Лаборатория тонкопленочных технологий

📍Организация: Дальневосточный Федеральный Университет🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Магнетизм, Спинтроника, Нанотехнологии

Чем мы занимаемся:
В лаборатории мы проводим исследования в области спинтроники, спин-орбитроники, нейроморфных устройств, наномагнетизма, тонких магнитных пленок, алмазоподобных покрытий. Научно-исследовательская работа группы поддержана российскими и международными грантами. Мы работаем в сотрудничестве с ведущими учеными в области магнетизма из России, Южной Кореи, Японии, Китая, Ирана, Индии, Германии, Соединенного Королевства, Франции, Румынии, Норвегии, Словакии, США.

🔬Направления исследований:

— Получение и исследование скирмионов и скирмиониумов

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/423

#лаборатории

Новый электрокатализатор превратит угарный газ в этанол

Электрохимическая реакция восстановления углекислого газа — один из способов получения полезных органических продуктов, в том числе топлива. Таким образом можно выгодно снизить экологические последствия выбросов парниковых газов. Аналогичную реакцию можно проводить с угарным газом, который также является ее побочным продуктом. 

В качестве катализатора можно использовать медьсодержащие системы, которые достаточно эффективны, но при этом остается вопрос избирательности превращения: в результате процесса получается смесь продуктов, тогда как наиболее ценны те, в чьей углеводородной цепочке содержится более двух атомов углерода. К ним относится и этанол. Еще одна частая проблема катализаторов — их недостаточная стабильность, удорожающая использование.

Китайские и российские исследователи представили новый электрокатализатор, ускоряющий превращение угарного газа в разные органические продукты. Разработка представляет собой медную пластину, покрытую оксидом одновалентной меди, на которой закреплены молекулы н-бутиламина. Последний обеспечивает подходящую гидрофобность, то есть снижает сродство воды к электрокатализатору и тем самым способствует его лучшему взаимодействию с угарным газом. Получение оказалось достаточно простым и происходило буквально в одной колбе.

Авторам удалось достичь высокого выхода продуктов с более чем двумя атомами углерода в цепи — 93,5% при плотности тока 151 мА см -2. При таких же параметрах выход составил 68,8 % для этанола, 19,6 % для этилена и 5,1 % для уксусной кислоты. В случае спирта это одно из самых лучших значений для такой реакции. Примечательно, что электрокатализатор смог проработать без потери свойств более 100 часов. Ученые предполагают, что и избирательностью, и стабильностью их разработка обязана гидрофобной «шубе» и оксидному покрытию.

Работа опубликована в журнале 📕Nature Communications (IF = 17.69)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/501
#новости

Органика повысила стабильность катализаторов для водородной энергетики

Водород — это возобновляемый и чистый источник энергии, который рассматривают как основу перспективных технологических процессов. Наиболее экологичный способ его получения, не вызывающий выделения углекислого газа в атмосферу, — электролиз, то есть разложение молекул воды под действием электрического тока. Для его проведения требуются электрокатализаторы, значительно ускоряющие химические процессы. Лучший из них — достаточно дорогая металлическая платина.

В настоящее время в мире идет интенсивный поиск более дешевых альтернатив, и один из самых активных и доступных материалов — дисульфид молибдена MoS2, однако высокую каталитическую активность проявляет только одна из его структурных модификаций. Проблема в том, что даже при нагреве до 80°С, практически неизбежном в промышленных условиях, она переходит в малоактивную. Поэтому ученые ищут способы повышения устойчивости активной формы дисульфида молибдена для улучшения его каталитических свойств.

Ученые из Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова🏛 совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета 🏛 и Института катализа имени Г.К. Борескова🏛 приблизились к решению проблемы и усовершенствовали гибридные слоистые соединения дисульфида молибдена — перспективные катализаторы для производства водорода. Исследования показали, что в них каталитически активная форма дисульфида молибдена стала гораздо устойчивее и сохраняет свойства при повышенной температуре. Это поможет улучшить эффективность выделения водорода из воды и будет способствовать продвижению водородной энергетики.

Работа опубликована в журнале 📕International Journal of Hydrogen Energy (IF = 7.14)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/502
#новости

Лаборатория технологий 3D-печати функциональных микроструктур

📍Организация: Московский физико-технический институт🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: 3D-печать, Аддитивные технологии, Лазерная физика

Чем мы занимаемся:
Изготовление полимерных оптических структур сверхвысокого разрешения. Разработка установки STED-DLW фотолитографии, в основе которой лежит метод прямого лазерного письма (DLW) с использованием дополнительного лазера гашения (STED- Stimulated Emission Depletion).

🔬Направления исследований:

— Генерация неразличимых фотонов при комнатной температуре в каскадных 3D резонаторах для фотонных интегральных схем на базе аддитивных технологий

— Прямое (3+1)D лазерное письмо элементов фотонных-интегральных схем

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/424

#лаборатории

Новый кристалл проявил свойства двумерных и слоистых материалов

Развитие цифровой экономики, роботизации, квантовой криптографии требует от электроники увеличения скорости, энергоэффективности, безопасности передачи данных. Сейчас во всем мире идет «гонка» за материалами для электроники с улучшенными или уникальными физико-химическими характеристиками. Одной из быстроразвивающихся тематик современного материаловедения стала разработка двумерных пленок и материалов на их основе.

Российские физики расщепили ковалентный кристалл из сульфида индия и галлия, перспективный для использования в электронике, и изучили оптические характеристики полученных тонких пленок. Этот кристалл имеет только ковалентные связи, но при этом продемонстрировал все свойства, присущие двумерным и слоистым материалам. Он найдет применение в области диэлектрической нанофотоники, например, в создании тонких линз с переменным фокусным расстоянием или даже объемных голограмм.

Работа опубликована в журнале 📕 npj 2D Materials and Applications (IF = 10.52)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/503
#новости

Ученые рассчитали кривые плавления металлов для ядерной энергетики

Цирконий и гафний являются переходными металлами и входят в одну группу таблицы Менделеева, что делает их химические свойства очень похожими друг на друга. Благодаря высокой коррозионной стойкости в воде и при высоких температурах эти металлы являются важными материалами для конструкций водоохлаждаемых ядерных реакторов. Цирконий служит материалом оболочек тепловыделяющих элементов из-за малого сечения поглощения тепловых нейтронов, а гафний, в свою очередь, — материалом регулирующих стержней благодаря способности исключительно эффективно захватывать тепловые нейтроны.

Для решения целого ряда задач в ядерной энергетике, аэрокосмической промышленности и материаловедении (эти металлы широко используются во многих отраслях) необходимо знать их кривые плавления — зависимость между температурой и давлением, при которых металл переходит из твердого в жидкое состояние. Эти данные закладываются в модели, с помощью которых рассчитываются штатные и аварийные режимы работы двигателей и энергоустановок.

С точки зрения теории, плавление в металле наступает, когда под воздействием тепла его атомы начинают колебаться настолько сильно, что твердое тело превращается в жидкое, — такой критерий был предложен Фердинандом фон Линдеманом в 1910 году. Обычно для расчета кривых плавления с помощью критерия Линдемана динамика ионов в кристаллической решетке рассматривается как колебания частиц на пружине (в квазигармоническом приближении), что дает хорошие результаты, например, для алюминия или меди. Однако этот традиционный метод не работает для гафния и циркония из-за более сложного механизма колебаний ионов (сильных эффектов ангармонизма). Чтобы решить эту проблему, ученые провели моделирование металлов с помощью квантовой молекулярной динамики — этот метод позволяет рассчитывать траектории ионов с учетом квантовых эффектов.

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

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/504
#новости

Лаборатория физической гидродинамики

📍Организация: Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Вычислительная физика, Ядерная энергетика

Чем мы занимаемся:
Комплексные экспериментальные и теоретические исследования многофазных течений.

🔬Направления исследований:

— Исследование течения, турбулентности и усиления теплообмена в газожидкостном пристеночном пузырьковом течении с учетом дробления и слияния пузырьков

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/425

#лаборатории

Кремний-золотой наноматериал станет основой защиты от контрафакта

Эффекты рассеяния, поглощения и отражения света наночастицами в различных материалах, таких как кремний и керамика, используются в высокоточных датчиках и сенсорах, а также устройствах хранения информации. В последние годы особый интерес вызывают гибридные материалы, которые сочетают в себе наночастицы металла и неметалла, например золота и кремния, поскольку при их взаимодействии возникают особые оптические эффекты, которых не имеет каждый компонент в отдельности. Среди них, например, — способность эффективно преобразовывать свет в тепло.

Существующие технологии, позволяющие на наномасштабном уровне соединить кремний и золото, довольно трудоемкие и дорогие, поскольку включают множество последовательных этапов. Более того, они позволяют получать нужный гибридный материал лишь в микроколичествах. В связи с этим ученые стремятся найти простой и легко масштабируемый метод синтеза гибридных наноматериалов.

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами синтезировали наноматериал на основе кремния и золота, который поглощает свет с эффективностью 96%, после чего преобразует его в тепло — благодаря этому свойству его можно использовать в качестве нанотермометра. Более того, полученные авторами пленки в виде россыпи наночастиц имеют уникальный «узор» на поверхности, который позволит довольно простым и легко масштабируемым способом создавать защитные оптические метки для борьбы с контрафактной продукцией.

Работа опубликована в журнале 📕 ACS applied materials & interfaces (IF = 10.38)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/505
#новости

Готовить биосенсор бактериального загрязнения стало проще

Биолюминесцентные сенсоры — один из подтипов оптических биосенсоров, работающих на химических реакциях, протекающих в организме светящихся организмов. Большинство таких систем, используемых в биологических и биотехнологических исследованиях, основано на ферментах светлячков: они взаимодействуют со своим субстратом-люциферином, если в среде есть ионы магния и АТФ — универсальная энерговалюта живых клеток. Например, биосенсоры на основе люциферазы насекомого нашли применение в анализе активности генов и высокопроизводительном скрининге при разработке лекарств, а также в пищевой промышленности для контроля заселенности продуктов и рабочих поверхностей микроорганизмами.

Такие биосенсоры просты и быстры в использовании, однако сами ферменты, даже улучшенные биотехнологически, недостаточно устойчивы, а состав среды сильно влияет на активность системы и, соответственно, на точность анализа. Чтобы решить эту проблему, белки светлячков помещают на носители — стекла, металлы, металлоорганику и прочие, но и здесь приходится учитывать особенности взаимодействия подложки со светом.

Сотрудники Сибирского федерального университета и Института биофизики СО РАН предложили недорогой и простой способ получения системы люциферин-люциферазы светлячка для определения загрязнения микроорганизмами. Авторы заключили эти компоненты (как вместе, так и по отдельности) в желатиновый гель — он дешев, доступен и хорошо сохранял реагенты. Чтобы повысить стабильность сенсора, они добавили дитиотреитол для защиты SH-групп фермента от неконтролируемого окисления и бычий сывороточный альбумин для повышения вязкости носителя и связывания альдегидов, которые могут подавлять активность.

Работа опубликована в журнале 📕 Biosensors (IF = 5.74)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/506
#новости

Отдел люминесценции им. С.И. Вавилова

📍Организация: Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Нанофотоника, Спектроскопия, Органическая электроника

Чем мы занимаемся:
Основные направления исследований Отдела люминесценции: фото- и электролюминесценция различных органических, неорганических и гибридных систем. Фундаментальные проблемы переноса энергии электронного возбуждения и зарядов в низкоразмерных системах (коллоидные квантовые точки разных составов и разной геометрии), в металлорганических комплексах. В настоящее время в Отделе люминесценции ведутся работы по получению наночастиц оригинальным методом в водной среде с акустическим воздействием, по разработке органических светоизлучающих устройств (OLED), по созданию эффективных детекторов ионизирующего излучения и др.

🔬Направления исследований:

— Создание и сравнительный анализ излучательных свойств перспективных источников одиночных фотонов: квантовые точки, азотные центры в алмазах и центры окраски в гексагональном нитриде бора

— Органические светоизлучающие диоды нового поколения на основе люминесцентных бета-дикетонатных комплексов редкоземельных элементов

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/427

#лаборатории

С Днём российской Науки!

Новых открытий, успешных коллабораций, крутых коллег и высокорейтиговых публикаций!🔬

А мы в свою очередь продолжим радовать вас удобным функционалом для развития отечественной науки и осуществления коммуникации и сотрудничества между учеными, конференциями, лабораториями, а также рассказывать о ваших достижениях в виде новостей.

Совсем скоро у нас выйдет глобальное обновление по части наукометрии. Следите за новостями!

Команда CoLab.ws🔥

Стеклянные чешуйки помогли настроить свойства композита для солнечных батарей

Солнечное излучение становится все более значимым альтернативным источником энергии. Прежде всего это связано с возможностью его применения в экстремальных условиях, например, в открытом космосе и околоземном пространстве. При этом к солнечным батареям, используемым на спутниках, есть определенные требования: они должны выдерживать колоссальные нагрузки при запуске и обладать минимальной массой. Так, до 70% веса солнечных элементов составляет защитное покрытие, которым выстлана рабочая поверхность батареи.

На сегодняшний день в качестве такого покрытия используется стекло, которое имеет целый ряд недостатков: хрупкость, низкую прочность, а также большую массу. В связи с этим существует потребность в альтернативе. Ею могут стать оптические композитные материалы, которые представляют собой полимерную матрицу, содержащую оптически прозрачный наполнитель с высокими механическими характеристиками. До последнего времени не было изучено, как геометрические параметры наполнителя, а также его относительное содержание в композите влияют на механические и оптические свойства материала.

Исследователи Санкт-Петербургского политехнического университета🏛, МГУ им. М. В. Ломоносова🏛, Сколковского института науки и технологий🏛 совместно с коллегами из Китая разработали оптический композит на основе полимерной матрицы и наполнителя из микроскопических стеклянных чешуек, который сочетает уникальные характеристики: малую массу, способность к самовосстановлению, гибкость, высокую прочность, а также низкий уровень оптических потерь. Благодаря отмеченным свойствам такой материал может использоваться в качестве ультралегкого и гибкого защитного покрытия солнечных батарей, в том числе на космических аппаратах.

Работа опубликована в журнале 📕 Polymers (IF = 4.97)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/507
#новости

Новый метод точечного повреждения поможет в лечении почечной недостаточности

Заболевания почек входят в топ-десять причин смертности людей по всему миру. Одно из наиболее частых и опасных состояний, сопровождающих их, — острая почечная недостаточность. Так называют резкое ухудшение функций почек, из-за чего нарушается водный, электролитный и кислотно-щелочной баланс. Лечение весьма ограничено и предполагает поддерживающую и заместительную почечную терапию — по сути периодическое подключение искусственной почки.

Чтобы разработать новые способы борьбы с этим опасным состоянием, необходимы новые модели повреждения почек. Все имеющиеся, как правило, затрагивают целый орган, а потому не удается детально изучить, что происходит непосредственно в пораженной зоне и как она захватывает все новые ткани.

Биологи НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ и Первого московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова предложили принципиально новую модель, так называемую модель фототромбоза почки. Для этого авторы вводили лабораторным крысам особый краситель — бенгальский розовый, который накапливается в мелких сосудах и под действием лазерного излучения вызывает образование активных форм кислорода, разрушающих клетки. В результате удалось вызвать точечную закупорку сосудов и, соответственно, ишемию тканей — недостаток кислорода, из-за чего ткани повреждаются и гибнут.

Работа опубликована в журнале 📕Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Basis of Disease (IF = 6.63)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/508
#новости

Естественный отбор у коз продолжил работать параллельно с искусственным

Козы были одомашнены человеком в раннем неолите и с тех пор остаются одним из ключевых сельскохозяйственных животных. Они отбирались на протяжении веков по разным признакам, в зависимости от целевого продукта (молоко, мясо, шерсть), и в большинстве своем обладают прекрасной способностью адаптироваться к различным условиям. Эта черта повлияла на их поведение и внешний вид (фенотип) и, конечно, не могла не отразиться в их генах.

Гены сельскохозяйственных животных исследуют для того, чтобы выделить из них наиболее важные для коммерчески интересных признаков, а затем отобрать наилучших особей не просто по фенотипу, но и по генотипу. Обычно в случае высокоспециализированных пород сосредотачиваются на довольно узком наборе, не уделяя большого внимания тем генам, которые в природе обеспечивают выживаемость организма, но оказываются не столь обязательны в «тепличных» условиях фермы. Более того, мало информации и о том, как на них влияет селекция.

Исследователи из Федерального исследовательского центра животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста вместе с коллегами из США и Италии решили заполнить этот пробел. Описанные авторами взаимосвязи важны для более эффективной селекции, особенно для выведения местных пород, а также понимания, какие поломки могли бы испортить теоретически отличную комбинацию генов.

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

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/509
#новости

Раскрыт противораковый механизм работы наночастиц магнетита

Классические методы лечения рака, такие как химио- и радиотерапия, вызывают множество побочных эффектов, поскольку действуют неизбирательно. В результате ослабленный болезнью организм может просто не выдержать лечения; нужны более точечные альтернативы.

Очень многообещающими видятся подходы тераностики: терапевтическая система несет распознающие рак фрагменты, обеспечивающие ее адресную доставку в новообразование. Это могут быть наночастицы с прикрепленными на их поверхность небольшими фрагментами ДНК — аптамерами, которые по сути служат синтетическими аналогами антител к белкам на поверхности злокачественной популяции. После закрепления можно при помощи внешнего воздействия заставить наночастицы уничтожать опухоль. Так, например, есть системы, при освещении сильно нагревающиеся и буквально выжигающие пораженные ткани; другие испаряют воду и вызывают микровзрывы.

Среди методов, основанных на физических принципах, в последнее время выделяют магнитную нанотераностику, в которой воздействие на организм осуществляется с помощью негреющих низкочастотных магнитных полей. При выборе частоты переменного магнитного поля учитывается то, что с уменьшением частоты поле может беспрепятственно проникать к любым органам и, что очень важно, не приводит к неизбирательному нагреву тканей. Так, было показано полное уничтожение культуры карциномы Эрлиха — быстро прогрессирующего рака, способного обходить иммунные механизмы защиты, — при помощи магнитных наночастиц из магнетита. Однако дать объяснение результатам не удалось, поскольку сила воздействия одиночных наночастиц на клетки была слишком низкой для запуска программируемой клеточной смерти.

В своей новой работе исследователи из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Красноярского государственного медицинского университета, Сибирского федерального университета и Томского государственного университета🏛 смогли наконец-то объяснить этот феномен при помощи разработанной модели.

Работа опубликована в журнале 📕Journal Physics D: Applied Physics (IF = 3.41)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/510
#новости

Искусственный вирус помог воспроизвести ранние стадии деменции в мозге мышей

От старческой деменции страдают около 50 миллионов человек во всем мире. В 1% случаев врачи отмечают наследственную предрасположенность к заболеванию. Но пока неизвестно, что именно запускает процесс разрушения нервных клеток в подавляющем большинстве случаев и почему одни люди подвержены ему больше других. Кроме того, возрастные психические нарушения обычно диагностируются после 65 лет, и распознать развитие деменции в более раннем возрасте сложно.

При этом ученые давно обнаружили, что первые признаки заболевания, такие как снижение памяти и способности к обучению, сопровождаются окислительным стрессом в клетках мозга. Он возникает, когда в стареющем организме снижается количество антиоксидантных ферментов и образуется избыток свободных радикалов — активных форм кислорода, которые вступают в реакции с молекулами живой клетки, разрушая ее. До сих пор оставалось неясным, является это причиной заболеваний, их симптомом или сопутствующей патологией. Изучение вопроса затрудняла невозможность напрямую наблюдать и контролировать химические процессы, происходящие в живом мозге. 

Российские ученые создали модель биохимического процесса, который происходит в клетках мозга на начальных этапах развития старческой деменции. Эксперимент подтвердил теорию о том, что причина возрастных расстройств — действие свободных радикалов в нервных клетках. Разработки позволят на ранних стадиях диагностировать такие патологии как болезни Альцгеймера и Паркинсона. Уже сейчас на предложенной модели можно тестировать препараты от возрастных заболеваний мозга.

Работа опубликована в журнале 📕Redox Biology (IF = 10.79)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/511
#новости

#конференции

📌XIII Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии

❗️Срок подачи тезисов продлен до 20 февраля!

🏛Место проведения — Москва, ИОНХ им. Н.С. Курнакова РАН🏛;
🗓Даты проведения — 3-7 апреля 2023;
⏰Сроки регистрации — до 20 февраля 2023;
👥Способ проведения — офлайн;
🔗Подробнее — по ссылке