Применение наночастиц в медицинской практике: краткий обзор

Что такое наночастица? Согласно определению метрологов, размер нанообъекта должен быть меньше 100 нанометров. Один из парадоксальных примеров — мыльный пузырь. На самом деле он тоже нанообъект: когда мы надуваем пузырь, он меняет цвет, и его стенки темнеют, делаясь почти незаметными. Как это было доказано учеными-оптиками, в этот момент толщина его стенки становится менее 100 нанометров, и, таким образом, он является наноразмерным. Впрочем, гораздо чаще ученые в науках о жизни имеют дело с наночастицами в форме круглых или вытянутых шариков. Так наночастицы нашли важное применение в онкологии: они помогают обнаружить злокачественные образования, доставить к ним лекарства и победить их. Основная часть препаратов в онкологии — классическая химиотерапия. Врачи вводят химиотерапевтические препараты, которые по сути являются ядами, внутривенно, а те разносятся по всему организму, проникая в ткани и отравляя их.

Читать далее

Впервые синтезировано запрещенное классической химией сверхпроводящее соединение водорода и церия

Исследователи из США, России и Китая синтезировали запрещенное классической химией соединение водорода и церия, СеH9 которое демонстрирует сверхпроводимость при сравнительно низком давлении в 1 млн атмосфер. Работа опубликована в журнале Nature Communications. Материалы, способные проводить ток без сопротивления, называются сверхпроводниками и лежат в основе мощных электромагнитов, например тех, что ускоряют частицы на Большом адронном коллайдере. Недостаток известных на сегодня сверхпроводников в том, что они сохраняют свои свойства лишь при очень низких температурах и высоких давлениях. Это ограничивает круг возможных приложений и делает существующие сверхпроводниковые технологии дорогими. Открытие сверхпроводников, работающих при нормальных условиях, позволило бы передавать электроэнергию по ЛЭП без потерь, удешевить медицинские томографы и поезда на магнитной подушке.

Читать далее

Создан нанометровый резонатор с рекордным задержанием световой волны в 200 периодов ее колебаний

Физики создали резонатор размером в несколько сотен нанометров, способный удерживать свет внутри себя на время, за которое световая волна совершает более 200 периодов колебаний. На основе него ученые создали устройство, которое увеличивает частоту входного света в два раза, а в будущем такие нанорезонаторы могут стать основой для создания оптических средств связи, приборов ночного видения и компактных сенсоров. Работа опубликована в журнале Science. С помощью электрооптики можно передавать информацию на расстояние, считывать и записывать данные. Для контроля света его нужно уметь удерживать в малой области пространства на достаточно долгое время. Но чем меньше резонатор, тем сложнее удержать в нем волну. До сих пор добиться приемлемого времени удержания света на практике удавалось лишь для резонатора, размерами превышающего длину электромагнитной волны. Попытки ученых создать нанометровый резонатор пока что не были очень успешными — созданные нанорезонаторы обладают малой добротностью и плохо удерживают свет.

Читать далее

Шахматы и динамические системы: научный подход к описанию систем управления

Существует такой тип людей, для которых исследования и создание сложных и функциональных систем — высшая степень удовольствия. К такому типу можно отнести и меня. Любой целостный объект, обладающий единством всей своей структуры, материального, социального и абстрактного миров обладает системностью: человек, семья (да и любой социальный институт), биосфера, химические вещества и пр. Системность присутствует даже в неявных вещах. Очень давно, благодаря энтузиазму моего деда, я научился играть в шахматы. Вообще, шахматы — это одна из самых древних синтетических системных моделей, представленных в оболочке настольной игры. В данной статье будет произведен системный анализ шахмат, как детерминированной (предопределенной) системы, а именно: исследование структуры связанных шахматных фигур, интегративного свойства всех фигур и отдельных «изолированных» структур и уровня доминирования на доске как отдельных фигур, так и отдельного цвета (белых или черных).

Читать далее

Физика и и химия современного аккумулятора: кратко о главном

Что такое аккумуляторы? Чем они отличаются от батареек? Какие технологии и материалы применяются в аккумуляторах для улучшения их характеристик? В этой статье мы кратко рассказываем о последних открытиях и перспективных достижениях науки о материалах. Аккумулятор — это устройство, которое запасает электрическую энергию и является одним из типов химических источников тока. Такие источники преобразовывают энергию химических связей в электрическую энергию. Химических источников тока известно много. Самые простые — это обычные пальчиковые батарейки. Но такие батарейки нельзя перезарядить, когда заряд в них закончился. В отличие от батареек, аккумуляторы можно заряжать многократно. Первым и самым известным аккумулятором стал свинцово-кислотный аккумулятор, который был изобретен в XIX веке французом Густавом Планте. В таком аккумуляторе, как и в любом другом, есть два химических вещества, которые реагируют между собой, и в процессе химической реакции должны передаваться электроны.

Читать далее

Разработан новый способ намотки электромоторов для тройного увеличения мощности с сохранением массогабаритных характеристик

Слабое место современных электромоторов — охлаждение. Ученые из Фраунгоферского института химической технологии придумали, как изменить нагревающуюся медную обмотку, чтобы мотор стал легче. В механическую энергию преобразуется около 90% электрической, современные электромоторы все равно теряют оставшиеся 10% в виде тепла, которое расходует медная обмотка статора. Чтобы охладить мотор, тепло обычно проводят через металлический кожух во внешний рукав с холодной водой, пишет Engineer. Однако, поскольку пластик не проводит тепло так же хорошо, как металл, подобную конструкцию невозможно выполнить из полимерных материалов. А это сделало бы электромоторы намного легче. Или — гораздо мощнее при том же весе.

Читать далее

Показана способность пленки из многослойного графена защищать от комаров

Ученые продемонстрировали, что пленки из многослойного графена успешно предотвращают укусы комаров. В сухих условиях насекомые оказались неспособны химически почувствовать запах кожи или крови, а в некоторых случаях механическая прочность графеновых листов обеспечила препятствие от проникновения. Открытие позволит разработать новые защитные ткани, пишут авторы в журнале PNAS. Самки комаров питаются кровью млекопитающих, в том числе человека, и распространяют многие опасные заболевания, такие как малярия, лихорадка денге и желтая лихорадка, вирус Чикунгунья, вирус Зика и лихорадка Западного Нила. В результате укусов этих насекомых сотни тысяч людей погибают ежегодно и миллионы заражаются нелетальными формами заболеваний. Защите от комаров посвящено множество научных исследований.

Читать далее

Синтезировано анизотропное нанокомпозитное вещество способное хорошо проводить тепло и быть теплоизолятором во взаимно перпендикулярных направлениях

Ученые синтезировали нанокомпозитное вещество, которое хорошо проводит тепло вдоль внутренних слоев, но близко по свойствам к теплоизолятору в перпендикулярном направлении. Отношение теплопроводностей в разных направлениях для данной структуры оказалось рекордным и достигает значения в 38, пишут авторы в журнале Angewandte Chemie. Управление потоками тепла исключительно важно в самых разнообразных ситуациях, начиная от работы микроэлектроники, до поддержания комфортной температуры внутри дома. Чтобы отвести тепло используются вещества с высокой теплопроводностью, например, металлы. Для предотвращения нежелательного изменения температуры применяются теплоизоляторы — как правило, многофазные материалы, такие как пенопласт или поролон, представляющие собой заполненную воздухом мелкую пену. Несмотря на то, что теплопроводящие свойства материалов обычно важны на сравнительно больших расстояниях, они определяются структурой веществ и их химией на микроуровне.

Читать далее

Создана технология видеосъемки в терагерцовом диапазоне

На демонстрации: Вращающееся колесо с прорезями, снятое в терагерцовом диапазоне. L. A. Downes et al. / Physical Review X, 2020. Ученые нашли способ фиксировать терагерцовое излучение с высокой частотой кадров. Для этого они пропускали сигнал сквозь пар из атомов цезия, которые превращали электромагнитные волны дальнего инфракрасного диапазона в зеленый свет, доступный для фиксации обычной камерой. В результате удалось впервые записать терагерцовое видео с частотой в три тысячи кадров в секунду, при этом сохраняя высокое разрешение и чувствительность, пишут авторы в журнале Physical Review X. Терагерцовое излучение — это диапазон электромагнитных колебаний между инфракрасным спектром и радио. Длина этих волн примерно равна от 0,01 до 3 миллиметра, их также называют Т-лучами или субмиллиметровым излучением — последний термин принят в астрономии. В зависимости от контекста эти волны относят то к дальнему инфракрасному диапазону, то к микроволновой части радио диапазона.

Читать далее