Технологические новинки, могущие иметь применение в космосе.

[sychbird]

Технология, имеющая значение для развития идей саморепликации автоматов.

Fine-Point Lithographic Printing[/size]
The advantages of two low-cost approaches for creating patterns with molecular inks on surfaces have been combined in a method that Huo et al. (p. 1658, published online 14 August) call polymer pen lithography. Like microcontact printing, an elastomeric stamp is inked with molecules such as 16-mercaptohexanioc acid and transferred to a gold surface. Like dip-pen lithography, ink is delivered on individual tips to create nanoscale dots, but on soft polymer tips without the use of individual cantilever control. The array can be leveled relative to the surface optically, and the size of the features formed can be controlled from 90 nanometers to hundreds of micrometers by varying the force and time over which the stamp is in contact with the surface.

This Week in SCIENCE
September 19 2008, 321 (5896)

[sychbird]

В теме экзотических топлив обсуждались приеимущества озона, как окислителя. Технологи, подобная описанной ниже может быть использованна для покрытия окислительных магистралей и форсуночных каналов ЖРД для увеличения УИ за счет  счет частичного образования озона. Прада в этой идее много подводных камней. Но поковыряться стоит, ИМХО.

По словам исследователей из Европы, тонкое каталитическое покрытие на стенках химического реактора может увеличить эффективность многих промышленных процессов.[/size]
Для большого количества химических синтезов (особенно для синтезов фармацевтически активных препаратов) ключевым этапом является реакция гидрирования. Обычно эти реакции проводят в суспензионных реакторах [slurry reactors], в которых газ пробулькивается через суспензию твердого катализатора, взвешенного в жидкости. По словам Анджела Беренге-Мурсиа (Angel Berenguer-Murcia) из Кембриджа, такой метод проведения процесса обладает существенным недостатком – очистка конечного продукта от катализатора должна включать неоднократное фильтрование.
Вместо суспензионного реактора Беренге-Мурсиа использовал микрореактор, внутренние стенки которого были покрыты тонким пористым слоем диоксида титана, в порах которого содержатся каталитически активные наночастицы палладия.
Было продемонстрировано, что такая пленка проявляет каталитическую активность в гидрировании фенилацетилена до стирола, по каталитической эффективности и селективности система TiO2/Pd сравнима с параметрами каталитической системы, представляющей собой суспензию наночастиц палладия в растворе. Пленка TiO2/Pd остается стабильной и сохраняет каталитическую активность в течение нескольких месяцев непрерывного использования. Поскольку каталитически активные частицы палладия удерживаются в порах диоксида титана и не расходуются, для новой системы нет необходимости проводить очистку продукта от катализатора.

Источник: Lab Chip, 2009, DOI: 10.1039/b815716b

[sychbird]

Новый способ получения водорода из воды[/size]
Фрейзер Армстронг (Fraser Armstrong) из Университета Оксфорда привил фермент и светопоглощающий краситель к частицам на основе диоксида титана, получив, в результате, систему получения водорода, управляющуюся солнечным светом.

 
При освещении системы солнечным светом фермент, связанный с диоксидом титана, способствует получению водорода из воды. (Рисунок из Chem. Commun., 2009, DOI: 10.1039/b817371k) Молекулярный водород расценивается как перспективное топливо будущего, заманчиво организовать его получение так, чтобы при этом использовалось два возобновляемых ресурса – вода и солнечный свет. Для получения водорода требуется эффективный катализатор, который должен быть прикреплен к светоулавливающим частицам. Желательно, чтобы для катализатора не использовались такие дорогие металлы, как платина, наиболее перспективными катализаторами могут являться ферменты. В ходе исследования было обнаружено, что платиновые катализаторы могут быть успешно заменены на ферменты гидрогеназы, в активных центрах которых находятся никель и железо. Однако эти гидрогеназы могут ингибироваться выделяющимся при их работе кислородом и водородом. Вместо использования этих гидрогеназ исследователи из группы Армстронга использовали селенсодержащие гидрогеназы, которые более толерантны к действию кислорода и водорода, а также могут прочно связываться с диоксидом титана. Новая каталитическая система была помещена в водный буферный раствор, служивший источником электронов и протонов. При освещении полученной суспензии светом выделяется водород. Армстронг отмечает, что, хотя в его работе показаны принципы работы новой каталитической системы, главным вопросом, требующим решения, является ее масштабирование для использования в коммерческих целях. Также исследователи из Оксфорда планируют ввести в систему катализатор окисления кислорода воды для одновременного получения Н2 O2 в рамках одной системы. Источник: Chem. Commun., 2009, DOI: 10.1039/b817371k

[sychbird]

Имеет отношение к вопросу обсуждавшихся на форуме самореплицирующихся космических систем. К методам управления саморепликацией.

Как сыграть в пинбол атомами?[/size]
При том количестве различных наноразмерных насосов, моторов и других молекулярных устройств, о которых почти ежедневно сообщают нам специалисты по нанотехнологии, возникает резонный вопрос – каким образом эти приборы можно будет включать и выключать.
Исследователи сообщают о создании и испытаниях наноразмерного прибора, способного включаться и выключаться в результате внешнего воздействия. Прибор напоминает пластины игрового аппарата для пинбола. (Рисунок из Nano Letters, 2008, http://dx.doi.org/10.1021/nl8022884)

Чтобы обеспечить возможность контроля над работой наноразмерных устройств, исследователи из Нидерландов использовали внешний электрический сигнал для управления механическим устройством размером в несколько десятков атомов. Прибор похож на пластины игрового аппарата для пинбола.
Руководитель исследования, Гарольд Зандвлит (Harold J. W. Zandvliet), подчеркивает, что попытки разработать механические устройства небольшого размера сталкиваются с увеличением трудностей при управлении такими устройствами, так как их размеры не позволяют «включать» и «выключать» их обычными способами. Исследователи из Голландии описывают создание и испытание устройства «выращенного» на вафельной подложке кристалла германия, «включающегося» и «выключающегося» под воздействием внешних факторов. Сигналы, заставляющие пластины «нанопинбольной машины» двигаться вверх и вниз подаются с помощью щупа сканирующего туннельного микроскопа.
Контроль над силой тока от щупа и расстоянием между щупом и наноустройством позволяет управлять атомами. Зандвлит отмечает, что работа, выполненная в его группе, неопровержимо доказывает, что есть возможность управления наноразмерными устройствами с помощью электрического сигнала.

Источник: Nano Letters, 2008, http://dx.doi.org/10.1021/nl8022884

[sychbird]

Прорыв в создании катализаторов расщепления воды[/size]
Исследователи из США уверяют, что они решили фундаментальную проблему, препятствующую получению возобновляемой энергии – разработали недорогой способ расщепления воды на водород и кислород в мягких условиях.
Коммерческие катализаторы электролитического расщепления воды уже существуют, электричество, которое используется для электролиза воды, может считаться возобновляемым, если оно производится с помощью солнечных батарей. Тем не менее, стоимость платины, основного компонента, используемого для получения катализаторов, достаточно высока. Химики разрабатывают альтернативные катализаторы по образу и подобию природных каталитических систем фотосинтеза, однако эти катализаторы зачастую оказываются малоэффективными.

Исследовательская группа Дэниэла Носера (Daniel Nocera) из Массачусетского Технологического Института (MIT) обнаружили новый катализатор на основе фосфатов кобальта, позволяющий расщеплять воду на кислород и водород при нейтральных значениях рН.

Точный механизм работы катализатора пока еще неясен. Исследователи пропускали электрический ток через анод, состоящий из смешанного оксида индия-олова, помещенного в раствор, содержащий фосфаты-ионы и ионы кобальта. В результате этого на аноде образуется тонкая пленка, образующаяся благодаря тому, что ионы Co2+ теряют электроны с образованием Co3+, дающих осадок с фосфат-анионами. После потенциально возможного дальнейшего окисления до ионов Co4+ пленка катализатора отрывает электроны от воды, в результате чего образуется кислород и ионы гидроксония (H3O+). На поверхности пленки атомы кислорода образуют молекулярный кислород, который выделяется на аноде, в то время как кобальт с покрытия анода восстанавливается до Co2+ и переходит в раствор, регенерируя катализатор. Тем временем ионы H3O+ из раствора переносятся фосфат-анионами к обычному платиновому катоду, где они получают электроны и об! разуют молекулярный водород.

Источник: Science, 2008, DOI: 10.1126/science.1162018

[sychbird]

New Catalyst Marks Major Step in the March Toward Hydrogen Fuel
Robert F. Service
This week, researchers report online in Science a new water-splitting catalyst that works under environmentally friendly conditions; other groups report related advances on pages 671 and 676.


Full story at http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/321/5889/620?sa_campaign=Email/sntw/1-August-2008/10.1126/science.321.5889.620

[sychbird]

Может пригодиться для контроля герметичности емкостей и магистралей КА, использующих перекись водорода.

Флуоресценция обнаружит перекись [/size]ацетона
Исследователи из Израиля разработали чувствительный метод обнаружения популярных среди террористов взрывчатых веществ на основе трипероксидатриацетона [triacetone triperoxide (TATP)]. Для нового способа обнаружения взрывчатых веществ используются пробы на основе дендримеров, чувствительность которых может быть настроена.
Метод достаточно чувствителен для того, чтобы обнаружить небольшие количества перекиси водорода, образующиеся при разложении взрывчатого вещества.
Ранее для обнаружения TATP уже был разработан ряд методов, однако Эран Селла (Eran Sella) и Дорон Шабат (Doron Shabat) из Университета Тель-Авива разработали чувствительный метод, не требующий предварительной обработки образца. При использовании метода происходит усиление флуоресцентного сигнала.
В новом методе используются дендримеры, которые самопроизвольно разрушаются на отдельные строительные блоки под воздействием одного химического сигнала. Дендример состоит из трех строительных блоков, каждый из которых содержит группу-детектор, дающих флуоресцентное излучение с длиной волны 510 нм в результате разрушения дендримера. Дендример разрушается под действием пероксида водорода, образующегося при разложении взрывчатых веществ на основе TATP.
Большая часть колориметрических методов определения TATP построена на предварительной обработке взрывчатого вещества кислотой, в результате чего выделяется определяемый пероксид водорода. Новый метод настолько чувствителен, что он может обнаруживать небольшое количество H2O2, образующегося в результате разложения взрывчатого вещества. Так как для разрушения дендримера и получения трех флуоресцирующих молекул необходима лишь одна молекула перекиси водорода, метод может обнаруживать TATP в микрограммовых количествах.

Источник: Chem. Commun., 2008, 5701, DOI: 10.1039/b814855d

[sychbird]

MATERIALS RESEARCH SOCIETY FALL MEETING:
Shortfalls in Electron Production Dim Hopes for MEG Solar Cells
Robert F. Service
At the Materials Research Society Fall Meeting, several teams reported setbacks in efforts to sharply increase the electrical output of future solar cells using light-absorbing nanoparticles that can generate more than one electron for every photon of light they absorb.


Full story at http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/322/5909/1784a?sa_campaign=Email/sntw/19-December-2008/10.1126/science.322.5909.1784a

[sychbird]

Пептиды для хранения газов[/size]
В соответствии с работой исследователей из Италии, природа может дать нам инструменты для приведения в действие машин будущего, а также решения экологических проблем, связанных с их использованием. Исследователи показали, что производные аминокислот могут использоваться для эффективного хранения метана, водорода и диоксида углерода.
Пьеро Соццани (Piero Sozzani) с коллегами из Университета Милана использовали нанопористые кристаллические материалы на основе дипептидов для абсорбции и хранения этих трех газов. Дипептиды могут быть получены на основе природных протеиногенных аминокислот – валина и либо аланина, либо изолейцина.

В настоящее время главная проблема заключается в поиске разработке новых материалов, способных к эффективному хранению этих газов. Соццани надеется, что его исследования могут стимулировать дальнейшее исследование биоматериалов в качестве способов для хранения газов, полагая, что разнообразие биологических материалов может позволить создать новые биологически совестимые и биологически разлагаемые пористые материалы
Помимо способностей дипептидов хранить газ, было обнаружено, что кристаллические дипептиды обладают большей селективностью по отношению к диоксиду углерода, чем к метану, что, по мнению, новые системы могут использоваться для очистки метана от примесей CO2.
Источник: Chem. Commun., 2009, DOI: 10.1039/b820200a

[sychbird]

Топливные ячейки без платины[/size]
Для замены дорогой и редко встречающейся платины в топливных ячейках исследователи из Китая предлагают топливную ячейку, в которой в качестве катализатора используется никель.
В традиционных топливных ячейках водород разлагается на протоны и электроны на катализаторе из платины. Электроны обеспечивают создание тока, в то время как протоны проникают через кислотную электролитическую мембрану ко второму электроду, где они, взаимодействуя с водой, образуют воду.
Исследователи из Университета Вухан под руководством Лина Жанга (Lin Zhuang) решили модифицировать щелочные топливные ячейки (в них вместо кислотного электролита используется раствор щелочи), менее подверженные коррозии, чем их кислотосодержащие аналоги. В ячейках такого типа к электроду перемещаются на протоны, а гидроксил-ионы.
Для мембраны ячейки нового типа исследователи использовали новую стабильную пленку на основе полисульфатного полимера, стабилизированного четвертичными аммонийными катионами. Среда, в меньшей степени вызывающая коррозию, позволила исследователям использовать в качестве анодного катализатора наночастицы никеля, а не платины. Для предотвращения окисления наночастиц никеля на воздухе они были покрыты защитным слоем из оксида хрома.
Использование прототипа щелочной топливной ячейки, питаемой водородом и кислородом с анодом из никеля и катодом из серебра позволило генерировать ток мощностью 50 мВ/см2. Правда, пока эта мощность не может сравниться с мощностью, необходимой для электромобиля и уже развиваемой топливными ячейками на основе платины – 1 В/см2, но Жанг надеется разработать никелевые топливные ячейки с требуемой мощностью за ближайшую пару лет.

Источник: Proc. Natl. Acad. Sci., DOI: 10.1073/pnas.0810041106

[ssb]

топливный ЭЛЕМЕНТ[/size], а не "ячейка" :!:  

[sychbird]

Подобные дисплеи не потребуют подсветки. Чем и интересны для КК - малое энергопотребление.

Все цвета радуги для дисплеев будущей электроники[/size]
Пористые полимерные гели могут играть роль электроактивных фотонных кристаллов для дисплеев будущего.
Крылья некоторых бабочек могут обладать цветом при отсутствии пигментов. Зачастую богатство красок крыльев чешуекрылых обуславливается светорассеянием белого цвета на наноструктурных образованиях, покрывающих крылья насекомого. Сходного эффекта можно добиться при использовании фотонных кристаллов. Исследователи из Британии и Канады разработали высокоэффективные фотонные кристаллы, цвет которых может быть настроен непрерывно в области спектра от ультрафиолета до ближнего ИК. Новый материал может быть использован для производства полноцветных дисплеев.
Разработка фотонных кристаллов для полноцветных дисплеев представляет собой непростую техническую задачу. Фотонные кристаллы должны менять свои оптические свойства под воздействием таких внешних раздражений, как, например, изменение напряжения; они должны делать это непрерывно, обратимо и очень быстро, необходимо, чтобы эти соединения можно было получать в больших количествах в результате сравнительно недорогого процесса.
Исследовательская группа под руководством Джоффри Озина (Geoffrey A. Ozin) из Университета Торонто смогли разработать материал, отвечающий всем требуемым свойствам. Новый материал представляет собой полимерный гель с инвертированной структурой опала.
Опал представляет собой мерцающий драгоценный камень, состоящий из наноскопических плотно упакованных слоев силикатных сфер, рассеивающих свет. Исследователи получили инвертированную опаловую структуру, откладывая тонкие слои силикатных сфер на субстрат и заполняя пустое пространство слоями электропроводящего полимера, которые затем сшивали. Вытравливание силиката позволяет получить высокопористый полимерный гель со структурой, подобной кристаллической решетке. Там, где у настоящего опала содержатся сферы, у нового материала присутствуют сферы, которые были заполнены раствором электролита.
При приложении напряжения к материалу электролитный растворитель диффундирует в полимерный гель, вызывая его набухание. При понижении напряжения гель сжимается. Большая площадь контакта электролита с проводящим полимером приводит к чрезвычайно быстрому изменению формы материала. Изменения размеров псевдокристаллической решетки геля приводит к тому, что на ней отражается свет с разной длиной волны, причем таким способом может быть «покрыт» весь спектр видимого света. Например, при 2 В гель имеет красную окраску, а при 1.6 В он зеленый.

Источник: Angew., Chem., Int., Ed., doi: 10.1002/anie.200804391

[sychbird]

Новые металлические стекла на основе титана[/size]

Исследователи из Калифорнийского Института Технологии (Caltech) получили ряд стеклометаллических композитов (метглассов) на основе титана, отличающихся меньшей плотностью и меньшей стоимостью по сравнению с уже существующими метглассами, однако сохраняющими их ударную вязкость и ковкость.
Ранее в 2008 году та же группа исследователей опубликовала в журнале Nature новый подход к созданию жидкометаллических композитных материалов. Результатами исследования было создание сплавов с беспрецедентно высокой прочностью и ударной вязкостью. Один из авторов работы Дуглас Хофман (Douglas Hofmann) отмечает, что полученные сплавы являются самыми прочными материалами из существующих.
Так как новые композитные материалы предназначались для аэрокосмической промышленности помимо прочности и ударной вязкости они должны были обладать очень незначительной плотностью. Для решения этой задачи плотность новых сплавов должна быть в районе 4.5 - 5 г/см3. Сплавы, описанные в Nature, были созданы на основе циркония и обладали плотностью 5.6 - 6.4 г/см3, что не позволяло использовать их в аэрокосмической технике.
Хофманн с соавторами решили изменить состав новых метглассов, при этом было обнаружено, что замена циркония на титан может сохранить прочностные свойства новых композитных материалов, значительно понижая при этом их плотность. По словам Хофманна, более легкие титановые метглассы обладают такой же высокой прочностью и даже большей ковкостью, чем ранее полученные цирконий-содержащие метглассы. Понижение плотности сплавов и переход от циркония к титану также способствует и удешевлению материалов, так как цирконий стоит гораздо дороже титана.

Источник: PNAS, 2008, 105, 51, 20136; doi: 10.1073/pnas.0809000106

[sychbird]

Имеет отношение к созданию невидимых спутников.

A Warped Route to Cloaking
Transformation optics and metamaterials allow the manipulation of light with unprecedented control, giving rise to possibilities like invisibility, hyperlensing, and cloaking. However, most approaches so far have been based on mappings of Maxwell's equations in a Euclidean, flat space geometry, which has generally limited the extent to which these properties can be realized to monochromatic light. Leonhardt and Tyc (p. 110; see the Perspective by Nicolet and Zolla, published online 20 November) describe a theoretical approach based on mappings in a curved, or non-Euclidean, space that may open up applications to a broad range of wavelengths. Furthermore, the physical properties required of materials to achieve broadband invisibility need not be as extreme as in previous approaches.

This Week in SCIENCE
January 2 2009, 323 (5910)

[sychbird]

Впервые получен 1,2,-дигидро-1,2-азаборин[/size]
Исследователи впервые смогли синтезировать неуловимое прежде элементоорганическое соединение, изоэлектронное и изоструктурное бензолу.
Новое гетероциклическое соединение, 1,2-дигидро-1,2-азаборин, изоэлектронно бензолу. Его синтез может дать дополнительную информацию об ароматических свойствах гетероциклических соединений, которую можно будет использовать как в сугубо фундаментальных, так и в практических целях.
Типичное органическое ароматическое соединение – бензол обладает повышенной устойчивостью из-за замкнутой системы сопряженных связей. Неорганическое ароматическое соединение – боразин, изоэлектронно бензолу, оно также проявляет ароматические свойства, однако несколько в меньшей степени.

Попытки синтеза аналога бензола, содержащего углерод, бор и азот и представляющего собой структуру промежуточную между бензолом и боразином – 1,2-дигидро-1,2-азаборина, предпринимались десятилетиями. Исследователи смогли синтезировать целый ряд производных 1,2-азаборинов, однако наиболее близкий по структуре к бензолу незамещенный 1,2-дигидро-1,2-азаборин так и не был синтезирован до настоящего времени.
Осуществить синтез 1,2-дигидро-1,2-азаборина удалось двум объединившимся группам – химиков-элементооргаников под руководством Ши-Юаня Лю (Shih-Yuan Liu) из Университета Орегона и химиков-теоретиков под руководством Дэвида Диксона (David A. Dixon) из Университета Алабамы.
Попытки синтеза 1,2-дигидро-1,2-азаборина имеют сорокалетнюю историю и были начаты еще Майклом Дьюаром (Michael J. S. Dewar), одним из пионеров в области изучения небензоидной ароматичности. Попытки синтеза 1,2-дигидро-1,2-азаборина, предпринятые в группе Дьюара и многих других группах приводили к тому, что высокая температура, необходимая для стадии дегидрирования, привоила к разрушению целевого продукта.
В группе Лю был разработан новый синтетический подход, позволивший исследователям избежать необходимости в высоких температурах. По словам Лю, ключом к успеху была подходящая N-защитная группа, которая оставалась стабильной в кислой среде, необходимой для сборки гетероцикла, и которую можно было легко удалить после введения группы B–H.
Энергия ароматической стабилизации 1,2-дигидро-1,2-азаборина составляет 21 ккал/моль, представляя промежуточное значение между энергией стабилизации бензола (34 ккал/моль) и боразина (10 ккал/моль). Случайно, при регистрации спектра ИК, было обнаружено, что 1,2-дигидро-1,2-азаборин пахнет так же, как и бензол.

Новое соединение может оказаться полезным не только для изучения гетероароматичности – синтетические методы, разработанные при получении 1,2-дигидро-1,2-азаборина могут найти свое применение для получения борсодержащих биомаркеров, фармацевтических соединений, оптоэлектроники на основе бора, а также борсодержащих материалов для хранения водорода.
Источник: Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.200805554

[sychbird]

Создание  разветвленных пространственных структур из нанотрубок - первый шаг к созданию композитных конструкционных материалов на их основе.

Самоорганизация нанотрубок по образу и подобию ДНК[/size]
Будущее нанотехнологии зависит от умения исследователей осуществлять надежную и воспроизводимую организацию наночастиц в трехмерные структуры, которые могут быть использованы для решения новых технологических задач. В соответствии с работами Хао Яна (Hao Yan) и Яна Лю (Yan Liu) из Университета Аризоны самые сложные задачи в этой области включают в себя контроль над строением наноразмерных 3D-структур и возможностью получения изображений таких материалов.
Шаблоны из ДНК позволяют получить образование различных трубчатых структур, построенных из наночастиц золота диаметром 5 нм. Исследователи наблюдали образование надструктур из наночастиц золота в форме колец, моноспиралей и двойных спиралей. На TEM-образе показаны все четыре конформации. (Рисунок: Hao Yan, Arizona State University) Один из подходов к получению наноархитектур – создание наночастиц, самоорганизующихся в желаемую структуру. Молекулы ДНК являются элегантным примером малых частиц, самоорганизующихся в трехмерные структуры более высокого порядка. Взяв молекулу ДНК как прототип, Ян с коллегами решил воспроизвести инженерное решение Матери-природы. К молекуле ДНК были прикреплены наночастицы золота, в процессе самоорганизации нуклеиновой кислоты были получены различные трубчатые трехмерные структуры. Исследователи регулировали размеры и форму нанотрубок золота, изменяя размеры наночастиц, связанных с ДНК и размеры самих молекул ДНК. Ян уверен, что результаты его работы лягут в основу создания новых технологий. Он отмечает, что, зная методы, позволяющие изменять диаметр, хиральность и шаг спирали нанотрубок золота, исследователи в скором будущем смогут получить и более сложные трехмерные наноструктуры, которые позволят уменьшить размеры сотовых телефонов и электронных приборов или повысят эффективность доставки лекарств или процедуры трансфекции генов.

 Источник: Arizona State University press-release

[sychbird]

Материал прямого отношения к космическим технологиям не имеет. Но илюстрирует один из возможных путей создания самовоспроизводящихся искуственных биосфер в космическом пространстве.

Еще один шаг к воссозданию мира РНК[/size]
Исследователи из США создали искусственную химическую систему, способную к проявлению ряда свойств живых систем – неограниченному самовоспроизведению, изменению и выживанию наиболее приспособленных.

Исследователи уверяют, что их бесконечно воспроизводящиеся РНК-катализаторы помогут не только приблизиться к пониманию происхождения жизни на Земле, но и получить искусственную жизнь в лабораторных условиях.
Пары РНК (красная и голубая) являются шаблонами для синтеза друг друга. (Рисунок из Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1167856)
Система, созданная Джеральдом Джойсом (Gerald Joyce) и Трейси Линкольном (Tracey Lincoln) из Исследовательского Института Скриппса, состоит из перекрестно реплицирующихся пар рибозимов, каждый из которых собирается из четырех олигонуклеотидных строительных блоков, взаимно катализирующих синтез друг друга. Эксперимент был предназначен для проверки гипотезы Мира РНК, предполагающей, что жизнь на основе ДНК эволюционировала из системы, в которой РНК одновременно играла две роли – хранилища информации (подобно ДНК современных живых систем) и катализатора биологических процессов (как ферменты в современных живых системах).

Ранее исследователи уже проявляли интерес к синтетическим реплицирующимся системам подобного типа, однако изученные прежде системы недостаточно полно подражали биологическим системам, в конечном итоге прекращая процесс репликации. Такая остановка может происходить благодаря отравлению катализатора, вызванному слишком прочным взаимодействием катализатора с продуктом. Использование перекрестно реплицирующихся соединений позволило избежать эффекта отравления, исследователям удалось получить первую синтетическую систему, репликация в которой не прекращается, пока в систему поступают новые олигонуклеотидные строительные блоки.
Синтетическая система демонстрирует способность к «естественному отбору». Исследователи получили двенадцать наборов перекрестно реплицирующихся рибозимов и изучили, как эти рибозимы «конкурируют» за нуклеотидные строительные блоки, находясь одновременно в растворе. Было обнаружено, что в этом случае может происходить «мутации» – образование новых типов рибозимов и уже их дальнейшая репликация, приводящая к доминированию «мутировавших» рибозимов в системе.

Источник: Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1167856

[sychbird]

Department of Energy Ames Laboratory

Материал под названием BAM был открыт случайно в 1999 году. Учёные искали материал, который генерировал бы электричество при нагревании, однако, поэкспериментировав с различными составами, получили совсем другое.
BAM уступает по твёрдости лишь алмазу и нитриду бора с кубической решёткой (ну и, видимо, новейшему и пока мало известному нанокомпозиту нитрида бора), при этом демонстрируя удивительно низкий коэффициент трения — 0,02 (у тефлона он равен 0,05-0,1, а у хорошо смазанной стали — 0,16).
BAM представляет собой комбинацию металлических сплавов бора, алюминия и магния (AlMgB14) с боридом титана (TiB2). Исследователи до сих пор не вполне понимают — откуда у него такие свойства.
Большинство сверхтвёрдых материалов (вроде алмаза) обладают простой, регулярной и симметричной кристаллической структурой. Но в BAM она запутанна, несимметрична, и в его решетке полно пробелов, несвойственных столь твёрдому материалу.
Про уникальное скольжение также пока есть лишь гипотеза: бор взаимодействует с кислородом, производя крошечные количества оксида бора на поверхности образца. Оксид притягивает молекулы воды из воздуха, которые и работают как невидимая, перманентная и возникающая сама по себе смазка.
Теперь исследователи из лаборатории Эймса намерены довести полученный когда-то случайно BAM до уровня промышленного применения. После ряда необходимых ещё исследований ему прочат светлое будущее в качестве материала для подшипников самых разных валов — от водяных насосовдо турбин авиадвигателей.

[sychbird]

Представуляет интерес для разработчиков топливных элементов. Гравитационные силы не учавствуют в процессах работы элемента.

Миниатюрное устройство было создано в стенах университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign). Однако особый интерес вызывают не столько размеры топливного элемента, сколько его строение.
Размеры устройства составляют всего лишь 3 x 3 x 1 миллиметр.
Отметим, что химики могут значительно уменьшить размеры стандартных батареек, но делать это с составляющими топливных ячеек не имеет смысла. Результатом такой работы становитсяустройство, которое потребляет больше энергии, чем производит.
Эту проблему решили химики Саид Мохаддам (Saeed Moghaddam) и Марк Шэннон (Mark Shannon).
"Непрактично создавать миниатюрный насос, датчик давления, электронику, которая контролировала бы все части механизма в столь малом объёме", — рассказывает Мохаддам.
Он и его коллега создали водородный топливный элемент, который не требует производства сложных миниатюрных деталей и при этом генерирует ток, не потребляя его для своих собственных нужд.
Внутри устройства всего четыре компонента: мембрана, разделяющая ёмкости с водой и гидридом металла, и электроды, расположенные под ячейкой с гидридом.
Через микроскопические отверстия в мембране молекулы воды попадают в смежную ячейку в виде пара. Пар реагирует с соединением металла, образуя водород, который, наполняя камеру, перекрывает поток воды. По мере прохождения реакции на электродах количество водорода уменьшается (а вместе с ним и давление этого вещества), мембрана возвращается в начальное положение и молекулы воды снова начинают попадать в ячейку с гидридом.
Наглядная демонстрация саморегуляции системы: молекулы воды, проходя через мембрану (a), взаимодействуют с гидридом; полученный водород перекрывает поры в мембране
Таким образом, осуществляется автоматическое регулирование реакции воды с гидридом металла (и беспрерывное её продолжение).
Благодаря особенным размерам созданного устройства приток молекул воды определяют не гравитационные силы (как в классических топливных элементах), а поверхностное натяжение. Это означает, что устройство может работать в движении и даже при вращении.
Первые модели миниатюрного топливного элемента были способны генерировать напряжение 0,7 вольта (ток 0,1 миллиампера в течение 30 часов). Новые образцы устройств дают ток до одного миллиампера при том же напряжении.
Конечно, и этого недостаточно для питания портативных устройств. К примеру, мобильные телефоны "съедают" до нескольких вольт. Однако микроробот на таком топливном элементе был бы вполне жизнеспособен.
Ныне созданное устройство (объёмом 9 кубических миллиметров) действительно мало, но Стивен Арскотт (Stephen Arscott), эксперт в области малых топливных элементов из университета Лилля (Universite des Sciences et Technologies de Lille), считает, что ему не хватит мощности для питания.
В качестве хорошего примера он, конечно же, приводит своё детище (о нём читайте эту статью). Устройство Арскотта почти в три раза больше, работает на метаноле (более типичный для топливных элементов источник водорода) и при этом выдаёт удельную мощность в десять раз большую, нежели элемент Мохаддама.
Впрочем, Шеннон отмечает, что устройства сравнивать некорректно. В рабочей модели Арскотта топливо поступает извне, в то время как у нового устройства всё необходимое находится на борту. Таким образом, в перерасчёте на общий объём получается, что удельная мощность миниатюрного топливного элемента составляет относительно большое значение (около ста ватт на литр).
В любом случае в будущем подобные усовершенствованные элементы способны потеснить батареи в мобильных устройствах. И дело не только в том, что топливные элементы способны поставлять на порядок больше энергии. Важно, что новый источник тока прекрасно работает в любом положении.


Подробнее о работе Мохаддама и Шэннона читайте в статье, опубликованной в Journal of Microelectromechanical Systems.

[Dude]

http://lenta.ru/news/2009/01/12/light/

Физики разрешили столетний спор о свойствах света
Китайские исследователи поставили точку в столетнем споре физиков об импульсе света, сообщает портал Physics World. Эксперимент, который позволил определить, в каком направлении он давит на поверхность, через которую проходит, детально описан в статье в журнале Physical Review Letters. Ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Впервые теорию о "поведении" света в прозрачной среде выдвинул немецкий математик Герман Минковский в 1908 году. Он предположил, что импульс света пропорционален показателю преломления материала среды. На практике это означает, что проходящий свет оказывает давление на материал в направлении своего движения. Годом позже физик-теоретик Макс Абрагам, тоже родом из Германии, сделал обратное предположение (то есть, свет давит на материал в противоположном направлении).

Долгое время физики-экспериментаторы не могли провести эксперимент, который бы подтвердил правильность одной из точек зрения. В 1970-х годах был поставлен опыт, который доказывал правоту одного из "спорщиков". Однако позже выяснилось, что наблюдаемое "распухание" воды (которое доказывало верность предположения Минковского), через которую пропускали луч, оказалось результатом стороннего оптического процесса.

Китайские физики, ведущим из которых был Вэйлун Шэ (Weilong She), разработали схему эксперимента, позволяющего наконец ответить на старый вопрос. Вместо воды они использовали отрезок оптоволокна длиной около 1,5 миллиметров и шириной в 500 нанометров. Физики рассчитывали, что вес оптоволокна окажется достаточно мал для того, чтобы движение кончика отрезка, вызванного прохождением луча света, можно было заметить. После начала эксперимента камера фотографировала отрезок оптоволокна с частотой 10 снимков в минуту. Анализ фотографий показал, что свет "заставлял" кончик отрезка изгибаться в направлении, противоположном направлению распространения света. Таким образом ученые смогли подтвердить правильность теории Абрагама.

Работа исследователей из Китая уже получила высокую оценку их коллег. Физик-оптик из Университета Сент-Эндрюса в Великобритании Ульф Леонард (Ulf Leonhardt) считает, что проведенный эксперимент должен стать "одной из классических работ, посвященных импульсу света".