Производство германиевых анодов для батарей станет проще и дешевле

Германий и его производные широко применяются в микроэлектронике, оптике, «зеленой» энергетике и сенсорике. Однако оксид германия, один из используемых исходных материалов, имеет ряд недостатков, в том числе высокую стоимость и плохую растворимость. В одном литре воды растворяется лишь 4,3 грамма вещества. Это затрудняет дозирование ингредиентов при синтезе производных, а для получения значительного количества продукта необходим большой объем водного раствора или использование высококонцентрированных растворов щелочи. К тому же оксид германия обычно содержит примеси, что создает необходимость дополнительной очистки и снижает выход конечного продукта.

Ранее ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН🏛 разработали простой и быстрый способ получения оксида германия из пероксогерманата аммония. Растворимость вещества достигала 100 грамм на 1 литр воды, при этом его масса на выходе составила почти 100% от массы первичных ингредиентов. В новом исследовании ученые ИОНХ РАН совместно с зарубежными коллегами применили полученный ранее высокорастворимый оксид германия в качестве исходного вещества для синтеза композитных материалов, в дальнейшем использованных при создании анодов для литий-ионных аккумуляторов.

Работа опубликована в журнале 📕International Journal of Molecular Sciences (IF = 6.21)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/671
#новости

Трансплантация стволовых клеток запустила восстановление роговицы

Роговица представляет собой переднюю прозрачную оболочку глаза у животных и человека. Она выполняет барьерную функцию, защищая орган зрения от воздействия внешних факторов, например, от попадания мелких предметов и химических веществ, потоков воздуха и перепадов температуры. Роговица служит естественной линзой, через которую свет попадает на сетчатку глаза, отвечающую за формирование изображения и преобразование его в нервные импульсы. Однако прозрачность роговицы может утрачиваться из-за ее механических повреждений, химических или термических ожогов, а также из-за врожденных наследственных заболеваний.

Помутнение роговицы связано с развитием лимбальной недостаточности. При этом заболевании нарушаются функции стволовых (лимбальных) клеток ткани роговицы или уменьшается их количество. Прозрачная оболочка глаза перестает обновляться за счет стволовых клеток лимба и постепенно замещается соседствующей с ней непрозрачной конъюнктивальной тканью. В результате на глазу формируется непрозрачное бельмо, препятствующее попаданию света на сетчатку и нарушающее зрительную функцию глаза.

Трансплантация стволовых клеток может положительно сказаться на остроте зрения при лимбальной недостаточности. К такому выводу пришли российские исследователи. Созданный ими клеточный продукт был протестирован на кроликах и показал свою эффективность. В перспективе полученные результаты помогут разрабатывать клеточные препараты для лечения заболеваний роговицы у человека.

Работа опубликована в журнале 📕International Journal of Molecular Sciences (IF = 6.21)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/673
#новости

Математики решили одну из ключевых проблем теории управления

Фазовая подстройка частоты широко используется в распределенных компьютерных архитектурах, современных телекоммуникациях, системах глобальной навигации и многих других приложениях. Под ней понимают автоматические системы регулирования по принципу «лидер-ведомый», которые сравнивают входной сигнал с подстраиваемым и выводят разницу между их фазами. Если разница выходит за заранее установленные пределы, то при помощи управления генератором частота подстраиваемого сигнала изменяется до значения, максимально близкого к частоте входного.

Чтобы система продолжала работать стабильно в случае сбоев или отклонений, настроить ее частоту нужно быстро, буквально за один такт, однако до сих пор не существовало строгого математического описания того, как это можно сделать. Проблему, названную в честь сформулировавшего ее инженера Флойда М. Гарднера, удалось решить математикам из Санкт-Петербурга. Результаты их исследования позволят разработать полностью аналитические и строгие компьютерные подходы к управлению стратегически важными объектами и не зависеть от импортных чипов для фазовой подстройки.

Работа опубликована в журнале 📕IEEE Transactions on Automatic Control (IF = 6.55)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/675
#новости

Ультразвуковая обработка улучшила структуру и вкус адыгейского сыра

Обеспечение продовольственной безопасности страны сейчас как никогда актуально, и исследования в области пищевой промышленности поддерживаются на государственном уровне. Значительную часть рациона людей составляет молоко (в основном коровье, но приобретают популярность и другие виды, например, козье) и продукты, получающиеся при его переработке. Одна из основных задач на молочном производстве — обезвредить содержащиеся в сыром молоке микроорганизмы, которые не только вызывают его порчу, но и могут стать причиной отравления людей. Для ее решения используются различные высокотемпературные способы стерилизации и пастеризации, но они зачастую трудоемкие и влияют на качество конечного продукта, например, содержащиеся в нем полезные вещества разрушаются. Поэтому актуальна разработка альтернативных способов переработки молока для увеличения сроков годности, сохранения пищевой ценности и улучшения структурно-механических и вкусовых характеристик продуктов.

Российские исследователи вместе с индийским коллегой решили выяснить, как влияет акустическая кавитация на физико-химические и органолептические показатели, а также микроструктуру адыгейского сыра из коровьего и козьего молока и их смеси. Такая обработка предполагает воздействие ультразвуком (был выбран режим — 45 кГц в течение 17 минут), при котором в жидкости возникают пузырьки, лопающиеся и создающие «микровзрывы», способные уничтожать микроорганизмы и изменять структуру молекул, в частности белков. После обработки ученые запускали свертывание молока с сывороткой и изготавливали мягкий соленый сыр по требованиям ГОСТ.

Работа опубликована в журнале 📕Ultrasonics Sonochemistry (IF = 9.34)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/674
#новости

Ученые настроили свечение сине-зеленых металл-органических соединений

Белые органические светодиоды считаются наиболее экономичными источниками света, используемыми для уличного, бытового и дисплейного освещения. В таких устройствах белый свет формируется за счет нескольких люминофоров, излучающих в синей, зеленой и красной спектральных областях. В основе одного из наиболее популярных классов  материалов для  органических светодиодов лежат комплексы сложных органических молекул с металлами платиновой группы. Такие излучатели высокоэффективны, но очень дороги в производстве, а потому использовать массово их может быть невыгодно, особенно учитывая непрерывный рост цен на платиновые металлы.

В своей новой работе исследователи из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН🏛 вместе с российскими и итальянскими коллегами создали люминофоры на основе гетероциклических β-дикетонов — органических молекул, в которых две карбонильные кислород-содержащие группы разделены  одним атомом углерода (метиленовой группой), и также имеются циклические фрагменты, содержащие атомы углерода и азота. Такие соединения легко образуют люминесцирующие комплексы с рядом металлов.

Интерес к таким молекулам обусловлен тем, что характеристиками их излучения, например, яркостью и цветом, можно легко управлять, внося небольшие изменения в структуру молекулы. Однако такие β-дикетоны имеют крайне низкую эффективность люминесценции, поскольку преобразуют в свет всего 0,5% поступающей на них световой или электрической энергии. Остаток рассеивается в виде тепла. Улучшить люминесцентные характеристики таких молекул можно, соединив их в комплекс с металлами. В зависимости от типа металла особым образом может меняться энергетическая структура β-дикетонов и даже тип люминесценции. Авторы предложили две серии новых комплексных соединений металлов с β-дикетонами.

Работа опубликована в журнале 📕International Journal of Molecular Sciences (IF = 6.21)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/676
#новости

Гидрогеологи оценили эрозию берегов крупнейших сибирских рек

Крупные реки, такие как Обь, Енисей и Лена, играют огромную роль в водном балансе арктических морей и, следовательно, в формировании климата Арктики. Вместе с водой, теплом и растворенными веществами реки выносят в Арктику твердые частицы, также называемые речными наносами, которые составляют важную часть химического стока. В состав наносов входят опасные соединения, например, тяжелые металлы. Кроме того, взвеси переносят продукты таяния вечной мерзлоты, в частности, захороненные в ней органические вещества, вынос которых в моря в условиях изменения климата увеличивается. В связи с этим ученые отслеживают количество и происхождение твердых частиц, переносимых реками. Однако российские реки, даже самые крупные, до сих пор остаются плохо изученными, хотя именно они определяют значительную часть процессов в Арктике.

Исследователи из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова🏛 оценили вклад различных компонентов в образование наносов трех крупных сибирских рек — Оби, Енисея и Лены, в сумме покрывающих 14% площади всей Евразии. Авторы смоделировали процессы разрушения почвы (эрозии) на водосборах рек (территорий, с которых в реки поступает вода), составили геоинформационные модели, отображающие степень размыва берегов, и оценили объемы наносов, накапливающихся на склонах, поймах и в водохранилищах.

Работа опубликована в журнале 📕Catena (IF = 6.37)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/677
#новости

LMCO group

📍Организация: Санкт-Петербургский государственный университет🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Супрамолекулярная химия, Химия координационных соединений, Фотофизика

Чем мы занимаемся:
Область научных интересов группы люминесцентных металлокомплексов для оптоэлектроники — это дизайн и синтез люминесцентных комплексов переходных металлов, как моно- так и полиядерных, и последующая сборка из них высокоорганизованных надмолекулярных систем.

🔬Направления исследований:

— Дизайн, синтез и постсинтетическая модификация люминесцентных комплексов переходных металлов

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/461

#лаборатории

Новый биоразлагаемый наноматериал оказался способен к самодезинфекции

Во время пандемии коронавируса ношение масок стало одной из главных профилактических мер. Они действуют как барьер для предотвращения передачи инфицированных капель и аэрозолей при чихании и кашле, однако не могут полностью не допустить заражения. Даже наиболее эффективные хирургические четырехслойные маски и трехслойные маски с клапаном N95 обеспечивают 80-90% защиты в течение четырех часов; но значительно хуже, чем хлопковые, пропускают воздух и могут вызывать дискомфорт при длительном использовании. Кроме того, существует риск вторичного заражения из-за миграции возбудителей в фильтрующем слое, а частая смена масок может привести к проблемам их утилизации и ухудшению состояния окружающей среды.

Российские исследователи разработали экологически безопасный и масштабируемый способ создания самодезинфицирующихся нановолокон. Основу из поликапролактона — легкую, дышащую и очень пористую — изготовили методом электроспининга, затем на нее нанесли плазмой полимерный слой, содержащий карбоксильные группы. С помощью последних на поверхности нановолокна равномерно распределялись наночастицы серебра. Антибактериальные свойства этого металла обусловлены его способностью выделять ионы в присутствии жидкости. Ионы серебра могут разрушать клеточные мембраны бактерий и препятствовать репликации их ДНК и синтезу белка, а также подавлять работу разных ферментов, что приводит к гибели микроорганизмов.

Работа опубликована в журнале 📕Journal of Functional Biomaterials (IF = 4.90)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/678
#новости

Экологи впервые изучили, как повлиял локдаун на атмосферные осадки в Москве

Тема COVID-19 в последнее время была практически снята с повестки дня. Однако для экологов режимы самоизоляции, введенные в большом числе крупных городов мира, предоставили уникальную возможность оценить влияние сокращения антропогенных выбросов на состояние окружающей среды. Многочисленные работы подтвердили мнение горожан об уменьшении уровня запыленности воздуха и его загрязнения газами, о более частых встречах с певчими птицами, уменьшении уровня шума и светового загрязнения (особенно в центрах городов), а также другие положительные результаты локдаунов. С другой стороны, многие исследования показали усиление воздействия на окружающую среду из-за интенсификации сжигания бытовых отходов в частном секторе, ускоренного образования озона, быстрого роста массы медицинских отходов и использованных средств личной гигиены и т.д. Однако до сих пор оставалось неясным, изменяется ли химический состав атмосферных осадков в российских городах во время локадуна. Это важно для дальнейшего понимания того, насколько хорошо осадки могут очищать атмосферу от газообразных загрязнителей и твердых частиц при одновременном снижении антропогенного воздействия. 

Ученые МГУ🏛 совместно с зарубежными коллегами впервые изучили содержание основных ионов и потенциально токсичных элементов (ПТЭ) в осадках самого высокоширотного мегаполиса мира – Москвы – до, во время и после режима самоизоляции зимой-летом 2020 года.

Работа опубликована в журнале 📕Urban Climate (IF = 6.66)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/679
#новости

Лаборатория углеводов и биоцидов им. академика Н.К. Кочеткова

📍Организация: Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Органическая химия, Хемоинформатика, Биоорганическая химия

🔬Направления исследований:

— Изучение строения и биосинтеза бактериальных полисахаридов важных в медицинском отношении бактерий с целью создания потенциальных высокоэффективных вакцин

— Гликоинформатика, как основа

— Разработка методов синтеза производных четвертичных аммониевых соединений, как биоцидов нового поколения

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/475

#лаборатории

Новый подход помог получить сорбент на основе оксида графена для очистки воды

В настоящее время в химической промышленности, фармацевтике, косметологии и парфюмерии используют более 60 видов синтетических красителей. Некоторые из них могут быть токсичны для живых организмов, а потому важно не допускать их утечек в окружающую среду. Сделать это можно, улучшая способы очистки сточных вод. Извлечение красителей с помощью сорбентов — один из распространенных методов, требующий все новых, более совершенных материалов.

Коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН🏛, Химического института им. А.М. Бутлерова Казанского федерального университета🏛 и Сколковского института науки и технологий🏛 предложил способ получения нового сорбента, основанный на сверхбыстром пропускании оксида графена через кислородно-пропановую газовую смесь. Такой метод газоплазменной обработки используют в основном для напыления защитных металлических и керамических покрытий. 

Работа опубликована в журнале 📕Carbon (IF = 11.31)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/681
#новости

Предложен новый способ соединения комплексов металлов в периодическую решетку

Существующие компьютерные процессоры практически достигли «потолка» своей производительности. Они работают с транзисторами — приборами для усиления и преобразования сигналов — минимально возможного размера. Поэтому, чтобы увеличить мощность процессоров будущего, специалисты обращаются к молекулярным материалам, которые могут находиться в одном из двух состояний, например, отличающихся числом неспаренных электронов у входящих в их состав атомов. Эти состояния называют спиновым, и они чем-то похожи на двоичную систему кодирования информации при помощи «0» и «1». Опираясь на такую аналогию, ученые пришли к выводу, что за счет переключения между спиновыми состояниями при помощи некоторого внешнего воздействия можно в одной молекуле хранить один бит информации.

Однако для того, чтобы использовать переход между спиновыми состояниями, нужно научиться им управлять. В этом способны помочь комплексы металлов — соединения, в которых ионы металла помещены в «шубу», состоящую из органических молекул — лигандов. Воздействуя на органические лиганды, можно активировать «переключение» иона металла под влиянием внешних факторов (температуры, света и других), тем самым меняя и фиксируя его спиновое состояние.

Ученые из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова🏛 предложили новый способ соединения комплексов металлов в периодическую металлорганическую решетку, при котором отрыв электрона от иона металла происходит одновременно с отрывом протона от органического лиганда. Это позволило ученым впервые создать такую решетку, в которой роль «узлов» выполняют комплексы металлов, способные обратимо менять спиновое состояние под действием температуры. Для этого авторы придумали новый синтетический подход по принципу «смешал и забыл» при использовании ионов серебра в качестве «клея», соединяющего «узлы» между собой. Спиновым переходом в таких металлорганических решетках в дальнейшем можно будет управлять, изменяя структуру молекулярных комплексов металлов и способ их соединения между собой.

Работа опубликована в журнале 📕Molecules (IF = 4.93)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/682
#новости

Тритерпеновые кислоты стали основой прототипа лекарства от рака

Основная сложность медикаментозного лечения онкологических заболеваний заключается в высокой токсичности препаратов. Химиотерапия имеет множество побочных эффектов, поскольку поражает не только раковые, но и здоровые клетки организма. К тому же в процессе лечения дефектные клетки быстро меняются и находят способы спастись от действия лекарств. Современные целевые препараты, направленные на какой-то один специфический белок в опухоли, обладают низкой токсичностью, но при этом они не справляются с лекарственной устойчивостью и их нужно тщательно подбирать.

Новая митохондриальная противоопухолевая терапия может решить проблему. При таком подходе предлагается использовать вещества, воздействующие на митохондрии. Они служат «энергетическими станциями», а также определяют судьбу клеток, запуская множество вариантов их гибели. При этом различия в строении митохондрий раковых и здоровых клеток позволяют создавать препараты направленного действия, которые не наносят вреда организму пациента.

Ученые разработали прототипы лекарств, которые способны уничтожать злокачественные опухоли, не причиняя вреда здоровым клеткам организма. Основой для будущих препаратов стали тритерпеновые кислоты, содержащиеся во многих растениях, например, в яблоках, оливках и чесноке. В новой работе авторы соединили молекулы тритерпеновых кислот с химическим «транспортером», который эффективно доставил соединения внутрь пораженных клеток.

Работа опубликована в журнале 📕Membranes (IF = 4.56)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/680
#новости

Многоуровневый анализ показал взаимосвязи микробиома с другими «омами» при РАС

Расстройство аутистического спектра (РАС) включает в себя широкий спектр нарушений развития нервной системы, которые объединены трудностями в общении с окружающими, ограниченностью интересов и повторяющимися действиями. Что служит его причиной, до сих пор до конца не ясно, тем более что у разных людей проявление отличается.

Идентифицировано более сотни генов, вероятно, ассоциированных с РАС; ряд из них уже считается диагностическими признаками, связанными с конкретными состояниями, тогда как другие до сих пор не удалось связать с конкретными симптомами. Однако генетика — не единственный фактор развития РАС. Большое значение имеет среда, в которой взрослеет человек, а также его индивидуальные особенности — они определят и проявление болезни. 

Так, пациенты с расстройством имеют повышенные риски возникновения проблем с желудочно-кишечным трактом (запоры, диарея и прочие). Поскольку уже доказано влияние микроорганизмов, населяющих кишечник, на работу нервной системы, они же могут быть одним из факторов развития РАС. Действительно, обнаружены различия микробиома у аутистичных и нейротипичных детей, однако данные достаточно противоречивы. К тому же не совсем понятно, как именно они связаны с другими факторами; имеет значение постановка эксперимента и то, как обрабатываются результаты.

Международный коллектив, в который вошли и российские исследователи, разработал алгоритм байесовского дифференциального ранжирования, способный идентифицировать специфичные для РАС профили по тому или иному признаку. Авторы анализировали набор данных о микробиоме, а также о питании, метаболитах (конечных продуктах обмена веществ), цитокинах, важных для работы иммунитета, и активности генов человеческого мозга, взятые из открытых источников.

Работа опубликована в журнале 📕 Nature Neuroscience (IF = 28.77)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/684
#новости

Добавка минерала и бактерий улучшила доступность фосфора для растений

Фосфор жизненно необходим всем живым организмам, поскольку он входит в состав молекул ДНК и РНК, а также АТФ – универсального источника энергии в клетке. Растения получают фосфор из почвы вместе с водой, однако до 99,9 % содержащегося в грунте фосфора входит в состав нерастворимых, а значит и недоступных к поглощению минералов, например, апатита, фосфорита, алюмосиликатов и других. В связи с этим сельскохозяйственные культуры часто испытывают недостаток фосфора, который сказывается на их росте и продуктивности.

Наиболее простым решением проблемы считается внесение в почвы фосфорных удобрений. Однако, с другой стороны, использование химических удобрений снижает плодородие почв и может привести к загрязнению водоемов, поэтому их использование в сельском хозяйстве стараются ограничивать. Альтернативный подход, исследуемый на протяжении последних семидесяти лет, предполагает использование почвенных фосфатсолюбилизирующих микроорганизмов – бактерий, способных химическим путем переводить соединения фосфора из нерастворимого состояния в растворимое, тем самым делая их доступными для растений.

Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН🏛 совместно с ВНИИСХМ и ПАО «ФосАгро» предложили новый подход, при котором фосфатсолюбилизирующие микроорганизмы вносятся в почву совместно с апатитом, который должен служить дополнительным источником фосфора и тем самым повышать эффективность химических превращений, осуществляемых бактериями. Авторы использовали три штамма микроорганизмов Bacillus subtilis, Bacillus velezensis и Bacillus megaterium, известные своей способностью переводить фосфор в доступную для растений форму.

Работа опубликована в журнале 📕Agronomy (IF = 3.95)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/685
#новости

Новый растительный препарат показал эффективность против кандидоза

Микроскопические грибки вызывают у человека множество различных болезней, поражая кожу, ногти, слизистые оболочки рта и половых органов. Для их лечения чаще всего используют препараты на основе азолов — органических азотсодержащих молекул. Азоловые препараты нарушают синтез клеточных мембран у грибов, что приводит к гибели этих клеток. Однако со временем патогены приобретают устойчивость к таким лекарствам, подобно тому, как бактерии теряют чувствительность к антибиотикам. В результате терапия становится малоэффективной. Кроме того, большинство подобных препаратов из-за «боязни воды», связанной со структурой молекул, плохо растворяются в воде и медленно проникают через кожные покровы.

В качестве альтернативы ученые рассматривают терпеноиды — группу растительных кислородсодержащих соединений. Терпеноиды сочетают в себе два ценных свойства: они подавляют рост грибков (хотя и не убивают их, как препараты, содержащие азолы) и легко проникают через кожные покровы. Более того, они способны «протаскивать» вместе с собой другие молекулы. Одно из производных терпеноидов сейчас уже проходит клинические испытания и имеет шанс в ближайшем будущем войти в лечебную практику как препарат для лечения кандидоза (молочницы) и аспергиллеза (поражения легких и сердца).

Ученые из Казанского федерального университета🏛 и Федерального центра токсикологической, радиационной и биологической безопасности синтезировали шесть новых соединений на основе терпеновых спиртов. К этим молекулам авторы химически присоединили азольную группу, чтобы добиться не просто подавления роста грибков, а полного уничтожения патогенов.

Работа опубликована в журнале 📕Organic and Biomolecular Chemistry (IF = 3.89)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/683
#новости