Как грозы и штормы в тропосфере влияют на ионосферу — и почему это важно для связи и навигации

Ученые из Калининградского филиала Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова РАН изучили, как мощные метеорологические процессы в нижней атмосфере могут вызывать возмущения в ионосфере.

🌩 Речь идет о внутренних гравитационных волнах — это волны, которые возникают в атмосфере, например, во время сильных штормов, и способны распространяться вверх, от тропосферы к термосфере и ионосфере. Несмотря на то что источник находится сравнительно низко, эффект может проявляться на высотах в сотни километров.

📊 Исследователи оценили, как такие волны влияют на F2-слой ионосферы — область с максимальной электронной плотностью, которая играет ключевую роль в распространении радиоволн. Для этого использовали численное моделирование, учитывающее диффузию ионосферной плазмы и возмущения нейтрального ветра, вызванные атмосферными волнами.

Расчеты показали, что в геомагнитно-спокойных условиях возмущения нейтрального ветра с периодом в несколько часов могут заметно менять параметры ионосферы:
➡️ электронная плотность в максимуме F2-слоя уменьшается примерно на 12%;
➡️ высота максимума F2-слоя увеличивается примерно на 10 км.

🌧 Иными словами, сильные метеорологические явления в тропосфере способны «откликаться» в верхней атмосфере и менять ее состояние. Такие эффекты могут влиять на радиосвязь, распространение коротких волн и работу спутниковых навигационных систем.

📖 Подробнее о работе

#обзор_статьи

🔬 «Наноловушки» для извлечения золота из электронных отходов
Химики Томского политеха вместе с коллегами из Китая создали двумерные органические каркасы со встроенными «наноловушками», которые захватывают ионы золота и под видимым светом восстанавливают их до металла. Метод позволяет извлекать до 99,2% золота даже из сложных смесей и выглядит как более экологичная альтернатива традиционным технологиям переработки электронного лома.
📖 Advanced Materials

🧪 Создан простой способ отличать разные типы коллагена
Учёные предложили метод распознавания коллагена I и III типов по соотношению всего двух аминокислот в спектрах. Подход может пригодиться для анализа биотканей, диагностики нарушений соединительной ткани и создания биомедицинских материалов.
📖 Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy

🧪 Фотокатализаторы из диоксида титана сделали на шаблоне овечьей шерсти
Специалисты Института катализа СО РАН и ИГХТУ синтезировали фотокатализаторы на основе допированного TiO₂, используя овечью шерсть как биотемплат. Полученные материалы работают не только под ультрафиолетом, но и в видимой области, что делает их перспективными для очистки воды и воздуха.
📖 Journal of Alloys and Compounds

💡 Наносенсор на основе углеродных точек и нейросети проверит воду на тяжёлые металлы
В МГУ разработали систему, где углеродные точки меняют люминесценцию в зависимости от состава раствора, а нейросеть по спектру сразу определяет концентрации семи загрязнителей. Разработка может стать основой портативных анализаторов для сточных и природных вод.
📖 Scientific Reports

⚡️ Физики ИТМО нашли способ сверхбыстро управлять светом с помощью лазера
Исследователи показали, что экситон-поляритонами в фотонном волноводе можно управлять сверхкороткими лазерными импульсами менее чем за пикосекунду. Такой подход важен для будущих фотонных чипов, оптических модуляторов и вычислительных систем для ИИ.
📖 Applied Physics Letters

💧 Предложен новый подход фотокаталитического получения водорода
Международная группа с участием российских учёных показала, как скручивание двух слоёв нитрида углерода меняет распределение электронов и открывает путь к новым фотокатализаторам для получения водорода. Работа лежит на стыке твистроники, физхимии и материаловедения.
📖 Computational Materials Science

🪥 Мезопористый силикагель предложили для охлаждения дата-центров
Химики Института катализа СО РАН показали, что мезопористый силикагель может использовать низкопотенциальное бросовое тепло серверов для дополнительного кондиционирования. По расчётам авторов, это способно снизить энергопотребление дата-центров примерно на 22%.
📖 Energy

💥 Светящиеся наночастицы помогут измерять температуру микрочипов
Учёные создали люминесцентные наночастицы с ионами эрбия и иттербия для бесконтактной термометрии микроэлектроники. Материал точно работает в диапазоне 25–110 °C и может применяться не только в микросхемах, но и в биомедицине для измерения температуры клеток.
📖 Applied Materials Today

💨 Сибирские химики нашли способ перерабатывать глицерин в поглотители CO₂
Исследователи из Института катализа СО РАН используют никелевые катализаторы, чтобы превращать побочный продукт биодизеля — глицерин — в аминовые абсорбенты для улавливания углекислого газа. Это направление может быть полезно для технологий декарбонизации и «зелёной» химии.
📖 Sustainable Chemistry and Pharmacy

📸 Фото: Ирина Баранова (Научная Россия), ФИЦ «Институт катализа СО РАН», Кирилл Лаптинский (НИИЯФ МГУ), Дмитрий Григорьев (ИТМО)

#научный_дайджест

#азбука_химфизики

🧪 Энергия активации — это минимальный энергетический порог, который системе нужно преодолеть, чтобы реакция вообще пошла. Проще говоря: мало того, что реагентам «выгодно» превратиться в продукты, им еще нужно добраться до состояния, в котором старые связи уже начинают разрушаться, а новые — формироваться.

☝️ Именно поэтому далеко не каждая химическая реакция идет сама собой быстро. С точки зрения термодинамики продукт может быть выгоднее исходных веществ, но если между ними стоит высокий энергетический барьер, система может очень долго оставаться в исходном состоянии. Классический бытовой пример — горючие вещества. Бумага или бензин вполне способны окислиться кислородом воздуха, но без искры, нагрева или пламени процесс часто не стартует. Не потому, что реакция невозможна, а потому что ей нужно помочь преодолеть барьер.

В химической физике энергия активации — это один из ключей к пониманию скорости процессов.

📈 Чем выше этот барьер, тем меньше частиц при данной температуре смогут его преодолеть, а значит, тем медленнее будет идти реакция. И наоборот: если барьер низкий, реакция может идти заметно быстрее. Именно поэтому нагрев так сильно влияет на кинетику — он увеличивает долю молекул, у которых хватает энергии на «удачную попытку».

Но здесь особенно важно вот что: энергия активации — это не просто число из уравнения. За ней стоит вполне физический смысл. Когда молекулы сталкиваются, они не превращаются в продукты мгновенно. Сначала система должна пройти через очень неустойчивую конфигурацию, в которой прежнее состояние уже теряет устойчивость, а новое еще не оформилось до конца. Этот участок реакционного пути и связан с тем самым энергетическим подъемом.

Именно поэтому катализаторы так важны: они не «добавляют энергии» реакции, а предлагают ей другой маршрут — с более низким барьером. В результате одна и та же химическая задача решается легче. Для химической физики это принципиальный сюжет: мы постоянно пытаемся понять, как устроен этот барьер, от чего он зависит, как меняется в поле, на поверхности, в растворе, в плазме, в наноструктуре или в биомолекулярной системе.

✍️ Если совсем коротко, энергия активации — это цена входа в химическое превращение. И очень многое в поведении вещества определяется именно тем, насколько эта цена высока.

В следующий раз, когда будете смотреть, как одна реакция идет бурно, а другая как будто «не хочет начинаться», можно мысленно представить не каприз вещества, а вполне конкретный энергетический барьер, который частицы пытаются взять.

💡 Светоотражатель из ПТФЭ: как гамма-облучение улучшает отражение света

👨‍🔬 Ученые ФИЦ ХФ РАН совместно с коллегами из ОИЯИ, ФИЦ ПХФ и МХ РАН и НИЯУ МИФИ запатентовали способ изготовления светоотражателя на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) — материала, более известного многим как тефлон.

🔍 Разработка относится к области оптического приборостроения и может применяться в самых разных направлениях: от фотометрии и экспериментальной ядерной физики до систем очистки воздуха от биоаэрозолей.

⚙️ В чем суть технологии?
Сначала из пластины блочного ПТФЭ формируют заготовку методом микрофрезерования, а затем подвергают ее гамма-облучению изотопом кобальта-60 на воздухе при температуре 55–65 °C. Ключевой параметр процесса — поглощенная доза излучения от 0,1 до 15 кГр.

Почему это работает?
Облучение вызывает на поверхности полимера радиационно-индуцированную кристаллизацию. В результате формируются новые структурные элементы — сферолиты, грани которых эффективнее рассеивают и отражают свет. Дополнительную роль играет и развитие микрошероховатости поверхности за счет радиационного окисления, что также повышает отражательные характеристики материала.

✔️ Итог — получение светоотражателя с высокой отражающей способностью в широком спектральном диапазоне: от 250 до 850 нм.
❕ Это важно, поскольку такой диапазон охватывает и ультрафиолетову, и видимую, и часть ближней инфракрасной области.

При этом технология не только эффективна, но и сравнительно проста по реализации.

➡️ Исследователи показали, что именно диапазон доз 0,1–15 кГр является оптимальным: при больших дозах начинают накапливаться продукты радиолиза и деструкции ПТФЭ, что, наоборот, ухудшает оптические свойства материала.

👍 Такие разработки показывают, как тонкая настройка структуры полимера на микроуровне позволяет получать материалы с заданными функциональными свойствами — в данном случае с улучшенной способностью отражать свет для научных и прикладных задач.

📋 Подробности

#патенты_ФИЦ_ХФ_РАН

Делимся классной новостью от Александра Ксенофонтова — одного из победителей конкурса научных работ Фонда «Развитие химической физики» прошлых лет.

🧪 Вместе с коллегами он запустил веб-приложение LabMonitor для управления лабораторными запасами и ведения календаря рабочего времени на приборах:
labmonitor.isc-ras.ru

Что умеет сервис:
🔹 помогает контролировать расходники и запасы в лаборатории
🔹 позволяет вести календарь занятости приборов
🔹 поддерживает совместную работу команды

👨‍🔬👩‍🔬 В приложении можно создать свою лабораторию и пригласить коллег, назначив им разные роли — например, администратора или пользователя. Это удобно для организации общей работы и более прозрачного доступа к ресурсам.

✈️ Все вопросы вы можете задать в чате поддержки

Поздравляем Александра и коллег с запуском полезного инструмента для научных лабораторий!

#азбука_химфизики — С = Столкновение

💥 Кажется, что столкновение — это что-то про удар, резкое соприкосновение и хаос. Но в химической физике столкновения — это основа почти всего, что происходит с молекулами и атомами.

🔭 Именно при столкновениях частицы обмениваются энергией, меняют направление движения, возбуждаются, «успокаиваются» или вступают в реакцию. Проще говоря, без столкновений не было бы ни горения, ни образования новых веществ, ни многих процессов в атмосфере, плазме и живых системах.

📈 Но важно не только само столкновение, а то, каким оно было.
Одни столкновения проходят почти незаметно: частицы просто разлетаются, слегка изменив траекторию. Другие приводят к передаче энергии. А некоторые запускают химическую реакцию — если энергии и взаимной ориентации молекул оказалось достаточно.

👨‍🔬 Поэтому для химфизика столкновение — это не случайный «контакт», а целое событие с множеством параметров:
скорость, энергия, угол, ориентация, внутреннее состояние частиц.

🔍 Изучая столкновения, ученые понимают, как именно на микроскопическом уровне устроены процессы, которые мы потом видим как пламя, взрыв, свечение, реакцию или даже стабильность вещества.

✍️ Столкновение — это момент, когда в мире молекул что-то может измениться.

🗓️ Результаты первого этапа Конкурса научных работ Фонда «Развитие химической физики» будут объявлены 22 апреля.

🔍 Экспертный совет продолжает внимательно изучать поступившие работы. Мы видим большой интерес к теме новых полимерных и композитных материалов для биомедицины и очень ценим высокий уровень присланных исследований!

📃 Напомним, что на конкурс было подано 117 заявок из 20 городов России, и каждая из них требует тщательной оценки.

🔬 Чтобы провести экспертизу максимально внимательно и объективно, нам потребуется немного больше времени. Результаты первого этапа конкурса будут объявлены через неделю — 22 апреля 2026 года.

🎥 Второй этап конкурса пройдет в прямом эфире, и все наши подписчики смогут увидеть выступления авторов работ, прошедших на второй этап. Это редкая возможность познакомиться с актуальными исследованиями, увидеть сильные проекты и поддержать участников.

📇 А после подведения итогов мы запустим серию постов о работах победителей, чтобы подробнее рассказать о лучших исследованиях конкурса.

✔️ Подписывайтесь, чтобы не пропустить результаты, прямой эфир и дальнейшие публикации о самых интересных научных проектах!

#научный_конкурс