Лаборатория физики атомных столкновений

📍Организация: Институт физики молекул и кристаллов УФИЦ РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Квантовая химия, Масс-спектрометрия, Химическая физика

Чем мы занимаемся:
Сфера научных интересов лаборатории: исследование процессов рассеяния электронов на сложных органических молекулах методами масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата электронов (МСОИ РЗЭ), спектроскопии проходящих электронов (СПЭ) и квантово-химические расчеты.

🔬Направления исследований:

— Dissociative Electron Attachment Spectroscopy

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/485

#лаборатории

Ученые «картировали» вещества, содержащиеся в таволге

Таволга вязолистная (Filipendula ulmaria) — это многолетнее лекарственное растение, которое используется в традиционной медицине и фармакологии. Так, с XVI–XVII веков таволгу использовали для лечения воспалительных заболеваний. Кроме того, экстракты, настойки и мази на ее основе применяли при подагре, пневмонии, гриппе, головных болях, заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Считается, что лечебные свойства таволги обусловлены наличием биологически активных фенольных соединений, в основе которых лежит спирт, содержащий кольцо из атомов углерода. Комплекс таких соединений включает фенольные кислоты, флавоноиды и дубильные вещества. Однако распределение этих соединений по разным органам растения остается малоизученным, что затрудняет практическое использование таволги в современной фармации и медицине.

Исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта🏛 установили, что вторичные химические соединения в растениях таволги вязолистной распределены неравномерно. Для этого ученые собирали «урожай» на стадии массового цветения и начала плодоношения. Затем из сухого сырья с помощью этанола они выделяли экстракты, отдельные соединения которых разделялись с помощью хроматографии — метода, основанного на том, что разные вещества проходят сортирующую среду с разной скоростью. 

Работа опубликована в журнале 📕Molecules (IF = 4.93)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/654
#новости

Легирование перовскитов позволило им излучать свет с разными длинами волн

Нанокристаллы перовскита, состоящие из ионов цезия, свинца и галогенов, таких как хлор, бром и йод, находят широкое применение при разработке и производстве светодиодов и лазеров. Они поглощают ультрафиолетовое излучение и затем переизлучают его в виде света с определенной длиной волны. При этом цвет и интенсивность свечения перовскитов можно контролировать. Так, добавление лантаноидов, таких как иттербий, позволяет получить интенсивное излучение в инфракрасном спектральном диапазоне, что значительно расширяет область возможных применений данного класса материалов. Однако синтез легированных (с добавлением ионов) наноструктур перовскитов проводится при высоких температурах, что может приводить к нарушению кристаллической структуры образцов, особенно если речь идет про наноструктуры с толщиной в несколько нанометров — нанопластины. Это негативно влияет на оптические свойства образцов, зачастую снижает их качество и препятствует их практическому использованию.

Ученые из Университета ИТМО🏛, Городского университета Гонконга и Санкт-Петербургского государственного университета🏛 получили образцы, легированные ионами иттербия при комнатной температуре. Для этого они синтезировали наноструктуры перовскита, а уже затем добавляли к ним раствор, содержащий ионы иттербия. Они встраивались в структуру перовскитов, что приводило к появлению инфракрасного излучения. Изменение количества добавляемых прекурсоров позволило точно настраивать оптические свойства создаваемых образцов. Так, чем больше ученые добавляли раствора иттербия, тем интенсивнее становилось свечение.

Работа опубликована в журнале 📕Journal of Materials Chemistry C (IF = 8.07)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/656
#новости

Из психоделиков сделали антидепрессант, убрав галлюциногенный эффект

В последние годы депрессия диагностируется все чаще, в том числе среди молодых людей, а потому есть необходимость в новых, более эффективных препаратах. Предварительные клинические испытания показывают, что психоделики, такие как диэтиламид лизергиновой кислоты (ЛСД) и псилоцибин, могут стать быстродействующими антидепрессантами с длительным терапевтическим эффектом, который, по крайней мере, сравним с уже используемыми лекарствами. Вместе с тем, их галлюциногенный эффект и риски долгосрочных осложнений (стойких нарушений восприятия и психозов) не позволяет применять их в медицине, особенно для лечения психиатрических больных.

Мозговой нейротрофический фактор (BDNF) и его рецептор TrkB (нейротрофическая рецепторная тирозинкиназа, Ntrk2) являются центральными медиаторами нейропластичности. Антидепрессанты способны усиливать их взаимодействие — и именно в этом заключается их основной терапевтический эффект. Психоделики воздействуют на сигнальный путь TrkB/BDNF, но еще и на серотониновые 5-HT2A-рецепторы, в результате чего появляются галлюцинации. В своей новой работе международная группа, в которую вошли и исследователи из России, решила разобраться, останется ли антидепрессивный эффект психоделиков, если они будут действовать только через рецепторы TrkB.

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

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/655
#новости

Физики настроили прочность и теплопроводность графен-никелевого композита

В современной электронике, машино- и приборостроении все чаще используются композитные материалы, в состав которых входит несколько компонентов, различающихся по химическим и физическим характеристикам. Такие сочетания придают материалам новые полезные свойства, которых не имеют их составляющие по отдельности. Так, например, композиты на основе металлов и графена благодаря молекулярной структуре последнего оказываются до 30% прочнее и устойчивее к коррозии, чем чистые металлы. Помимо высокой прочности, графен устойчив к нагреванию, благодаря чему композиты, содержащие графен, можно использовать при создании химических сенсоров и аккумуляторов, устойчивых к перепадам температур.

Ранее ученые из Института проблем сверхпластичности металлов РАН разработали композиционный материал, состоящий из графеновой сетки и наночастиц никеля, равномерно заполняющих ее ячейки. Авторы экспериментально показали, что полученный композит был до двух раз прочнее, чем исходный металл, благодаря чему выдерживал большие нагрузки.

В новой работе исследователи оценили тепловые свойства композитов на основе графена и никеля, а именно — их способность проводить тепло и сохранять структуру при нагревании. Авторы исследовали образцы, полученные при температуре 700°С и высоком давлении на основе графеновых чешуек, которые, объединяясь, создали сетку, заполненную наночастицами никеля в разных количествах: 8%, 16% и 24% от общего количества атомов в композите.

Работа опубликована в журнале 📕Materials (IF = 3.75)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/657
#новости

Получен самый пластичный тугоплавкий сплав для космоса и авиации

Авиационная и космическая промышленности предъявляют повышенные требования к материалам: они должны быть прочными, легкими, выдерживать огромные нагрузки и перепады температур. Например, при изготовлении газотурбинных двигателей используются титановые и никелевые суперсплавы, свойства которых уже нельзя улучшить в значительной мере. В связи с этим материаловеды во всем мире активно исследуют высоко- и среднеэнтропийные сплавы, состоящие из нескольких (обычно не менее 4-5) тугоплавких металлов, которые демонстрируют уникальный комплекс свойств при экстремально высоких температурах. Потенциальная замена применяемых сейчас высокотемпературных материалов на тугоплавкие высоко/среднеэнтропийные сплавы может помочь эффективнее производить и использовать воздушные суда и снизить вредные выбросы. Однако такие материалы хрупкие при комнатной температуре. Дело в их структуре, где атомы металлов располагаются строго определенным образом и недостаточно пластичны. Между тем, существуют некоторые композиции тугоплавких высоко/среднеэнтропийных сплавов с упорядоченной структурой, которые могут быть пластичными при комнатной температуре. Они состоят из так называемых зерен и упорядоченных областей внутри них (их называют доменами). До сих было не вполне понятно, что оказывает большее влияние на механические свойства этих сплавов — зерна или домены. Кроме того, неясно, как изменить эти параметры, чтобы настраивать свойства материала под определенные цели.

Материаловеды из Белгородского государственного национального исследовательского университета и Санкт-Петербургского государственного морского технического университета исследовали механические свойства предложенного ими ранее тугоплавкого среднеэнтропийного сплава Al15Nb40Ti40V5 (индексы обозначают атомные концентрации элементов) с упорядоченной структурой. Для проведения систематических исследований ученые варьировали размеры зерен и доменов, изменяя условия обработки, а именно температуры и длительности отжига после холодной прокатки.

Работа опубликована в журнале 📕Materials Science & Engineering A: Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing (IF = 6.04)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/660
#новости

Мхи могут стать источником большого количества жирных кислот

Жирные кислоты входят в состав клеточных стенок живых существ. Растения могут их синтезировать сами, тогда как животные, и человек в том числе, получают эти соединения из пищи. Обнаружение источников, из которых можно получать много разнообразных жирных кислот, важно для медицины, биотехнологии и сельского хозяйства.

Красноярские ученые из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ показали, что сибирские виды мхов содержат широкий спектр жирных кислот, включая моно- и полиненасыщенные, а также некоторые насыщенные жирные кислоты. Особой находкой оказалось обнаружение эйкозапентаеновой жирной кислоты в большом числе видов. Ее максимальное содержание отмечено у Rhytidium rugosum, краснокнижного Entodon schleicherii, Marchantia polymorpha и Conocephalum conicum. 

Еще одним важным открытием стали уникальные ацетиленовые жирные кислоты, в частности, дикраниновая. Такие соединения могут играть различную роль в метаболизме растений, например, дикранин является метаболическим предшественником оксилипидов и участвует в защите растения от естественных врагов, например слизней. Он обладает выраженным антимикробным эффектом и помогает предотвратить инфекцию от попадания микроорганизмов в поврежденные ткани.

Работа опубликована в журнале 📕Biomolecules (IF = 6.06)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/661
#новости

#конференции

📌I Междисциплинарная всероссийская молодежная научная школа-конференция с международным участием «Молекулярный дизайн биологически активных веществ: биохимические и медицинские аспекты»

🏛Место проведения — Казань, ИОФХ им. Арбузова🏛;
🗓Даты проведения — 18-22 сентября 2023;
⏰Сроки подачи тезисов — до 30 июня 2023;
👥Способ проведения — офлайн;
🔗Подробнее — по ссылке

Окисленные формы рутения оказались эффективным «зеленым» катализатором

Одно из наиболее популярных направлений обработки возобновляемого сырья (в частности, растительного — бионефти) — гидродеоксигенация. В результате реакции удаляется кислород, а получающиеся при этом фенол, циклогексанол и его алкильные производные находят применение в производстве пластмасс, красок, моющих средств и во многих других областях.

Гидродеоксигенация протекает в присутствии катализаторов, чаще всего — микро- и мезопористых цеолитов. Также одними из наиболее перспективных каталитических систем считаются те, в состав которых входят Ru, Re, Rh, Pd и Pt. Первый, рутений, относительно недорог, а еще проявляет высокую активность в реакциях гидрогенолиза и гидрирования в присутствии воды. Это важно, поскольку воды много в бионефти, особенно когда ее получают быстрым пиролизом исходного сырья.

Хотя рутений и рассматривают как катализатор для переработки биотоплива, до сих пор не было понятно не только то, почему он столь активен именно в водных растворах, но и в какой форме он находится в таких условиях. Некоторые исследователи считали, что в виде оксида, однако насколько имеет смысл его восстанавливать перед гидродеоксигенацией было также неизвестно.

В своей новой работе российские ученые вместе с иностранными коллегами смогли найти ответ на этот вопрос. Они нанесли на микромезопористые цеолиты оксид рутения и исследовали, что с ним происходит в ходе переработки гваякола в водном растворе при мягких условиях. Используя синхротронное излучение и рентгеновскую абсорбционную спектроскопию, авторы продемонстрировали, как в процессе реакции образуется водный оксид рутения.

Работа опубликована в журнале 📕Applied Catalysis B: Environmental (IF = 24.32)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/658
#новости

Давление помогло пористой мембране уловить втрое больше молекул интерлейкина

Пористые полимерные мембраны широко используются в медицине, чтобы анализировать в крови молекулы, связанные с воспалением. Их основное преимущество заключается в том, что они улавливают большее число молекул по сравнению с плоскими поверхностями, не содержащими поры. Другими словами, пористые мембраны с меньшей вероятностью «пропускают» мимо себя интересующие медиков частицы, делая анализ точнее. Однако, с другой стороны, такая структура со множеством отверстий усложняет прохождение молекул от поверхности в глубь материала. В результате этого часть молекул может вообще не преодолеть такое «препятствие» и исказить результаты анализа в меньшую сторону. Чтобы решить эту проблему, можно прокачивать анализируемую смесь под давлением, которое поможет равномерно распределить анализируемую жидкость в порах и облегчить ее «путь».

Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова🏛 и Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю. М. Лопухина сравнили два способа нанесения пробы на пористые мембраны: инкубацию и пропускание под давлением. В первом случае содержащиеся в растворе молекулы проникали в поры пассивно, путем диффузии, в то время как во втором раствор активно проходил в глубь мембраны.

В качестве анализируемого вещества авторы использовали интерлейкин — соединение, участвующее в развитии воспаления при таких заболеваниях, как ревматоидный артрит, воспаления кишечника и некоторые аутоиммунные расстройства. Датчики для точного анализа уровня интерлейкина высоко востребованы в медицине, поскольку помогут быстро диагностировать данные заболевания.

📑Работа опубликована в журнале 📕Micro

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/662
#новости

«Горючий лед» предложили использовать для тушения пожаров

Газовые гидраты — это соединения из газа в ледяной и водной оболочке, которые добывают со дна морей и океанов. Их также называют замерзшим топливом будущего или горючим льдом. Одно из направлений их использования — локализация и подавление возгораний.

Ученые провели более 200 экспериментов по локализации и подавлению горения древесины, керосина, бензина, дизельного топлива, спирта, сырой и очищенной нефти, индустриальных масел, разных марок угля, отходов углеобогащения и природных газовых гидратов метана. Для этого они воспроизвели условия возгорания в четырех наиболее распространенных ситуациях: неосторожное обращение с огнем, нарушение правил эксплуатации нагревательного оборудования, замыкание электрических сетей и локальные источники пожара. Эксперименты проводились как с очагами в помещениях, так и на открытой местности.

На основе экспериментальных данных ученые разработали физические и математические модели локализации и подавления горения разных веществ и материалов, а также начали работы по созданию гидратов, в состав которых входят поверхностно-активные вещества. При диссоциации такой гидрат, помимо вытеснения кислорода из зоны горения и снижения температуры, позволяет создать на его поверхности пену. Она является блокиратором кислорода и способствует локализации горения и термического разложения материала.

В будущем авторы планируют разработать несколько устройств, в которых получаемый гидрат при соприкосновении с горящим материалом будет эффективно блокировать и локализовать горение.

Работа опубликована в журнале 📕Thermal Science and Engineering Progress (IF = 4.56)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/664
#новости

Простая нейросеть смогла по сигналам ЭКоГ распознать сон и бодрствование

Автоматическое распознавание различных физиологических состояний лабораторных животных имеет большое значение для нейронауки и медицины. Это особенно ценно и полезно при долгосрочном мониторинге показателей: например, именно подобные эксперименты на крысах позволили прояснить ряд важных аспектов развития судорожной активности при эпилепсии.

Качество сна влияет на важнейшие процессы в нашем организме, и его изучение требует комплексного анализа электроэнцефалографической (ЭЭГ), электромиографической (ЭМГ), а также электроокулографической активности (в случае человека), которые вместе образуют так называемую полисомнограмму. Такая оценка признана «золотым стандартом» для определения состояния цикла сон/бодрствование у большинства видов животных, но ручная обработка даже двух-трехдневных записей не всегда оказывается достаточно точной при всей своей трудозатратности и дороговизне.

Российские исследователи предложили метод, позволяющий распознавать сон в реальном времени без сложных вычислений. Предложенный метод показал высокую скорость работы и простоту вычислений, поэтому его можно использовать в экспериментах в реальном времени. Как считают авторы, он может быть востребован в доклинических исследованиях на грызунах, где требуется мониторинг режима сна и бодрствования.

Работа опубликована в журнале 📕Chaos, Solitons and Fractals (IF = 9.92)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/663
#новости

Всего один фотокатализатор позволил получить 250 ценных продуктов

Переходные металлы, способные изменять свою степень окисления, часто становятся основой катализаторов для органического синтеза, в том числе медицинских субстанций и разнообразных химикатов. Несмотря на множество работ, посвященных катализу комплексами меди, палладия, никеля и прочими металлами, подбор оптимальных условий для наиболее эффективного протекания реакции остается нетривиальной задачей.

Так, приходится изменять внешние условия — температуру, давление, растворитель; с точностью до небольших боковых групп выбирать лиганды, окружающие атом металла и помогающие ему взаимодействовать с реагентами; учитывать структуру катализатора и субстрата (реагентов) и многое другое. Что-то удается рассчитать на компьютере, но большая работа кроется в экспериментах — подчас достаточно дорогих и трудоемких. В итоге удается выбрать более-менее оптимальную реакционную систему, в лучшем случае актуальную для класса соединений или типа реакций. При постановке новой задачи, пусть даже и достаточно близкой к уже решенной, все приходится повторять с начала.

Исследователи из лаборатории металлокомплексных и наноразмерных катализаторов Института органической химии имени Н.Д. Зелинского🏛 и Регенсбургского университета предложили универсальную каталитическую систему, в которой нет дорогих или редких компонентов. В основе — простейшие соли никеля и дешевая фотоактивная добавка. Настроить каталитические свойства удалось под действием видимого света (то есть не нужны дорогие лазеры или мощные ультрафиолетовые лампы) при помощи повсеместно используемых органических оснований – особых органических «адаптеров».

Работа опубликована в журнале 📕 Nature (IF = 69.50)

Поздравляем лабораторию академика Ананикова 🎊

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/665
#новости