Химия

История этого открытия — это путь от теоретической идеи до ее практической реализации, растянувшийся на десятилетия. Пионером выступил австралиец Ричард Робсон, который еще в 1989 году сконструировал первую модель MOF, используя ионы меди и органические молекулы. Его работа доказала саму возможность такого архитектурного подхода в химии, однако созданные им конструкции были хрупкими и нестабильными, напоминая дом без фундамента.

Прорыв совершили Сусуму Китагава и Омар Яги, чьи исследования, по сути, дополнили друг друга. Китагава из Киотского университета открыл, что металл-органические каркасы могут быть не статичными, а гибкими — они могут «дышать», изменяя свою структуру в зависимости от того, какие молекулы в них проникают.

Всем привет! Меня зовут Николай Никитин, я руковожу лабораторией автоматического машинного обучения в Институте ИИ ИТМО. Сегодня я бы хотел сделать небольшой экскурс в то, как методы и модели ИИ позволяют автоматизировать решение прикладных задачам в разных областях науки.

Нейросети уже достигли впечатляющих результатов ― вспомним хотя бы Нобелевскую премию по химии прошлого года, выданную за методы фолдинга белков, проработанные с участием AlphaFold. И различные полезные для ученых решения, появляются каждый день во многих областях.

Под катом ― о том, как AI4Science выглядит сегодня, почему всю науку нельзя отдать на откуп LLM и в какой форме они наиболее полезны.

Вроде бы все понятно из названия, да? А раз понятно, казалось бы, так и чего трепаться? Однако санитары, когда освобождают меня из смирительной рубашки, советуют, чтобы я переносил травмирующий опыт на бумагу.

Штош, почему бы и нет.

За последний год наш скромный уютный стартап вместо кормления инвесторов обещаниями начал... просто кормить. Так что в какой-то момент мы получили некоторое предложение, из вида тех, от которого не отказываются. Экономические, логистические, юридические и иные -ические нюансы прошли мимо меня, оставив в сухом остатке простую и элементарно выполнимую задачу: за три месяца произвести массу белкового экстракта, пригодного для приготовления одной тонны текстурированного продукта.

В течение XX-XXI века физики и философы продолжают искать универсальный признак, отличающий живую материю от неживой. Этот признак, вероятно, помог бы сузить круг поисков внеземной жизни и упростил создание искусственной. Одним из наиболее перспективных свойств такого рода кажется метаболизм, то есть обмен веществ между организмом и окружающей средой, в результате чего отработанная энергия выделяется в окружающую среду в виде тепла, а энтропия всей системы возрастает. На Хабре недавно появилась отличная статья «Теория хаоса, синергетика, неравновесная термодинамика – науки о сложных адаптивных системах» от уважаемого @dionisdimetor, затрагивающая круг этих взаимосвязанных вопросов. Тем интереснее, что около 10 лет назад удалось получить кристаллы, которые в присутствии катализатора демонстрируют процесс, очень похожий на дыхание: они забирают из атмосферы газообразный кислород и могут его запасать. Такой «обмен веществ» не является «метаболизмом», поскольку он полностью обратим, но открывает удивительные технологические возможности, о которых мы поговорим под катом.

Графен – это монослой атомов углерода, в котором каждый атом связан с тремя соседними, образуя сотовую структуру. Международный союз теоретической и прикладной химии, International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), определяет графен как единичный слой углеродных атомов графитоподобной структуры. 

Многие специалисты из разных стран видят перспективы графена в электронике. В частности, терагерцовые полевые транзисторы (TeraFET) на основе графена и углеродных нанотрубок уже хорошо показали себя как чувствительные, быстрые и малошумящие детекторы терагерцового диапазона. Собственно, о графене мы сегодня и поговорим. 

Имел честь, и почти уникальную возможность, для простого миноритария,  совершить небольшое путешествие на вертолете, на настоящую буровую установку, которая находится в Балтийском море и ищет нефть.

В 2004 году российский кристаллограф Артем Оганов применил принципы дарвиновской эволюции к поиску новых кристаллических структур. Его алгоритм USPEX позволил предсказывать устойчивые соединения без экспериментов — просто вычисляя, какие структуры «выживут» при заданных условиях. За 20 лет этот подход привел к открытию сверхпроводников, работающих при −23 °C, «невозможных» солей вроде NaCl₇, которые существуют только при экстремальных давлениях, и даже помог объяснить происхождение земных океанов через древние гидросиликаты.

История о том, как эволюционные алгоритмы изменили подход к созданию новых материалов — от случайных открытий к целенаправленному дизайну.

Что будет, если метеорит вдруг принесёт нам элемент, которого нет сегодня в таблице Менделеева? Куда его можно будет вписать? Казалось бы, всё просто и логично - где-то в конце. Но существует некоторый интересный предел, который определяет максимальный размер ядра атома. Там и таблица заканчивается. А почему это так работает? Об этом и поговорим. Обсуждаем ограничения современной модели и принцип устройства вещества

В науке есть целое направление, которое занимается изучением и разработкой электронных устройств на базе органических полупроводников. Эта область называется органоэлектроникой.

Удивительно, что если загуглить этот термин, выдача будет крайне скупа. Этой статьей хочу исправить сие недоразумение и рассказать не только о сильных сторонах направления, но и о проблемных. Подробности под катом.

Приветствую коллеги!

То, о чем пойдет речь в настоящей статье может на первый взгляд показаться совершенно невозможным, но это актуально для любых, нет не так, для ЛЮБЫХ полимеров, композитов и некоторых других соединений, веществ и т. п., о которых пока не могу сказать открыто и рассматривается результат работы только одного устройства, а ведь можно еще и осуществлять 3d‑печать с полученными свойствами и многое другое.

Для начала небольшое введение:

Я являюсь независимым исследователем, в силу сложившихся обстоятельств, занимаюсь изучением вопроса исключительно в свободное время, по технологии, которую разработал сам (патенты РФ № 2814722 и № 2821350).

Прочитав материал, попробуйте представить какие результаты можно получить не в скромной подпольной лаборатории на кухне (буквально, но это свидетельствует не о кустарности, а о очень простом механизме со сложной теоретической основой, работающем на фундаментальных принципах) на устройстве собранном «на коленке» из комплектующих с Aliexpress, обрезков старых магистральных водопроводных труб, кусков алюминия допиленных рашпилем, а в нормальной лаборатории, где не приходится искать дополнительную розетку и «на глаз» прикидывать вязкость и время релаксации расплава (раствора) полимера))))).

Кстати, если Вам тема интересна — присоединяйтесь, нам есть что обсудить и над чем вместе поработать, так как тут переплетается много сфер науки и очень высокая междисциплинарность: физическая химия, реология, материаловедение, физика сплошных сред, кристаллизация, текстильная физика, теплотехника и многое другое… и без одного из элементов этого красочного пазла теряется понимание картины в целом. Если у Вас есть знакомые интересующиеся темой — буду безмерно признателен, если вы расскажете им об этих материалах — это будет лучшей поддержкой!

Картинка, в том числе: Megasatria Hiciter — Own work, CC BY-SA 4.0

Вы думаете, что сейчас речь пойдёт про рыбалку? Три раза «ха»: есть вещи и поинтереснее рыбалки — например, вы знали, что существует оригинальный способ получения сверхтонких волокон, с задействованием электричества и высокого напряжения, носящий такое, на первый взгляд, рыбацкое название? 

Если нет, то устраивайтесь поудобнее на своих электрических стульях и мы начнём погружение...

Технологии редко устаревают до полного забвения. Тем не менее, в относительно недавние тёмные времена технология могла быть забыта из-за чрезмерной секретности, в которой её держала гильдия, либо из-за гибели небольшого владевшего ею сообщества или мастера-одиночки. Иногда древние технологии удаётся восстановить, как произошло, например, с выплавкой булата. В раннее Средневековье булатная сталь выплавлялась на Востоке от Сирии до Индии, но к концу XIV века секрет её изготовления был утрачен. Лишь в 1837-1841 годах русский инженер Павел Петрович Аносов выдал мастер-класс по реверс-инжинирингу и воссоздал в Златоусте аналог дамасской стали, который также оказался идентичен по свойствам сохранившимся до тех времён индийским булатным клинкам. Надеюсь, вскоре в этом блоге ещё появится большой переводной текст о таких технологиях, а сегодня разберём, пожалуй, наиболее таинственную и зрелищную из них — греческий огонь.

Сегодня я затрону Химию — науку для многих непонятную и нелюбимую, а для кого то ассоциируемую только с фразой «Раствор Коварен!». Но существуют игры, которые позволяют сделать ее изучение не таким нудным и непонятным. И сейчас я расскажу про их настольные воплощения, которые можно приобрести осенью 2025 года (у нас в стране или за рубежом).

Картинка: macrovector, freepik

Все знают, что 3D-печать металлом — это «дорого и вообще, в целом, сложно». 

Однако лишь немногие знают, что этот процесс может быть кардинально удешевлён и без каких-либо проблем осуществляться даже на дому — практически на копеечном оборудовании!

Согласитесь, что иметь возможность печатать металлом с той же лёгкостью, с которой многие осуществляют печать на домашних 3D-принтерах — это стоит того! 

После своего появления методы 3D-печати металлами изменили само производство и дали такие возможности, которые были недоступны ещё совсем недавно. Благодаря этому многие производства, в том числе даже космические компании, теперь всё шире и шире используют такую печать, так как она позволяет избавиться от генерации большого количества отходов металлообработки, поскольку металл расходуется только на непосредственное создание детали, а кроме того, некоторые детали и вовсе невозможно изготовить другим путём...

Но всё же, несмотря на все свои преимущества, эта технология всё ещё остаётся прерогативой обеспеченных лабораторий и крупных производств, так что самодельщикам остаётся только «смотреть на всё это великолепие со стороны и облизываться». 

Несмотря на то что звучит смешно, по сути это грустно. На первый взгляд доступность вроде бы сохраняется: то и дело мелькают рекламные цифры вроде «печать одного кубического сантиметра за 70 руб., 90 руб. и т.д.», но при непосредственном контакте выясняется, что «минимальный заказ должен быть на 50 000 руб., без учёта оснастки» и т.д.

Но есть хорошая альтернатива (хотя и не без нюансов): электрохимическое аддитивное производство!

Мы привыкли к тому, что обычно, частная жизнь, проходящая внутри квартиры, обязательно должна быть скрыта от посторонних глаз, до чего окна закрывают плотными шторами или иными завесами, например, жалюзи разных типов. 

Однако, не так давно появился и стал доступным новый интересный способ защиты частной жизни от посторонних глаз, который словно шагнул в нашу жизнь из фантастических фильмов — плёнки с регулируемой прозрачностью...

Ozempic (Оземпик) — это изначально препарат для лечения диабета второго типа (нехватка выработки инсулина). Но ещё он эффективно помогает сбросить вес, чем на публику делились знаменитости, неожиданно для всех похудевшие. Подобная реклама превратила Оземпик в препарат-блокбастер для снижения веса. 

Его производитель Novo Nordisk стал самой дорогой компанией в Европе, а по рыночной стоимости и вовсе превысил ВВП Дании. В целом рынок лекарств от ожирения, по прогнозам, к 2030 году вырастет до 100 млрд долларов. 

Чтобы понять работу какого-либо устройства, необходимо его разобрать и изучить составляющие детали. Понимая как работает каждая из них, можно составить полную картинку их взаимодействия, что результирует в понимании работы устройства в целом. Если речь идет, скажем, об автомобиле, то этот процесс познания может казаться сложным, но он не идет нив какое сравнение с усилиями, необходимыми для понимания атомарных кластеров. Ученые из Токийского университета (Токио, Япония) провели исследование золотых кластеров, состоящих из крайне малого числа атомов, в ходе которого смогли синтезировать новый тип наноструктур, названные ими «золотыми квантовыми иглами». Чем отличаются иглы от других подобных структур, какими свойствами они обладают, и чем они могут бы полезны? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Для тех, кто интересуется миром дикой природы животные порой намного интереснее растений. Однако эти организмы не менее любопытны и очень даже сложны в своем функционировании, если рассмотреть глубже те процессы, что протекают внутри. Солнечный свет используется растениями для преобразования CO₂ в богатые энергией молекулы сахара, необходимые для поддержания их жизни и роста. Этот процесс известен нам как фотосинтез. Для растений это совершенно природный процесс, который людям уже долгое время не удается полностью имитировать в лабораторных условиях. Однако ученые из Базельского университета (Швейцария) все же смогли разработать молекулу, моделирующую фотосинтез. Будучи под воздействие света, она накапливает два положительных и два отрицательных заряда одновременно. Как именно работает эта молекула, что является результатом ее труда, и как это может помочь энергетике будущего? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Картинка: vectorjuice, freepik

В последнее время, с широким распространением мобильной связи и всё большим внедрением электрических устройств вокруг нас, мы привыкли к активному использованию средств накопления и хранения электрической энергии. Наиболее часто (по некоторым оценкам, до 90% рынка) это литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы — компактные устройства, способные хранить энергию высокой плотности.

Однако у них есть и свой минус — опасность возгорания, который, надо сказать, в некоторой степени нивелируется (как самой конструкцией, так и средствами контроля заряда/разряда), но всё равно не до конца. Кроме того, они отличаются и относительно высокой стоимостью. 

Несмотря на это, ввиду своих плюсов, они всё равно используются в основном в различных мобильных устройствах, где важны компактность и малый вес.

Для стационарных же применений обычно используют другие типы аккумуляторов, в частности, свинцовые — как электролитные, так и гелевые. 

Однако есть интересный вариант аккумуляторной технологии, которая, в принципе, исключает возгорание с одной стороны, а с другой — превосходит по своим качествам свинцовые аккумуляторы, что делает её достаточно перспективной для пристального рассмотрения: речь сейчас пойдёт о железо-воздушных аккумуляторах.

Интеллект человека позволил ему менять окружающий мир под себя, что, к сожалению, часто приводит к негативным последствиям для других обитателей планеты. Проблема в том, что мы чаще всего не замечаем этих катастрофических для экологии и биосферы изменений, пока не будет совсем поздно. Одними из важнейших для человека существ на Земле являются медоносные пчелы, которые участвуют в опылении растений, в том числе и сельскохозяйственных культур. Однако их численность сильно сокращается ввиду снижения продолжительности цветения, урбанизации и других факторов, которые приводят к голодания. Использование пищевых заменителей пыльцы не дают желаемого результата, так как они не содержат важные для производство расплода стерины, которые присутствуют в настоящей пыльце. Ученые из Оксфордского университета (Оксфорд, Великобритания) разработали новый тип пищевых добавок, которые содержат все необходимое не только для поддержания популяции, но и ее многократного увеличения. Из чего сделана данная пищевая добавка, и насколько она эффективна в спасении пчел? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.