В сентябре российским учёным удалось на шаг ближе подойти к созданию сверхпроводников при комнатной температуре, сконструировать устройство для общения с людьми с одновременными нарушениями зрения, слуха и речи, аналогов которому нет в мире, синтезировать вещество для биосеноров, превосходящее природные частицы по эффективности в 200 раз, а также предложить способ для улучшения существующих солнечных батарей.
💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России.
В СФУ создали монослой из молекул лития — важный шаг к наноэлектронике
💡Простыми словами
Учёные впервые в истории смогли сделать очень тонкий стабильный слой из особых молекул лития на поверхности меди. Это открывает огромные возможности на пути к созданию микроскопических электронных устройств. Также эти слои из особых молекул можно будет использовать для создания лекарств, например, противораковых.
👨🔬 Детально
Учёные международного научно-исследовательского центра спектроскопии и квантовой химии НИЧ СФУ совместно с коллегами из Японии, Южной Кореи и Швеции смогли получить и изучить монослой эндоэдральных фуллеренов, допированных литием на поверхности меди. Эндоэдральные фуллерены — это объекты нанометровых размеров с уникальными физико–химическими свойствами и перспективами практического применения в биологии и медицине (например, при создании противораковых лекарств), а также в наноэлектронике. Однако литий часто покидает полость молекулы, так как она недостаточно стабильная. Поэтому создать чётко определённый монослой Li@C60 на поверхности меди было непостижимой до этого момента задачей. Данное исследование открывает большие перспективы в области органической электроники. Однако это лишь первый шаг и до практического применения технологии ещё очень далеко.
Химики МГУ создали биосенсор, работающий в 200 раз лучше природных ферментов
💡Простыми словами
Для того, чтобы измерять концентрацию перекиси водорода в организме человека, используют сенсоры, которые делают из природных органических элементов. Недавно учёным удалось создать неорганический материал, который работает в 200 раз лучше аналогов. Это можно использовать как в медицинской практике, так и для различных биологических исследований.
👨🔬 Детально
Перекись водорода (Н2О2) — химически очень активное соединение, применяемое практически везде (для обесцвечивания тканей и волос, обеззараживания ран, производства пенистых материалов и так далее). Однако оно также травматично для крупных организмов (при попадании вовнутрь) и губительно для микроскопических. При этом у человека Н2О2 может образовываться при разных патологических процессах, например, нарушениях кислородного обмена. Для определения концентрации перекиси водорода можно использовать биосенсорные устройства на основе пероксидазы — природного фермента, который в живых организмах обеспечивает защиту от разрушительной активности Н2О2.
Химики МГУ имени М.В. Ломоносова предложили новый способ получения неорганических наночастиц (нанозимов) с ультравысокой пероксидазной активностью на основе берлинской лазури — доступного синего пигмента, который чрезвычайно чувствителен к перекиси водорода. Оказалось, что изготовленные новым способом частицы превосходят природную пероксидазу по эффективности катализа в 200 раз. Эти нанозимы стабильны и очень активны, а их размер можно менять, выбирая компонентный состав раствора для синтеза и прикладываемое напряжение. Это позволит использовать их для клеточных исследований и для промышленного производства биосенсоров.
В Красноярске выделили и изучили частицы угольной золы размером меньше 10 микрон
💡Простыми словами
Угольная зола, выбрасываемая заводами и электростанциями, загрязняет природу и вредит здоровью человека. Однако до недавнего времени учёные даже не могли толком изучить её мельчайшие частицы. Оказалось, что она состоит в основном из полезных компонентов. А значит, её можно перерабатывать и применять для производства полезных вещей, что также поможет сделать окружающую среду более чистой.
👨🔬 Детально
Угольные электростанции ежегодно производят 38% мирового объёма электроэнергии и около 1 миллиарда тонн летучей золы в качестве техногенных отходов. Летучие золы являются сложным для изучения и использования объектом, поскольку неоднородны по размеру, составу, морфологии глобул и так далее. Кроме того они содержат частицы-аэрозоли класса PM2.5 с размером меньше 2,5 микрометра, которые практически постоянно находятся в атмосфере во взвешенном состоянии и не выводятся из легких человека. Учёным Красноярского научного центра СО РАН впервые в мире удалось выделить магнитные фракции микросфер PM2.5, PM2.5-10, PM10 из летучей золы экибастузского угля и определить их характеристики. Оказалось, что эти компоненты обладают уникальными технологическими свойствами, благодаря которым могут использоваться во многих современных технологиях. Например, эти частицы можно использовать для создания высокоэффективных микросферических функциональных материалов — сорбентов, магнитных носителей, катализаторов и биосенсоров. Кроме того, их переработка позволит снизить загрязнение окружающей среды вредными для здоровья человека частицами-аэрозолями.
Российские инженеры создали устройство для полноценного общения со слепоглухонемыми людьми
💡Простыми словами
В России создали рабочую модель уникального устройства, которое позволяет общаться с людьми с одновременными нарушениями зрения, слуха и речи. Оно выглядит как джойстик, работает в паре с приложением для мобильных телефонов и не требует от людей без нарушений дополнительных знаний.
👨🔬 Детально
Инженеры НИТУ «МИСиС» и конструкторское бюро Karfdov Lab по заказу компании 4Blind разработали коммуникатор «ВиброБрайль». Это устройство предназначено для коммуникации с людьми с одновременными нарушениями зрения, слуха и речи. Оно оборудовано 6 кнопками на фронтальной панели и встроенными тактильными элементами, передающими пользователю на кончики пальцев сигналы по принципу шрифта Брайля. Также для работы необходимо мобильное устройство с установленным специальным приложением. Человек набирает на «ВиброБрайле» кнопками слово и нажимает «ввод». Информация передаётся на мобильное устройство и озвучивается через динамики. Собеседник произносит то, что хочет ответить, его речь переводится в текст, а текст конвертируется в тактильные сигналы по принципу шрифта Брайля и передаётся обратно на «ВиброБрайль». Связь осуществляется через Bluetooth. Прямых аналогов устройства нет ни в России, ни за рубежом.
Российские учёные в шаге от создания сверхпроводников при комнатной температуре
💡Простыми словами
Материалы, обладающие нулевым электрическим сопротивлением при комнатной тепературе, — это мечта современных учёных. Раньше они могли добиться подобного эффекта только под очень большим давлением, что невозможно повторить в повседневных условиях. Теперь учёные нашли материал, который показывает нужные свойства под низким давлением, но при очень низкой температуре. Теперь им нужно лишь соединить старые и новые знания. Тогда в электронике произойдёт невероятный скачок.
👨🔬 Детально
Над созданием сверхпроводников (материалов, обладающих нулевым электрическим сопротивлением) учёные работают уже очень давно. Однако добиться сверхпроводимости можно либо при экстремально низких температурах, близких к абсолютному нулю, либо при экстремально высоком давлении (гидрид лантана LaH10 становится сверхпроводником при температуре −23 °С и давлении в 1,7 миллиона атмосфер). Теперь же учёными из Сколтеха и нескольких китайских университетов было завершено исследование сверхпроводимости двух супергидридов церия — открытого в 2019 году CeH9 и впервые синтезированного CeH10. В результате выяснилось, что они демонстрируют стабильность и сверхпроводимость с критической температурой до -160 °С при низком давлении (около 0,8 миллиона атмосфер). Таким образом, LaH10 переходит в сверхпроводящее состояние при более высоких температурах, в то время как CeH10 обладает стабильностью при более низких давлениях. Теперь учёным предстоит понять, каким образом нужно соединить элементы, чтобы достигнуть сверхпроводимости при более высоких температурах и более низком давлении в тройных гидридах.
Исследователи Сколтеха нашли способ улучшить солнечные батареи
💡Простыми словами
Возобновляемые источники энергии не загрязняют природу и не заканчиваются со временем. Поэтому разработка эффективных способов добычи возобновляемой энергии — приоритетная задача современных учёных. Одним из примеров являются солнечные батареи для преобразования энергии Солнца в электричество. Недавно учёные нашли новые экологически чистые материалы для создания более эффективных солнечных батарей.
👨🔬 Детально
Скорейший переход на экологически чистые и возобновляемые источники энергии — это одна из главных задач человечества в современном мире. Однако для этого учёным нужно работать над существенным повышением эффективности текущих технологий. Исследователи из Сколтеха как раз в сентябре продемонстрировали первые результаты, по улучшению органических и перовскитных солнечных элементов для батарей, которые могут вытеснить существующие коммерческие солнечные элементы на основе кристаллического кремния. Их основное преимущество — низкая стоимость нанесения светочувствительного слоя из раствора. Главным же недостатком остается низкая стабильность таких устройств.
Чтобы оптимизировать состав светочувствительного слоя и обеспечить его надёжную защиту используют сопряжённые полимеры. Это органические материалы, структуру которых образуют чередующиеся донорные и акцепторные компоненты. Учёным Сколтеха удалось синтезировать новый сопряжённый полимер, цепь которого содержит звено на основе изомера известного красителя индиго — изоиндиго. Далее материал испытали в органических солнечных батареях в качестве компонента фотоактивного слоя, а также в перовскитных солнечных батареях в качестве дырочно-транспортного слоя. В результате органические и перовскитные солнечные батареи показали высокие эффективности: 15,1% и 4,1%, соответственно.
