Химия

Группа химиков из университета Джорджа Вашингтона под руководством профессора Стюарта Лихта разработала технологию для экономически выгодного преобразования атмосферного углекислого газа (CO₂) напрямую в дорогостоящие углеродные нановолокна, которые нужны для производства потребительских товаров и промышленных продуктов.

Техпроцесс действительно очень дешёвый: процесс идёт сам собой, получая энергию от солнечной установки. Энергозатраты на производство ($1000 за тонну, то есть доллар за килограмм) получаются в несколько сотен раз ниже текущей рыночной стоимости продукта. И главное, техника уже проверена: прототип собран и успешно работает.

Группа учёных из Стэнфордского университета под руководством профессора биоинженерии Кристины Смолк (на фото вторая слева) давно ведёт генетические эксперименты с дрожжами. Недавно им удалось совершить серьёзное открытие. С помощью ряда генетических модификаций они получили тип дрожжей, которые перерабатывают сахар в гидрокодон.

Гидрокодон (викодин) — полусинтетический опиат, получаемый из природных опиатов кодеина или тебаина. Это эффективное наркотическое обезболивающее лекарство, оборот которого на территории РФ, кстати, запрещён.

Старинная форма фасовки сахара — «сахарная голова»
Выкладываю продолжение, как обещал. Первый пост был про соль.
Про сахар. Какие бывают сахара. Про кленовый сахар и сахар ли он? Сосульки из кленового сока — ценный дар природы. Моно- и много- сахариды. Что общего у омара, тарантула, ёлки, гриба, мёда и ракеты «Кассам». Ставим химический опыт по превращению крахмала… Как блеснуть эрудицией. Фруктоза — польза и вред, две стороны вопроса. Кто виноват в том, что от молока болит живот. Как получается, что кислое варенье меньше засахаривается. Из чего делают мёд. Из чего делают сахар. Про тростниковый сахар — едим ради его вкуса.
Всем привет! Что-то после рассказов про «белую смерть», захотелось поговорить про «сладкую». Это такой каламбур, шутка юмора. Вопрос вреда, и в данном случае, как Вы уже догадываетесь, заключается в основном, в неумеренном потреблении. Ну вот, значит, встречаются на полке много разных сортов сахара, и из местных и приезжие, и начинают выяснять, кто из них лучше… Стоп! Не допустим мордобоя, и разберемся сами.

Группа исследователей из Чикагского университета, Пекинского университета и Аргоннской национальной лаборатории спроектировала белковый комплекс, который эффективно связывает растворенный в воде уран. Генетически кодируемая структура рассчитана вычислительными методами, но ее свойства подтвердились экспериментально (статья в Nature Chemistry).

Это первая известная демонстрация, когда для добычи урана из морской воды используется бактериальная система, сконструированная из натуральных белков.

На самом деле этот пост был подготовлен еще в апреле 2014 года, я не смог тогда его опубликовать. Являлся вторым в ожидавшейся серии. Можете глянуть первый. На эту тему писать меня сподвигло желание внести немного ясности в представления о некоторых химических аспектах нашего бытия. Пользуясь тем, что химия — наука, не слишком популярная в массах, нам иногда рекламщики и пресса выдают такие перлы, что у меня не хватает слов для описания эмоций. Так что попробуем слегка рассеять туман, ну и чтоб это было интересно и актуально для наших условий. Недавно встретил похожую переводную публикацию, тоже про соль. Серьёзную и хорошо сделанную, правда, слегка не о нашей действительности.

Итак — про соль


Так в Африке ею и торгуют. Толщина кусков, вероятно определяется толщиной пласта. Слабенькие пласты.

Солить или не солить. А зачем вообще соль, может лучше без неё? Заменитель соли? Ценная соль с минералами и розового цвета — а зачем козе баян? Рекламные посты — хороший способ приготовить лапшу на уши.

В нескольких минутах езды от центра Цюриха располагается очень интересный объект – научно-исследовательская лаборатория IBM, размещённая глубоко под землей, в скальных породах. Это одна из самых высокотехнологичных лабораторий мира, которая, к тому же, является самым тихим в мире местом. Здесь нет вибрации, зато есть защита от электромагнитного излучения. А еще здесь прохладно и тихо.
Когда вы собираетесь проводить эксперименты на атомном уровне — например, взять отдельный атом и переместить его на другой конец молекулы, в таком эксперименте требуется использовать невероятно точное оборудование. Правда, использовать такое оборудование не получится без соответствующего высокотехнологичного окружения. Кроме того, при проведении экспериментов на субатомном уровне нужна уверенность в том, что внешние факторы не помешают работе. К примеру, малейшая вибрация может привести к тому, что снимок молекулы будет испорчен — на нем ничего нельзя будет разобрать. Плюс ко всему, нужна определенная температура.

Идеальным решением является создание бункера глубоко под землей, причем каждая деталь проекта по созданию такого бункера будет отвечать главной задаче — изолировать помещение от внешнего мира. Именно это корпорация IBM и сделала в 2011 году, открыв Центр нанотехнологий имени Биннига и Рорера (Binnig and Rohrer Nanotechnology Center).
Создание центра обошлось компании примерно в $90 млн, в эту сумму вошло и оборудование ценой в $30 млн.

На гиктаймс уже писали о литье пластмасс в силиконовые формы, но в этот раз мы будем лить силикон в пластмассу.



Краткая предыстория. Стала перед нами задача: изготовить энное количество резиновых кнопок от ключей автомобиля по образцу. Пробовали мы их печатать на 3D принтере из резинового филамента, но качество не устроило. Тогда-то и пришла мысль реверсировать технологию литья в силикон. Что из этого вышло, читайте под катом.

Первое, что обычно слышат студенты на лекциях по квантовой механике: не пытайтесь искать аналоги квантовых эффектов в макромире, мир квантовых частиц устроен принципиально иначе… Однако я обнаружил серию явлений в повседневной жизни с крайне похожими свойствами, которые, на мой взгляд, ставят под сомнение этот догмат. Хотя вернее будет сказать, что это просто иной способ взглянуть на привычные вещи. Своими наблюдениями и рассуждениями по этому поводу я и собираюсь поделиться в этой статье. Главный вопрос, который мне хотелось бы поставить перед читателями: можем ли мы извлечь что-нибудь продуктивное из данного подхода?

Туринская плащаница

Британские учёные из Имперского колледжа Лондона подсчитали, что при продолжении активных выбросов в атмосферу продуктов сгорания ископаемых углеводородов, к 2100 году метод радиоуглеродного анализа потеряет точность: допустим, растение, умершее в 2100 году невозможно будет отличить от растения, жившего 2000 лет назад.

Метод радиоуглеродного анализа основан на подсчёте процентного содержания в исследуемом образце изотопа углерода ¹⁴C. Углерод присутствует в атмосфере в виде разных изотопов – стабильных ¹²C и ¹³C и относительно нестабильного ¹⁴C (период его полураспада составляет 5700 ± 30 лет).

Если принять, что в результате деятельности живых организмов происходит постоянный углеродный обмен, то содержание в них нестабильного и стабильных изотопов в процентном соотношении остаётся постоянным. Когда организм умирает, обмен прекращается, и количество ¹⁴C в нём начинает постепенно уменьшаться (от распада). Поэтому, измерив процентное соотношение изотопов в образце, можно подсчитать, сколько ему лет. Эту методику придумал Уиллард Либби в 1946 году, за что и получил в 1960 году нобелевскую премию.

Другие статьи цикла:
Хроники лаборатории: как мы молотый кофе считали софтом для анализа клеточных структур
Компот из кофейных сухофруктов. Знакомимся с каскарой — лучшим другом велосипедиста

Звонок будильника зазубренной пилой вырывает мозг из обьятий сна, свет из-за занавески жгучими импульсами внезапно заставляет сетчатку заливать мозг пакетами нервных импульсов. Спящий организм неторопливо проводит инициализацию базового оборудования, убеждается в относительной сохранности контрольной суммы нейрональных последовательностей и запускает базовую операционную систему по дороге на кухню. Запутанные скрипты инициализации заставляют руки выполнять сложные последовательности нажатий кнопок, регистрируют глухое жужжание акустическими сенсорами, звук льющейся жидкости… Мозг автоматически включает внутренний таймер на 25 секунд, одновременно отслеживая цветовые характеристики тихо журчащей пары тонких струек. Несколько движений чайной ложкой, ускоряющей растворение сахарозы, и сознание взрывается от сочетания тонкого бодрящего аромата, тягучего шоколадного вкуса с легкой кислинкой и нотами тропических фруктов. В сознании медленно проступает образ смуглых девушек, наполняющих свои корзины красными ягодами под лучами палящего горного солнца. Пробуждение...

На Хабре/Гиктаймсе уже не раз обсуждался кофе и все, что с ним связано. Я решил написать пост, посвященный этому напитку и различным эффектам кофеина с медицинской точки зрения. Если хватит времени — возможно это будет цикл статей с экспериментами над людьми, computer vision и прочим непотребством. Увидим. А пока, товарищи кофеиноманы и им сочувствующие, добро пожаловать под кат.

Фото: Владимир Аносов/РГ

По-настоящему трагическая история произошла с 26-летним кубанским учёным Дмитрием Лопатиным. Он изобрёл гибкие солнечные фотоэлементы новой конструкции с использованием перовскита вместо кремния, которые эффективно работают даже на закате, в облачную погоду и в туман. При этом они в пять раз дешевле в производстве, чем обычные фотоэлементы.

Но в процессе разработки Дмитрий заказал по почте один литр растворителя гамма-бутиролактон, который, как позже выяснилось, является ещё и психотропным веществом.

Инженеры из голландской строительной компании VolkerWessels разработали принципиально новый тип дорожного покрытия, сделанного из пластика. Такие дороги легко укладываются и убираются. Пластик проще в обслуживании: износившийся фрагмент дороги просто заменяется на другой. К тому же, он лучше асфальта противостоит экстремальным температурам: от -40°C до +80°C.

Власти Роттердама уже согласились выделить участок для испытания новых дорог.

Утечка нефти в Мексиканском заливе

Химики из Городского колледжа Нью-Йорка создали реагент на основе фитола, который поможет устранять последствия протечек парафиновой нефти на воду. Вещество, будучи нанесённым по контуру нефтяного пятна, уменьшает поверхностное натяжение, в результате чего пятно уменьшается в диаметре. Затем сконцентрированную таким образом нефть легче собрать или сжечь на месте.

Существует множество методов сбора нефти с поверхности воды, обладающих разной степенью сложности, стоимости и эффективности. Разделение нефти и воды при помощи центробежных сил, фильтрация, адсорбция, механический сбор благодаря вязкости нефти. У всех методов есть свои недостатки.

Например, при фильтрации фильтры не подлежат регенерации, они получаются одноразовыми, в море на место разлива их нужно везти большой запас. Если оптимизировать фильтрацию при помощи насосов, необходимо тратить на этот процесс больше энергии. В любом случае, чем меньше площадь поверхности пятна, тем легче его устранить.

Группа исследователей из Сандийских национальных лабораторий (Sandia National Laboratories, США) совместно с другой группой из Ростокского университета (Германия) провели успешный опыт по сжатию жидкого дейтерия в состояние, которое проявляет свойства металла. В научной работе, которая опубликована в журнале Science, учёные описывают этапы эксперимента, который приближает их к окончательной цели — получению цельного металлического водорода.

На иллюстрации вверху — схематическая диаграмма состояний водорода. На ней изображены четыре известных твёрдых состояния от I до IV, два известных жидких состояния и предсказанное состояние атомной жидкости. Синие окружности означают вращение квантовых молекул, а волнистые линии соответствуют запутанному состоянию. Прямые линии находятся там, где расчёты показывают существование ковалентной связи.

Исследователи из Массачусетского технологического института и компании 24M разработали усовершенствованный процесс производства литий-ионных аккумуляторов нового дизайна. По расчётам инженеров, он как минимум вдвое уменьшает стоимость аккумуляторов за счёт упрощения самого процесса и снижения количества необходимых материалов, одновременно улучшая технические характеристики аккумуляторов.

Li-Ion аккумуляторы — это самая дорогая деталь электромобиля. Только за счёт этого «хака» розничная цена автомобиля значительно снизится.

В августе прошлого года учёные из Стэнфордского университета впервые продемонстрировали недорогой способ электролиза воды, то есть разделения H₂O на кислород и водород. Для инициации химического процесса достаточно простой батарейки ААА. Разумеется, вместо батарейки можно использовать небольшую солнечную панель, которая обеспечивает разность потенциалов хотя бы 1,5 вольта.

В прошлом году учёные использовали катоды и аноды из никеля и оксида никеля. Это первый в мире опыт, когда для электролиза удалось отказаться от электродов из драгоценных металлов (платина, иридий) и когда процесс шёл на таком низком напряжении.

Сейчас им удалось ещё удешевить и упростить электролиз, что сделает водородное топливо ещё дешевле, если вывести технологию на промышленный уровень. В усовершенствованном техпроцессе для катода и анода используется одинаковый катализатор из NiFeO_x. То есть анод и катод больше не требуют разной pH-фактора (один кислотный, другой щелочной), так что их легко и удобно можно поместить в общий сосуд с водой. Остаётся только собирать выделяемые кислород и водород (хотя, кислород лучше не собирать, а сразу отпускать в атмосферу).

Физики из Массачусетского технологического института провели эксперимент по охлаждению соединения натрия и калия (²³Na⁴⁰K) до сверхнизкой температуры 500 нанокельвинов (0,0000005°K). В рамках эксперимента удалось проверить, как ведут себя молекулы при температуре около абсолютного нуля.

Учёные знали, что на сверхнизких температурах вещество кардинально изменит свои свойства, превратившись в фермионный конденсат. Вместо хаотического движения молекул с постоянными столкновениями вещество ведёт себя как единое тело, при этом начнут проявляться квантовые эффекты. Подобные экзотические состояния вещества не встречаются в окружающем мире.

В процессе обсуждения статьи Японские учёные, возможно, нашли выключатель старения клеток человека переросшего в обсуждение и споры о механизмах биологического старения в целом (см. комментарии), наткнулся на необычный подход к омоложению/регенерации живых тканей о котором раньше не слышал. Думаю как и большинство читателей ГТ, т.к. тематика довольно новая и будет интересно с ней ознакомиться. Суть метода сводится к попытке целенаправленного избирательного уничтожения «стареющих» клеток организма, что приводит к их естественному замещению молодыми.

Министерство юстиции РФ внесло фонд «Династия» в реестр «иностранных агентов». Дмитрий Зимин прекратил финансирование фонда из личных средств, а глава Российского союза промышленников и предпринимателей Александр Шохин готов обратиться к президенту РФ и в Минюст с просьбой пересмотреть решение.


Фото: ТАСС

Обычную домашнюю пивоварню можно приспособить для варки морфина

Каждый год тысячи участников со всего мира принимают участие в конкурсе по синтетической биологии, который проводит организация International Genetically Engineered Machine (iGEM).

В ноябре прошлого года на конкурсе всплыла сомнительная история, породившая дискуссию о рисках безопасности. Специальный агент ФБР Эдвард Ю (Edward You) представил доклад об использовании генетически модифицированных дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) для производства морфина из глюкозы. Он не сообщил подробностей, как конкретно сделать такой грибок и как его использовать, но к настоящему моменту опубликовано несколько научных работ, где весь процесс объясняется в подробностях. Гипотетический сценарий Эдварда Ю воплотился в жизнь.