60

Российские ученые научились идеально «красить» нанотрубки

Российские ученые научились идеально «красить» нанотрубки Сколтех, Россия, Наука, Новости, Длиннопост, Нанотехнологии, Углеродные нанотрубки

Ученые из «Сколтеха» и их коллеги разработали методику, которая позволяет очень тонко менять оптические и электронные свойства нанотрубок, покрывая их различными легирующими составами. Первые итоги опытов с ними были представлены в «Journal of Physical Chemistry Letters».


«Наш метод позволяет легко настраивать проводимость, положение уровня Ферми и другие параметры для плёнок из однослойных углеродных нанотрубок. Всё это достигается путём варьирования времени осаждения аэрозольных частиц содержащих легирующие элементы», — рассказывает Алексей Цапенко, аспирант «Сколтеха».

С момента открытия углеродных нанотрубок в 1991 году ученые считали, что их ожидает большое будущее в современной промышленности. У них есть множество полезных свойств — они хорошо проводят тепло и ток, отличаются высокой прочностью и механической устойчивостью. Но первые же опыты показали, что нанотрубки очень сложно использовать на практике из-за их малых размеров и сложностей в их соединении и сплетении в единые волокна.


Большие проблемы, как обнаружили ученые, создает и то, что характеристики нанотрубок резким образом меняются при увеличении их диаметра или повышении числа слоев внутри них. По этой причине большая часть наноматериалов изготавливаются из нанотрубок конкретной толщины и длины, и ошибки при их выращивании часто делают подобную продукцию бесполезной.


На этом, как отмечают Цапенко и его коллеги, обработка нанотрубок не заканчивается. Для их применения в электронике, сочетающей в себе как световые, так и электрические компоненты, необходимо очень четко задать их электрическую проводимость и полупроводниковые свойства, что для чистого углеродного материала сделать достаточно затруднительно.


«На данный момент для увеличения проводимости нанотрубок наиболее часто используют один из трёх методов нанесения легирующих элементов: прокапывание, раскрутка или погружение в раствор. Хотя эти методы и позволяют снизить сопротивление плёнок из нанотрубок примерно в 15 раз, они обладают рядом недостатков, среди которых — пространственная неоднородность и сложность масштабирования», — объясняет Цапенко.

Цапенко и его коллеги по «Сколтеху», а также физики из Финляндии и Эстонии, создали новую методику обработки нанотрубок, которая позволяет очень равномерно и точно наносить легирующие составы на неограниченно большое количество нанотрубок.Для осуществления этой операции необходимо достаточно простое устройство, порождающее поток из микроскопических капелек спирта, содержащих в себе соли золота или других веществ, которыми планируется «покрасить» углеродные наночастицы. Если пропустить через него струю сжатого воздуха и направить ее на пленки из нанотрубок, они равномерно покроются этим раствором.


После того, как обработка материала заканчивается, капли высыхают, и на поверхности трубок возникает слой из соединений золота или других легирующих веществ с четко выверенной толщиной.Благодаря этому ученые смогли понизить сопротивление пленок в 25 раз и улучшить их полупроводниковые характеристики, не сильно уменьшив их прозрачность и прочие оптические свойства.Схожим образом, по словам Цапенко, можно обрабатывать и другие наноматериалы, а также встраивать в них наночастицы из золота и других металлов, интересным образом меняющие их свойства. Все эти опыты, как надеются ученые, ускорят создание «компьютеров будущего» и помогут сделать их более быстрыми и экономичными.

https://sdelanounas.ru/blogs/122301/

Дубликаты не найдены

Отредактировал Stern137 1 год назад
+5

ну и как скоро начнут писать  " сколько на этом попили денег?  "
п.с.  а наши молодцы, в таких новостях прям гордость берет  .

раскрыть ветку 4
+1

по заказу трудящихся: а когда наши машины научатся красить??

раскрыть ветку 3
+3

Добавлю:
- А могли бы детей покрасить и пенсионеров.

раскрыть ветку 1
-1

Ваши никогда, а наши уже умеют.

0

Научились красить известкой в белый цвет? (Белить)

0

Решили как-то русский, фин и эстонец купить водки на казенные деньги...

0

Ну вот и пригодился мой диплом. Я понял о чем идет речь

раскрыть ветку 1
0

Я без твоего диплома понял)

0

Я бы им давно подсказал, что нанотрубки надо красить нанокисточками

0
- Это что такое?
- Нанотрубки, товарищ майор!
- вижу,что нанотрубки. Спрашиваю, почему не покрашены?!
-8

Позовите, когда научатся класть нормальный асфальт, не пилить бюджет и все такое. А трубки пусть чиновникам в жопу затолкают. Можно некрашеные.

ещё комментарий
-1

Забывают сказать одну мелочь: углеродные нанотрубки КАНЦЕРОГЕННЫ, настолько же как асбест. У человека просто нет фермента чтобы её разрушить, зато она преспокойно протыкает облочки клеток и путешествует организмом.

Хотя вот с капельками спирта идея хорошая, может надо просто водку пить, и таким образом их метить для для имунной системы?

раскрыть ветку 1
-1

Чувак, очень надеюсь, что это был сарказм, ооочень.

-1
А бордюры нет
-2

Звучит как "мы получили невъебенное открытие. Только в РФ оно нахер никому не нужно.".

Похожие посты
1023

Все атомные электростанции России объединили в одной инфографике

Россия занимает второе место в Европе по мощности атомной генерации. Также она мировой лидер в области эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах. На сегодня в стране работают два энергоблока с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем: БН-600 и БН-800. Первый запустили в 1980 году, второй — в 2015-м.

Источник: Naked Science.


Инфографика по всем ледоколам России доступна по ссылке.

Все атомные электростанции России объединили в одной инфографике Наука, АЭС, Атом, Длиннопост, Атомная станция, Росатом, Инфографика, Атомная энергетика, Россия
Показать полностью 1
2514

В России создана атомная батарейка, которая способна работать 20 лет

В России создана атомная батарейка, которая способна работать 20 лет Россия, Наука, Ядерная энергия, Длиннопост, Источник питания

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») сообщает о разработке инновационного автономного источника питания — передовой атомной батарейки.


Главной особенностью изделия является оригинальная микроканальная 3D-структура никелевого бетавольтаического элемента. Радиоактивный элемент наносится с двух сторон так называемого планарного p-n-перехода, что позволяет упростить технологию изготовления элемента, а также контролировать обратный ток, который «крадёт» мощность.

Утверждается, что предложенное решение по сравнению с аналогичными разработками позволяет втрое уменьшить размеры элемента, на порядок поднять удельную мощность и на 50 % снизить себестоимость. Микроканальная структура обеспечивает увеличение эффективной площади преобразования бета-излучения в 14 раз.


«Выходные электрические параметры предложенной конструкции составили: ток короткого замыкания IКЗ — 230 нА/см2 (в обычной планарной — 24 нА), итоговая мощность — 31нВт/см2, (в планарной — 3нВт). Конструкция позволяет на порядок повысить эффективность преобразования энергии, выделяющейся при распаде β-источника, в электроэнергию, что в перспективе снизит себестоимость источника примерно на 50% за счет рационального расходования дорогостоящего радиоизотопа,

— рассказал один из разработчиков Сергей Леготин, доцент кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ «МИСиС».


Изделие способно работать до двадцати лет. Причём батарейка может быть применена в нескольких функциональных режимах: в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах и в труднодоступных или недоступных местах, например, в космосе, под водой или в высокогорных районах.

Сейчас участники проекта завершают процедуру международного патентования изобретения.

В России создана атомная батарейка, которая способна работать 20 лет Россия, Наука, Ядерная энергия, Длиннопост, Источник питания

Источник:

https://3dnews.ru/1018784

https://misis.ru/university/news/science/2020-08/6898/

Показать полностью 1
130

Начато производство настольного суперкомпьютера на процессорах «Байкал»

Начато производство настольного суперкомпьютера на процессорах «Байкал».


Бизнес Интеграция Электроника ИТ в госсекторе

14.08.2020,


Компания «Хамстер роботикс», воспользовавшись COVID-паузой в производственных планах, доработала свой мини-ПК на процессорах «Байкал», после чего эти компьютеры стало возможным объединять в кластеры для параллельных вычислений и развертывания нейросетей. Новинка пошла в серию.


Кластер из мини-ПК


Как стало известно CNews, российский разработчик электроники и робототехники, компания «Хамстер роботикс» доработала свой миникомпьютер HR-MPC-1 на отечественном процессоре «Байкал» и запустил его производство в серию. После доработки компьютеры стало возможным объединять в кластеры, после чего запускать на единой системе параллельные вычисления и разворачивать нейросети.


По сути мы имеем дело с настольным минисуперкомпьютером — высокопроизводительной гетерогенной многопроцессорной системой. Параллельный вычислитель выстраивается по типу башни. Для этого был разработан универсальный корпус мини-ПК, который позволяет использовать его как в одиночном, так и в иных вариантах сборки — до 10 штук.


Конструктивным ограничением в данном случае выступает лишь длина механических стягивающих шпилек. С точки зрения же простой интеграции (безотносительно соображений компактности) размер кластера в разумных пределах ничем не ограничен.

Для организации параллельного вычислителя отдельные компьютеры соединяются через порт Ethernet 1GB. В таком кластере один мини-ПК становиться головным и в дальнейшем распараллеливает задачи между другими миникомпьютерами.


Кластер «Хамстер роботикс» на основе мини-ПК HR-MPC-1

https://www.cnews.ru/news/top/2020-04-17_sozdan_minipk_na_ba...


На программном уровне для объединения мини-ПК между собой какое-либо специализированное ПО не создавалось. В «Хамстере» указывают, что компьютеры интегрируются по стандартному для параллельных систем интерфейсу передачи сообщений MPI (Message Passing Interface), для которого существуют «привязки» к языкам С, С++, Fortran.


Сроки выпуска и цена


Как рассказал CNews один из руководителей «Хамстера» Роман Бурмистров, новинка уже с июля 2020 г. могла находиться в продаже, но планы по запуску продукта в серию нарушила пандемия коронавируса. Поэтому производство печатных плат для мини-ПК запущено только сейчас.


Кластер из мини-ПК «Хамстер Роботикс» HR-MPC-1


К настоящему моменту уже также оплачен выпуск всех других необходимых запчастей. Сборочное производство у «Хамстера» свое. Выпуск первой серийной партии ожидается в конце сентября 2020 г. Ее объемы компания не указывает, рассчитывая на спрос со стороны заказчиков на уровне 50-100 тыс. штук в год.


Среди этих заказчиков в контексте взятого государством курса на импортозамещение в «Хамстере» называют госучреждения, госкорпорации, учебные заведения, а также компании, работающие с государством, предприятия финансового сектора и частных лиц. Ранее со слов Бурмистрова можно было заключить, что с HR-MPC-1 предварительно успели познакомиться в «Росатоме» и РЖД.


В продажу компьютеры предположительно поступят в октябре-ноябре 2020 г. Цена за один мини-ПК составит от $220 до $400 в зависимости от комплектации.


Стоимость разработки HR-MPC-1 в «Хамстере» не раскрывают, но подчеркивают, что ее финансирование осуществлялось полностью на средства организации, без каких-либо государственных вливаний. Помимо Бурмистрова, основными разработчиками выступили его коллеги Максим Борисов и Владислав Стаин.


Технические подробности


В HR-MPC-1 задействован первый процессор из отечественной линейки «Байкал» — 28-нанометровый «Байкал-Т1» (новое название BE-T1000) компании «Байкал электроникс», но в перспективе применение получит и новый ARM-процессор «Байкал-М». Для предустановки была выбрана ОС «Альт Линукс» компании «Базальт СПО».


Действующий процессор располагает двумя суперскалярными ядрами P5600 MIPS 32 r5. Используется оперативная память DDR3 на 1600 МГц. Энергопотребление составляет 5 Вт.

Новинка оснащена портами 1 Gb Ethernet, SATA 3.0, M2 mSATA, интерфейсами USB 2.0, I2C, SPI, UART, RS-232, RS-485, HDMI, VGA. Габариты одного мини-ПК составляют 135 х 115 х 35 мм. Используемой в нем платы — 120 мм х 105 мм. Одиночные мини-ПК оснащены креплением к задней стенке монитора.


Ожидается портирование на вычислитель библиотеки для создания нейросетей российской компании «Нейронные сети Ашманова».


Кто является аналогом


Концептуально Бурмистров считает HR-MPC-1 аналогом компьютеров известной линейки производительных настольных ПК Intel семейства NUC (Next Unit of Computing). Такие ПК не занимают много места, легко транспортируются и с большей частью периферии способны взаимодействовать по беспроводной связи.


Впервые NUC были представлены Intel в 2013 г. Первое поколение работало на процессорах Celeron Sandy Bridge, второе на Core i3 и Core i5 Ivy Bridge, в третьем использовалась архитектура Haswell.

https://www.cnews.ru/news/top/2020-01-20_igrovoj_desktop_na_...


В начале 2017 г. было представлено седьмое семейство NUC Baby Canyon на чипах Intel Core i3, i5 и i7 поколения Kaby Lake-Uс TDP от 15 Вт до 28 Вт. В марте 2018 г. Intel появились NUC Hades Canyon на четырехядерных процессорах Intel Core Kaby Lake с графическим чипом Radeon RX Vega M GH.


В ноябре 2019 г. CNews писал, что Intel снимет с производства сразу семь моделей NUС, а после февраля 2020 г. прекратит их поставки. В их число вошли устройства Crimson Canyon (NUC 8 Home) на так и не ставших массовыми 10-нанометровыми процессорах Cannon Lake.

В конце января 2020 г. стало известно, что Intel намерен развивать линейку NUC в сторону увеличения производительности при снижении общего энергопотребления и сохранении сверхкомпактного форм-фактора 10 х 10 см.

Начато производство настольного суперкомпьютера на процессорах «Байкал» Наука, Россия, Байкал, Процессор, Базальт СПО, Видео, Длиннопост
Показать полностью 1 1
83

Современные нанотехнологии в действии: российские пограничники выдают микропропуска своим гражданам для въезда в Беларусь

Современные нанотехнологии в действии: российские пограничники выдают микропропуска своим гражданам для въезда в Беларусь Новости, Республика Беларусь, Россия, Пограничники, Пропуск, Нанотехнологии, Tutby
Современные нанотехнологии в действии: российские пограничники выдают микропропуска своим гражданам для въезда в Беларусь Новости, Республика Беларусь, Россия, Пограничники, Пропуск, Нанотехнологии, Tutby

Как рассказал TUT.BY российский журналист, по профессиональной необходимости оказавшийся в нашей стране, сейчас россиянин может выехать в Беларусь, если направляется на учебу, работу, лечение либо посещает родственников. При этом, по его словам, пассажиры его автобуса были вынуждены ночью около 2−3 часов простоять на улице в ожидании проверки, так как одновременно приехало несколько транспортных средств.

— Но только россияне стоят, белорусы спят в автобусах. Я, собственно, ехал на работу, у меня были подтверждения, аккредитация — без проблем пустили. Дали вот эту бумажку, но для нее ты должен 2−3 часа постоять. В принципе с автобуса у нас ссаживали людей: один парень доказывал, что он едет в Варшаву, показывал вид на жительство, но наши [российские пограничники] сказали, что автобус-то едет в Минск, а не в Варшаву, и его ссадили, — рассказал россиянин.

О том, необходимо ли сохранить этот микропропуск, российские пограничники ничего не сообщили, как и о том, связано ли это с выборами в Беларуси или делается в рамках каких-либо карантинных мер.

— По идее, ты в вагончике оформляешь, а потом уже на дороге его проверяют другие пограничники. Но у нас не проверили почему-то. Может, они как-то выборочно проверяют. Нам сказали, что тут, в вагончике, мы просто подтверждаем свое право, а в автобусе к нам зайдут пограничники, коллеги тех, и проверят наличие этой бумажки у россиян.

Комментарий ситуации в Государственном пограничном комитете Беларуси TUT.BY пока получить не удалось, как и в Пограничной службе ФСБ России.

https://news.tut.by/society/695286.html

Показать полностью
81

На Земле во вторник и среду возникнет опасная геомагнитная буря

На Земле во вторник и среду возникнет опасная геомагнитная буря Наука, Магнитная буря, Космос, Россия

Достаточная опасная магнитная буря ожидается во вторник. Об этом говорится в докладе начальника Всероссийского научно-исследовательского института по проблемам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям (ВНИИ ГОЧС) МЧС РФ Сергея Диденко, который опубликован на сайте учреждения.


В сообщении говорится, что настолько мощная буря способна нарушить работу электронных устройств, средств связи и каналов телекоммуникации. Диденко попросил учесть эту информацию при развертывании станций и узлов связи на выездных мероприятиях.


Источник ТАСС

669

В России испытан авиационный электродвигатель на сверхпроводимости

Россия первой в мире провела испытания электродвигательной установки, созданной на основе технологий высокотемпературной сверхпроводимости и питающейся полностью от аккумулятора. Эти работы ведутся в рамках проекта по созданию двигательной установки для полностью электрических самолетов и вертолетов, а также морских судов.

В России испытан авиационный электродвигатель на сверхпроводимости Наука, Россия, Технологии, Электродвигатель, Сверхпроводники, Суперокс, Длиннопост, Новости

В рамках проекта для демонстрации возможностей технологии разработаны образцы электродвигателей мощностью 50 киловатт и 500 киловатт.

«В рамках совместного проекта Фонда перспективных исследований и ЗАО „СуперОкс“ впервые в мире осуществлены лабораторные испытания элементов авиационной интегрированной электроэнергетической системы на основе единой высокотемпературной сверхпроводниковой (ВТСП) платформы, состоящей из аккумуляторной батареи, ВТСП-кабеля, ВТСП-токоограничивающего устройства и ВТСП-электродвигателя», — сказано в сообщении Фонда.

Тестирование проводилось в условиях имитации взлета и посадки, заряда и разряда батареи в полете, а также в аварийных режимах. В ходе испытаний электропитание обеспечивалось только за счет специально разработанной аккумуляторной батареи высокой мощности.


В ближайшее время систему планируют использовать в составе авиационной гибридной силовой установки, разработкой которой занимается Центральный институт авиационного моторостроения им. Баранова. Самолет с ней поднимется в воздух уже в следующем году.


Проект реализуется, как уточнили в Фонде перспективных исследований, для создания полностью электрических самолетов и вертолетов.


Совместный проект Фонда перспективных исследований и ЗАО «СуперОкс» по созданию высокотемпературного электродвигателя на сверхпроводниках стартовал в декабре 2016 года. Реализуемые технологии открывают возможности по созданию полностью электрических летательных аппаратов, таких как аэротакси с вертикальным взлетом и посадкой и электрических морских судов.


Источник



Фото испытаний

В России испытан авиационный электродвигатель на сверхпроводимости Наука, Россия, Технологии, Электродвигатель, Сверхпроводники, Суперокс, Длиннопост, Новости
В России испытан авиационный электродвигатель на сверхпроводимости Наука, Россия, Технологии, Электродвигатель, Сверхпроводники, Суперокс, Длиннопост, Новости
В России испытан авиационный электродвигатель на сверхпроводимости Наука, Россия, Технологии, Электродвигатель, Сверхпроводники, Суперокс, Длиннопост, Новости
Показать полностью 3
536

Нано-машины уже рядом...

В Швейцарии создали мотор из приблизительно 16 атомов. Конструкция состоит из каркаса PdGa(111) и роторa (C2H2). Такой механизм испытывает небольшие проблемы иза эффекта квантового туннелирования.

Публикация PNAS

89

Российские учёные заставили сибирского медведя производить мощнейший антибиотик

Российские учёные заставили сибирского медведя производить мощнейший антибиотик Россия, Медведи, Наука, Антибиотики, Медицина, Новости, Длиннопост

Один из самых мощных антибиотиков, известных ученым - амикумацин, обнаружили в пасти дикого сибирского медведя, а после создали его синтетический аналог ученые из Института биоорганической химии им. М.М Шемякина и Ю.А Овчинникова РАН. Работа опубликована в журнале Antibiotics. Исследования поддержаны Российским научным фондом (РНФ).

Антибиотик амикумацин, живущий в бактерии Bacillus pumilus, был известен с 1981 года, когда ее нашли среди почвенных бактерий. Выделенное вещество оказалось способным убивать болезнетворные бактерии, а также показало свой высокий противораковый эффект. Однако лекарства сделать из него до сих пор не удавалось никому. Синтезировать амикумацин не получилось из-за очень сложного строения его молекулы, попробовали применить на практике как препарат, и снова неудача — молекула оказалась крайне нестабильной, препарат со временем разрушался и становился неактивным.

***

Ученые ИБХ РАН, несколько лет занимающиеся поиском веществ, обладающих антибиотической активностью при помощи специально созданной ими методики, повторно нашли амикумацин в природе, но не в почве, а в пасти дикого зверя.

– Мы не знали, что в медведе есть антибиотики, но предполагали это, - поясняет руководитель проекта, доктор химических наук, заместитель директора по науке Иван Смирнов. – Рассуждали так: медведь всеядный, как человек, но при этом он - хищник, который часто, расправляясь с добычей или убегая от врагов, получает травмы, в том числе и в полости рта. Мы предположили, что у него в организме должен быть источник, который убивал бы болезнетворные бактерии, размножающиеся в его ротовой полости при ранении. То есть это было чисто теоретическое предположение.

***

Дальше началось самое интересное. Для того, чтобы взять на анализ мокроту из медвежьей пасти, московские ученые отправились не в зоопарк и не в цирк, а в самую настоящую дикую тайгу. Проводником попросили стать опытного охотника, научного руководителя новосибирского Института фундаментальной биологии и медицины РАН академика Валентина Власова.

– Мы хотели найти именно дикого медведя с неизменной внутренней микробиотой,- говорит исследователь. - Медведи в зоопарке получают стабильный рацион питания, а значит, им в пищу попадает примерно такое же количество антибиотиков из продуктов, как и человеку.

На приманку — банку с медом - в специальную ловушку попалась таежная жительница Маша. Местные охотники были знакомы с ней и ее «кавалером», но никогда не трогали, наблюдали. А когда появилась необходимость использовать животных на пользу науке, уже знали, где примерно их можно искать.

Усыплять Машу не пришлось, - она попалась в клетку, в которой на время оказалась зажата со всех сторон так, что невозможно было не развернуться. Перед мордой маячил мед, началось обильное слюноотделение... В этот момент ученые достали большой тампон с длинной рукояткой и немного «почистили» Маше зубы. После образцы ее слюны попали в Москву, в лабораторию на улицу Миклухо-Маклая...

***

Теория исследователей подтвердилась, - в слюне медведицы была обнаружена Bacillus pumilus, вырабатывающая амикумацин. Найден был еще один ее источник, - ротовая полость медведя. Дальше были исследования. Химикам надо было как следует разобраться с чудо-веществом: узнать все его свойства, разгадать причину потери стабильности, и, наконец, ответит на вопрос: почему он не убивает те бактерии, из которых производится? Оказалось, у бактерии имеется собственная сложная система резистентности (устойчивости) к своему антибиотику, когда ей невыгодно, она его «усыпляет», делает инертным, а когда появляются недружественные к ней бактерии, она его словно пробуждает и выбрасывает наружу, для борьбы с «врагами».

В настоящее время ученые все-таки создали синтезированные аналог амикумацина. Есть у них идеи того, как сделать вещество более стабильным. Процесс приручения идет не быстро, но они уверены, что найдут способ заставить строптивое вещество лечить людей.

https://www.mk.ru/science/2020/04/30/rossiyskie-uchenye-nash...

Показать полностью
1611

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат

Ты прав. Одним воздушным очертаньем
Я так мила.
Весь бархат мой с его живым миганьем -
Лишь два крыла.
Не спрашивай: откуда появилась?
Куда спешу?
Здесь на цветок я легкий опустилась
И вот - дышу.
Надолго ли, без цели, без усилья,
Дышать хочу?
Вот-вот сейчас, сверкнув, раскину крылья
И улечу.
Бабочка, Афанасий Фет, 1884 год.
Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

Мы конечно не поэты и красоту видим по-своему. Наша бабочка уже никуда не спешила и уже давно не дышала. Да и дышать в камере с давлением 10^-3 Па трудно.

Среди различных насекомых, избравших наш подоконник в качестве своего склепа, бабочка была самым крупным животным. При всём её желании пожертвовать свое тело на благо науки, вряд ли бы она влезла в электронный микроскоп целиком. Поэтому чтобы поместить очередную мою жертву в камеру для съемки мне пришлось предварительно ее расчленить. Вот такая красота получилась: слева туловище, а справа внутренняя и внешняя части крыла.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

1.1. Её глаза. На мой взгляд, самое завораживающее в насекомых это их глаза - зеркало их фасетчатой геометрически правильной шестигранной души.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

1.2. Её глаза. Полусферическая "графеновая" поверхность из множества шестигранников больше ассоциируется у меня с фильмами про роботов и технологии будущего, что усиливает восприятие насекомых скорее как бессознательных роботов-автоматов, чем живых земных существ.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

1.3. Её глаза. Как интересно выглядит мир, когда смотришь на него тысячами шестиугольных глаз? Наверное хорошо иметь тысячи глаз. Повреждения даже десятка глаз сильно не повлияет на ваше зрение. Хотя какое это имеет значение, когда тебе отведено несколько недель жизни?

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

1.4. Её глаза. Каждая фасетка также состоит из сотен структур размером около 100 нм. Вспоминается шутка, которую я где-то давно слышал: "мой любимый цвет - ультрафиолетовый, не знаю как он выглядит, но он должен быть невероятно красивым!"

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

2.1. Её туловище и ножка. Бабочка оказалась мохнатой как медведь, покрыта длинной шерстью. Справа видна часть лапки.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

2.2. Её  ножка. Лапка бабочки покрыта рифлеными чешуйками. А сама поверхность лапки, в месте где выпали чешуйки, выглядит достаточно необычно

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

2.3. Её лапка. При увеличении 2 000 крат поверхность лапки имеет совсем инопланетный вид.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

2.4. Теперь давайте рассмотрим "шерсть" бабочки. Она тоже устроена намного интереснее и сложнее чем волосы млекопитающих.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

2.5. Толщина волосков около 15 мкм. Примерно в 10 раз тоньше человеческого волоса.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

3.1. Крыло бабочки при 30-кратном увеличении. Несмотря на то, что разные стороны крыла имеют разную окраску, разницы в морфологии я не заметил. Край крыла покрыт копной тонких волосков.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

3.2. Крыло покрыто множеством чешуек с зубчатыми как кремлевская стена кончиками.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

3.3. Каждая чешуйка имеет сложную тонкую структуру.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

3.4. Не знаю как вам, но мне это напоминает то ли Крайслер-билдинг, то ли башню церкви Саграда-Фамилия. Вот такая вот наноразмерная архитектура в стиле ар-деко/Гауди.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

Крайслер-билдинг, Манхэттен, Нью-Йорк, США.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

Храм Святого Семейства, Барселона, Испания.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

3.5. Увеличение структур чешуйки крыла в 25 000 крат.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

3.6. Увеличение 50 000 крат. Хорошо видно, что толщина бороздок около 75 нм. Как вам такие нанотехнологии?

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

4.1. Волоски на крыльях также являются шедевром бестелесного архитектора-нанотехнолога.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

4.2. Не могу избежать и здесь сравнения с архитектурными шедеврами.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

Пизанская башня, Пиза, Италия. Примерно в 2 000 000 раз толще волоска на брюшке бабочки.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

4.3. Наверное у каждого микроскописта возникает спортивный интерес получить картинку с максимально возможным увеличением. Это желание удовлетворить фундаментальное любопытство - где же предел в организации материи и есть ли он вообще? Увеличение 25 000 крат.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

4.4. Увеличение 100 000 крат.

Бабочка под электронным микроскопом. Красота при увеличении 10 000 крат Наука, Микроскопия, Бабочка, Фотография, Нанотехнологии, Электронный микроскоп, Насекомые, Длиннопост, Трипофобия

На этом всё. Спасибо всем зрителям!


Прошлый пост был посвящен рассматриванию паука и его жертвы под электронным микроскопом.


Другие мои посты на тему микроскопии и нанотехнологий:


- Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом?


- Когда появились нанотехнологии и кто их придумал? Вперед в прошлое!


- 5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий.


- Как российские ученые “открыли новый вид” наночастиц в квартире Святейшего патриарха Кирилла, или можем ли мы верить судебным экспертизам?


- Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году.

Показать полностью 23
216

В Новосибирске запущено крупнейшее в мире производство графеновых нанотрубок

В Новосибирске запущено крупнейшее в мире производство графеновых нанотрубок Нанотехнологии, Сделано в РФ, Технологии, Наука, Графен, Российское производство, Новосибирск, Длиннопост

Новосибирский производитель углеродных нанотрубок OCSiAl (портфельная компания «Роснано») вывел на производственную мощность вторую установку по синтезу графеновых нанотрубок — Graphetron 50. Инвестиции в проект составили 1,3 млрд рублей.


Graphetron 50 — крупнейший в мире реактор по синтезу графеновых в нанотрубок. В тестовом режиме он был запущен весной 2019 года. Первая установка Graphetron 1.0 начала работать в 2014 году. Суммарная мощность двух линий составит 75 т в год, с возможностью увеличения до более чем 100 тонн в год. Теперь компании принадлежит более 90% всех мировых мощностей по производству графеновых нанотрубок.


Графеновые нанотрубки — универсальная добавка для материалов, которая улучшает их свойства, например, придает электро- и теплопроводность, повышает прочность. Основными заказчиками продукции выступают производители различных видов пластиков, композитных материалов, резин, литий-ионных аккумуляторов, а также химические концерны. Порядка 90% графеновых нанотрубок идет на экспорт в Китай, Японию и страны Европы. Свою продукцию компания поставляет под брендом TUBALL.


При этом OCSiAl вместе с партнерами разрабатывает новые технологии для расширения сферы применения графеновых нанотрубок. Так, в России впервые были применены технологии создания антистатических композитных полов, стеклопластиковых труб и упрочненный асфальт.


Президент OCSiAl Юрий Коропачинский оценивает объем рынка нанотрубок в 2021-2022 годах в 100-150 т. «У нас нет таких обьемов синтеза. Чтобы обеспечить 2022 год, нам нужно половину объемов иметь на складе. Главный фактор роста потребления — революция в области электротранспорта и следующие за ней революции в производстве батареек, шин, материалов для корпусов электроавтомобилей», — объяснил Юрий Коропачинский. Он не исключил роста производства в Новосибирске до 150 т нанотрубок в год: «Это продукция на более чем 200 млн долларов».


OCSiAl владеет единственной в мире масштабируемой технологией промышленного синтеза графеновых нанотрубок и является мировым лидером по объему производственных мощностей. Автор уникальной технологии — российский ученый-физик, академик РАН Михаил Предтеченский.


Одностенные углеродные нанотрубки являются универсальным наномодификатором, улучшающим механические свойства, электро- и теплопроводность различных материалов. Так, добавка 0,1% одностенных углеродных нанотрубок алюминию увеличивает его прочность в два раза, добавка 0,01% к некоторым пластикам делает их электропроводящими, добавка 0,001% в бетон делает его прочнее на 50%.


Производство и научно-исследовательский центр компании находятся в новосибирском Академгородке. Пилотная промышленная установка синтеза одностенных углеродных нанотрубок Graphetron 1.0, была запущена в новосибирском Академгородке в конце 2013 года.


В OCSiAl работают более 450 сотрудников из 16 стран мира. В научно-исследовательском отделении компании работают более 100 ученых.


В 2019 году второй TUBALL CENTER был открыт в Шанхае (Китай). Третий TUBALL CENTER планируется открыть в Люксембурге в 2020 году.


Региональные отделения OCSiAl работают в Европе, США, Корее, Китае (Шэньчжэнь, Шанхай), Гонконге и России, представительства — в Мексике, Израиле, Японии, Индии, Австралии, Германии и Малайзии. Помимо собственных офисов и представительств, OCSiAl имеет партнеров и дистрибьютеров в 45 странах.


В марте 2019 года рыночная капитализация OCSiAl превысила $1 млрд.


http://www.sdelanounas.ru/blogs/130338/

В Новосибирске запущено крупнейшее в мире производство графеновых нанотрубок Нанотехнологии, Сделано в РФ, Технологии, Наука, Графен, Российское производство, Новосибирск, Длиннопост
Показать полностью 1
122

Новые нанотехнологии в действии

Вот такие кнопки лифта установили в г Раменское. Надо ли говорить, что работают только старые кнопки, а новые нет, как и второй лифт, который давно должны были сдать.

Новые нанотехнологии в действии Лифт, Нанотехнологии, Сколково, Россия, Длиннопост
Новые нанотехнологии в действии Лифт, Нанотехнологии, Сколково, Россия, Длиннопост
Новые нанотехнологии в действии Лифт, Нанотехнологии, Сколково, Россия, Длиннопост
Показать полностью 2
661

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом?

Внимание, пост дает +100 к зрению!

Такого поста на Пикабу вы еще точно не видели. Это единственный пост, который даст вам суперспособность, как в фильмах про супергероев. Кто-то после воздействия инопланетного метеорита получает лазерное зрение, кто-то после воздействия радиации начинает видеть сквозь стены, а вы сможете увидеть наночастицы и молекулы своими глазами без специальной техники.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

В школе мне рассказывали, что молекулы настолько маленькие, что их не то что глазом, но и в обычный микроскоп невозможно разглядеть. Нужна специальная очень сложная и дорогая техника, типа электронных микроскопов или атомно-силовых микроскопов, которые стоят как автомобиль Бэтмена. Но ученые вас обманывали


Наверное каждый слышал хотя бы одну из множества аналогий, показывающих насколько невероятно маленькими являются атомы, молекулы и наночастицы. Например, я нашел такую.

Давайте обратимся к нашему стандартному масштабу и приблизим атом водорода так, чтобы он удобно лег в руку. Вирусы тогда будут 300-метрового размера, бактерии 3-километрового, а толщина волоса станет равна 150 километрам, и даже в лежащем состоянии он выйдет за границы атмосферы (а в длину может достать и до Луны).

В университете мне рассказывали, что нанотехнологии появились, когда изобрели сверхмощные микроскопы, дающие увеличение в сто тысяч крат. Разрешение оптического микроскопа не может превысить 200 нм на самом деле может, но это другая история. Это физический предел, связанный с тем, что длины волн видимого света лежат в диапазоне 400-700 нм и потому такой свет будет огибать частицы меньшего размера.

Согласно общепринятому определению наночастицы это частицы имеющие хотя бы в одном измерении размер меньше 100 нм.


Надеюсь я убедил вас, что наночастицы (а молекулы и подавно) невозможно увидеть невооруженным глазом? А теперь давайте применим магию и сделаем невозможное.


Итак, поднесите ваши глаза ближе к монитору, сейчас я наложу на вас специальное заклинание, дающее способность видеть наночастицы и молекулы без микроскопа.

Произносим заклинания вслух:


Вингардиум Левиоса!


Валар Дохаэрис!


Ахалай-махалай!


крибле-крабле бумс!!!


Теперь давайте проверим наступил ли нужный эффект и посмотрим на эту фотографию.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

На первый взгляд ничего необычного на фотографии нет. Предметы, которые есть во многих школьных лабораториях: чашка Петри диаметром ~6 см, внутри которой лежит обычное покровное стекло диаметром 2,5 см.

Но если вы присмотритесь, то уже без моей помощи на поверхности покровного стекла по центру можете разглядеть едва различимые очертания одной самой настоящей наночастицы квадратной формы. Видите ее?

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

Сразу скажу, никакого оптического zoom'а я не использовал, когда делал эти фотографии.

Если вы до сих пор не увидели наночастицу, то давайте я вам немного помогу. Красными стрелками на следующей фотографии я показал ее границы.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

Что за херня, спросите вы?


Отвечаю: это квадратная наночастица, которая имеет размеры 15 мм в ширину, 15 мм в длину и... 0,33 нм в толщину. Таким образом, эта штука вполне соответствует определению понятия наночастица. В данном случае мы имеем дело с частицей самого настоящего графена, выращенной методом химического газофазного осаждения (CVD)  и затем перенесенной на покровное стекло для дальнейшего исследования.

Я посчитал и выяснил, что эта частица состоит из примерно 3 000 000 000 000 000 (трёх квадриллионов) углеродных атомов и весит около 60 нанограмм.

Для наглядности можете взглянуть ниже на 3D-модель, показывающую каким образом атомы углерода соединены в графене.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

Шарики обозначают атомы углерода, а палочки это ковалентные связи, соединяющие атомы в виде шестиугольников. Кстати, вы замечали, как часто в кино и играх такие шестиугольные схемы стали использоваться для придания предметам и образам футуристичного вида?


Обращу ваше внимание на то, что графен это не только наночастица. Один лист графена также вполне подходит под определение такого понятия как молекула. Эта особенность графена стала лейтмотивом на одной из недавних конференций по графену в Академгородке в 2019 году, которая так и называлась Графен: молекула и 2D кристалл.

Поэтому теперь, вы можете смело говорить, что видели без микроскопа не только наночастицу, но и отдельную молекулу.

Прошу подумать еще одну интересную мысль. Графен, который вы видели, является слоем углерода толщиной в один атом. Теперь попробуйте осознать уровень чувствительности вашего глаза после применения мною специального магического заклинания? Вы смогли увидеть не просто молекулу, а молекулу толщиной в один атом O_o


Давайте теперь посмотрим как данная частица графена выглядит в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ).

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

Вот так выглядит тот самый край листа графена, который вы смогли увидеть на стекле невооруженным взглядом. Как видим, присутствует множество разрывов и царапин. Данный образец графена оказался на удивление крайне нежным материалом.

Часто в СМИ вы можете услышать, что графен самый прочный материал в мире. На одном из сайтов хороших отечественных производителей графена (кстати, выходцы одной из ведущих лабораторий по исследованию графена в России) вы можете прочитать следующие эпитеты по отношению к графену:

Самый тонкий
и оптически прозрачный
Прочный и непроницаемый
В 300 раз прочнее стали

Как видите, не стоит все научные клише воспринимать буквально. В реальности самый прозрачный материал не так уж и прозрачен. А самый прочный материал в мире рвется от дуновения ветра. Поэтому считайте, что теперь у вас есть еще одна бонусная суперспособность - вы можете голыми руками (на самом деле кончиком мизинца) рвать самый прочный материал во Вселенной. Халк уже плачет от зависти в сторонке.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

При увеличении 2000 крат мы уже видим множество микроразмерных трещин толщиной всего в пару сотен нанометров. Поэтому, покупая графеновые презервативы, я бы 10 раз подумал стоит ли за громкими заявлениями реальное улучшение свойств продукта или это лишь манипуляции на модных научных терминах.

Также видим темные округлые пятна - это результат начала роста второго слоя графена во время CVD-процесса, своеобразные маленькие графенчики-зародыши. Данный эффект является одной из проблем, не позволяющих получать высококачественный однослойный графен для микроэлектронных девайсов. Поэтому заявление о слое лишь в один атом это тоже не совсем правда.

Ну и давайте взглянем на графен при еще большем увеличении в 50000 крат. Такое увеличение на обычном световом микроскопе достичь уже невозможно.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

Островки графеновых зародышей на поверхности основного графенового листа видны здесь еще лучше. Также видны наноразмерные складочки графена. Выглядят прям точно, как когда пытаешься разгладить защитную пленку на экране смартфона. Ну и еще мы видим некоторое количество ярких наночастиц. Откуда они взялись? Хрен его знает. Возможно это частицы сажи или чего-то подобного, которые сорбировались из атмосферы. О наличии наночастиц в обычной строительной пыли был один из моих прошлых постов.


Не стоит думать, что возможность видеть слой графена на поверхности других объектов это какая-то уникальная особенность графена. Специально для вас, мои любимые читатели, я нарисовал наночастицами золота сердешко на алюминиевом диске.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

А вот так оно выглядит в электронном микроскопе при небольшом увеличении в 30 раз. В режиме высоких увеличений четкой границы увидеть не удалось.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

Толщина сердечка, которое вы видите, всего ~10 нм (толщина измеряется с помощью вот таких QCM весов, которые могут фиксировать изменение массы с погрешностью 1 нг/см2). Поэтому данное сердечко вполне отвечает формальным признакам наноструктуры. Вот такая вот нанолюбовь.


Мне будет трудно воспроизвести такой же софистический трюк, чтобы дать вам возможность увидеть собственными глазами без микроскопа другие молекулы, кроме графена. В плане сочетания свойств наночастицы и молекулы в одном флаконе графен достаточно уникален.

Но на самом деле молекулы видеть еще легче чем наночастицы. Чтобы увидеть наночастицы все таки приходится хоть немножко присмотреться, может быть даже слегка прищуриться. А вот молекулу часто можно увидеть без очков, имея зрение -40.

Если забить в google фразу "самая большая молекула", то вам вывалиться множество ссылок на статьи о биомолекулах: ДНК, белки, углеводы. Таким образом, все результаты на самом деле соответствуют запросу "самая большая органическая молекула". Все эти молекулы, несмотря на то, что они очень большие, почти невозможно разглядеть даже в электронный микроскоп. Но в этом есть некое лукавство. На самом деле просто как-то неловко говорить, что одна молекула может выглядеть примерно вот так.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

Эту "молекулу" весом почти 1 кг вы можете купить на Ali Express всего за 10 тысяч рублей уже прямо сейчас. Это кристалл кварца. Все атомы кремния и кислорода в нем соединены ковалентными связями друг с другом. Если не верите, что это самая настоящая молекула, то давайте вместе посмотрим определение ИЮПАК:

An electrically neutral entity consisting of more than one atom (n>1). Rigorously, a molecule, in which n>1 must correspond to a depression on the potential energy surface that is deep enough to confine at least one vibrational state.

Или определение из Оксфордского словаря:

A group of atoms bonded together, representing the smallest fundamental unit of a chemical compound that can take part in a chemical reaction.

Мне больше всего нравится определение из Википедии:

A molecule is an electrically neutral group of two or more atoms held together by chemical bonds.

Определения молекулы в отечественных источниках выглядят примерно так:

Мельчайшая частица вещества, способная существовать самостоятельно и обладающая всеми свойствами данного вещества. Молекулы состоят из атомов. 

То есть молекула должна отвечать следующим требованиям:

1) быть электронейтральной;

2)  состоять из двух или более атомов, соединенных химической связью;

3) может участвовать в химических реакциях как индивидуальное химическое соединение;

4) может существовать самостоятельно.


На самом деле, здесь открывается широчайшее поле для споров и спекуляций на понятии "молекула". Доходит до того, что если не ограничиваться ковалентными связями, то молекулой можно назвать и внутреннее твердое ядро Земли или иной планеты. Такая вот молекула диаметром 2440 км. В случае кварца и подобных веществ, может быть множество возражений связанных с наличием доменной структуры, дефектов, неоднородностью свойств и др. Поэтому чаще всего самыми большими молекулами называют алмазы, которые более однородны по свойствам и мы в большей степени можем быть уверены в связывании всех атомов ковалентной связью. Так, в книге Chemie-Rekorde известного издательства научной литературы Wiley-VCH самой большой молекулой назван алмаз Куллинан - самый большой алмаз в мире. Он имеет размеры 100х65х50 мм и вес 621,35 грамма.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

Девять самых больших "молекул" в мире - части алмаза Куллинан.


Тем не менее, в большинстве случаев ученые избегают называть алмаз молекулой. Несмотря на то, что индивидуальные алмазы и кристаллы кварца формально подходят под многие определения понятия молекула, использовать термин молекула по отношению к макрообъектам просто не имеет смысла. Даже небольшие изменения состава или структуры молекулы должны изменять ее химические свойства. Откалывая куски от алмаза, мы едва ли меняем его химические свойства. Поэтому для таких систем как алмаз и оксид кремния, где все атомы связаны ковалентными связями, как правило, используют такие термины как network covalent bonding или covalent crystal. При этом часто авторам статей трудно удержаться от соблазна отметить, что по сути эти структуры являются гигантскими молекулами. Граница между такими структурами и макромолекулами оказывается достаточно сильно размытой.


Ладно, гулять так гулять. Наберемся смелости и пойдем дальше. А вдруг мы можем увидеть и атомы без микроскопа? Удивительно, но "атомы", которые мы могли увидеть невооруженным взглядом намного больше по размеру, чем любые молекулы и наночастицы. Они имеют диаметр примерно в несколько десятков километров и их можно найти далеко за пределами солнечной системы в глубоком космосе. Я имею ввиду, такие необычные космические объекты как нейтронные звезды. Обычно аналогию между нейтронной звездой и атомом могут делать в некоторых, возможно, не в самых лучших научно-популярных источниках.

Можно ли увидеть наночастицы, молекулы и атомы без микроскопа невооруженным глазом? Наука, Химия, Нанотехнологии, Факты, Интересное, Микроскопия, Графен, Длиннопост

Тем не менее, некоторые ученые в кулуарах, также отмечают, что нейтронные звезды имеют нечто общее с тем, что мы обычно называем атомами.

Чарли Килпатрик, постдок в Калифорнийском университете, имеющий публикации в том числе в области исследований нейтронных звезд, отмечает следующее:

Это, безусловно, один из способов думать о нейтронной звезде. Если бы я спросил: «В какой момент что-то макроскопическое может вести себя как атом?», Я бы сказал, что это происходит, когда этот объект приближается к ядерной плотности. Нейтронные звезды имеют точно такую же плотность, что и атомы...
Делает ли это нейтронную звезду атомом? Исторически, атомом называют что-то чрезвычайно маленькое и неделимое, что является фундаментальным строительным блоком материи. Такое определение не очень полезно, потому что мы знаем, что вещи, которые мы называем атомами, на самом деле состоят из лептонов и барионов, которые состоят из кварков и т.д...
Является ли атом единственным примером элемента, разновидности частиц, состоящих из определенного числа протонов, нейтронов и электронов? Нейтронная звезда могла бы соответствовать этому определению, хотя [нейтронные звезды] явно скреплены не так, как атомы, и, возможно, в их центре есть какой-то другой вид вещества.
Я бы сказал, что нейтронные звезды демонстрируют поведение атома, и может быть полезно и информативно включить нейтронную звезду в модель, которую мы, физики, используем, чтобы говорить об атомах. Думая таким образом, можно получить глубокое понимание гравитации, ядерной материи и природы элементарных частиц.

Заключение

Наше мышление часто предполагает четкие границы для различных естественнонаучных терминов. Образование скрупулезно и педантично раскладывает в нашей голове все элементы нашего мировоззрения по полочкам, формируя строгую иерархию понятий: атомы - самые маленькие и неделимые; молекулы - следующая ступень организации материи, они крупнее; наночастицы еще более высокая ступень организации материи; а затем следуют большие макротела. Но в природе молекулы могут быть больше наночастиц, а "атомоподобные" объекты по размерам превосходить горы. Как видим, придуманные человечеством понятия для описания явлений природы достаточно условны. Реальный мир играет по своим правилам и часто не подчиняется придуманным человеком условностям.


Другие мои посты о наночастицах и веществах:


- Пост о том, когда появились нанотехнологии и кто их придумал?  Нанотехнологии индейцев майя.


- Пост о 5 артефактах древнего мира созданных с применением нанотехнологий.


-  Пост о том, как российские ученые “открыли новый вид” наночастиц в квартире Святейшего патриарха Кирилла?


- Пост о том, содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году.


- Пост о боевых нейротоксинах на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей?

- Покажите это, если вас упрекают за цитирование Википедии.

Показать полностью 12
620

Российские ученые открыли реакцию для борьбы с ВИЧ (Известия, 13 сентября)

ИСТОЧНИК

Российские ученые нашли новую реакцию, которая позволила получить вещество, эффективно подавляющее вирусы гриппа, иммунодефицита человека (ВИЧ), простого герпеса (ВПГ) и
цитомегаловируса (ЦМВ).


Открытие сделали специалисты Центра энергетических наук и технологий Сколтеха и Института проблем химической физики РАН совместно с коллегами из других российских и зарубежных исследовательских центров.


«Мы синтезировали высокоэффективные ингибиторы (подавители) опасных вирусных инфекций, таких как ВИЧ, различные разновидности гриппа, вирус простого герпеса и цитомегаловирус», — рассказала автор исследования Ольга Краевая.


Найденная химическая реакция позволила получить целую серию ранее недоступных растворимых в воде производных фуллеренов (форма углерода), обладающих высокой противовирусной активностью.


«Обнаруженная нами уникальная «обращенная реакция Арбузова» позволяет осуществлять тонкую настройку противовирусных свойств новых соединений», — добавила Краевая.


Как считают ученые, полученные результаты открывают большие возможности для создания «истинных» противовирусных препаратов, что позволит бороться с инфекциями, которые сегодня не поддаются лечению.

Российские ученые открыли реакцию для борьбы с ВИЧ (Известия, 13 сентября) Наука, Новости, Медицина, ВИЧ, Сколтех, Известия
344

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий

Что было, то и будет; и что делалось, то и будет делаться, и нет ничего нового под солнцем.
Бывает нечто, о чем говорят: "смотри, вот это новое"; но это было уже в веках, бывших прежде нас.
Еккл. 1:9-10
Для начала я хотел бы поблагодарить модераторов за то, что они не отправляют меня в вечный бан сразу после прочтения названия поста. Я стараюсь держать планку и не уступать в сенсационности и мракобесности заголовков самым нашим лучшим газетам и телеканалам. На самом деле многие сенсации и невероятные факты даже не нужно выдумывать, они годами могут лежать под рукой незамеченными широкими массами населения. Вот о парочке таких удивительных фактов я сегодня и расскажу.
5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Люди считают нанотехнологии чем-то невероятно передовым, недоступным для простых смертных, признаком недостижимых знаний, гранью отделяющей наступившее будущее от дремучего прошлого.

Принято считать, что такое явление как нанотехнологии появились в конце XX века с появлением современной исследовательской техники. Само слово «нанотехнология» впервые было введено в оборот в 1974 году Норио Танигучи, который определил его как 

"технология производства, обеспечивающая сверхвысокую точность и сверхтонкие размеры, то есть точность и размеры порядка 1 нм (нанометра) или 10^−9 м. Название «нанотехнология» происходит от термина нанометр."

Другие отнесут появление концепции нанотехнологий к провиденческому выступлению нобелевского лауреата по физике Ричарда Фейнмана, который произнес в 1959 году:

Насколько я понимаю, принципы физики не говорят против возможности манипулирования вещами атом за атомом".

Фейнман также заявил, что в будущем мы сможем написать все тома «Британской энциклопедии» на головке булавки.

Более продвинутые поклонники науки, знают, что первым примером синтеза наночастиц считаются опыты Майкла Фарадея, проведенные еще в 1857 году, в которых были синтезированы коллоидные наночастицы золота.

В одном из прошлых постов я уже показывал, что такое представление о нанотехнологиях как исключительно передовой, современной и сложной сфере науки и техники сильно мифологизировано. На самом деле люди вполне себе применяли нанотехнологии, ну, примерно с... палеолита. В данном посте вашему вниманию будут представлены 5 древних нанотехнологий от железного века и античности до средних веков.


1. Армированная керамика с Корсики

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Кувшины с одной ручкой из некрополя Алалия/Алерия, V-IV века до нашей эры (фото: музей Алерия). Источник.


Время создания: V век до н.э. – I век н.э. (или 1940-е гг.)

Место создания: Корсика

Тип частиц: асбестовые волокна диаметром от 20 нанометров.

Функции наночастиц: армирование композитной керамики.


Исторический контекст

Контролируемое усиление керамической матрицы натуральными асбестовыми нановолокнами практиковалось еще тысячи лет назад. Итальянские ученые утверждают, самый старый настоящий нанокомпозит был «разработан» на Корсике во времена железного века с использованием натуральных асбестовых волокон из северо-восточной части острова. Наличие асбеста фактически предполагает определенный детерминизм, связанный с доступностью сырья. Найденные артефакты встречаются только в асбестовых районах северо-востока острова. Хронологически, изготовление этого типа керамики характерно для конца раннего железного века и становится доминирующим к концу III века до нашей эры, вплоть до периода Августа, когда этот тип керамики, сочетающийся с гребенчатым декором, исчезает.

Интерес к этой древней технологии также давний. Первое научное исследование керамических композитов, армированных длинными волокнами, было предпринято в 1838-1839 годах А. Бронгньяром известным керамистом, стеклодувом и специалистом по химии твердого тела, который основал Французский национальный музей керамики в Севре.

Несмотря на распространенное мнение, армированные композиты с длинными укрепляющими матрицу волокнами не являются современным изобретением, но применялись с древнейших времен. Асбестокерамика была широко распространена также на территории Финляндии и Карелии с V тыс. до н.э. по III век н.э., когда распространение оленеводства привело к переходу местных аборигенов к полукочевому образу жизни.

Армированная асбестом керамика все еще производилась на Корсике в 1940-х годах.

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Изображение асбеста (от греческого ἄσβεστος, — неразрушимый) вида сhrysotile (Mg3Si2O5(OH)4) сделанное с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Взято с сайта JEOL.


Технология создания.

Корсиканцы использовали смесь 3 к 1 земли (красная, черная или белая глина в зависимости от деревни) и асбеста. Волокна асбеста расщеплялись (но не разрывались) галькой, смешивались руками или ногами с сырой глиняной пастой, а затем смесь обжигалась при низкой температуре (~ 600-700°C) в деревенской печи. Эта технология применялась, чтобы сделать легкую, жесткую и пористую (герметичность достигалась в результате сгорания жира, меда и остатков молока) посуду для приготовления или хранения пищи. Чаще всего черная, эта посуда идеально подходила для бытового применения, и вполне успешно противостояла тепловым и механическим воздействиям.

Древние гончары быстро поняли, что недостаточно смешать лучшие волокна с лучшим матричным материалом. Такое сочетание не обязательно давало лучший композит, потому что правильное включение и расположение армирующей субстанции в матрице является ключевым параметром, который иногда требует компромисса в выборе подходящих компонентов.


Источники.

The fascinating world of nanoparticle research, Materials Today, 2013.


The ideal ceramic-fibre/oxide-matrix composite: How to reconcile antagonist physical and chemical requirements? Annales de Chimie Science des Matériaux, 2005.


The Use of Metal Nanoparticles to Produce Yellow, Red and Iridescent Colour, from Bronze Age to Present Times in Lustre Pottery and Glass: Solid State Chemistry, Spectroscopy and Nanostructure. Journal of Nano Research, 2009.


Techological approach of ceramic production at the end of the iron age at I Palazzi (North-Eastern Corsica). The Old Potter’s Almanack, 2015.


2. Египетский рецепт для окрашивания волос

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Реконструкция облика египетской женщины Меритамун (возлюбленная бога Амона), возраст 2000 лет. Университет Мельбурна.


Время создания: I век

Место создания: Египет

Тип частиц: наночастицы PbS диаметром 5 нм.

Функция наночастиц: окрашивание волос.


Исторический контекст.

Окрашивание волос с использованием соединений свинца практиковалось в Египте еще 4000 лет назад. Древние египтяне серьезно относились к уходу за волосами, а профессия парикмахера была достаточно уважаемой. Считалось, что древнеегипетский парикмахер должен уметь избавлять от вшей, чистить и ароматизировать волосы, скрывать признаки старения, окрашивая седые волосы, лечить от облысения и заставить выпасть волосы у врага. Египтяне использовали натуральные красители, которые могут проникать в глубь 6–14 слоев кутикулы волоса. Натуральные растительные красители не дают постоянного оттенка, хотя при частом применении можно добиться достаточно стойкого цвета. Основной цвет, который египтяне хотели бы достичь, был черный, имитирующий темно-коричневый цвет их юных волос. Одним из рецептов была мазь из ягод можжевельника и двух неопознанных растений, замешанных в пасту с маслом, а затем нагретых.

Исследовательская группа возглавляемая доктором Филиппом Вальтером, химиком из Национального научного центра в Париже, изучила древний рецепт окрашивания волос относящийся к греко-римскому периоду. Этот исследование было вдохновлено одним из их ранних проектов в сотрудничестве с L'Oreal по изучению древнеегипетской косметики. В рамках проекта анализировали образцы, хранящиеся в Лувре. Они показали, что египтяне использовали "мокрую химию" для синтеза соединений хлорида свинца, которые добавлялись в черный пигмент сульфида свинца (PbS), также известный как галенит, для придания лечебных свойств макияжу глаз и для лечения глазных болезней. Эта практика описана в римских текстах, датируемых I веком нашей эры.

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Наблюдение и идентификация с помощью электронной микроскопии (HRTEM) кристаллитов PbS внутри кортекса. (A) Электронная дифрактограмма: расстояние d соответствует элементарной ячейке PbS. (B) Микрофотография высокого разрешения типичного нанокристалла PbS. (C) Продольный разрез волос спустя 3 дня после окрашивания по египетскому рецепту. Источник.


Технология создания.

Авторы решили проверить конкретную египетскую формулу времен античности: на волосы наносится смесь оксида свинца PbO и гашеной извести Ca(OH)2 с небольшим количеством воды для образования пасты. Последовательное нанесение на седые или светлые волосы приводит к появлению черного цвета. Известно, что почернение волос происходит из-за осаждения кристаллов галенита (PbS) во время химической обработки. Источником свинца является окрашивающая паста, которую наносят на стержни волос, а сера, участвующая в реакции, получается из аминокислот кератина волос. Нанокристаллы PbS в среднем имеют размер около 5 нанометров, но слипаются в глобулярные агрегаты размером 200 нм.

Наблюдения продольных разрезов с помощью TEM (просвечивающая электронная микроскопия) показывают, что частицы PbS имеют тенденцию располагаться по линиям вдоль оси волосяного волокна.  Эти линии находятся на расстоянии около 8-10 нм друг от друга, что приблизительно соответствует расстоянию между длинными тонкими кератиновыми волокнами или «микрофибриллами» в коре волоса. Таким образом, оказывается, что организация микрофибрилл индуцирует выравнивание нанокристаллов галенита в волосе.

Данный процесс окрашивания является замечательной иллюстрацией синтетической наноразмерной биоминерализации с использованием формулы, датируемой античностью.


Источники.

Hair in Egypt, Encyclopaedia of the History of Science, Technology, and Medicine in Non-Western Cultures, 2008.


Early Use of PbS Nanotechnology for an Ancient Hair Dyeing Formula, Nano Lett., 2006.


Ancient Hair-Dyeing – A Nanoscience? Репортаж на Phys.org.


3. Кубок Ликурга

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Кубок Ликурга в отраженном (слева) и проходящем (справа) свете. Коллекция Британского музея.


Время создания: IV век н.э.

Место создания: Александрия, Римская империя.

Тип частиц: наночастицы золота и серебра диаметром 50-100 нм.

Функции наночастиц: создание оптических эффектов.


Исторический контекст.

Кубок Ликурга это стеклянная римская диатрета с фигурным рисунком, сделанная из дихроичного стекла и датируемая IV веком н. э. Кубок способен кардинально менять свой цвет в зависимости от освещения: в проходящем свете сосуд приобретает глубокий красный оттенок, а в отраженном свете становится непрозрачным зеленым.

Мифологические сцены на чаше изображают смерть Ликурга, царя фракийского племени эдонов от рук Диониса и его последователей. Ликург, человек гневного характера, напал на Диониса и одну из его менад, Амброзию. Амброзия позвала Мать-Землю, которая превратила ее в виноградную лозу. Менада в виде виноградной лозы обернулась вокруг царя. Чаша показывает момент, когда Ликург опутан лозой  метаморфозной нимфы Амброзии, а Дионис со своим тирсом вместе с пантерой, Паном и сатиром мучают его за его злое поведение.

Вероятно артефакт долгое время был частью церковной утвари или захоронен в саркофаге. Первые упоминания о нем относятся к середине XIX века, когда сокровище было приобретено семьей Ротшильдов. В 1958 году лорд Виктор Ротшильд продал его Британскому музею за 20 000 фунтов стерлингов.

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Технология создания.

Химический анализ показал, что стекло относится к обычному натриево-известково-кремнеземному типу стекол, аналогичному большинству других римских стекол (и современному оконному и бутылочному стеклу). Стекло также содержало дополнительно около 0,5% марганца, а также примерно 0,3% серебра и 0,04% золота. Определенную роль в коллоидном восстановлении металлов из раствора могла сыграть сурьма (0,3% в стекле), которую римляне добавляли при изготовлении стекла в качестве замутнителя и окислителя для обесцвечивания.

Дихроичный эффект достигается благодаря тому, что по всему материалу стекла рассредоточено небольшое количество наночастиц золота и серебра в форме коллоида. Частицы имеют лишь около 70 нанометров в поперечнике. При таком размере наночастицы приближаются к размеру длин волн видимого света, что порождает эффект поверхностного плазмонного резонанса.

Используемый при производстве процесс остается неизвестным. Скорее всего, сами производители не понимали технологию, и, вероятно, столкнулись с нужным эффектом в результате случайного «загрязнения» мелко измельченной золотой и серебряной пылью.


Источники.

Nanotechnology: from the ancient time to nowadays, Foundations of Chemistry, 2015.


Древнеримский кубок-хамелеон, Статья на сайте Элементы, 2017.


The Lycurgus Cup — A Roman nanotechnology, Gold Bulletin, 2007.


The Rothschild Lycurgus Cup, The Antiquaries Journal, исследование 1959 года.


4. Средневековая люстровая керамика

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Редкая люстровая ваза, Кашан, Персия, XIII век.


Время создания: IX-XVI века

Место создания: Ближний Восток, Средиземноморье.

Тип частиц: наночастицы серебра и меди размером 5-10 нм

Функции наночастиц: создание оптических эффектов.


Исторический контекст.

Люстр это одна из важнейших декоративных техник средневековой и ренессансной керамики, представляющая собой металлическое напыление на оловянно-матовую свинцовую глазурь. Такое декорирование приводит к появлению блестящих металлических отражений разных цветов (в основном, красных и золотых), иногда сопровождающихся переливающимися или дихроичными эффектами.

Техника нагрева стекла, покрытого прекурсором на основе серебра, была изобретена коптскими стеклодувами в Египте (и/или сирийскими стеклодувами?) в VI или VII веке. Металлическое декорирование люстром глазурованной керамики появилось в Месопотамии в течение IX века. Техника, позднее использовавшаяся в других странах Ближнего Востока (к X веку), распространилась по всему Средиземноморскому бассейну вместе с распространением исламской культуры (X–XIV века). Максимальное развитие техника люстра достигла в Испании, с XIV по XVI века, с производствами в Paterna и Manises, а затем в Италии, с XV по XVI век, с производствами Deruta и Gubbio.

Считается, что производство персидских люстровых изделий началось примерно в X веке, хотя основное развитие происходило при сельджуках в середине XII века. Материалы персидской глиняной керамики описаны в знаменитом Трактате о керамике Абула Касима (1301 год). Абу-Касим принадлежал к последнему известному поколению семьи Абу-Тахир, которая доминировала в люстровом гончарном производстве города Кашана не менее четырех поколений.

Рецепты создания люстра также описаны итальянцем Cipriano Piccolpasso в второй книге «Li tre libri dell'arte del vasajo» (Три книги о гончарном искусстве, 1557 год). Сравнение двух книг показывает, что ближневосточный и европейский люстр создавались аналогичными методами.

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Микрофотографии полученные методом TEM (просвечивающая электронная микроскопия) для перпендикулярных срезов поверхности глазури: а) месопотамский люстр (Аббасидский халифат, IX век, предоставлен доктором Ph. Sciau), b) Фатимидcкий красный люстр из Фустата (предшественник Каира) с) Копия современного гончара из Франции Eva Hundum, сделанная под золото и d) современный материал, разработанный для микроволновой адсорбции. Источник.


Технология создания.

По существу, нанесение меди/серебра производилось путем помещения смеси оксидов меди, серебра и солей (вероятно, сульфидов и сульфатов), вместе с уксусом, охрой и глиной на поверхность ранее глазурованной керамики. Затем система нагревалась примерно до 600◦C в восстановительной атмосфере, создаваемой путем введения коптящихся веществ в печь.  В этих условиях ионы металлов диффундировали в первый слой глазури и восстанавливались до металла.

Недавние работы показали, что люстр представлен гетерогенной нанокомпозитной пленкой металл-стекло толщиной несколько сотен нанометров. Квазисферические наночастицы серебра и меди диспергированы во внешних слоях глазури, что придает всей системе специфические оптические свойства. Аналогичные материалы сегодня синтезируются для возможного применения в оптоэлектронике.

Анализ методом просвечивающей электронной микроскопии (TEM) выявил двойной слой наночастиц серебра с меньшими размерами (5–10 нм) во внешнем слое и более крупными (5–20 нм) во внутреннем слое. Расстояние между двумя слоями является постоянным и составляет около 430 нм, что вызывает интерференционные эффекты. Свет, рассеянный вторым слоем, имеет фазовый сдвиг относительно света, рассеянного первым слоем, и, поскольку фазовый сдвиг зависит от длины волны входящего света, каждая длина волны рассеивается по-разному.

Люстровое декорирование демонстрирует удивительные оптические свойства благодаря наличию отдельных наночастиц диспергированных во внешних слоях глазури. Такие структуры создают красивый эффект радужности при зеркальном отражении с блестящими синими и зелеными цветами.


Источники.

The Use of Metal Nanoparticles to Produce Yellow, Red and Iridescent Colour, from Bronze Age to Present Times in Lustre Pottery and Glass: Solid State Chemistry, Spectroscopy and Nanostructure, Journal of Nano Research, 2009.


XAFS study of copper and silver nanoparticles in glazes of medieval middle-east lustreware (10th–13th century), Applied Physics A, 2006.


Примеры средневековой люстровой керамики на сайте Британского музея.


5. Дамасский меч Assad’ullah Isfahani

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Персидский шамшир (сильно изогнутая сабля), XVII век. Клинок, изготовлен, вероятно, самым известным персидским кузнецом Ассадуллой Исфахани (Лев Аллаха из города Исфахан). Шаги в вихревых узорах дамаска обозначают использование “Mohammeds ladder” wootz стали, или «kirk narduban». В картуше в виде слезы на персидском языке: عمل اسد الله اصفهانی «Работа Асада Аллаха Исфахани». В картуше в форме ромба на персидском языке: بنده شاه ولایت عباس «Раб шаха Trusteeship Abbas». Из коллекции Runjeet Singh.


Время создания: 1600-1628 года.

Место создания: Исфахан, Персия.

Тип частиц: углеродные нанотрубки и нанопроволоки цементита диаметров 40-50 нм.

Функции наночастиц: армирование композитной стали.


Исторический контекст.

Средневековые дамасские клинки были необычайно прочными, но при этом достаточно гибкими, чтобы изгибаться от рукояти до кончика. Согласно легенде они были настолько остры, что могли рассечь шелковый шарф, так же легко, как тело противника. Дамасская сталь, вопреки высокому содержанию углерода, придававшему ей твердость, оставалась невероятно пластичной. Способ достижения такого эффекта долго оставался загадкой. Другой характерной особенностью дамаска является необычный узор на поверхности в виде тонких изогнутых линий.

В 2004 Вернер Кохманн и Марианна Рейбольд из Дрезденского технического университета проводили исследование образцов дамасских сабель XVII века с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HR TEM). Именно тогда ученые совершили невероятное открытие, обнаружив в структуре исследуемых материалов цементитные (Fe3C) нанопроволоки и углеродные нанотрубки. Уникальной особенностью нанотрубок является сочетание прочности на растяжение и эластичности.

Исследуемая немецкими учеными сабля была предоставлена Бернским историческим музеем в Швейцарии. Эта дамасская сабля была создана в начале XVII века легендарным исфаханским кузнецом Ассадуллой Исфахани (1587- 1628) в Персии. Дамасские лезвия были выкованы из маленьких стальных брикетов, называемых «wootz». Руда, используемая для производства wootz, была добыта в индийских шахтах, истощенных в XVIII веке. Поскольку конкретная комбинация металлических примесей стала недоступной, способность производить дамасские мечи была утрачена.

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Прямая однородная слоистая частица с межплоскостным расстоянием 0,349 нм, что характерно для углеродных нанотрубок в этом случае многостенных, найденная в дамасской стали. Источник.


Технология создания.

Не ясно, как древние кузнецы производили обнаруженные наноструктуры. Немецкие исследователи полагают, что ключ к этому процессу лежит в небольших следовых количествах ванадия, хрома, марганца, кобальта и никеля в исходной руде. Чередование горячих и холодных фаз в процессе производства приводило к тому, что примеси никеля и кобальта действовали как катализаторы для образования углеродных нанотрубок, что, в свою очередь, способствовало бы формированию цементитных нанопроводов. Эти структуры формировались вдоль плоскостей, соответствующих распределению примесей. Это объясняет характерные волнистые полосы, придающие дамасским лезвиям необычный вид. Сочетание углеродной нанопроволоки из цементита, отличающейся невероятной твердостью, и углеродных нанотрубок, компенсирующих хрупкость стали, привели к появлению невероятного композитного материала древности.


Источники.

Nanowires in ancient Damascus steel, Journal of Alloys and Compounds, 2004.


Microstructure of a Damascene sabre after annealing, International Journal of Materials Research, 2006


Structure of several historic blades at nanoscale, Crystal Research and Technology, 2009


Discovery of Nanotubes in Ancient Damascus Steel, Physics and Engineering of New Materials, 2009


Carbon nanotechnology in an 17th century Damascus sword, Статья в National Geographic, 2008.


Примеры других работ Assad Ullah (если такой человек вообще существовал, а не является собирательным образом кузнецов Исфахана XVII века.)


Sabre or shamshir by Assad Ullah.


Булатная сабля работы Ассадулы Исфахана, XVII век, Персия.


Бонусы.

6. Фрески дворца майя Cacaxtla

5 артефактов древнего мира созданных с применением нанотехнологий Наука, История, Нанотехнологии, Микроскопия, Физика, Длиннопост

Mural del Templo Rojo, Cacaxtla, сайт с 3D моделями фресок дворца.


Время создания: 650-900 года н.э.

Место создания: Какаштла, Мексика.

Тип частиц: игольчатые и пластинчатые частицы палыгорскита диаметром ок. 50 нм;

металлические наночастицы размером 4.0+-0.6 нм.

Функции наночастиц: обеспечения резистивных свойств по отношению к окружающей среде;

создание оптических эффектов.


Исторический контекст и технология создания в моем прошлом посте Когда появились нанотехнологии и кто их придумал? Вперед в прошлое!


Заключение.

Наночастицы имеют удивительно долгую историю. Расцвет древних нанотехнологий приходится на позднюю Античность и Средние века. Особенно долгие традиции создание предметов с использованием разнообразных наночастиц имеет Египет, что однозначно свидетельствует о создании их цивилизации анунаками с планеты Нибиру.

Создание наночастиц не является ни эксклюзивным результатом современных исследований, ни ограничено искусственными материалами. Встречающиеся в природе наночастицы включают вирусы, органические (белки, полисахариды, и др.) и неорганические (оксигидроксиды железа, алюмосиликаты, металлы и др.) соединения, которые вырабатываются выветриванием, извержениями вулканов, лесными пожарами или микробиологическими процессами. Наночастицы не обязательно производятся современными синтетическими лабораториями, но, очевидно, существуют в природе в течение длительного времени, и, следовательно, их использование может быть прослежено до древних времен.


Спасибо, что дочитали до конца!

Если пост понравится, то попробую сделать продолжение про нанотехнологии в древней китайской керамике, средневековых европейских витражах, средневековой медицине и много других интересностей.

Показать полностью 11
4606

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году

Не судите, да не судимы будете, ибо каким судом судите, таким будете судимы; и какою мерою мерите, такою и вам будут мерить.
Мф. 7:1

Месяц назад я написал пост о сомнительных утверждениях в судебной экспертизе по делу о строительной пыли в квартире Святейшего патриарха Кирилла. Напомню суть дела. У патриарха русской православной церкви есть скромная обитель в Доме на набережной. В 2010 году святой келье был нанесен существенный ущерб (на 20 млн., как посчитал суд) из-за строительной пыли, которая попала из соседней квартиры, где делался ремонт.

Резонанс вызвали результаты экспертизы, проведенной сотрудниками ИОНХ им. Курнакова, в которой говорилось, что в образцах выявлены наночастицы и опасные соединения. В прошлом посте я обратил внимание на то, что опасными соединениями оказались песок и гипс, а одного из “выявленных” веществ не существует в природе. Также я предположил, что эксперты за наночастицы выдали наноразмерные структуры агрегированные на поверхности микрочастиц. Но это было лишь мое теоретическое предположение.

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

И вот меня настигла Господня кара. Внезапно мне выдался случай проверить моё утверждение на практике. В соседней комнате на работе начался ремонт. Ремонт столь интенсивный, что последние дни в коридоре стоит такая дымка, что можно почувствовать себя ёжиком в тумане.

Вот во что превратился диван в коридоре.

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Силуэт в виде крыльев ангела это вовсе не чудо Господне, как вы могли подумать, а след от чей-то задницы.


Пыль очень мелкодисперсная. И я решил пойти по стопам экспертов из ИОНХа. Для анализа пыли они использовали электронный микроскоп и энергодисперсионный спектрометр (ЭДС). Тогда я достал свой электронный микроскоп из верхнего ящика тумбочки, настроил окуляры и стал разглядывать пыль на поверхности дивана, ища наночастицы... Конечно, я шучу. Электронный микроскоп весит не меньше моего Ferrari California, а стоит и того больше. Поэтому наш электронный микроскоп прибит гвоздями к полу в специальной комнате. Туда я и отправился. Я взял специальный алюминиевый столик, наклеил кусок проводящей липкой ленты, и аккуратным прикосновением к подлокотнику дивана собрал образец на подложку. А затем, пока начальство опаздывало на назначенное нам совещание, решил таки взглянуть, что же это за наночастицы в строительной пыли нашли сотрудники ИОНХа.

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

И что же мы видим? Как я и ожидал пыль представляет собой микрочастицы в диапазоне от 1 до 100 микрон.

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Где же наночастицы?

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Давайте приблизим.

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Еще немного...

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

И еще чуть-чуть...

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

А вот и наша наночастица диаметром 50 нм. Осторожно! Не смотрите на нее долго. Как мы помним, она негативно влияет на ваше здоровье и может вызвать онкологическое заболевание. Не стоит её провоцировать.

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

А еще есть вот такие игольчатые частицы. Вашим легким не понравится, если они воткнутся в клетки вашего бронхиального эпителия. Но не волнуйтесь. Все эти частицы прочно агрегированы на микрочастицах, а потому вряд ли можно рассчитывать на какой-то специфический эффект от них. Но это уже к токсикологам.

Отдельных наночастиц я не обнаружил.


Давайте посмотрим из каких элементов состоят эти частицы. Сила ЭДС, помоги нам!

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Удивительно, но мы видим почти тот же набор элементов, который по всей видимости видели и специалисты ИОНХа: углерод и кислород из карбоната кальция, кремний из оксида кремния и силикатов, титан из рутила. Дополнительно мы наблюдаем примесь железа и калия.


Одна из самых маленьких частиц имеет размер 1 микрон. Давайте исследуем эту небольшую частицу.

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Немного увеличим...

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Построим карту распределения элементов...

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Теперь посмотрим на карты по отдельным элементам и…

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Хоть ЭДС не рассчитан на такое увеличение, можно заключить, что это частица оксида железа.


Итак, вывод. Как я и говорил ранее, наночастицы можно найти и на кирпиче. Но преимущественно взвешенная в воздухе мелкодисперсная строительная пыль состоит из частиц в диапазоне размеров от 1 до 100 микрометров. Отдельных наночастиц не обнаружено. Интересно, что каждая из крупных частиц представляет собой смесь сразу нескольких различных соединений: оксиды кремния, титана, железа, карбонаты калия, кальция, магния (не показан на представленных изображениях). Но есть и частицы индивидуальных соединений.


А теперь вопрос к юристам. Как мне теперь отсудить 20 миллионов рублей? Моему Ferrari причинен значительный ущерб.

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

А раритетному томику “Ландау, Лившица” боюсь потребуется дорогостоящая реставрация.

Содержит ли строительная пыль вредоносные наночастицы? Или как я оказался в той же ситуации, что и патриарх Кирилл в 2010 году Наука, РПЦ, Патриарх, Нанотехнологии, Микроскоп, Пыль, Ремонт, Длиннопост

Послесловие


- Другой мой пост о наночастицах в истории индейцев майя здесь.

- Мой самый православный пост здесь.

- Мой пост об удивительном сходстве истории американских чероки и российских черкесов.

- Мой Пост о малоизвестном средневековом королевстве в тропической Африке.


Если дойдут руки, то в следующий раз расскажу лайфхак о том, как увидеть наночастицы и молекулы без микроскопа.

Показать полностью 15
214

Физики из России сделали еще один шаг к созданию световых компьютеров

Физики из России сделали еще один шаг к созданию световых компьютеров Россия, Наука, Новости, Сколково, Длиннопост, Сколтех

МОСКВА, 27 июн – РИА Новости. Физики из России выяснили, как устроены светочувствительные молекулы, которые можно использовать в качестве основы для оптической памяти компьютеров будущего. Это поможет ускорить работу памяти и подобрать идеальный материал для ее создания, пишут ученые в Journal of Materials Chemistry С.

"Мы открыли связи между особенностями в структуре этих молекул и электрическими характеристиками памяти на их базе. Это позволяет нам направленно разрабатывать новое поколение материалов, необходимых для создания органических ячеек памяти и фотодетекторов", — отмечает Долгор Дашицыренова из Института проблем химической физики РАН.

Свет и другие типы электромагнитных волн переносят информацию гораздо эффективнее и быстрее, чем электрические сигналы, благодаря чему большая часть современных систем связи основана на оптоволокне и различных лазерных излучателях. Ученые давно пытаются заменить транзисторы и металлические дорожки внутри чипов их световыми аналогами, однако пока это не удается сделать по одной простой причине – движением света очень сложно управлять.


Подобную задачу могут решить наночастицы, способные поглощать один тип частиц света и излучать другие виды световых волн. За последние годы физики создали сотни подобных излучателей, очень эффективно конвертирующих один тип фотонов в другой.


Сейчас ученые пытаются решить следующую большую проблему – они разрабатывают системы, позволяющие хранить цифровую информацию в оптическом виде. Это ускорит работу световых компьютеров и позволит им считывать и записывать данные так же быстро, как они проводят вычисления.


Как сообщает пресс-служба "Сколтеха", относительно недавно физики обнаружили, что на эту роль подходят фотохромные органические соединения, способные менять свою структуру и цвет при облучении светом или при его отсутствии. Объединив их с обычными полевыми транзисторами, можно получить устройство, которое будет представлять собой примитивную однобитную ячейку памяти.


Четыре года назад первые подобные устройства создала группа российских ученых, которой руководил Павел Трошин, профессор "Сколтеха". Эти ячейки памяти очень быстро записывали и считывали данные и отличались высокой надежностью, однако ученые не знали, как именно они работают и как свойства фотохромного материала влияли на их поведение.


Трошин, Дашицыренова и их коллеги заполнили этот пробел в науке, проследив за тем, как три разных фотохромных пигмента из класса диарилэтиленов влияли на работу органического транзистора. Эти молекулы, похожие по структуре на гантель или цепь из трех крупных звеньев, отличались друг от друга лишь тем, что часть атомов водорода в них была заменена на кислород.


Для записи информации в подобные ячейки памяти достаточно одновременно пропустить через них ток, а также осветить при помощи лазера, который "переключит" молекулу фотохромного вещества в другое состояние. Для считывания данных свет не обязателен — информацию можно прочитать при помощи импульсов тока.


Как отметила Дашицыренова, появление атомов кислорода в определенной части молекула вело к тому, что она переключалась между состояниями быстрее, но при этом стабильность возбужденных состояний понижалась. По сути, это позволяло записывать информацию в нее только один раз.


С другой стороны, отсутствие кислорода повышало надежность хранения информации и переключения бита, но уменьшало максимальную скорость работы ячейки. Это говорит о том, что даже небольшие изменения в структуре светочувствительных веществ ведут к резким переменам в характере их работы в составе подобной памяти.


Раскрытие все этих особенностей фотохромных молекул, как надеются ученые, ускорит разработку световой памяти, поможет им подобрать идеальный материал для ее создания и поможет ей быстрее проникнуть в мир цифровой электроники.

https://ria.ru/20190627/1555969205.html

Показать полностью
378

Ученые Сколтеха и их зарубежные коллеги разработали первый в мире сверхбыстрый полностью оптический транзистор

Ученые Сколтеха и их зарубежные коллеги разработали первый в мире сверхбыстрый полностью оптический транзистор Сколтех, Ibm, Наука, Россия, Новости, Сколково, Открытие, Длиннопост

Группа ученых Сколтеха в сотрудничестве с коллегами из Исследовательского центра IBM в Цюрихе (Швейцария) и Университета Вупперталя (Германия) разработала полностью оптический транзистор нового типа на основе поляритонов в органических структурах. Этому научному достижению посвящена статья, опубликованная в ведущем научном журнале Nature Photonics [1], разместившим анонс этого исследования на своей обложке. В статье представлены результаты более чем двухлетнего тесного сотрудничества между Лабораторией гибридной фотоники Сколтеха под руководством профессора Павлоса Лагудакиса и Исследовательским центром IBM в Цюрихе. Ученым удалось создать первый в мире полностью оптический поляритонный транзистор, способный работать при комнатной температуре и имеющий беспрецедентно высокий коэффициент усиления. Специалисты считают, что данная разработка является большим шагом на пути к созданию сверхбыстрых оптических логических схем и приближает появление реальных оптических компьютеров [2].


Мы редко задумываемся над тем как устроены окружающие нас вычислительных системы, такие как ноутбуки и смартфоны, сегодня все они основаны на слаженной работе миллиардов электрических транзисторов, которые, пожалуй, являются одним из самых важных изобретений 20-го века. В основе работы транзистора лежит принцип управляемого протекания электрического тока (потока электронов). При протекании тока по электрическим цепям микросхем неизбежно происходит выделение энергии в виде тепла (это легко почувствовать, если просто держать телефон в руке). Количество тепловой энергии, выделяемой одним смартфоном, ничтожно мало, но ведь в мире существуют миллиарды таких устройств и тысячи центров обработки данных, в совокупности вырабатывающих колоссальное количество энергии впустую… Подсчитано, что мировая индустрия информационных и коммуникационных технологий, которая уже сейчас потребляет вдвое больше электроэнергии, чем вся Россия, к 2025 году будет потреблять до 1/5 мировых запасов электричества. Если вместо электронов использовать фотоны (элементарные частицы света), то эту серьезную проблему можно было бы решить при помощи оптического компьютера, позволяющего обрабатывать информацию со скоростью света, потребляя при этом гораздо меньше энергии. Ученые, разработавшие полностью оптический транзистор сделали большой шаг на пути к заветной мечте ‒ созданию оптического компьютера.


На первый взгляд может показаться, что фотоны являются идеальной заменой электронов, однако, до сих пор крайне низкая степень взаимодействия между фотонами существенно осложняла построение логических операций. Действительно, какой толк в получении идеальных сигналов на микросхеме, если их нельзя обработать? Для решения этой проблемы ученые Сколтеха и их коллеги из Исследовательского центра IBM в Цюрихе разработали новую структуру на базе органических полупроводников, в которой можно «смешивать» свет и вещество. Свет, попадающий в эту структуру, остается внутри нее и взаимодействует с веществом. В процессе этого взаимодействия образуются так называемые поляритоны, т.е. некий гибрид света (фотоны) и вещества (электроны). Придавая фотонам массу, поляритоны приобретают способность взаимодействовать между собой, что позволяет создавать оптические транзисторы и строить оптическую логику. Представленный исследователями новый полностью оптический поляритонный транзистор обеспечивает сверхвысокую скорость работы и рекордную эффективность. Показано, что тактовая частота нового транзистора может достигать 2 ТГц, что примерно в 1000 раз выше по сравнению с лучшими традиционным процессором. Если ранее разработки в данном направлении велись в основном в области сверхнизких температур, то с появлением органических полупроводников, способных работать при комнатной температуре, можно уже всерьез говорить о реализации реальных устройств на принципах поляритоники.


Создание оптического транзистора, несомненно, является крупным достижением, тем не менее, корректное выполнение логических операций требует подключения сразу нескольких транзисторов, что является значительной трудностью для многих ранее предложенных концептов. В частности, каскадное подключение нескольких транзистор в единую «фотонную цепь» оказалось весьма сложной, а в некоторых случаях и вовсе невыполнимой задачей.. Ученые из Сколтеха и исследовательского центра IBM осуществили одновременное каскадное подключение 3-х транзисторов для создания полнофункциональных логических вентилей «И» и «ИЛИ и тем самым наглядно продемонстрировав масштабируемость своей технологии. Логический вентиль, являющийся базовым элементом любой цифровой схемы, принимает на каждый из своих двух входов сигнал с уровнем 0 или 1, а на выходе возвращает сигнал 0 или 1 в соответствии с предварительно заданными правилами. Так поляритонный логический вентиль «И» на выходе возвращает 1, только если на обоих входах он принимает уровень сигнала 1, в противном случае вентиль возвращает уровень 0. Тогда как вентиль «ИЛИ» на выходе возвращает 1, если хотя бы на одном из двух входов он принимает сигнал с уровнем 1. При каскадном подключении выход одного транзистора подключают к входам нескольких транзисторов, что приводит к существенным потерям мощности сигнала. Для снижения потерь необходимо значительно усилить входной сигнал таким образом, чтобы на выходе получить сигнал гораздо большей мощности. Это условие является принципиальным требованием для осуществления сложной обработки цифровых сигналов. Исследователи продемонстрировали возможность усиления входного оптического сигнала в 6500 раз и получили рекордно высокие коэффициенты усиления в микромасштабе ‒ до 10 дБ/мкм. В ближайшие годы эта группа ученых планирует расширить рамки исследования и создать полные логические схемы на базе поляритонов, а также разработать более сложный «универсальный логический вентиль», на основе которого можно будет строить все логические операции.


За менее чем три года своего существования группа молодых исследователей под руководством профессора Павлоса Лагудакиса смогла добиться значительных успехов в разработке и демонстрации возможностей сложных фотонных технологий. Аспирант Сколтеха и соавтор исследования Антон Бараников отмечает: «Получить такие результаты удалось во многом благодаря сложнейшей оптической системе, над созданием которой я и остальные члены нашей группы трудились днем и ночью». Научный сотрудник Сколтеха и первый автор статьи Антон Заседателев добавляет: «Лаборатория гибридной фотоники Сколтеха ‒ это уникальное сочетание почти неограниченных экспериментальных возможностей – высококлассного, передового оборудования и команды молодых, талантливых, мотивированных исследователей. В этом состоит успех этой работы! Думаю, однажды фотонные процессоры работающие со скоростью света станут для нас такой же реальность, какой сегодня для нас является оптическая связь.».


Прорывные результаты, опубликованные в журнале Nature Photonics, служат наглядным примером плодотворного сотрудничества Сколтеха с международными промышленными партнерами. Ноу-хау Лаборатории гибридной фотоники, талант ее сотрудников и опыт специалистов Исследовательского центра IBM в Цюрихе ‒ главные слагаемые успеха этого проекта, который позволил не только продемонстрировать работоспособность полностью оптического транзистора нового типа, но и интегрировать его в базовые элементы логической схемы. Эта технология, находящаяся в процессе патентования, может лечь в основу будущих высокопроизводительных и мощных вычислительных платформ.

Литература:
[1] A. V. Zasedatelev, A. V. Baranikov, D.Urbonas, F.Scafirimuto, U.Scherf, T.Stöferle, R. F. Mahrt&P. G. Lagoudakis, “A room-temperature organic polariton transistor”, Nature Photonics 13, 378–383 (2019). Html link.
[2] Z. Sun &D. W. Snoke, “Optical switching with organics”, Nature Photonics 13, 370–371 (2019). Html link.

https://www.skoltech.ru/2019/06/uchenye-skolteha-i-ih-zarube...

Показать полностью
88

Ученые в России создали материал для быстрозаряжаемых аккумуляторов

Ученые в России создали материал для быстрозаряжаемых аккумуляторов Ученые, Аккумулятор, Разработка, Длиннопост, Сколтех, Зарядка, Наука, РАН, Рхту

Исследователи Центра энергетических наук и технологий Сколтеха вместе со специалистами Института проблем химической физики РАН и Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева разработали новый материал, который позволит улучшить характеристики быстрозаряжаемых металл-ионных аккумуляторов. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба Сколтеха.


Литий-ионные аккумуляторы на основе неорганических материалов (таких как оксиды, фосфаты и др.) сегодня занимают доминирующее положение на мировом рынке, но их совершенствование затруднено. Проблема может быть решена за счет применения в производстве органических соединений в качестве катодных материалов. Они обладают высокой удельной энергоемкостью, а также высокой скоростью заряда и устойчивостью к механическим деформациям, которых нет у тяжелых элементов, используемых в создании аккумуляторов сегодня. Экологичность обеспечивается за счет того, что органические материалы содержат только элементы, встречающиеся в живой природе, а значит могут производиться на основе возобновляемых ресурсов.


"Учеными Центра энергетических наук и технологий Сколтеха совместно с ИПХФ РАН и РХТУ им. Д. И. Менделеева, был создан новый полимерный катодный материал для быстрозаряжаемых металл-ионных аккумуляторов, превосходящий по многим характеристикам все предыдущие аналогичные разработки. <…> Полученные учеными результаты подтверждают перспективность использования органических соединений в качестве катодов для "быстрых" металл-ионных аккумуляторов. Дальнейшее развитие данного проекта может привести к созданию нового поколения аккумуляторных материалов, обладающих ещё большей емкостью при высокой скорости заряда. Именно такие аккумуляторы сейчас крайне востребованы на рынке портативных устройств и электромобилей", - говорится в сообщении.


Группа исследователей под руководством профессора Сколтеха Павла Трошина использовала для создания нового катодного материала на основе соединения полифениламинового ряда - одного из наиболее перспективных классов органических катодных материалов для металл-ионных аккумуляторов.


"Катодные материалы на основе политрифениламина и его аналогов, описанные в литературе, обладают потрясающими рабочими характеристиками в металл-ионных аккумуляторах. В частности, они демонстрируют высокий потенциал разряда, хорошую стабильность при циклировании, а также способны работать при больших скоростях заряда/разряда. Однако низкая удельная емкость известных полимеров данной группы ограничивает их коммерциализацию. Поэтому, нами была поставлена задача смоделировать и исследовать новые макромолекулы, потенциально обладающие более высокой энергоемкостью", - приводятся в сообщении слова первого автора научной работы, аспиранта Сколтеха Филиппа Обрезкова.
Помимо литиевых аккумуляторов ученые смогли создать перспективные натрий- и калий-ионные образцы. Специалисты Сколтеха отмечают, что использование органических катодных материалов позволяет полностью отказаться от использования дорогостоящих соединений лития при производстве аккумуляторов, заменив их на дешевые соли натрия и калия. Результаты исследований опубликованы в Journal of Material Chemistry A.

Отсюда

Показать полностью
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: