Наноскоп и погода древнего мира: чего добились российские учёные в феврале

Создали биополимер из обычного крахмала, который позволит сделать гипоаллергенную экоупаковку, сорбент для очистки вод и другое

Зима подходит к концу, но за это время российские учёные успели разработать уникальный материал, который пригодится в медицине и фармацевтике, для производства кожи, духов и косметики и так далее, придумали «наноскоп», рассказали о погодных условиях в эпоху среднего палеолита, а также создали экологичную и гипоаллергенную упаковку из обычного крахмала. Об этих и других достижениях далее в статье.

💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России.

Разработали силикон для производства духов, медикаментов и консервантов

Наноскоп и погода древнего мира: чего добились российские учёные в феврале

Электронные изображения композитных мембран с добавлением OH-группы (a) и без нее (b)

💡 Простыми словами

Мембраны — это такие тонкие гибкие плёнки, напоминающие кожу, с помощью которых химики могут разделять жидкости и газы, чтобы получать нужные вещества без примесей, очищать воздух и выделять альдегиды. Последние являются органическими соединениями, которые широко используют в медицине и фармацевтике, пищевой промышленности, для производства духов и косметики. На данный момент один из ведущих способов получения мембран — это использование в качестве основы кремнийсодержащие соединения. Одним из таких соединений является силоксан, который и выбрали российские учёные. Разработанная ими мембрана показала отличные свойства, благодаря которым учёные смогут снизить потребление ресурсов при производстве альдегидов. Кроме того, новый материал требует меньше энергии для активации реакции, что также приводит к существенной экономии ресурсов.

👨‍🔬 Детально

Для создания мембраны учёные выбрали полидецилметилсилоксан (PDecMS) в качестве основы. Это силоксан (органический силикон), у которого имеются углеводородные «хвостики». К ним, учёные могут присоединять дополнительные химические группы, чтобы управлять свойствами вещества. Так, в структуру силоксана добавили гидроксильные группы (OH-группы) через реакции гидросилилирования (присоединение мономеров или полимеров, содержащих связь Si-Н, к непредельным соединениям). На выходе получилась мембрана толщиной около 250 микрометров, что примерно сопоставимо с толщиной двух человеческих волосков.

Толщина же рабочего слоя вместе с OH-группой равна 15 микрометрам (без добавления OH-группы рабочая зона была бы всего в 5 микрометров). Во время сравнения транспортных (быстрота прохождения через мембрану) и разделительных (чем больше разрыв между скоростями прохождения через мембрану разных веществ, тем лучше) свойств мембран с OH-группами и без оказалось, что наличие новых элементов в веществе положительно повлияло на его избирательные свойства. Так, концентрация альдегидов после прохождения через силоксановую мембрану по сравнению с ненужными соединениями увеличилась в восемь раз.

Создали рентгенооптическое устройство для микро- и нанофокусировки 

💡 Простыми словами

Объединённая группа российских учёных создала новое устройство, нацеленное на микро- и нанофокусировку рентгеновского пучка с возможностью коррекции астигматизма (вид погрешности изображения в оптических системах). Благодаря повышенной разрешающей способности данный «наноскоп» даёт учёным возможность получать снимки невероятно малых объектов. Данная разработка позволит существенно продвинуться в исследованиях во многих научных областях, таких как физика наносистем, прикладное материаловедение, химия, биология, а также медицина. Первыми эксплуататорами отечественного рентгенооптического устройства станут установки комплексов класса мегасайенс «СКИФ» и «СИЛА». Сибирский кольцевой источник фотонов имеет особую важность, так как с его помощью учёные смогут детально изучить структуру разных органических и неорганических веществ. Результаты этих исследований будут применимы в квантовой химии, генетике и других областях науки, работающих со сверхмалыми объектами.

👨‍🔬 Детально

Новое рентгенооптическое устройство работает на основе кремниевых планарных линз, а также отечественных наработок в методиках микро- и субмикронной фокусировки. Планарные параболические преломляющие линзы для фокусировки рентгеновского излучения — это такая линзовая система, которую собирают на пластинах монокристаллического кремния малых размеров (не более двух сантиметров). При этом на каждой пластине находится не менее десятка наборов составных преломляющих линз. Отечественный «наноскоп» использует сразу две таких пластины. Они расположены вдоль оптической оси и перпендикулярны друг другу, что даёт возможность фокусировать рентгеновское излучение как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Кроме того, конструкция устройства даёт учёным возможность работать с рентгеновскими лучами с разными длинами волн и на разных фокусных расстояниях.

Рассказали, какие погодные условия были в эпоху среднего палеолита

Наноскоп и погода древнего мира: чего добились российские учёные в феврале

Образцы почв памятника «Хаджох-2» | Алексей Русаков

💡 Простыми словами

Ученые Санкт-Петербургского университета побывали на стоянке «Хаджох-2», которая находится в Республике Адыгея. Это уникальный археологический памятник под открытым небом, который образовался около 45-120 тысяч лет назад и сохранился до наших дней. Люди жили на этой территории волнами, приходя и уходя. Предположительно таких волн было четыре, две из которых были продолжительными и попадают в период формирования памятника «Хаджох-2». На территории стоянки были обнаружены орудия каменного века, кости животных и так далее.

Однако для петербургских учёных главным материалом для исследований стали образцы почвы. Ведь именно благодаря их анализу удалось определить, что в начале последней ледниковой эпохи на северо-западе Кавказа произошло резкое ухудшение биоклиматических условий, что стало одним из главных факторов в решении неандертальцев покинуть данную территорию. Подобные исследования важны потому, что, совмещая полученные климатические карты с существующими знаниями археологов и палеонтологов о жизни древних людей, учёные могут более детально восстановить их быт, вплоть до детального воссоздания картины жизни человечества в определённые периоды времени.

👨‍🔬 Детально

Исследование фрагментов почвы происходило путём морфологического анализа, что включает в себя послойное изучение состава, химических и физических свойств, а также палеомагнитной восприимчивости. Далее учёные провели споропыльцевой анализ. Заключающим этапом стало определение того, когда почва в последний раз видела солнечный свет. Для этого учёные подвергли минералы из её состава оптически стимулированной люминесценции (эту методику также называют оптическим датированием), при которой погрешность определения возраста при оптимальных условиях составляет около 5 %. Исходя из всех полученных данных удалось установить, что в изучаемом районе в начале последней ледниковой эпохи климат менялся резко и значительно. Климат из сухого (аридный) превратился во влажный (гумидный) и на отметке в 49 тысяч лет назад произошло резкое похолодание.

Создали экологичную и гипоаллергенную упаковку из обычного крахмала

Учёные из Нижнего Новгорода создали новый биополимер из крахмала и хитозана. Технология синтеза была сразу же запатентована, так как разработка обладает достаточно уникальными свойствами. К примеру, упаковка из этого биополимера будет напоминать мягкий пенопласт, только она полностью разлагается и обладает высокой гипоаллергенностью. В век нарастающей борьбы с экологическим загрязнением подобные биоматериалы ценятся очень высоко. Так, при переработке пластика всё равно остаются неперерабатываемые отходы в виде микропластика, постепенно убивающего природу на Земле.

Данный же биополимер под воздействием обычного плесневого гриба полностью разлагается менее чем за месяц. Кроме того, в зависимости от условий синтеза (модифицированный крахмал соединяют с растворённым в кислоте хитозаном при помощи сшивающего агента) можно получать биополимеры с другими свойствами. Например, сделав его нерастворимым в воде, можно получить сорбент для промышленной очистки воды от ионов металлов и неметаллов. Применив другие условия синтеза, можно получить впитывающие медицинские материалы или влагоудерживающие агенты для выращивания растений без почвы.

Синтезировали необычные молекулярные кристаллы с переключаемыми физическими свойствами

💡 Простыми словами

В современном мире учёные стремятся создавать такие материалы, чтобы их свойства можно было контролировать не только на стадии проектирования, но и в готовом продукте. К примеру, краска для автомобилей, которая может менять цвет в зависимости от освещения, температуры или по нажатию кнопки (изменяется, допустим, электрическое поле). Одним из передовых направлений в данных исследованиях является разработка высокотехнологичных материалов на основе металлоорганических соединений для применения в молекулярных устройствах, таких как системы сверхплотного хранения информации, молекулярные сенсоры или даже квантовые компьютеры. Как раз для этих целей объединённая группа российских учёных синтезировала новое устойчивое на воздухе соединение кобальта, магнитными свойствами которого можно управлять при помощи изменения температуры.

👨‍🔬 Детально

Для создания подобного материала учёные поместили молекулу с длинным углеродным каркасом внутрь кобальтовых молекул. При исследовании свойств нового вещества оказалось, что под действием температуры молекулярная структура соединения меняется, но кристалличность сохраняется. Кроме того, материал обладает свойствами моноионных магнитов, которыми также можно управлять, изменяя окружение иона кобальта. Благодаря возможности такой тонкой настройки физических свойств материал потенциально можно использовать в создании принципиально новых устройств хранения информации.


Материалы по теме:
  • Почему в спутниках и марсоходах процессор слабее, чем в умных часах. Парадокс XX века
  • Видеоигры и вредны, и полезны детям. Разбираемся, где эта грань и почему она есть
  • Это какой-то SRAM: разбираемся в причине застоя современных технологий
  • Запуск виртуального ядерного реактора и другие новейшие достижения российской науки
  • Трассировка лучей появляется в смартфонах: что собой представляет и чего ждать




Источник trashbox.ru

Похожие статьи

Запуск виртуального ядерного реактора и другие новейшие достижения российской науки

Карманный измеритель качества продуктов и нанопривод для микроскопических устройств, которые можно использовать в медицине Под конец ушедшего 2022 года российские учёные придумали способ быстро измерять качество воды, продуктов и лекарств, создали новый вид пластика, который может заменить металлы, дерево и другие используемые сегодня материалы, а также провели пуск виртуального ядерного реактора, который является цифровым двойником действующего. 💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России. Придумали способ быстро измерить качество воды, продуктов и лекарств 💡 Простыми словами Исследователи из Пензы разработали трехэлементный резонансный двухполюсник…

Космический интернет и прорывы в медицине: главные достижения российской науки в январе

Год только начался, а уже произошло несколько важных событий, например, создание мощных СВЧ-приборов нового поколения В начале 2023 года российские учёные уже успели создать миниатюрный спутник для оперативного отслеживания стихийных бедствий, разработать первую отечественную тест-систему для проведения жидкостной биопсии, придумать, как организовать качественную спутниковую связь по всей стране, улучшить производство целлюлозы и так далее. Об этих и других достижениях далее в статье. 💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России. Создали наноспутник, способный отслеживать стихийные бедствия Студенты из Москвы при поддержке Фонда содействия инновациям…

ИИ вместо психолога и дирижабль для Арктики: изобретения России в августе

Учёные также разработали оптоволокно и стекло с повышенной защитой от радиации, что позволить применять их даже в космосе В августе российские учёные разработали летательный аппарат для работы в труднодоступных регионах страны, синтезировали новые типы оптоволокна и стекла с повышенной стойкостью к радиации, представили опытный образец моторизированной доски для спортивного серфинга, а также систему искусственного интеллекта, способную считывать психологическое и эмоциональное состояние учеников и выдавать преподавателям рекомендации по работе. 💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России. Создали оптоволокно, которое может работать в…

Cпутниковая система и компактный ускоритель частиц: изобретения России в июне

С помощью нейронных сетей удалось создать более эффективные системы управления для газотурбинных электростанций В июне российские учёные разработали электродвигатель для узкопрофильного транспорта, создали веб-платформу для сравнения качества моделей в области 3D-геномики, протестировали терминалы спутниковой системы «Гонец», создали компактный ускоритель частиц и придумали способ повышения эффективности работы электростанций с помощью предварительно обученных нейросетей. 💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России. Разработали двигатель для электрокаров 💡 Простыми словами В Казани разработали импортозамещающую модель электродвигателя для узкопрофильных электромобилей (к примеру, гольфкаров или техники, востребованной в жилищно-коммунальном хозяйстве). Это…

Голографическая звукозапись и генератор воды из воздуха: главные изобретения России в июле

С помощью лазеров среднего инфракрасного диапазона учёные смогли лишить активности и способности к размножению патогенные бактерии В июле российские учёные придумали новый способ записи и воспроизведения звука, который создаёт реальное звучание, лишили некоторые виды бактерий способности к размножению с помощью инфракрасных лазеров, придумали необычную систему терморегулирования малых спутников, создали генератор для получения питьевой воды из атмосферного воздуха и открыли новый эффект для создания сверхпроводимых диодов нового поколения. 💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России. Будущее звукозаписи: голографическая запись и воспроизведение звука…