Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Наноитоги 2007 года

В 2007 году учёные занимались не только «бесполезными» фундаментальными исследованиями, но и делали проще и удобнее нашу повседневную жизнь. Предлагаем обзор главных технологических прорывов года – пока ещё не совсем практических, но сулящих пользу уже в ближайшем будущем.


В России уходящий научный год был ознаменован всенародным признанием нанотехнологий, сулящих невиданные и немыслимые возможности индустрии будущего, и именно с открытий в этой области мы начнем обзор наиболее значимых научных достижений, способных в скором будущем перенестись из мира науки в мир простых людей.

Главным нанособытием этого года, безусловно, стал наноматериал графен.
Графен

Графен — тончайший слой графита толщиной в одну молекулу (изображения с сайтов www.spiegel.de и grendel.ph.man.ac.uk)

Его открытие спровоцировало небывалый интерес среди научного сообщества, в первую очередь, благодаря необычно высокой электропроводности, обусловленной специфической электронной структурой. Сегодня уже мало кто сомневается, что рано или поздно углеродные материалы придут на смену традиционной кремниевой электронике. Они будут гораздо миниатюрнее, быстрее и экономичнее. В уходящем же году ученые смогли не только доказать существование двумерного кристалла графена в свободном виде и изучить его свойства, но и обосновать возможность получения массы двумерных систем на основе других соединений.

Еще одной интересной областью нанотехнологий, также много обсуждавшейся в уходящем году, является технология самосборки молекулярных и наноразмерных структур. Пока еще мало кто представляет себе, в каких условиях и из чего будущие нанотруженики будут по кусочкам собирать объекты привычного макромира, а также производить себе подобных. Однако уже в этом году немецким специалистам удалось заставить отдельные молекулы самостоятельно организовать упорядоченную структуру на поверхности подложки.

Стоит отметить, что в своей работе Клаус Керн и Марио Рубен использовали лишь геометрические параметры молекул. На следующем этапе ученым предстоит научиться использовать электрическую полярность молекул для создания более сложных систем как в мире супрамолекулярных образований, так и в мире наноструктур.

Вообще говоря, работы в направлении самособирающихся структур пока что выглядят очень бледно на фоне того, чему за миллиарды лет научилась природа.

Многие ученые полагают, что вместо повторного изобретения велосипеда можно гораздо эффективнее использовать и адаптировать технологии из мира живых систем.
Такой подход к настоящему времени успел выделиться в целое научное направление – биомиметику. Благодаря ему на свет в этом году появился материал с адгезионными свойствами, имитирующими способность к прилипанию мидий и ящериц, – гекконов, разработанный британскими специалистами.

Не останавливаясь на достигнутом, ученые из Индии создали адгезионную пленку, изучив способность к прилипанию лап древесных лягушек. Такие материалы выделяются среди прочих возможностью многократного использования, что обеспечит им применение в различных сферах медицинской, военной и строительной индустрии. Наверняка создатели не забудут и про массовых потребителей.

Не осталась без научных прорывов и технология химического синтеза. Специалисты в области полимеров научились применять для получения полимеров механическую энергию. Как известно, для вступления в химическую реакцию молекулы должны обладать дополнительной энергией, которую они, как правило, получают в форме теплового воздействия, давления, или света. Оказалось, что механическая энергия ультразвуковых колебаний способна полностью изменить ход реакции двух полимерных молекул и привести к образованию продукта, выход которого пренебрежимо мал при применении света или тепла в качестве возбуждающих молекулы факторов.

Метод механоактивации был известен довольно давно, однако в области полимерных молекул практически никогда не применялся, так как зачастую приводил к разрушению цепочечных молекул. Научной группе под руководством Джефрри Мура из Института штата Иллинойс в городе Урбана, США, удалось не только запустить альтернативный механизм привычной реакции, но и получить на выходе продукт, начисто лишенный примесей.

В будущем применение такого механоактивационного подхода в химии полимеров должно существенно упростить процесс получения многих новых материалов.
Другое достижение химиков-синтетиков связано с получением биологических молекул. Как правило, все они могут существовать в форме энантиомеров – пространственных изомеров, отличающихся, как наши правая и левая рука. Большинство таких молекул проявляют биологическую активность только в форме одного из хиральных изомеров. Синтез искусственных биологических молекул заданной симметрии сам по себе трудоемок и зачастую требует применения дорогих специфических катализаторов, которые, впрочем, не обеспечивают чистоты конечного продукта. Разделение же оптических изомеров – это, конечно, не разделение изотопов урана, но тоже задача не из простых.

Химики из Калифорнийского университета в Беркли в этом году впервые продемонстрировали новый тип катализаторов, позволяющих осуществлять хиральный синтез с высоким выходом конечного продукта (более 90%). Как правило, в качестве катализатора применяется комплекс переходного металла, в котором лиганды (молекулы, окружающие центральный катион) связаны с центральным атомом сильными ковалентными связями. Американцы же научились применять в качестве лигандов хиральные противоионы, притягиваемые к центральному атому (Au+1) относительно слабыми силами электростатического взаимодействия.

Кроме того, калифорнийцам удалось показать возможность комбинирования различных хиральных противоионов в синтезе биологических молекул, которая открывает широчайшие перспективы по искусственному получению огромного количества природных соединений, ранее просто недостижимых.

Особняком в этом году стоят достижения на стыке сразу трех наук – медицины, химии и биологии. Они относятся к разработке новых методов диагностики и лечения раковых заболеваний. Например, ученые научились применять наночастицы золота, чтобы буквально взрывать раковые клетки, сохраняя целостность здоровых, сумели разработать лекарства, избирательно доставляющие яды прямо к опухолям в обход здоровых тканей, а кроме того, наночастицы смогли увеличить чувствительность метода магнитной томографии, до сих пор остающейся единственным надежным инструментом в диагностике ранних стадий раковых заболеваний.

Не обошлось без прорывов и в чисто технических областях науки. Так, ученые сделали несколько важных шагов на пути к созданию квантовых вычислительных машин. Сначала они на практике смогли реализовать принцип передачи квантовой информации между двумя атомами, затем обосновали и разработали способ применения агломераций – газового конденсата Бозе-Эйнштейна – вместо отдельных атомов для хранения информации, а в довершение всего научились использовать твердотельные системы на основе фотонных кристаллов и квантовых точек в качестве схем перераспределения информации, применение которых возможно и в отрыве от квантовых компьютеров.

Немного порастерявшая свою популярность тема водородной энергетики и топливных элементов также не осталась без заметных научных свершений. Американским ученым удалось создать принципиально новый катализатор, ускоряющий процесс «холодного сжигания» топлива, оказавшийся впятеро эффективнее чистой платиновой черни – самого активного из прежде известных катализаторов водородных реакций. Кроме того, новый материал оказался существенно дешевле благодаря применению дешевой меди, повсеместно применяемой в электронной промышленности.

Гораздо более изящный метод добывания энергии из водорода и кислорода в топливных элементах продемонстрировали исследователи из американского штата Колорадо. Им удалось химическим путем присоединить углеродные нанотрубки к активному центру фермента-биологического катализатора и таким образом осуществить электронный перенос из мира биологических систем в мир кабелей, усилителей и трансформаторов.

Пока ученые работали только с гидрогеназой и думали о водородной энергетике, однако данный метод при подборе нужного фермента позволяет использовать энергию практически любой химической реакции. Помните электростанции искусственного разума из фильма «Матрица»?...

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
-1
Цветы: как они влияют на нашу жизнь и эмоции

Цветы: как они влияют на нашу жизнь и эмоции

Цветы играют особую роль в жизни каждого человека.

Цветы играют особую роль в жизни каждого человека. Они не только радуют глаз своей красотой, но и оказывают глубокое влияние на наше эмоциональное и психическое состояние. Разнообразие видов и оттенков делает цветы универсальным инструментом для создания атмосферы гармонии и уюта в любом пространстве. А букеты из цветовстановятся прекрасным способом выразить чувства и подарить радость близким...
10.09.24 06:41
0
3
Техника Lenovo: надежность и долговечность при эксплуатации

Техника Lenovo: надежность и долговечность при эксплуатации

Покупка технического устройства - это процесс, в котором важно учитывать различные нюансы, напрямую связанные с базовыми характеристиками приспособления и его функциональностью.

Покупка технического устройства - это процесс, в котором важно учитывать различные нюансы, напрямую связанные с базовыми характеристиками приспособления и его функциональностью. Если речь о необходимости инвестировать свободные средства в обновление техники дома или в офисе, то тут лучше всего обращать внимание на изделия известных брендов. Технические приспособления с экономией места на располож...
15.07.24 05:25
0
2
Лучшие модели наушников JBL: обзор и характеристики

Лучшие модели наушников JBL: обзор и характеристики

JBL наушники широко известны высоким качеством звука и надёжностью, благодаря чему они завоевали доверие различных категорий пользователей — от меломанов до спортсменов.

JBL наушники широко известны высоким качеством звука и надёжностью, благодаря чему они завоевали доверие различных категорий пользователей — от меломанов до спортсменов. В этой статье мы представим подробный обзор лучших моделей наушников JBL и расскажем об их ключевых характеристиках, преимуществах и потенциальных недостатках. JBL Live 650BTNC: активное шумоподавление Наушники JBL Live 650BTNC ...
03.07.24 18:49
0
18
Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения.

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения. Многие факторы объясняют популярность астрономии среди молодых людей: от увлекательных открытий в области космоса до влияния культурных произведений. Сериалы, фильмы и другие произведения искусства о космических приключениях играют значительную роль в формировании ...
25.02.24 17:55
0
1
«Квантовая суперхимия» впервые наблюдалась в лабораторных экспериментах

«Квантовая суперхимия» впервые наблюдалась в лабораторных экспериментах

Ученые из Чикагского университета обнаружили первое свидетельство явления под названием «квантовая суперхимия». Давно предсказанный, но так и не подтвержденный, этот эффект может ускорить химические реакции, дать ученым больше контроля над ними и послужить основой для квантовых вычислений.

Все виды необічного поведения проявляются на квантовом уровне. Атомы могут находиться в нескольких состояниях одновременно, запутываться настолько, что мгновенно обмениваются информацией на любом расстоянии, или создавать туннели через барьеры, которые они не должны пересекать. Ученые пытаются использовать эти явления для более мощных вычислений, систем связи и других технологий. Теперь команда о...
08.08.23 17:36
0
1
Умная ткань с покрытием из жидкого металла «заживает» при порезах и отталкивает бактерии

Умная ткань с покрытием из жидкого металла «заживает» при порезах и отталкивает бактерии

Наука продолжает развивать умные ткани, которые реагируют на изменения окружающей среды и предоставляют больше «услуг» своим владельцам.

Группа международных исследователей создала пригодную для носки ткань, которая восстанавливается, обладает антибактериальными свойствами и даже может использоваться для контроля сердечного ритма человека. Исследователи из США, Австралии и Южной Кореи создали ткань с высокой проводимостью, погрузив ее в частицы жидкого металла. Частицы жидкого металла обладают многими преимуществами: высокой тепло...
03.05.23 13:46
0
1
Лазер обнаруживает и идентифицирует бактерий за считанные минуты

Лазер обнаруживает и идентифицирует бактерий за считанные минуты

Чтобы увидеть, какой тип бактерий присутствуют в образце жидкости, необходимо выращивать бактериальные культуры в лаборатории в течение нескольких часов или даже дней. Новая лазерная техника работает всего за несколько минут.

Уже было известно, что при воздействии лазерного света бактерии отражают свет обратно в спектральном образце, который уникален для этого конкретного вида. Проблема в том, что другие микроскопические объекты в образце, такие как клетки крови или вирусы, также отражают свет, придавая ему свой уникальный оттенок. То есть спектральный «отпечаток пальца» бактерии теряется среди фонового шума, поэтому ...
04.03.23 11:39
0
8
Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Солнечные панели не могут эффективно работать когда грязные, но их регулярная очистка может занять много времени. Инженеры в Германии разработали ультратонкое покрытие, которое сделает солнечные панели и другие поверхности самоочищающимися.

Солнечная энергия — крупнейший источник возобновляемой энергии, и быстро растет. Но, как можно себе представить, невозможно отправить кого-то со шваброй для очистки миллионов солнечных панелей в каждом парке. В идеале они бы сами очищались, и теперь исследователи из Института Фраунгофера в Германии добились успехов в этой концепции. Команда создала покрытие, которое меняет свою реакцию на воду в ...
30.01.23 13:27
0