица. Кроме того, сейчас появились металл-органические каркасы, которые также могут быть использованы в АПТ.
 
Для хорошей работы технологии необходимо знать климатические условия, в которых будет работать машина, и в зависимости от этого подобрать специфический для данной климатической зоны сорбент. Поэтому целью проекта является обзор климатических условий России и оценка, в каких из них и с какими материалами можно реализовать работу АПТ.
 
— Сначала нужно рассчитать исходные условия (по сути, разделить карту на зоны), а затем подобрать сорбционные материалы с необходимыми свойствами, — добавляет Александра Грекова. — По результатам первого года я надеюсь получить таблицу, из которой смогу сделать выводы о перспективности конкретных материалов для адсорбционного преобразования тепла в тех или иных зонах РФ.
 
В следующем году для наиболее перспективных образцов планируется провести испытания в установках, моделирующих работу реальных АПТ. Перспективность материала определяется с помощью специальных расчетов, на базе литературного обзора существующих сорбентов.
 
— На территории РФ глобальных работ по такому обобщению мне найти не удалось, — заключает исследовательница. — Если для какой-то зоны не будет подобран подходящий материал среди существующих, мы применим концепцию целенаправленного синтеза: варьируя некоторые параметры при синтезе материала, можно менять его свойства. Конечно, не всегда можно получить желаемый результат, но мы надеемся преуспеть в данной работе.
 

[Scyther]

http://scientificrussia.ru/articles/10-noyabrya-otmechaetsya-vsemirnyj-den-nauki-za-mir-i-razvitie
https://scientificrussia.ru/articles/10-noyabrya-otmechaetsya-vsemirnyj-den-nauki-za-mir-i-razvitie

На официальном сайте ООН об этом празднике написано исключительно точно: «Благодаря научным достижениям мир движется вперед. Во Всемирный день науки за мир и развитие у нас есть замечательная возможность задуматься о роли науки в нашей жизни». И с этой мыслью невозможно не согласиться: «Популяризация науки имеет важное значение для вовлечения граждан в жизнь общества. В этой связи научные центры и музеи являются не просто источниками информации о научных достижениях. Они являются местом, где людям предоставляется возможность получить более глубокое предствление об окружающем нас мире. Посещение музея или научного центра обогощает нас знаниями, развивает у нас творческое мышление. Экскурсии в научных центрах и музеях служат великолепным дополнением к учебным программам, развивают у молодых людей интерес к науке, помогают избавиться от ложных представлений и мифов о научном прогрессе».

Всемирный день науки за мир и развитие был учрежден в 2001 году на Генеральной конференции ЮНЕСКО (резолюция 31С/20) в рамках обязательств, принятых в ходе совместной Всемирной конференции ЮНЕСКО и Всемирного совета по науке, состоявшейся в 1999 году в Будапеште. Всемирный день науки за мир и развитие призван служить международному сообществу напоминанием о необходимости использования научно-технических достижений в интересах мира и развития на благо человеческой цивилизации.

[Scyther]

В Нидерландах вдоль шоссе установили первые фотоэлектрические звуковые барьеры
http://greenevolution.ru/2017/11/10/v-niderlandax-vdol-shosse-ustanovili-pervye-fotoelektricheskie-zvukovye-barery/

Проект начнут реализовывать в начале 2018 году

Нидерланды расширяют испытания звуковых барьеров из солнечных панелей (SONOB) в рамках проекта, заменяющего установленные в настоящее время звуковые барьеры. Бифокальные экраны фотопанелей рассчитаны на производство электроэнергии, эквивалентной ее использованию в 40-60 домах.

Пилотный проект 2014 года оправдал ожидания — в том числе, и как панели перенесут общественные неприятности, такие, как граффити. В 2016 году солнечный звуковой барьер получил награду «Золотой децибел» за отличные идеи в категории общественных проектов.

Новый проект начнут реализовывать в начале 2018 году, и ожидается, что он будет подключен к сети в том же году. Звуковые барьеры вдоль шоссе — пять метров в высоту и четыре метра в ширину. Нижние две панели заполнены бифациальными солнечными батареями, которые были разработаны специально для проекта. 400-метровый участок шоссе будет построен из 68 отдельных частей.

Первоначальный тест от 2014 года предположил, что конечная эффективность будет составлять от 4 до 8% эффективности по сравнению со стандартными панелями (на тот момент) с КПД в диапазоне 14-16%. В настоящее время в Нидерландах установлено 1250 километров звуковых барьеров

[Scyther]

Ученые разработали smart-бумагу проводящую электричество
http://greenevolution.ru/2017/11/10/uchenye-razrabotali-smart-bumagu-provodyashhuyu-elektrichestvo/

Если обернуть такой бумагой трубопровод, она сможет мгновенно сигнализировать о протечке воды и позволит сэкономить до $2,8 млрд в год.

Ученые Университета штата Вашингтон изобрели бумагу, которая может проводить электричество. Ее можно использовать для переключения, включения и выключения светодиодной подсветки. Кроме того, она может служить системой оповещения в случаях, когда прохудились трубы и нужно найти источник утечки. Особенно это актуально для крупных предприятий с запутанной и многоуровневой системой трубопровода. Чтобы найти участок, на котором произошла поломка, рабочим приходится тратить невероятное количество времени, сил и денег - это ежегодно обходится фабрикам США в $2,8 млрд.

Забавно, что о «сигнальном» свойстве бумаги ученые узнали совершенно случайно. Изначально они экспериментировали с целлюлозой: встраивали в древесные волокна наноматериалы из сверхпроводящего углерода, после чего изготавливали из них бумагу по стандартной технологии. На готовый лист упало несколько капель воды, из-за чего выключился светодиодный индикатор, который показывал, что бумага «работает» и проводит электричество. Исследователи решили, что испортили образец. Но потом листочек высох и стало ясно, что они изобрели бумажную сигнализацию. Оказалось, что когда на лист попадает вода, его волокнистые клетки разбухают. Это вытесняет наноматериалы на поверхность, что нарушает электрическое соединение между ними. Светодиодный индикатор сразу же гаснет. Процесс этот обратимый, и стоит бумаге высохнуть, как ее проводниковые свойства восстанавливаются, сообщает hightech.fm

С развитием технологий цены на наноматериалы будут стремительно падать, и со временем наше изобретение станет доступным и массовым. Для изготовления бумаги не нужно придумывать новые технологии, а атомы углерода можно извлечь из любого природного материала, если предварительно сжечь его и превратить в древесный уголь, - говорит ведущий автор исследования Энтони Дичиара. - Мы уже проводили такие эксперименты на банановой кожуре, древесных отходах и даже фекалиях животных. Так что, наноматериалы можно производить в буквальном смысле из мусора.


Замечание Scyther-a: Ранее в теме Новости науки Scyther-ом была предложена технология создания наноматериалов из стружек в футляре для монет с помощью Солнца и увеличительного стекла.