Химия

Жизнь человека по меркам Вселенной — всего лишь мгновение, а по меркам мухи-однодневки — целая вечность. Для нас же оценка продолжительности нашего собственного жизненного пути осложнена событиями, которые происходят в процессе, людьми, которых мы встречаем и с которыми расстаемся, эмоциями, которые испытываем. Ведь чем сложнее мозг существа, тем сложнее его самосознание. Однако любой путь определяется не только его насыщенностью, но и фактом того, что он рано или поздно заканчивается. Люди многие века пытаются ответить на вопрос, что лежит за гранью жизни, и четкого безапелляционного ответа нет ни у кого. Тем не менее «до» остается не менее таинственным и загадочным, чем «после». Ученые из Американского музея естественной истории (Нью-Йорк, США) провели исследование, в котором описывается возможный вариант зарождения органических молекул миллиарды лет тому назад. Что могло послужить началом жизни на планете, где это произошло, и как эти знания могут помочь в понимание нашего мира здесь и сейчас? Ответы на эти вопросы сокрыты в докладе ученых. Поехали.

Изображение металлоподобной графеновой наноленты (Graphene Nanoribbon, GNR) шириной в 1,6 нанометра, сделанное с помощью сканирующего туннельного микроскопа.

В 1954 году в СССР, в Обнинске, построили и запустили Первую в мире атомную станцию. Ее реактор АМ (Атом мирный) был небольшой мощности, вся станция выдавала всего 5 МВт электроэнергии, но ее запуск положил начало освоению мирной атомной энергии. Через 4 года, в 1958 г., был введён в эксплуатацию первый энергоблок Сибирской атомной электростанции мощностью 100 МВт, на Сибирском химическом комбинате. Однако, эта станция была двойного назначения. Ее реактор ЭИ-2 стали использовать для производства электроэнергии и тепла, но основной его задачей было производство оружейного плутония. Первой же гражданской атомной станцией большой мощности стала Белоярская АЭС. Сейчас ее первые реакторы уже остановлены. Эта статья как раз об их истории, о сложностях обращения с накопленным отработанным ядерным топливом и путях решения связанных с ним проблем.


Белоярская АЭС. На переднем плане первая очередь станции с реакторами АМБ. Источник.

Как человеку с нестандартными габаритами (а-ля швабра с ушками), я прекрасно знаю, как порой сложно подобрать какой-либо элемент гардероба нужного размера. Видимо кто-то из ученых Гарвардского университета также сталкивался с подобной житейской проблемой, потому как в недавнем своем исследовании они описывают новый тип материала, обладающий памятью формы. Основой данного новшества является белок, который легко найти в волосах, ногтях и коже, — кератин. Как именно был использован любимец маркетологов производителей косметики, на какие метаморфозы способен новый материал, и какие варианты применения материала-метаморфа? Для получения ответов на эти опросы нырнем в доклад ученых. Поехали.

Это четвертая и финальная часть из серии моих публикаций, посвященных вопросу ввоза обедненного гексафторида урана (ОГФУ) из Европы в Россию. Первая посвящена технологиям обогащения урана в России и мире. Вторая — истории контрактов на обогащение урана, экономике вопроса и тому зачем же к нам ввозят ОГФУ. Третья — вопросам безопасности при обращении с ОГФУ и разбором популярных вопросов и мифов от Гринписа по этому поводу. Перед чтением этой финальной части рекомендую сначала ознакомиться с ними.

А сейчас я заканчиваю тему обзором практики и перспектив использования и возможного захоронения ОГФУ, публикацией интервью с автором доклада «Беллоны» об ОГФУ Александром Никитиным, обсуждением общественной составляющей этой истории и выводами по всем 4 частям. Итак, поехали.


Коллаж к 4-й части: Гринпис, ЗОУ, МОКС-топливо, А.Никитин.

Что общего между велокостюмом и кожей акулы, а между лепестком розы и целлофановым пакетом? На первый взгляд, общего вроде и нет, однако все эти разнородные объекты можно объединить с точки зрения свойств их поверхностей. Многие, созданные человеком предметы, тем или иным образом повторяют свойства поверхностей, имеющихся в природе. Однако процесс изготовления такого предмета по большей степени ограничен свойствами материала, лежащего в его основе. Структурно металлы и полимеры во многом отличаются от биоматериалов, посему крайне сложно имитировать их свойства. Тем не менее ученые из университета штата Айова (США) решили использовать микроструктуру лепестка розы в качестве вдохновения для преобразования металла, сильно меняющего его свойства. Как именно был изменен металл, что для этого было сделано и как лепестки благородного цветка помогли в этом? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Это третья статья из серии моих публикаций, посвященных проблеме ввоза обедненного гексафторида урана (ОГФУ) из Европы в Россию. Напомню, что осенью прошлого года начались акции протеста против ввоза ОГФУ в Россию, активные выступления Гринпис и других экологических активистов против ввоза в СМИ, Росатом начал ответную разъяснительную кампанию — встречи с экологами, в том числе с участием главы Росатома, техтуры на предприятия, встречи в регионах. Я тоже стал разбираться в проблеме, встречался со специалистами и с активистами, в т.ч. с противниками ввоза, посетил крупнейший завод по обогащению урана в Новоуральске.

В итоге я опубликовал на Хабре две статьи. Первая была посвящена технологиям обогащения урана в России и мире. Вторая — истории контрактов на обогащение урана, экономике вопроса и тому зачем же к нам ввозят ОГФУ. Перед чтением этого поста рекомендую сначала ознакомиться с ними. Следующие части я обещал посвятить вопросам безопасности обращения с ОГФУ и тому, что же делают с остающимся после дообогащения в России дважды обедненным ураном. Однако, статьи эти немного подзадержались. В дисклеймере под катом я поясню, как так получилось и что произошло за это время. Ну и там же — обещанное продолжение темы. Итак, поехали.


Фото крупнейшей аварии при транспортировке ОГФУ. Источник

До этого мы рассматривали молекулярную динамику, где законы взаимодействия между частицами зависели исключительно от типа частиц или от их заряда. Для веществ молекулярной природы взаимодействие между частицами (атомами) сильно зависит от того, принадлежат ли атомы одной молекуле или нет (точнее, связаны ли они химической связью).

Например, вода:



очевидно, что водород с кислородом внутри одной молекулы взаимодействуют совсем по-другому, нежели тот же кислород с водородом соседней молекулы. Таким образом, разделяют ВНУТРИмолекулярное (intramolecular) и МЕЖмолекулярное (intermolecular) взаимодействие. Межмолекулярное взаимодействие можно задать короткодействующими и Кулоновскими парными потенциалами, о которых речь шла в предыдущих статьях. Здесь же сконцентрируемся на внутримолекулярном.

Человеческий организм можно без преувеличения причислить к ряду самых сложных биологических систем на планете. Наше тело состоит из миллиардов клеток, множества органов и систем. Но все это великолепие и разнообразие возникли благодаря слиянию лишь двух клеток — сперматозоида и яйцеклетки. Думаю, в пояснении, как происходит оплодотворение и что для этого требуется, нет необходимости (подсказка — аисты и капуста тут ни при чем). Но вот некоторые аспекты из жизни сперматозоидов долгие годы оставались неясными. Ученые из Бристольского университета, используя современные методики трехмерной микроскопии, смогли рассмотреть движения сперматозоида так, как это не удавалось ранее. Как и за счет чего движется сперматозоид мы узнаем из доклада ученых. Поехали.

С чем у вас ассоциируется лето? Для кого-то это период долгожданного отпуска, для кого-то — каникул, а для кого-то — жара, духота и дискомфорт. Если же рассматривать лето с точки зрения гастрономии, то это период овощей, фруктов и ягод, которые мы любим не только за их вкус и пользу, но и за внешний вид. Как мы знаем из начального курса биологии, плоды многих растений обладают теми или иными свойствами, целью которых является привлечь потенциального гурмана. Это важная составляющая тактики расширения ареала произрастания. Подавляющее большинство плодов имеют яркий и сочный цвет, оповещающий об их вкусности. Главным источником того или иного окраса у ягод являются пигменты в кожуре, однако это не единственная методика окрашивания. Ученые из Бристольского университета выяснили, что калина лавролистная (Viburnum tinus) использует липидные наноструктуры в клеточных стенках для окрашивания своих ягод, что является ранее неизведанным вариантом структурной окраски. Что такого необычного в этих липидных наноструктурах, за счет чего они придают ягодам темно-синий окрас, и какое практическое применение сего открытия? Свет на эти вопросы прольет доклад ученых. Поехали.

Microsoft объявила о первом в мире крупномасштабном эксперименте по использованию водородных топливных ячеек для энергопитания серверов в дата-центре.

Установку 250 кВт произвела компания Power Innovations. В будущем подобная 3-мегаваттная установка заменит традиционные дизель-генераторы, которые сейчас используются как резервный источник питания в ЦОД.

Водород рассматривается как экологически чистое топливо, потому что в результате его сгорания образуется только вода.

Вы когда-нибудь задавались вопросом, как работают те или иные предметы, окружающие нас каждый день. Как холодильник охлаждает продукты, как микроволновка возвращает им былое тепло, как работает Wi-Fi, почему окна не пропускают капли дождя и т.д. Кому-то подобные вопросы могут показаться немного детскими, наивными и даже слегка бесполезными. Оно работает и все тут, а как — уже не имеет значения. Тем не менее, ученые из МТИ (Массачусетский технологический институт, США) решили ответить на один из таких вопросов, а именно — почему стальные бритвы затупляются после бритья? Какие механические процессы протекают в процессе бритья, как волос человека, будучи в 50 раз мягче стали, повреждает ее, и какое практическое применение данного исследования? Ответы на эти необычные вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Вы когда-нибудь пытались объяснить трехлетнему ребенку, что такое атомы? Нет? И правильно, ибо впоследствии ребенок будет бегать по всему дому, детской площадке и магазину, тыкать пальцем на любой предмет и спрашивать «И тут тозе атомы?». Если же серьезно, любопытство, присущее детям, это то, что часто становится движущей силой многих открытий взрослых дядь и теть в белых халатах. Возвращаясь к атомам, все мы знаем, что они являются основными строительными кирпичиками всего, что нас окружает, и нас в том числе. Цементом, связывающим атомы между собой, являются заряженные частицы (ядра или электроны). Разные вещества формируются за счет разных вариантов взаимодействия (связи) электронов. Ученые из Нагойского университета (Япония) обнаружили, что охлажденный до -58 °C оксид вольфрама цезия (CsW₂O₆) демонстрирует необычную связь электронов, которую ранее обнаруживали исключительно в триводородных ионах, найти которые можно в межзвездном пространстве. Как подобная связь электронов влияет на свойства материала, в чем ее уникальность и что это значит для будущих исследований в области материаловедения? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Началась эта история еще в докоронавирусное время, еще тогда когда в моем LAB66 была всего пара тысяч подписчиков и работал бот-автоответчик. И вот в этот бот как-то постучался русскоговорящий парень из Чили и задал вопрос про слезоточивый газ. Про то, как жить вообще, когда по улицам ездят автомобили и распыляют «просроченный слезоточивый газ из Бразилии». Тогда я клятвенно пообещал вопросом этим заняться. Прошло… а прошло всего лишь полгода (хотя из-за обилия событий в 2020 кажется, что прошло 20 лет :) и я решил наконец написать парню ответ. Извини за задержку, Sergio из Чили, я был занят коронавирусом… Читай ответ под катом!

Холодными зимними днями, когда муконазальный секрет превращается в сосульки, многие из нас мечтают, чтоб лето наступило быстрее. Но, когда лето неминуемо наступает, и жара раскаляет асфальт, машины и людей, наши желания меняются в противоположную сторону. Спасаться от жары можно разными методами: тень, чай, купание в водоеме, переезд на Северный полюс и т.д. Но самый распространенный и самый технологичный метод это кондиционеры. Проблема в том, что эти устройства потребляют немало энергии и сопутствуют выделению углекислого газа в атмосферу. Ученые из Калифорнийского университета (США) решили разработать новый метод охлаждения помещений, в котором нет нужды в кондиционерах, а всю работу выполняет определенная краска, нанесенная на внешние стены помещения. Какие физические законы эксплуатирует данная разработка, как именно она сопутствует охлаждению, и насколько эффективна охлаждающая краска? Об этом мы узнаем из доклада ученых. Поехали.

Магнитно-резонансная томография — один из самых эффективных способов выявления онкозаболеваний на ранних стадиях. Для повышения ее точности в организм пациента может вводиться специальный контрастный агент с магнитными свойствами — при особом подборе параметров агент будет «подсвечивать» злокачественные клетки. Однако, кроме диагностики, магнитные материалы перспективны для использования при терапии онкозаболеваний. Под точечным воздействием высоких температур магнитные наночастицы могут нагреваться и разрушать оболочку раковых клеток.

Коллектив ученых НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из России и Германии представил подробное исследование наночастиц-гибридов из магнетита и золота. В перспективе такие наночастицы могут помочь в тераностике — диагностике и последующей терапии онкозаболеваний.

Как нам всем известно, иммунная система человека работает по принципу адаптации, порождая определенные антитела к определенным «вредителям» в крови. Анализ наличия/отсутствия тех или иных антител может рассказать о наличии/отсутствии тех или иных заболеваний у человека. Однако не всегда факт наличия антител можно приравнять к наличию болезни, поскольку важную роль играет и их количество. Современные методы количественного определения антител достаточно сложны и, честно признаться, дорогостоящи. Потому ученые из Американского химического общества (ACS) решили изобрести свою методику выявления и подсчета антител в крови за счет биолюминесцентных белков-датчиков и камеры смартфона. Какие именно физико-химические процессы задействованы в работе устройства, насколько точны его результаты, и как может измениться диагностика заболеваний благодаря этой разработке? Об этом мы узнаем из доклада ученых. Поехали.

Как мы уже давно знаем, природа является отличным источником вдохновения для многих исследований, открытий и экспериментов. Птицы и крылатые насекомые показали нам, что небо вполне достижимо, водные млекопитающие подсказали, как нам продлить свое пребывание под водой, а пауки доказали, что даже самые маленькие существа способны создавать нечто невероятное. В рассматриваемом нами сегодня исследовании ученые из института физико-химических исследований (Вако, Япония) нашли способ создавать искусственную паутину за счет фототрофных бактерий. Как именно они этого достигли, насколько натуральна полученная паутин и почему использовались именно фототрофные бактерии? Ответы на эти и другие вопросы ждут нас в докладе ученых. Поехали.

Роль лития, а точнее, литий-ионных аккумуляторов в нашей жизни трудно переоценить. Они используются повсюду: в мобильных телефонах, ноутбуках, фотоаппаратах, а также в наземном, водном и железнодорожном транспорте и космической технике. Литий-ионные батареи вышли на рынок в 1991 году, а уже в 2019 их изобретателям присудили Нобелевскую премию по химии – за революционный вклад в развитие технологий. При этом литий – дорогостоящий щелочной металл, а его запасы весьма ограничены. В настоящее время не существует близкой по эффективности альтернативы литий-ионным батареям. Из-за того, что литий один из самых легких элементов в периодической таблице Менделеева очень непросто найти ему замену для создания емких аккумуляторов.

Международный коллектив ученых НИТУ «МИСиС», ИБХФ РАН и Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф установил, что вместо лития в аккумуляторах можно использовать натрий, «уложенный» особым способом. Натриевые батареи будут существенно дешевле, при этом не уступая по емкости литий-ионным, а в перспективе и превосходя их.