Уникальная разработка красноярских ученых: прозрачный автоклав для СВЧ-печей

Знаете ли вы, что обычная микроволновка в руках ученых может быть научным инструментом? Красноярские ученые из Института химии и химической технологии СО РАН разработали уникальную технологию для СВЧ-печей — прозрачный кварцевый автоклав, который открывает новые горизонты в химии и материаловедении. А теперь обо всем по порядку.

Зачем ученые используют СВЧ-технологию?

1. Мы знаем, как быстро СВЧ-печи разогревают еду. Так же это работает и в лаборатории — перевод твердых образцов (руд, органики, даже биоматериалов) в раствор для анализа занимает не десятки минут, а секунды. Процесс ускоряется в сотни раз.

2. С помощью СВЧ-поля можно не просто ускорить реакцию, но и направить ее в нужное русло. Уже сейчас ученые синтезируют биметаллические наноматериалы (например, структуры типа «ядро» - «оболочка»), которые невозможно получить классическим нагревом.

Одним словом, микроволновый нагрев — это инструмент для ускорения химических процессов и получения новых материалов в лабораторных условиях. Для работы с пробами в СВЧ-печах ученые во всем мире используют автоклавы из непрозрачного пластика — фторопласта. Применяемые микроволновые системы надежны, инертны к воздействию агрессивных сред, с высоким диапазоном рабочих температур и давлений, но с их помощью невозможно наблюдать за происходящими в реакторе процессами. Красноярским ученым удалось решить эту проблему: они разработали прозрачный реактор из кварца, который дает возможность визуального контроля за реакциями. Разработка герметичных и химически стойких автоклавов для агрессивных сред — это сложная задача, которую смогли решить красноярские ученые.

В чем преимущества прозрачного кварцевого автоклава

1. Реактор из кварца и фторопласта прозрачен для микроволн и видимого света. Это позволяет в реальном времени наблюдать за ходом химической реакции (например, за изменением цвета), что невозможно в стандартном непрозрачном оборудовании.

2. Кварц имеет почти нулевой коэффициент теплового расширения. Его можно мгновенно нагреть до сотен градусов и тут же охладить жидким азотом — он не треснет, как стекло. Специальная конструкция и герметизация автоклава, которая является ноу-хау разработчиков, исключают взрыв даже при росте давления.

Перспективное направление на стыке наук

Химики могут синтезировать материалы с заданными свойствами. Физики, изучающие магнетизм, могут создать структуры для адресной доставки лекарств, водородной энергетики или новых катализаторов. Благодаря соседству институтов разного профиля в Академгородке ученые могут в режиме живого общения ставить совместные эксперименты: химики — создавать, а физики — сразу же исследовать магнитные и другие свойства новых материалов. Создание кампуса даст этим разработкам современную инфраструктуру и поможет превратить фундаментальные открытия в технологии, полезные для всей страны. Такая интеграция позволит быстрее внедрять перспективные методы в практику. Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий, фото предоставлено КНЦ СО РАН.

#НаукаКрасноярска #КампусБудущего #КарьераВНауке #ДесятилетиеНаукиИТехнологий #Минобрнауки

Опасный вредитель — ясеневая изумрудная узкотелая златка — преодолела границу и вторглась в Беларусь

Российские и белорусские учёные зафиксировали в Гомеле ясеневую изумрудную узкотелую златку. Это агрессивный вредитель, личинки которого убивают даже внешне здоровые деревья.
Находка стала неожиданностью, так как златка продвинулась на 200 км западнее известной границы своего ареала. Вероятнее всего, она попала в Беларусь по железной дороге из Брянской области, где уже нанесла серьёзный ущерб.
Под угрозой оказались ясени, которые массово используются в озеленении городов и являются важной частью экосистемы.

«Наша находка доказывает, что вид способен быстро преодолевать большие расстояния — этому способствует случайный занос взрослых особей златки с транспортом. Существует высокий риск того, что златка может продолжить свое распространение по Беларуси, угрожая уязвимым ясеневым лесам. Если вредитель расширит свой ареал западнее, он будет представлять угрозу и для соседних стран, таких как Литва, Латвия и Польша. Ожидается, что вредитель будет распространяться не только естественным расселением, но и непреднамеренным заносом транспортом. Другой возможные вариант его распространения – лесополосы с включением, а иногда и с доминированием ясеней, расположенные вдоль транспортных путей, в частности автодорог, которые могут служить зелеными туннелями продвижения вредителя. Нужно срочно принять комплексные меры по подавлению очагов вредителя, предотвращению его распространения в новые регионы и государства, а также по минимизации риска возникновения цепочки неблагоприятных экологических и экономических последствий», — рассказывает одна из авторов работы Наталья Кириченко, ведущий научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, доктор биологических наук.


Ученые отмечают, что необходимы срочные исследования для оценки масштабов распространения златки на территории Беларуси. Интересное наблюдение: в Гомеле многие стволы деревьев обрабатывают известковым раствором на высоту до 1,5 метра – такие обработанные участки вредителем не заселяются. Этот метод может оказаться перспективным для защиты ясеней, но его эффективность требует дополнительного изучения.
Ранее ученые отмечали продвижение златки в Сибирь, в 2024 году вредителя обнаружили в Барнауле, столице Алтайского края, где он повредил треть посадок ясеня.
Исследование поддержано Российским научным фондом (№ 22-16-00075-П).

❤️‍🔥 Тема фестиваля в Красноярске в этом году «Наука и жизнь», поэтому на его открытии мы решили поговорить о бессмертии!

Живут ли какие-то животные, объекты космоса или сам человек через искусство вечно?

8 ноября в 12:00
«Public talk. Бессмертие»
Дом кино (Большой зал)
Пр. Мира, 88
Мероприятие бесплатное
Регистрация и подробности

Особенность формата «Public talk» заключается в том, что гостям предоставляется большее количество времени на вопросы, чем на обычной лекции, и после небольших выступлений спикеров мероприятие проходит в формате диалога.

Спикерами будут:
🌟физик Александр Фрейдман;
🌟палеонтолог Яков Колесников;
🌟киновед Максим Конарев.

Вся программа фестиваля науки «КСТАТИ 80» тут.

@myatom_krsk

В издательстве СО РАН вышла монография, посвященная истории земледелия в Сибири.

Как первобытному человеку пришла идея заняться не просто собирательством уже готовых злаков или культур, но земледелием? Какие культуры были наиболее популярны в Сибири? Чем общинное мироустройство, подразумевающее «жить миром», «быть как все» помогало сибирских крестьянам? Снижается ли сегодня плодородие почв?

О сельском хозяйстве в нашем макрорегионе, его особенностях, героях, достижениях и неудачах, и немного о будущем поговорили Наука в Сибири с автором монографии директором ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» членом-корреспондентом РАН Александром Артуровичем Шпедтом.

🫤 Не обязательно быть фанатом комиксов и отличать Marvel от DC, чтобы посетить ток-шоу «Суд над супергероем»!

Ведь речь здесь пойдёт не только о Вижне, но и об искусственном интеллекте в целом!

8 ноября в 14:00
ток-шоу «Суд над супергероем. Вижн»
фестиваль науки «КСТАТИ 80»
Дом кино (Большой зал)
пр. Мира, 88
Мероприятие бесплатное
Регистрация и подробности

@myatom_krsk

Ученые раскрыли секрет твердых катализаторов, который поможет сделать химические процессы экологичнее

Чем твердые кислотные катализаторы лучше жидких? Их легко отделить от продукта, не создавая токсичных отходов. Но часто они менее эффективны.

Красноярские ученые нашли причину: всё решает поведение протонов на поверхности. Одни реагенты (как этилацетат) заставляют протоны концентрироваться в мощное "облако", ускоряя реакцию. Другие — наглухо блокируют активные центры.

Открытие позволит создавать "зеленые" и эффективные катализаторы для промышленности.

«В качестве примера можно рассмотреть гидролиз целлюлозы, химическую реакцию разложения вещества с участием воды. Целлюлоза — это возобновляемый источник углеводов, который можно превращать в биотопливо, полимеры и различные химикаты. Идеальными кандидатами для такой реакции являются твердые катализаторы, и наше исследование позволило заглянуть в интересный аспект их работы. Оказалось, что ключевую роль играет не сама поверхность катализатора, а «протонное облако», которое ее окружает. Твёрдая и нерастворимая целлюлоза и даже её растворимые фрагменты — не могут проникнуть в узкие поры катализатора, но протоны из диффузного слоя активно с ней взаимодействуют, запуская реакцию. Наше исследование объясняет, почему одни твердые кислоты работают хорошо, а другие нет. Всё зависит от того, как формируется и ведет себя протонное облако при контакте с реагентами. Теперь мы понимаем, что для эффективного твердого катализатора нужно создавать материалы с развитой поверхностью, которая оптимально формирует диффузный слой и не «забивается» промежуточными продуктами. Это открывает путь к целенаправленному дизайну катализаторов. Мы можем развивать этот дизайн на основе глубокого понимания физико-химических принципов», — рассказывает один из авторов исследования Виктор Голубков, младший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.

Результаты открывают путь к созданию новых экологичных «зеленых» твердых катализаторов для промышленности, которые не будут образовывать солевые стоки. Подобные разработки могут стать основой для планируемого в регионе научно-производственного кампуса, который объединит научные институты, университеты и промышленные предприятия, и обеспечит быстрый переход от лабораторных исследований к реальному производству. Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.

#НаукаКрасноярска #КампусБудущего #КарьераВНауке