Композиты из сосновой коры стали основой для суперконденсаторов

Кора хвойных деревьев, обладающая высокой зольностью, из-за сложности ее переработки остается основным отходом деревообрабатывающей промышленности. В то же время она может быть ценным сырьем при производстве электродных материалов, где минеральная составляющая коры может играть роль природного катализатора в электрохимических процессах.

Ученые из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» разработали углеродосодержащие материалы из модифицированной сосновой коры. Они обладают хорошими энергетическими характеристиками и могут использоваться в качестве электродов для суперконденсаторов — современных накапливающих энергию устройств.

Отходы сосновой коры измельчали и смешивали с водными растворами, содержащими хлорид цинка, гидрокарбонат натрия или пероксид углерода, затем подвергали термической обработке. В результате ученые получали пористые углеродосодержащие материалы с различными добавками.

После анализа характеристик синтезированных материалов специалисты Красноярского научного центра определили, что наилучшими кандидатами на роль материала для создания электрода подойдут композиты, изготовленные из смеси сосновой коры с добавлением хлорида цинка. Они отличаются высокой пористостью и способностью к накоплению электрического заряда благодаря наличию в структуре наночастиц оксидов металлов, а также «неоднородной электронной проводимости».

Работа опубликована в журнале 📕Wood Science and Technology (IF = 2.90)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/491
#новости

Биологи обнаружили необычные вирусы симбионтов беломорских мшанок

Мшанки — колониальные беспозвоночные животные, обитающие на морском дне и встречающиеся также в пресных и солоноватых водах. Свое название эти животные получили за сходство со мхами, покрывающими камни и другие поверхности. Как и колонии кораллов, мшанки состоят из множества идентичных модулей — зооидов, каждый размером меньше миллиметра. Из-за неподвижного образа жизни их строение упрощено, однако у нескольких видов было обнаружено сложное взаимодействие с микроорганизмами, живущими в специальных органах — фуникулярных телах. Последние включают внутреннюю полость, окруженную двумя или более слоями клеток, и служат инкубатором для бактериальных скоплений.

Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН🏛 вместе с коллегами из Санкт-Петербургского государственно университета🏛 исследовали структуру этих органов, их бактериальное «население» и открыли новые вирусоподобные частицы, которые оказались не похожими на все известные ранее вирусы-бактериофаги.

Работа опубликована в журнале 📕 Scientific Reports (IF = 5.00)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/492
#новости

Химики разработали новый полуручной метод обработки данных

Сотрудники кафедры органической химии химического факультета МГУ🏛 с коллегами из Северного (Арктического) Федерального Университета применили новый подход обработки данных для масштабного анализа загрязнителей снега. Совмещение ручной обработки с хемометрическими подходами позволило выявить характеристические загрязняющие вещества, а также оценить сходство и различие образцов снега, собранного на разных участках Архангельска, и выявить вероятные источники загрязнений.

Изначально авторы проверили снег на присутствие 78 загрязняющих веществ из стандартного списка, особенно полиароматические углеводороды. Далее провели нецелевой поиск и нашли другие предполагаемые или совсем неожиданные вещества в пробе. Следующим стал важнейший этап — хемометрическая обработка массива полученных данных, который еще называют методом химических «отпечатков пальцев».

Для исследователей представляет особый интерес поиск причин, по которым образцы снега из разных частей города схожи или различны по содержанию загрязнителей окружающей среды. Для выявления этих причин можно использовать автоматическую обработку данных с помощью программных пакетов, находящихся в открытом доступе. Но при выборе набора параметров в этой программе нельзя повлиять на способ обработки данных. Это приводит к тому, что программа распределяет образцы согласно предположениям исследователя. Поэтому полученное группирование не всегда объективно отражает ситуацию.

Как отмечают исследователи, метод применим не только для объектов окружающей среды, но и для любых других больших массивов данных.

Работа опубликована в журнале 📕Analytical and Bioanalytical Chemistry (IF = 4.48)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/493
#новости

Лаборатория дизайна материалов

📍Организация: Сколковский институт науки и технологий 🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Кристаллография, Материаловедение, Химия высоких давлений

Чем мы занимаемся:
Наша лаборатория разрабатывает новые методы компьютерного дизайна материалов и применяет их к широкому кругу научных проблем. Наши сотрудники – талантливые молодые ученые, отбираемые со всего мира в жёстком конкурсе. Мы используем очень мощные суперкомпьютеры и у нас даже есть свой собственный. Мы разработали уникальные вычислительные алгоритмы и используем новейшие инструменты визуализации кристаллических структур. Каждый год у нас проходят стажировку исследователи и студенты со всего мира.

🔬Направления исследований:

— Разработка методов дизайна материалов

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/414

#лаборатории

Червеобразные ящерицы оказались обладателями уникальных половых хромосом

В отличие от млекопитающих, пол которых зависит от половых хромосом (пара X-хромосом определяет женский пол, а XY — мужской), у рептилий существуют разные механизмы определения пола. Например, пол крокодилов, черепах и некоторых ящериц зависит от температуры, при которой развивался эмбрион в яйце. У большинства чешуйчатых рептилий, к которым относятся змеи и ящерицы, пол, как и у млекопитающих, связан с набором половых хромосом. Однако, в отличие от млекопитающих, у многих рептилий одинаковыми половыми хромосомами (то есть парой XX) обладают самцы, а не самки.

Считается, что червеобразные ящерицы (Dibamidae) — одна из наиболее древних групп рептилий, которая в процессе эволюции раньше других отделилась от общего предка змей и ящериц. Ученые полагают, что эта группа могла получить от последнего общего предка всех чешуйчатых некоторые примитивные черты, в частности строение половых хромосом и механизм определения пола. В свою очередь, исследование этих признаков поможет понять их эволюцию по мере развития пресмыкающихся.

Ученые из Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН🏛, Зоологического музея МГУ, Института общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН🏛, Карлова университета и Российско-Вьетнамского тропического научно-исследовательского и технологического центра описали систему определения пола червеобразных ящериц (Dibamus deharvengi), обитающих во Вьетнаме. Для этого авторы отловили четырех самок и двух самцов, отличающихся от женских особей наличием рудиментарных, то есть недоразвитых, задних конечностей. Исследователи проанализировали половые хромосомы отловленных особей и определили состав их генов.

Авторы показали, что самцы этого вида червеобразных ящериц имеют X и Y хромосомы, а самки — две X хромосомы, что напоминает определение пола млекопитающих, а не родственных групп рептилий. Надо сказать, что X-хромосома дибамид оказалась одной из самых крупных среди всех известных позвоночных. В ее составе ученые выделили 1515 генов, около половины из которых схожи с генами соматических (неполовых) хромосом курицы. Это говорит нам о том, что гены в половых хромосомах по-разному комбинировались в разных эволюционных линиях позвоночных животных. Y хромосома червеобразной ящерицы, напротив, оказалась слабо развитой из-за того, что в процессе эволюции лишилась части генов.

Работа опубликована в журнале 📕Journal of Evolutionary Biology (IF = 2.52)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/494
#новости

Новая теория позволит предсказать самосборку белковых наночастиц

Белковые оболочки вирусов — капсиды, являются одной из наиболее совершенных систем доставки, действующей на наноуровне. Поэтому, после соответствующих модификаций, капсиды и подобные белковые структуры используют, например, медики для доставки лекарств и разнообразных биологически активных веществ, химики для создания защитных оболочек катализаторов и материаловеды для получения функциональных наноматериалов. Для этого ученым нужны математические модели, способные описать устройство белковых оболочек, процесс их синтеза и взаимодействие с окружением.

Исследователи из Южного федерального университета🏛 предложили подход, который позволяет описать самосборку полых белковых наночастиц, напоминающих по форме вирусы. В его основе лежат теория Ландау, посвященная кристаллизации и структурным фазовым переходам в кристаллах. Подход основан на двух центральных идеях.

Во-первых, энергия представляется скалярной функцией распределения плотности вещества и не меняется при преобразованиях симметриии структуры, например симметрии куба, или двадцатигранника-икосаэдра. При этом у этой функции есть специальные коэффициенты, учитывающие такие факторы внешней среды, как температура и давление. Во-вторых, переход между начальным состоянием, когда составляющие наночастицу молекулы пока не выстроились определенным образом друг относительно друга, и уже сборкой в полноценную структуру наиболее существенно зависит лишь от одной степени свободы, называемой параметром порядка, который и определяет симметрию и структуру системы.

Так, авторы, основываясь на классических представлениях, предложили новую модель самосборки белковых наночастиц.

Работа опубликована в журнале 📕 Physical Review B (IF = 3.91)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/495
#новости

Отдел нейтронных экспериментальных станций

📍Организация: НИЦ Курчатовский институт🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Нейтронные исследования

Чем мы занимаемся:
На базе реактора ИР-8 сформирован современный нейтронный исследовательский комплекс, включающий в себя шесть экспериментальных станций, расположенных на выходах горизонтальных экспериментальных каналов, которые используются для проведения фундаментальных и прикладных исследований в области физики конденсированного состояния и материаловедения.

В настоящее время комплекс работает в режиме коллективного использования, и, следовательно, принимаются заявки от российских и зарубежных исследователей на проведение экспериментов с использованием оборудования комплекса. Приборная база комплекса постоянно модернизируется и расширяется.
Проводятся работы по созданию на касательном канале установки для нейтронной интроскопии в белом пучке нейтронов.

Планируется установка водородного источника холодных нейтронов с тремя суперзеркальными нейтроноводами. На этих нейтроноводах будут располагаться: прибор для изучения малоуглового рассеяния нейтронов; дифрактометр для исследования структуры микрообразцов; нейтронный рефлектометр. Ввод в эксплуатацию этих установок существенно расширит экспериментальные возможности комплекса.

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/420

#лаборатории

Новая модель предскажет коррозию реакторов нового поколения

В атомных реакторах протекает реакция, в ходе которой ядро 235U делится на два осколка под действием лишь одного нейтрона, а получается уже два-три. Они попадают на соседние ядра, запуская реакцию уже в них. Осколки имеют большую кинетическую энергию, которую они передают теплоносителю, тот нагревает и испаряет воду, а уже пар вращает турбину генератора. В обычных реакторах в активной зоне, где и происходят описанные события, присутствует замедлитель, который тормозит быстрые высокоэнергетические нейтроны, делая их тепловыми. Однако последние могут запускать деление только ядер 235U, которых даже в обогащенном топливе не более 5%, а остальная часть (238U) остается невостребованной.

Запустить ее деление могут быстрые нейтроны (на них основаны новейшие и очень перспективные реакторы). Их тормозить уже не надо, а потому вода в качестве теплоносителя не подходит. Приходится использовать легкоплавкие металлы, например свинец или смесь висмута и свинца. Вместе с тем такой теплоноситель отлично реагирует со сталью, из которой сделаны части реактора, что чревато их повреждением. Чтобы избежать агрессивного воздействия теплоносителя на сталь, в него добавляют небольшое количество кислорода, который приводит к образованию оксидной пленки. Она препятствует прямому контакту и, следовательно, замедляет деградацию конструкционных материалов.

Сотрудники МФТИ🏛 и ОИВТ РАН🏛 разработали теоретическую модель, которая позволяет предсказывать, как будет расти оксидная пленка на поверхности стали в контакте со свинцово-висмутовым теплоносителем при заданных условиях в охлаждающем контуре. В отличие от ранних феноменологических подходов, разработанная модель явным образом учитывает физико-химические процессы, которые обусловливают образование оксидной пленки.

Работа опубликована в журнале 📕Corrosion Science (IF = 7.72)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/496
#новости

Водорослевая биоиндикация загрязнения медью оказалась не столь очевидной

Тяжелые металлы — одни из наиболее опасных загрязнителей, поскольку они долго сохраняются в окружающей среде, накапливаются в живых организмах и достаточно токсичны (в больших количествах опасны, а в очень малых — жизненно необходимы для клеток). Основной их источник — промышленность, сельское хозяйство и добыча полезных ископаемых, которые с каждым годом только наращивают обороты, а значит, повышают риски загрязнений. Именно поэтому важно отслеживать содержание тяжелых металлов в природе.

Один из подходов заключается в использовании биоиндикаторов — живых организмов, чаще всего микроорганизмов и растений. В результате удается не только определить и количественно оценить степень загрязнения, но и понять принцип его воздействия на клетки, а также выявить устойчивые к нему виды.

В новой работе исследователи из Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева🏛 решили выяснить, что происходит с разными микроводорослями почв при загрязнении медью. Ученые показали, что влияние медного загрязнения на почвенные микроводоросли обусловлено не только собственно концентрацией тяжелого металла, но и составом исходных загрязняющих соединений и количеством самих организмов.

Так, малая плотность клеток и медный купорос сделали микроорганизмы более чувствительными к воздействию. Однако у некоторых видов даже при длительном загрязнении низкими концентрациями ацетата меди рост не только не замедлился, но даже стал интенсивнее. Найденные авторами закономерности помогут разработать подходы к использованию микроводорослей как для оценки загрязнения, так и для борьбы с ним.

Работа опубликована в журнале 📕International Journal of Environmental Science and Technology (IF = 3.52)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/497
#новости

150 ЛАБОРАТОРИЙ!🔥

Теперь на платформе представлено 150 лабораторий из 75 организаций и 32 городов.

🔬Регистрация лаборатории на платформе позволит вашему коллективу рассказать о своей работе, используемых методах исследований, текущих грантах и оборудовании. Это дает возможность поиска коллабораций и привлечения новых кадров.

👨🏻‍🔬В соответствующем разделе с помощью удобных фильтров учёные могут ознакомится со списком интересующих лабораторий и научных групп для проведения совместных исследований, а студенты подыскать подходящий коллектив для написания дипломных или курсовых работ. Об этом расскажем подробнее в следующих постах!

Регистрируйте свой профиль, добавляйте лаборатории и присоединяйтесь к сообществу, объединяющему учёных и лаборатории по всей стране!🔥

Водные блошки смогли приспособиться к жизни в пустыне

Дафнии, или водяные блохи, играют значимую роль в водных экосистемах. Они питаются остатками органики на дне и в толще воды, помогая ее очищать, а также служат кормом для многих обитателей водоемов. Всего ученым известно более 50 видов дафний. Ранее их было трудно изучать и классифицировать, поскольку рачки внешне очень похожи друг на друга. Однако за последние пять лет ситуацию упростила доступность генетического анализа, который позволяет увидеть различия между видами на уровне ДНК.

Ученые активно используют водяных блох для исследований, поскольку эти рачки неприхотливы, легко размножаются и быстро растут. Для генетиков и экологов дафнии полезны тем, что обитают по всей планете. Сравнивая геномы родственных видов, живущих в разных климатических зонах, ученые выясняют механизмы их приспособления к природно-климатическим условиям. Кроме того, эти исследования позволяют лучше узнать историю Земли, происхождения и развития живых организмов.

Ученые из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова🏛 совместно с зарубежными коллегами расшифровали геном микроскопических рачков дафний, обитающих на Аравийском полуострове. Вид Daphnia arabica смог адаптироваться к столь засушливым условиям благодаря комбинации генов, отвечающей за восстановление молекулы ДНК при ее повреждении в условиях стресса. Другие дафнии, обитавшие здесь, вымерли около 100 тысяч лет назад из-за изменения климата. Расшифровка генома этого уникального организма поможет генетикам и селекционерам вывести виды животных и растений, приспособленных к засушливым условиям.

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

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/498
#новости

Теоретический отдел

📍Организация: Институт общей физики имени А.М. Прохорова РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Радиофизика, Физика плазмы, Электродинамика

Чем мы занимаемся:
Теоретический отдел занимается работами в области теоретической и вычислительной электродинамики, физики плазмы, физики твердого тела, магнетизма, радиофизики, лазерной физики.

🔬Направления исследований:

— Фундаментальные основы плазменных и микроволновых технологий

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/410

#лаборатории

Меньше кислорода и больше углекислого газа — рецепт защиты мозга от ишемии

Периодическая гипоксия, то есть временное ограничение кислорода, — эффективный способ повышения ишемической толерантности органов и тканей, то есть они становятся устойчивее к нарушениям кровоснабжения. Например, есть данные о ее использовании в профилактике и лечении сердечно-сосудистых патологий и ишемических поражений головного мозга. Однако применение таких подходов на практике ограничено из-за требований к длительному воздействию и продолжительности курсов лечения.

Сотрудники Красноярского государственного медицинского университета, Алтайского медицинского института последипломного образования, Научного центра неврологии и Алтайского государственного медицинского университета ранее продемонстрировали, что одновременное снижение количества кислорода и повышение количества углекислого газа гораздо эффективнее защищает клетки мозга от ишемии, однако не было ясно, за счет каких именно механизмов это происходит.

В новой работе авторы провели эксперименты с культурами астроцитов (вспомогательные клетки нервной ткани, имеющие форму звезды) и нейронов, а также с животными, которых выдерживали в различных гипоксических и гиперкапнических условиях. Они сосредоточились на одном из важнейших механизмов нейропротекции — подавлении апоптоза, что позволяет сохранить даже частично поврежденные клетки. В случае животных исследователи искусственно вызывали закупорку сосудов мозга, предварительно введя светочувствительный реагент, а затем освещая ткани лазером.

В результате в облученной точке нарушалось кровоснабжение и, как следствие, развивалась ишемия. Позднее эти участки изучались на предмет масштабов повреждения. С помощью иммунохимических методов авторы замеряли уровни белков каспазы-3, фактора, индуцирующего апоптоз (AIF), Bax и Bcl-2: первые три способствуют запуску апоптоза (AIF — не через каспазы), а последний, напротив, подавляет его.

Работа опубликована в журнале 📕Molecular Biology Reports (IF = 2.74)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/499
#новости