Новости науки

Физики из Испании создали самую легкую жидкость во Вселенной

МОСКВА, 14 дек – РИА Новости. Ученые из Каталонии "вырастили" капли квантовой жидкости, которые обладают необычными свойствами и  имеют рекордно низкую плотность, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"Наши калиевые капли во многом похожи на обычные капли воды – они обладают вполне определенными размерами, формой и массой, вне зависимости от того, куда бы мы их не поместили. С другой стороны, они существуют только при сверхнизких температурах и имеют квантовую природу", — рассказывает Цезарь Кабрера (Cesar Cabrera) из Института науки и технологий Барселоны (Испания).

Как отмечает физик, эта квантовая жидкость обладает рекордно высокой разреженностью – она содержит в себе минимальное число атомов, необходимое для того, чтобы ее капли не теряли свою форму и не превращались в газ. Иными словами, все ее частицы связаны друг с другом и характер их движения по пространству зависит от того, где и как расположены их "соседи".

Кабрера и его коллеги создали эту необычную субстанцию, пытаясь ответить на простой вопрос — как ведут себя газы и жидкости при сверхнизких температурах, и где находится та точка, когда плотный газ превращается в жидкость, а разреженная жидкость – в газ.

Для ответа на этот вопрос физики создали третью субстанцию – так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна, охладив облако атомов калия-39 до температуры, близкой к абсолютному нулю. Он представляет собой необычную по своим свойствам форму материи, похожую одновременно и на газ, и на жидкость, которая ведет себя как один гигантский атом и обладает типичными "атомными" свойствами.

В "нормальном" состоянии конденсат Бозе-Эйштейна, как рассказывает Кабрера, ведет себя в большей степени как газообразная субстанция – он расширяется и стремится заполнить собой весь сосуд, где он находится. Как показали опыты испанских исследователей, столкновение двух подобных облаков газа приводит к крайне интересному последствию – на их месте возникает группа из нескольких мельчайших капель квантовой жидкости.

Атомы в ее каплях распределены так, что их отделяет максимальное расстояние, но при этом квантовые связи между никуда не пропадают. Благодаря этим связям капли квантовой жидкости из смеси конденсатов Бозе-Эйнштейна сохраняют форму и не превращаются в газ.

"Эти капли являются удивительными объектами макромира — несмотря на то, что они состоят из тысяч атомов, их поведение полностью задается квантовыми флуктуациями и корреляциями", — добавляет Летиция Тарруэлл (Leticia Tarruell), коллега Кабреры.

Эта жидкость обладает максимально низкой плотностью – она примерно в сто миллионов раз более разреженная, чем обычная вода, и примерно в миллион раз уступает по этому показателю обычному воздуху, а также обладает еще одним необычным свойством. Ее атомы постоянно движутся даже при околонулевых температурах, подчиняясь принципу неопределенности Гейзенберга и другим законам квантовой механики.

Как рассказывают ученые, столь высокая степень разреженности квантовой жидкости была сюрпризом для них — теоретические расчеты показывали, что она должна была быть примерно в два раза более плотной, а размеры капель должны были быть почти в три раза меньше. Учитывая огромное число атомов в этих каплях, просчитать их поведение на квантовом уровне пока нельзя, что не позволяет дать однозначное объяснение этому необычному расхождению между теорией и экспериментом.

По этой причине их свойства и секреты, по словам физиков, можно будет раскрыть, наблюдая за формированием и взаимодействием этих капель в реальном мире. Эти опыты могут помочь физикам не только найти объяснение их странным размерам и плотности, но и раскрыть принципы, которые управляют взаимодействиями десятков и сотен квантовых объектов друг с другом, к примеру, в жидком гелии или в недрах нейтронных звезд.

Источник

Физики из России изучили, как различные "молекулы жизни" проводят ток

МОСКВА, 14 дек – РИА Новости. Физики из России и Чехии изучили то, как различные белки и прочие компоненты клетки проводят электрический ток и пришли к выводу, что этот процесс можно описать тем же набором идей, которые сегодня используются при опытах с некоторыми типами полупроводников, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

В последние годы ученые начали активно интересоваться тем, как различные компоненты живых существ взаимодействуют с электрическим током и как некоторые микробы и рыбы-угри могут вырабатывать достаточно сильные разряды электричества, не убивая при этом себя и заставляя их двигаться в "нужном" направлении. В клетках других бактерий ученые недавно нашли молекулы, напоминающие по своим свойствам полупроводники.

Изучение секретов подобных биологических проводников и полупроводников может помочь ученым создать "живую" альтернативу металлам и разработать материалы, которые не будут обладать ломкостью и хрупкостью, присущей кремнию и другим классическим полупроводникам.

Раскрытие их свойств, как пишут Константин Мотовилов из Московского физико-технического института в Долгопрудном и его коллеги, осложнялось тем, что ученые не были уверены, что свойства подобных органических "проводов" можно просчитывать при помощи универсального набора формул, как для полупроводниковых и изолирующих материалов, похожих по своей структуре на жидкость или стекло.

Российские физики проверили, существует ли подобный универсальный набор правил и для органических материалов, изучая электрические свойства двух белков, альбумина и цитохрома С, которые можно встретить в крови и в сердце людей и животных, и нитей, которые выбрасывают в окружающую среду бактерии Shewanella oneidensis, способные "вылавливать" ионы металлов из воды и собирать из них наночастицы.

Для этого ученые поместили образцы этих белков и молекул в особые камеры, где они могли поддерживать как нормальную комнатную температуру, так и снижать ее почти до абсолютного нуля, и проанализировали то, как эти материалы реагируют на постоянный и переменный ток различной частоты, а также на электромагнитные волны высоких частот.

Как оказалось, поведение всех трех веществ, несмотря на большие различия в их электрических свойствах и химическом составе, описывается тем же набором принципов, которые применяются при изучении полупроводников. Это позволяет использовать те теории и модели, которые были созданы физиками при изучении свойств "жидких" изоляторов и полупроводников, для раскрытия секретов их "кузенов" биологического происхождения.

Источник

Гигантские бури приводят к «учащению сердцебиения» Сатурна

Мощные бури в северных широтах Сатурна могут привести к изменению циркуляции атмосферы близ экватора гигантской планеты, сообщают ученые международной миссии Cassini («Кассини») под руководством доктора Ли Флетчера (Leigh Fletcher) из Университета Лестера, Великобритания.

Подобный эффект можно также наблюдать и в атмосфере Земли, что свидетельствует о том, что две планеты имеют гораздо больше общего, чем считалось ранее.

В этом исследовании команда Флетчера изучила явление в атмосфере Сатурна, называемое «квазипериодическими осцилляциями» и состоящее в том, что в экваториальной области планеты наблюдается картина периодического возникновения вертикальных перепадов температур и изменений систем ветров. Период квазипериодических осцилляций атмосферы Сатурна составляет около 15 лет. Аналогичное явление, происходящее на Земле, имеет период 28 месяцев.

Изучая это явление, Флетчер и его коллеги в своем исследовании обнаружили «учащение сердцебиения» гигантской планеты в период с 2011 по 2013 гг., в результате которого произошло охлаждение экваториальной области Сатурна. Проанализировав предшествовавшие этому событию крупные изменения в атмосфере гигантской планеты, Флетчер и его коллеги обнаружили, что учащение квазипериодических пульсаций произошло непосредственно после гигантской бури, которая охватила почти все северное полушарие Сатурна. Изучив более детально эти два события, ученые нашли механизм возможной связи между ними: волна, идущая от гигантской бури, могла прокатиться до экватора и нарушить квазипериодические осцилляции, несмотря на то, что буря бушевала за десятки тысяч километров от экватора, считают Флетчер и его команда.
Источник

Марсианская миссия MAVEN проливает свет на обитаемость далеких планет

Насколько долго могла бы оставаться обитаемой планета, похожая на Марс, если бы она обращалась не вокруг Солнца, а вокруг красного карлика? На этот сложный вопрос ученые пытаются ответить, используя данные, собранные при помощи марсианской орбитальной миссии Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN).

Основной целью миссии MAVEN является выяснение причин потери Марсом его атмосферы в космос. В новой научной работе ученые миссии MAVEN во главе с руководителем проекта Брюсом Яковски (Bruce Jakosky), используя данные о различных механизмах потери Красной планетой ее газовой оболочки в космос, собранные за три года работы аппарата, моделируют поведение планеты, подобной Марсу, которая, так же как и Марс, находится на краю обитаемой зоны вокруг родительской звезды – карлика спектрального класса М.

Красный карлик представляет собой намного менее яркую звезду, чем Солнце, поэтому границы обитаемой зоны в системе красного карлика лежат намного ближе к звезде, по сравнению с Солнечной системой, и планета, лежащая в такой обитаемой зоне, получает в 5-10 раз больше ультрафиолетового излучения от родительского светила, чем Марс получает от нашей звезды. Согласно расчетам команды Яковски период, в течение которого гипотетическая планета, обращающаяся вокруг относительно спокойного красного карлика, может оставаться обитаемой, сокращается из-за потери планетой атмосферы в космос примерно в 5-20 раз, если сравнивать с продолжительностью периода возможной обитаемости аналогичной планеты Солнечной системы. В случае красных карликов с более высокой активностью продолжительность периода возможной обитаемости планеты сокращается до 1000 раз, выяснили Яковски и его команда.

Исследование представлено на осеннем съезде Американского геофизического союза 13 декабря.

Источник

Физики раскрыли секрет рождения частиц, вызывающих полярные сияния

МОСКВА, 13 дек – РИА Новости. Потоки электронов в радиационных поясах Земли возникают в результате взаимодействий космических лучей с атомами в верхних слоях атмосферы планеты, "выбивающими" из них нейтроны, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

"Нам впервые удалось зафиксировать рождение этих электронов высокой энергии у внутренней кромки поясов Ван Аллена. Нам удалось решить загадку, над которой физики ломали головы практически шесть десятков лет", — заявил Синьлинь Ли (Xinlin Li) из университета Колорадо в Боулдере (США).

Земля, в отличие от Венеры и ряда других планет Солнечной системы, обладает своим собственным магнитным полем, который вырабатывается в результате движения жидких потоков металла в ее ядре. Это магнитное поле играет роль своеобразного "щита", который отражает космические лучи, заряженные частицы высоких энергий, и защищает Землю от солнечного ветра и выбросов корональной массы на Солнце.

Следами его существования являются так называемые пояса ван Аллена — две области на высотах около 6 тысяч и 60  тысяч километров от поверхности Земли, где находятся большое количество протонов и электронов высоких энергий, "пойманных" магнитным полем Земли и движущихся в своеобразной магнитной ловушке. Их взаимодействие с атмосферой порождает красивые полярные сияния, и, во времена вспышек на Солнце, приводит к появлению радиопомех и прочих проблем технического характера.

Одной из главных загадок поясов Ван Аллена с момента их открытия в 1958 году является то, откуда берутся электроны и протоны высоких энергий, населяющие радиационный щит земли и порождающие вспышки на полюсах планеты. Как отмечает Ли, ученые давно подозревают, что их источником являются космические лучи, сталкивающиеся с атомами в атмосфере, однако однозначных доказательств этого у них не было.

Дополнительная проблема заключается в том, что космические лучи, порожденные взрывами сверхновых и активностью пульсаров, "бомбардируют" Землю примерно с одинаковой частотой, тогда как количество и свойства электронов в поясах Ван Аллена может резко меняться с очень большой скоростью. Это заставляет многих исследователей сомневаться в том, что эти электроны возникают в результате распадов нейтронов, которые космические лучи "выбивают" из атомов азота и кислорода.

Для проверки этих идей Ли и его студенты собрали микроспутник CSSWE, оснащенный миниатюрными аналогами детекторов электронов и протонов, которые были разработаны в стенах университета Колорадо для зондов RBSP, запущенных НАСА в августе 2012 года для изучения структуры поясов Ван Аллена.

Этот спутник был запущен на более низкую орбиту, и он изучал не внутренние слои поясов Ван Аллена, а нижнюю кромку его первой части, где, как предположили ученые, должны рождаться электроны и протоны во время столкновений молекул газов и "гостей из космоса".

Подобные столкновения, как объясняют ученые, должны приводить к рождению протонов и электронов в очень узких диапазонах энергий, благодаря чему их можно легко подсчитать и оценить, как часто сталкиваются космические лучи с атмосферными атомами, и понять, какую роль они играют в наполнении поясов Ван Аллена и как они туда попадают.

Как показали эти замеры, подобные электроны действительно возникают в больших количествах на высоте, примерно равной радиусу Земли, а скорость их формирования и их свойства оставались постоянными во всех регионах и на всех высотах. Это говорит в пользу того, что их действительно порождают космические лучи.

Более того, об этом говорит и число электронов, зафиксированных CSSWE – их количество, как отмечают ученые, почти идеально соответствует тому, как много нейтронов должны порождать космические лучи. Все это, соответственно, свидетельствует о том, что почти все электроны, участвующие в рождении полярных сияний, носят действительно "космическое" происхождение.

Источник

Физики из МГУ создали и проверили в деле "квантовый телефон"

МОСКВА, 13 дек — РИА Новости. Ученые из Московского государственного университета создали и проверили на практике линию телефонной связи, защищенную от прослушивания системой квантового шифрования, сообщает пресс-служба вуза.

"Рабочее место "квантового телефона" — обычный персональный компьютер, в котором установлен оптоэлектронный модуль, соединенный оптическим волокном напрямую с сервером квантового распределения ключей. Кроме того, компьютер использует ПО, модифицированное специально для работы с этим оптоэлектронным устройством", — объясняет Сергей Кулик, профессор МГУ и один из создателей "квантового телефона".

Феномен квантовой запутанности играет важную роль в системах защищенной связи, он исключает возможность незаметной "прослушки", так как не позволяет "клонировать" состояние частиц света. Подобные проекты сейчас разрабатываются также в Европе, Китае и США.

 

© Фото : пресс-служба МГУ

Программное обеспечение, управляющее работой системы квантовой связи

В России же сети такого рода начали появляться примерно три года назад. Первую линию связи запустили в Университете ИТМО в 2014 году, когда ученые соединили квантовым каналом два корпуса вуза через подземный оптоволоконный кабель.

В июне 2016 года Российский квантовый центр заявил о запуске первой "городской" линии связи между двумя отделениями банка, а спустя три месяца МГУ сообщил о соединении двух точек в городах Подмосковья. 

Следующим этапом развития этих технологий стало создание "квантового телефона", работу которого профессор Сергей Кулик и декан физического факультета МГУ Николай Сысоев проверили сегодня, пообщавшись по невзламываемому каналу связи, защищенному системой автоматического симметричного распределения квантовых ключей.

Архитектура сети передачи данных довольно проста: "квантовый телефон" состоит из двух клиентских машин и сервера, играющего роль источника ключей. Когда первый аппарат их получает, он зашифровывает информацию и напрямую передает "собеседнику", который уже использует ключ для ее расшифровки, минуя сервер.

Как отмечает пресс-служба, в перспективе такими "квантовыми телефонами" оснастят и другие подразделения МГУ.

Источник

Российские физики описали, что происходит внутри черных дыр

МОСКВА, 13 дек – РИА Новости. Физики из Математического института имени Стеклова РАН разработали теоретическое описание поведения материи внутри черных дыр и нашли возможный способ примирить квантовую физику и теорию гравитации, говорится в статье, опубликованной в Journal of High Energy Physics.

"Мы использовали подход, основанный на голографическом принципе. Он состоит в том, что квантовая двумерная система, которая "живет" на границе специального искривленного 3D-пространства, называемого пространством анти-де Ситтера, может быть описана внутри него классической гравитационной физикой. Таким образом, трехмерное пространство вместе со всем, что происходит внутри, играет роль голограммы, иллюстрирующей происходящее непосредственно в нашей физической системе", — заявил Михаил Храмцов из Математического института, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Обычные и сверхмассивные черные дыры обладают столь сильным тяготением, что его нельзя преодолеть, не превысив скорость света. Никакие объекты или излучение не могут вырваться из-за границы воздействия черной дыры, которая получила название "горизонт событий".

Что происходит за горизонтом событий, остается тайной и предметом споров среди физиков. Большинство ученых считают, что в принципе невозможно заглянуть внутрь черной дыры и изучить ее структуру, так как это приведет к крайне неприятным последствиям – в таком случае нельзя будет примирить между собой теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику.

Тем не менее черные дыры существуют, и их поведение нужно как-то описать. Сравнительно недавно ученые начали считать, что черные дыры на самом деле не трехмерные, а двумерные объекты — своеобразные космические "голограммы", где пространство сжимается ближе к краям и где брошенный по прямой объект возвращается к точке начала полета.

Эта теория и описывающие ее уравнения были выдвинуты в конце 1990-х годов двумя известными космологами – Хуаном Малдасеной из Принстонского университета и Герард 'т Хоофтом из университета Утрехта. Как считают некоторые ученые, подобные же принципы могут описывать и всю Вселенную в целом — иными словами, вполне возможно, что мы живем внутри плоской двумерной голограммы.

Опираясь на эти принципы, Храмцов и его коллеги попытались объяснить, почему сам факт существования черных дыр не нарушает законы термодинамики, а также описать квантовые процессы, которые отвечают за транспортировку тепла внутри них, на основе теории относительности и других классических законов физики.

Как показали расчеты, в черной дыре действительно может наблюдаться некий аналог термодинамического равновесия, как и в "нормальной" Вселенной. Проверить это, как подчеркивают ученые, можно экспериментальным путем, сталкивая частицы, охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю.

Если такие частицы попадают в магнитные ловушки, то при облучении лазером они будут вести себя примерно так же, как и материя в плоских черных дырах. В частности, информация о появлении новых квантовых связей между частицами будет распространяться внутри ловушки с определенной скоростью, а отклонения от нее будут означать, что выкладки российских физиков не совсем верны.

Как отмечает Храмцов, аналогичным образом может разогреваться кварково-глюонная плазма, возникающая внутри БАК или коллайдера RHIC в Брукхевене (США), что позволяет использовать те же принципы для описания ее поведения и дальнейшего изучения. По его словам, в ближайшем будущем российские физики попытаются найти ответ на другой важный вопрос, связанный с черными дырами: теряется ли информация при прохождении материи через горизонт событий.

Источник

Аппарат Cassini «мертв», но новая эпоха изучения Сатурна только начинается

Сатурнианский зонд НАСА Cassini («Кассини») в сентябре этого года был намеренно направлен членами научной команды миссии в атмосферу Сатурна, в которой его ждала «огненная смерть». Однако наблюдения, выполненные при помощи этого космического аппарата в последние годы его функционирования, могут раскрыть нам многие тайны гигантской планеты.

В новом исследовании обнаружено, что электрически заряженная область атмосферы Сатурна, известная как ионосфера, на самом деле является намного более сложной и изменчивой, чем считалось ранее.

Инструменты Cassini также позволили выяснить, что на ионосферу Сатурна большое влияние оказывают тени, отбрасываемые кольцами планеты. Кроме того, было отмечено взаимодействие микроскопических частиц льда, составляющих материал колец, с ионосферой Сатурна – так называемый «дождь из колец».

Проведя в системе Сатурна 13 лет, зонд Cassini в апреле этого года был направлен в прежде неисследованную область между кольцами Сатурна и самой планетой, простирающуюся вплоть до верхней части атмосферы Сатурна. Измерения плотности распределения электронов, впервые проведенные в ионосфере Сатурна in situ при помощи инструмента Radio and Plasma Wave Science instrument (RPWS) зонда Cassini, позволили группе исследователей во главе с Дж. Е. Валундом (J.-E. Wahlund) в новой научной работе найти и проанализировать ряд зависимостей электронной плотности от разных переменных, таких как географическая широта или высота над верхним слоем облаков Сатурна.

Согласно исследователям на электронную плотность ионосферы оказывают большое влияние тени, отбрасываемые кольцами Сатурна, поскольку кольца являются достаточно плотными, чтобы не пропускать ультрафиолетовое излучение Солнца, способное выбивать электроны из атомов атмосферных газов. Поэтому в этих областях ионосферы плотность распределения электронов согласно измерениям оказалась закономерно понижена.

Второе ценное наблюдение, сделанное членами команды Валунда, состоит в том, что «дождь» из микрочастиц льда, входящих в состав материала колец Сатурна, не оказывает значительного влияния на ионосферу в экваториальной области, однако ученые не исключают, что это влияние может проявляться более интенсивно в приполярных областях планеты.

В целом, измерения, выполненные при помощи космического аппарата Cassini, открывают новую главу в истории изучения Сатурна, позволяя подробно исследовать явления, происходящие в его ионосфере, считают Валунд и его коллеги.
Источник

Ученые доказали, что малые дозы радиации не вредят стволовым клеткам

МОСКВА, 12 дек – РИА Новости. Российские ученые выяснили, что небольшие дозы радиации не вызывают значительных повреждений в стволовых клетках и приводят к появлению большого числа мутаций в последующих их поколениях, говорится  в статье,  опубликованной в журнале Aging.

"Доза излучения в 80 миллигрей является той дозой, которую нередко получает человек при часто применяемых совместно с клеточной терапией процедурах визуализации внутренних структур и процессов организма, таких как компьютерная томография и рентген. Наши исследования помогают делать прогнозы побочных эффектов и рисков для здоровья у людей, проходящих всё чаще применяемую клеточную терапию одновременно с диагностическим облучением", — заявил Сергей Леонов, директор физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ.

Человек и прочие живые существа крайне негативно реагируют на облучение радиацией по той причине, что ионизирующее излучение напрямую вносит разрывы в цепочки ДНК или опосредованно "ломает" их, порождая множество химически агрессивных веществ при взаимодействии с содержимым клетки. Эти повреждения заставляют многие клетки считать, что они необратимо повреждены, что вызывает их массовую гибель и приводит к смерти организма в целом.

Достаточно долгое время ученые считали, как рассказывают авторы статьи, что рак возникает в результате появления мутаций во "взрослых" клетках организма, забывающих свою роль и функции и начинающих бесконтрольно размножаться при появлении серьезных "опечаток" в ДНК. Исследования последних десяти лет показывают, что это далеко не так в большинстве случаев, и что многие виды рака, по сути, возникают в результате появления мутаций в стволовых клетках, небольшие колонии которых присутствуют почти во всех тканях тела.

Леонов и его коллеги уже несколько лет изучают то, как радиация воздействует на стволовые клетки. В прошлом году им удалось показать, что стволовые клетки неожиданно хорошо переносят небольшие дозы ионизирующего излучения, "растягивая" одну из фаз деления, в ходе которой они могут быстро чинить разрывы в ДНК.

Это открытие заставило ученых задуматься о том, как подобные эпизоды могут влиять на свойства не самих стволовых клеток, а их далеких потомков, возникших в результате деления нескольких поколений потомков облученных клеток. Вполне возможно, что в их ДНК могут скрываться мелкие мутации, которые не будут убивать клетки сразу, но будут ускорять их старение или заметно повышать вероятность развития рака.

Российские биофизики проверили, так ли это, облучив несколько образцов стволовых клеток теми дозами радиации, которые сегодня применяются при получении рентгеновских снимков и в других медицинских процедурах и проследили за тем, как активно они размножаются и что происходит внутри них в первые дни после контакта с радиацией.

Когда Леонов и его коллеги облучали клетки, в них повышалась активность белка гамма-H2AX, отвечающего за починку двойных разрывов в спирали ДНК, и она оставалась высокой на протяжении суток, что раньше некоторые ученые считали признаком того, что оно достаточно сильно повреждает ДНК клетки и может порождать огромное число мелких мутаций.

На самом деле, как обнаружили исследователи, подобные аномалии были связаны не с радиацией, а с совсем другим процессом – делением клеток, во время которого в ДНК могут тоже возникать двойные разрывы, за ликвидацию которых тоже отвечает гамма-H2AX.

В последующие дни и недели эти стволовые клетки нормально росли и размножались, ничем не отличаясь от того, как ведут себя необлученные культуры аналогичных клеток. Иными словами, последствия облучения стволовых клеток рентгеном были не такими серьезными, как было принято считать раньше, и к никаким серьезным последствиям оно не ведет, заключают авторы статьи.

Источник

Физик из МГУ выяснил, как много сил рабочих экономят простые экзоскелеты

МОСКВА, 12 дек – РИА Новости. Физик из России и его коллега из Франции выяснили, что даже простые пассивные экзоскелеты позволяют человеку экономить примерно треть энергии при переноске тяжелых грузов и при других нагрузках, что должно заметно повышать силу и выносливость рабочих, говорится в статье, опубликованной в журнале Multibody System Dynamics.

"Мы теоретически показали, что человек в экзоскелете затрачивает меньше энергии при переноске грузов, нежели человек без экзоскелета. Мы надеемся, что наша публикация лишний раз обратит внимание исследователей и конструкторов на возможности пассивных экзоскелетов и побудит их уделять больше времени разработке подобных устройств", — заявил Александр Формальский из Научно-исследовательского института механики МГУ.

Медики, физики и инженеры уже более века разрабатывают конструкции, которые имитируют работу различных частей тела человека, или помогают заменить или усилить часть из них. Подобные биомеханические устройства, так называемые экзоскелеты, сегодня рассматриваются как один из возможных способов  возвращения подвижности инвалидам, повышения производительности труда рабочих и выживаемости бойцов на поле боя.

Практически сразу после появления первых подобных устройств в середине 20 века они разделились на два типа – активные экзоскелеты, в которых основную работу исполняет машина, расходующая на это энергию, и пассивные экзоскелеты, помогающие человеку максимально эффективно пользоваться своими собственными силами и не травмировать себя при перегрузках.

Формальский и его коллега Янник Остин (Yannick Austin) из университета Нанта (Франция) изучали свойства пассивных экзоскелетов, которые помогают человеку переносить тяжелые грузы. Подобные аппараты оснащены только механическими тормозами, которые в определенные моменты времени "запирают" коленный сустав одной или другой ноги.

Такие экзоскелеты практически не требуют обслуживания и обладают очень скромной массой по сравнению с "костюмами железного человека", однако отсутствие двигателей и других источников "внешней силы" делает их малопривлекательными и для публики, и для инженеров, желающих сделать человека в несколько раз сильнее.

Остин и Формальский проверили, действительно ли пассивные экзоскелеты полностью бесполезны, создав компьютерную модель человека в подобной машине, которая позволила им просчитать то, как сильно она влияла на то, как много энергии он тратил на ходьбу и другие физические действия.

Как показали их расчеты, человек среднего роста и массы, 175 сантиметров и 75 килограмм, будет тратить меньше сил на перемещения по пространству в том случае, если на нем будет надет экзоскелет массой в 14 килограмм или меньше. Более того, ему удастся экономить примерно 28% энергии в том случае, если он будет использовать пассивный экзоскелет при переноске коробок или мешков весом примерно в 40 килограмм.

Это, как считают российский физик и его французский коллега, говорит о том, что потенциал подобных устройств сегодня сильно недооценивается, и что их создание и распространение по промышленным предприятиям позволило бы заметно поднять КПД рабочих и снизить уровень травматичности.

Источник

Ученые выяснили, почему метеороиды взрываются в воздухе

Атмосфера нашей планеты является более надежным «щитом» от метеороидов, чем считалось ранее.

Когда метеор несется в сторону Земли, то воздух из области высокого давления, расположенной перед космическим камнем, просачивается в его поры и трещины, приводя к взрыву небесного тела.

«При вхождении метеора в атмосферу наблюдается большой перепад давления между областью высокого давления воздуха, расположенной перед метеором, и областью разрежения, находящейся позади метеора, - сказал Джей Мелош (Jay Melosh), профессор наук о Земле, атмосфере и планетах Университета Пердью, США, и один из авторов новой научной работы. – Под действием этого перепада давлений воздух интенсивно проникает в трещины и поры метеора, взрывая его изнутри».

Исследователи знают, что метеориты часто взрываются в воздухе, прежде чем достичь Земли, однако до настоящего времени глубокого понимания механизма этого процесса достигнуто не было. 

В своей работе команда Мелоша исследовала событие взрыва метеороида в воздухе над Челябинском, состоявшееся в 2013 г. Этот метеороид весил примерно 10000 тонн, однако после падения было обнаружено лишь 2000 тонн обломков. Это означает, что метеороид дезинтегрировал в верхних слоях атмосферы по какой-то причине. Для разрешения этой загадки исследователи создали уникальный компьютерный код, позволивший им построить модель взрыва, в которой воздух проникает внутрь относительно прочного метеороида, приводя к его неминуемому взрыву.
Источник

Источник

Физик из МГУ нашел новый способ запустить термоядерную реакцию

МОСКВА, 11 дек – РИА Новости. Физик из МГУ и Института прикладной математики РАН доказал, что термоядерную реакцию можно запустить, используя уже существующие ускорители плазмы и магнитные ловушки, что может ускорить создание чистых источников энергии, говорится в статье, опубликованной в журнале Plasma Physics and Controlled Fusion.

Сегодня существует два возможных пути к созданию самоподдерживающейся термоядерной реакции – "медленный" термоядерный синтез, который ученые планируют проводить внутри токамаков и прочих магнитно-плазменных систем, на основе которых сегодня строится международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЕР во Франции, и его "быстрый" аналог.

Под последним словом физики понимают особые системы, в которых термоядерная реакция запускается практически мгновенно, за миллионные доли секунды, в результате сжатия термоядерного топлива при помощи мощных пучков лазерного излучения. Такой реактор вырабатывает серию из термоядерных микровзрывов, из которых извлекается энергия.

Примерно 10 лет назад "быстрый" термоядерный синтез считался более перспективным, чем токамаки, однако неудачи в работе американской Национальной зажигательной установки, NIF, только два года назад показавшей сколь-либо значимые результаты, заставили многих физиков вернуться к идее "медленного" синтеза.

Андрей Козлов, физик-теоретик из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и сотрудник ИПМ РАН, предлагает использовать для этих целей не токамаки или мощнейшие лазеры, а гораздо более скромные ускорители плазмы, считавшиеся раньше одним из рядовых компонентов магнито-плазменных термоядерных реакторов.

Они представляют собой особые установки, разогревающие смесь из водорода и дейтерия до сверхвысоких температур и разгоняющие ее до нескольких сотен километров в секунду перед тем, как ее вводят в основное "кольцо" реактора, где плазму подхватывают магнитные ловушки и она разогревается еще сильнее.

Как отмечает Козлов, термоядерную реакцию можно запустить и вне магнитных ловушек, если бы плазма была разогнана до гораздо более высоких скоростей, порядка 1500 километров в секунду. Это сделать достаточно сложно из-за того, что это потребует пропускания через ускоритель токов огромной силы, которые просто сожгут установку до того, как она успеет выработать достаточное количество плазмы.

По этой причине российским физикам и их американским коллегам, занимающимся созданием подобных плазменных "пушек", удавалось достичь заметно более скромных скоростей движения материи – около 400 и 200 километров в секунду. Профессор МГУ выяснил, как можно преодолеть эту проблему, создав компьютерную модель подобного ускорителя и потока плазмы, порождаемого им.

"Для того чтобы на подобных установках добиться большего ускорительного эффекта, нужно увеличивать разрядные токи до 2.5, а то и 6 мегаампер, но при таких токах конструкция просто сгорит. Поэтому токи должны быть разумными, такими, какие есть, а надо всего лишь уменьшить плотность газа", — заявил Козлов, чьи слова передает пресс-служба Российского научного фонда.

Подобные методики ускорения плазмы, как отмечает физик, могут найти свое применение не только при постройке термоядерных реакторов, но и в других областях науки и техники.

Источник

Ровер НАСА успешно справляется с трудностями марсианской зимы

Марсианский «ровер-ветеран» НАСА Opportunity недавно успешно «пережил» самые короткие дни марсианского года, при этом солнечные панели марсохода остались почти чистыми от пыли. Однако впереди, в 2018 г., ровер, возможно, ожидают мощные пылевые бури, говорят члены научной команды миссии.

Роверы Spirit и Opportunity совершили посадку на поверхность Марса в январе 2004 г. с миссией, которая должна была продолжаться в течение всего лишь 90 солов (марсианских суток), что эквивалентно по продолжительности трем земным месяцам. В настоящее время связь с ровером Spirit потеряна, однако Opportunity продолжает успешно работать на поверхности Красной планеты, передавая на Землю важную научную информацию.

Ровер Opportunity сильно зависит от солнечной энергии и при недостатке освещения его активность значительно падает. Поэтому марсианской зимой, когда Солнце в небе южного полушария планеты, где находится ровер, встает и садится ближе к северу, члены научной команды миссии стараются периодически размещать ровер на склонах обращенным к северу солнечными панелями. В настоящее время марсоход исследует так называемую Долину настойчивости, расположенную на внутреннем склоне кратера Эндьюранс диаметром 22 километра, и команда ровера Opportunity при спуске марсохода по склону кратера периодически делает остановки на обращенных к северу площадках для подзарядки батарей. Команда ровера называет эти площадки «кувшинками», проводя аналогию с лягушками, перепрыгивающими с одной кувшинки на другую и двигающимися таким образом по поверхности водоема.

Не каждую марсианскую зиму ровер Opportunity находился в таких благоприятных для подзарядки энергией условиях. Например, в 2011-2012 гг. он провел 19 недель в одном и том же месте, поскольку ему не хватало запаса энергии, чтобы доехать до другой ближайшей площадки, имеющей благоприятный для подзарядки солнечных батарей наклон.

Также на обеспеченность ровера энергией влияет количество пыли в марсианской атмосфере и непосредственно на солнечных панелях ровера. Ветер может смахнуть пыль с солнечных панелей, однако в то же время сильные ветра поднимают пыль в воздух и снижают освещенность панелей. Следующая мощная пылевая буря ожидается на Марсе в 2018 г., считают ученые.

Источник

Лазерный луч: как создавали устройство с бесконечными возможностями

МОСКВА, 10 дек — РИА Новости. Без лазеров не обходится практически ни одна сфера нашей жизни. Их используют военные и врачи, строители и школьники. Лазеры работают в персональных компьютерах, на спутниках. С их помощью в лабораториях получают потоки энергии, по мощности сравнимые с ядерным взрывом, и охлаждают среду до сверхнизких температур. Изобретение лазера настолько значимо, что за работы, послужившие этому, ученые получили Нобелевские премии. Одному из научных отцов лазера, советскому физику Николаю Геннадиевичу Басову 14 декабря исполнилось бы 95 лет.

К изобретению лазера привели исследования процессов, происходящих в атоме. Электроны в нем могут занимать разные энергетические уровни — чем выше уровень, тем дальше он расположен от ядра. Точнее, существует вероятность обнаружить электрон на том или ином месте, и "находится" он там, где она наиболее высока.

При переходе электронов на уровень выше или ниже соответственно поглощается или выделяется квант света — фотон, обозначающий самую малую порцию энергии электромагнитной волны. Причем если излучение будет вынужденным, то есть порожденным внешним воздействием, некоторые параметры колебаний фотонов будут тождественны. За счет этого достигается узость диапазона длин волн, характерная для лазерного света.

Чтобы атом излучал фотоны, электроны должны переходить на уровень ниже. А для этого их нужно сначала загнать на более высокие уровни с помощью внешнего воздействия. Физики называют этот процесс накачкой. Атом, в котором электроны занимают более высокие уровни, именуют возбужденным. 

 

© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина

Так художник представил себе процессы поглощения и излучения фотона электроном

Возбужденные атомы будут испускать свет непрерывно, если обеспечить обратную связь. Вынужденное излучение, раз возникнув, должно вновь и вновь вызывать прыжок электронов на уровень выше после того, как они испустят фотоны. Для этого излучательную среду, например кристалл, помещают в оптический резонатор, который представляет собой систему двух зеркал. Резонатор обеспечивает многократное продуцирование световых волн, вследствие чего достигается высокая мощность излучения, то есть увеличивается количество фотонов.

 

© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина

Схема лазера

От мазера к лазеру

В 1916 году Альберт Эйнштейн впервые ввел понятие о вынужденном (индуцированном) испускании и поглощении фотонов. Спустя два десятка лет советский физик Валентин Фабрикант указал на возможность использовать вынужденное испускание для усиления электромагнитного излучения при его прохождении через вещество.

В мае 1952 года на Общесоюзной конференции по радиоспектроскопии Николай Басов и его научный руководитель Михаил Прохоров сделали доклад о том, что есть возможность использования вынужденного испускания для усиления и генерирования миллиметровых волн. Практически одновременно такое предположение высказал в Колумбийском университете  американский физик Чарльз Таунс.

 

© Фото из архива НИЯУ МИФИ

Лауреат Нобелевской премии по физике Николай Геннадиевич Басов, 1960-е годы.

"В июле 1954 года в журнале Physics Review Letters была опубликована статья Чарльза Таунса, Дж. Гордона и Г. Цайгера, полученная редакцией 5 мая 1954 года. В статье сообщалось о том, что "создана и работает экспериментальная установка, которая может быть использована в качестве микроволнового спектрометра высокого разрешения, микроволнового усилителя или очень стабильного генератора". Это было первое сообщение о реализации молекулярного генератора — мазера", — рассказывает Евгений Проценко, профессор кафедры лазерной физики НИЯУ МИФИ. 

 

© Фото из архива НИЯУ МИФИ

Молекулярный квантовый генератор (мазер).

Первый источник электромагнитного излучения, работающий на переходах молекулы аммиака, испускал волну света длиной 1,25 сантиметра. Устройство назвали "мазер", сократив фразу "усиление микроволн с помощью вынужденного излучения" (microwave amplification by stimulated emission of radiation). Предшественник лазера создали одновременно и независимо две научные группы — в Физическом институте имени П. Н. Лебедева АН СССР под руководством Николая Басова и Михаила Прохорова и в Колумбийском Университете в США под руководством Чарльза Таунса. 

"Обе группы предложили и создали аммиачный мазер в самом деле одновременно, о чем и свидетельствует Нобелевская премия. Поразительно, что при огромной разнице стартовых условий — мирная жизнь в США и военные и послевоенные годы в СССР — научные группы все же "сравняли счет" и одновременно сделали открытие, вознагражденное согласно его значимости", — делится воспоминаниями доктор физико-математических наук Иосиф Зубарев, профессор кафедры лазерной физики НИЯУ МИФИ, работавший вместе с Николаем Басовым. 

Собственно, лазер (сокращение от фразы light amplification by stimulated emission of radiation, что по-русски означает "усиление света посредством вынужденного излучения") появился на свет лишь спустя шесть лет после создания мазера. Это время было потрачено на поиск материалов и технологий, которые позволили достичь диапазона волн лазерного излучения — от 0,1 до 1000 микрометров. 

"Шестнадцатого мая 1960 года в Лаборатории Хьюза (Калвер-Сити, Калифорния, США) физик Теодор Мейман реализовал условия для возникновения вынужденного излучения. Ученый использовал импульсную газоразрядную лампу, окружающую кристалл рубина длиной 1,5 сантиметра и около одного сантиметра в поперечнике. Спектр излучения рубина немного сузился, что свидетельствовало о вынужденном излучении света. Это было днем рождения лазера", — комментирует Андрей Кузнецов, исполняющий обязанности директора Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ.

Николай Басов, выпускник МИФИ, известного раньше как Московский механический институт, организовал и возглавил там в 1978 году кафедру квантовой электроники. С 2016 года работу, начатую нобелиатом, продолжают в Институте лазерных и плазменных технологий (ЛаПлаз) НИЯУ МИФИ, объединившем несколько кафедр. 

Группа теоретиков ЛаПлаз и университета Бордо в 2015-2017 годах предсказала возможность создания сверхмощными лазерными импульсами магнитных полей с напряженностью до сотен миллионов Гаусс и выше, "вмороженных" в плазму. Такие поля на порядки превышают достижимые в настоящее время другими методами. Способ генерации основан на взаимодействии с мишенями особенной геометрии, устроенной таким образом, что токи ускоренных лазерным излучением частиц образуют мощнейший соленоид.

И совсем недавно, в октябре 2017 года, это предсказание получило подтверждение. На эксперименте, который проводился международной командой в Германии на установке PHELIX в GSI (Институт тяжелоионных исследований, Дармштадт), работали, в том числе, и студенты НИЯУ МИФИ. Полученные результаты хорошо согласуются с теоретическими предсказаниями и открывают новые перспективы в фундаментальных и прикладных исследований, связанных так или иначе с магнитными полями и замагниченной плазмой.

Поскольку новый метод использует энергию лазерного излучения, то есть является "оптическим", особенно перспективным он выглядит в лазерно-физических исследованиях. В первую очередь речь идёт о задачах так называемой лабораторной астрофизики, то есть явлениях, которые впервые наблюдались в космосе. Астрофизическая плазма часто оказывается сильно замагниченной, что при пересчёте на параметры лабораторной плазмы соответствует магнитным полям свыше миллионов или даже миллиардов Гаусс, для генерации которых новый метод окажется незаменимым. 

Источник

Астрономы открывают новый звездный поток в нашей Галактике

Международная команда астрономов обнаружила новый тонкий звездный поток в гало нашей галактики Млечный путь. Эта вновь открытая структура, получившая название jet stream («реактивная струя»), может помочь исследователям ответить на фундаментальные вопросы относительно распределения массы темной материи в гало галактики Млечный путь.

Звездные потоки являются остатками карликовых галактик или шаровых звездных скоплений, которые когда-то обращались вокруг крупной галактики, но впоследствии были разорваны и вытянуты вдоль своих орбит приливными силами, действующими со стороны родительской галактики. До настоящего времени в галактике Млечный путь было идентифицировано примерно 20 звездных потоков, в галактике Андромеда – всего лишь несколько, и примерно 10 звездных потоков было обнаружено за пределами Местной группы галактик.

В новом исследовании группа астрономов во главе с Прашином Джетва (Prashin Jethwa) из Европейской южной обсерватории обнаружила еще один звездный поток в нашей Галактике в рамках проведения обзора неба в оптическом диапазоне под названием Search for the Leading Arm of Magellanic Satellites (SLAMS). В обзоре неба SLAMS используется 4-метровый телескоп Бланко, расположенный в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, Чили, и предназначенный для наблюдений Большого и Малого Магеллановых Облаков. Однако наблюдения, проведенные командой Джетвы в декабре 2016 г. и январе 2017 г., по счастливой случайности выявили наличие нового звездного потока внутри гало Млечного пути.

Согласно исследованию этот поток находится на расстоянии 95000 световых лет от нас и пересекает на небе созвездия Гидры и Компаса. Исследователи оценили, что ширина потока составляет примерно 293 световых года. Такой тонкий поток, считают исследователи, скорее всего, сформировался из шарового звездного скопления, а не из карликовой галактики.

Кроме того в исследовании показано, что эта «реактивная струя» имеет массу порядка 25000 звездных масс – что делает ее одним из наименее массивных звездных потоков, открытых на сегодняшний день. Более того, исследователи открыли, что поток состоит в основном из бедных металлами (астр.) звезд, а его возраст составляет примерно 12,5 миллиарда лет.

Исследование появилось на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

Источник

Таинственные ветра квазаров оказались связаны с интенсивным звездообразованием

Астрономы, используя для наблюдений космическую обсерваторию Herschel («Гершель») Европейского космического агентства, смогли ответить на вопрос, стоящий перед космической наукой в течение нескольких десятилетий: откуда берутся мощные «ветра» холодного газа, наблюдаемые в раскаленных окрестностях квазаров. Новые данные, устанавливающие связь между этими мощными ветрами и формированием звезд внутри родительской галактики квазара, могут также помочь понять, почему размер галактик нашей Вселенной имеет ограничение сверху.

Начиная с момента открытия квазаров, состоявшегося в 1960-х гг., эти загадочные источники ставили перед учеными все новые и новые вопросы. Эти высокоэнергетические источники – светимость которых превосходит светимость Млечного пути примерно в 10000 раз – являются ядрами далеких галактик, в центрах которых лежит сверхмассивная черная дыра. Газ, втягиваемый черной дырой на аккреционный диск, разогревается до очень высоких температур и излучает энергию в широком диапазоне длин волн – от радио- до рентгеновских лучей.

Исторически, исследуя спектры квазаров, ученые обнаружили в них признаки линий, отвечающих поглощению света, идущего от квазара, лежащим перед ним слоем холодного газа, содержащего тяжелые элементы-металлы (астр.) – такие как углерод, магний и кремний. Характер линий указывал на то, что скорость движения газа составляет порядка несколько тысяч километров в секунду, и газ расположен внутри родительской галактики квазара. Но что могло так разогнать холодный газ внутри родительской галактики квазара?

Ответ на этот вопрос получен в новом исследовании, проведенном группой ученых, возглавляемых Питером Бартелем (Peter Barthel) из Гронингенского университета, Нидерланды. Исследователи выявили стойкую корреляционную зависимость между скоростью звездообразования внутри квазара и интенсивностью линий поглощения, отвечающих этим потокам холодного газа. Эти данные также могут помочь ученым понять, почему галактики нашей Вселенной, которые теоретически могут вырастать до бесконечно больших размеров, на самом деле чаще имеют относительно небольшой размер. Согласно авторам исследования это объясняется отрицательной обратной связью по размеру галактики при ее росте, механизм которой состоит в том, что рост галактики интенсифицирует звездообразование, но вместе с ним растет скорость ветров квазара, потоков холодного газа, являющегося основным звездообразовательным материалом - и газ таким образом «выдувается» из галактики, указывают Бартель и его коллеги.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Физики разгадали тайну

МОСКВА, 8 дек — РИА Новости. Специалисты Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" объяснили механизм устойчивости допированных фуллеренов, тем самым упростив их промышленное производство и применение (например, в качестве наноэлементов для электроники). Статья об этом исследовании опубликована в авторитетном научном журнале "Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures".

Углерод – один из самых распространенных на земле химических элементов, входящий в состав всех органических и многих неорганических соединений. До конца XX века было известно только две его аллотропные формы – алмаз и графит. К сегодняшнему дню ученые открыли множество новых форм, которые уже используют в электронике, фармакологии, энергетике.

Одной из наиболее перспективных подобных форм являются фуллерены – сферообразные полые кластеры, содержащие от 20 до нескольких сотен атомов углерода. Их открытие было отмечено Нобелевской премией по химии за 1996 год. Оказалось, что каждый фуллерен может выступать, как готовый наноэлектронный прибор – например, диод или транзистор. Благодаря своим размерам такие "приборы" очень эффективны и обладают исключительным быстродействием. 

Следующим этапом развития фуллереновых технологий стало использование химически модифицированных фуллеренов. Распространенным способом модификации является замещающее допирование – замена одного или нескольких атомов углерода атомами другого элемента. При этом общая структура фуллерена сохраняется, но его электронное строение и химическая активность меняются. Таким образом, замещающее допирование увеличивает вариативность свойств фуллеренов и, следовательно, расширяет возможности их использования.

В качестве замещающих элементов обычно используют ближайшие соседи углерода в таблице Менделеева: бор или азот, чьи атомы близки к атомам углерода по массе и размерам. Кроме того, допированные этими элементами фуллерены выступают хорошими адсорбентами лекарственных средств и нервнопаралитических газов, эффективно поглощая примеси.

Однако, бурный всплеск интереса к их промышленному синтезу позволил обнаружить и то, что производство допированных азотом фуллеренов имеет высокий процент "брака" – дефектных изомеров, отличающихся от остальных по структуре и свойствам. Под действием высоких температур, необходимых для синтеза, в них возникали так называемые "дефекты Стоуна-Уэльса", приводящие к дестабилизации фуллеренового каркаса. И, что важно – такой проблемы не возникало с фуллеренами, допированными бором: те оказывались устойчивыми к высоким температурам.

Объяснить эту особенность взялись доценты Кафедры физики конденсированных сред ИНТЭЛ НИЯУ МИФИ Константин Катин и Михаил Маслов. Для изучения они выбрали самый маленький фуллерен, состоящий всего из 20 атомов. Из-за своего малого размера он менее стабилен, чем другие фуллерены. Потому именно в нем должны были наиболее ярко проявиться причины, приводящие к возникновению дефектов.

Взаимодействие атомов фуллерена и распределение электронов внутри его объема описывались в рамках специальных математических моделей, основанных на законах квантовой механики. Для расчетов ученые использовали как специализированные программные пакеты, так и уникальные программы самих авторов. Главная трудность состояла в том, чтобы установить геометрию "седловой точки": конфигурации фуллерена, при прохождении которой обычное термическое возбуждение становится необратимым – и обязательно приводит к возникновению дефекта.

Полученные в НИЯУ МИФИ результаты позволили полностью объяснить механизм устойчивости допированных фуллеренов. На основании квантово-механических уравнений авторы доказали, что, в отличие от бора, даже единственный атом азота дестабилизирует скелет фуллерена. Это связано с наличием у атома азота одного дополнительного, по сравнению с углеродом, электрона.

"Оказалось, что для разрушения исходного фуллерена С20 нужно затратить 4.93 эВ энергии, а для разрушения допированного фуллерена C19N – только 2.98 эВ. Кластеры с более высоким содержанием азота еще менее устойчивы. Полученные данные позволили сделать вывод о том, что допированные азотом фуллерены очень чувствительны к температурному режиму: понижение температуры в реакторе всего на ~20°C приведет к существенному уменьшению доли дефектных фуллеренов", – объясняет Константин Катин.

После выхода публикации работой активно заинтересовались исследователи из разных стран, занимающиеся проблемами производства и использования допированных фуллеренов. В ближайшие годы может быть создана технология синтеза допированных азотом фуллеренов при пониженных температурах. Она позволит решить проблему дефектных изомеров и обеспечит воспроизводимость свойств получающихся кластеров.

Источник