В августе российские учёные нашли способ повысить яркость существующих светодиодов и придумали вариант светоизлучающего устройства будущего, придумали, как сделать прогнозы погоды более точными, как автоматизировать 3D-печать деталей для самолётов, судов и ракет, а также совершили несколько прорывов в области медицины.
💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России.
Российские химики получили люминесцентный аэрогель — новое слово в производстве светодиодов
Учёные из РХТУ им. Д.И. Менделеева синтезировали аэрогель из оксида кремния со встроенными люминесцентными частицами металлоорганического вещества Alq3. Сегодня в качестве светоизлучающих устройств в мире используют светодиоды, основным недостатком которых является неравномерность и неестественность излучения. С этим пытаются бороться, используя различные хитрости, которые также повышают стоимость. Например, в белом светодиоде применяют сразу два светоизлучающих вещества. Один испускает синий и ультрафиолетовый свет, второй — жёлтый, что в нужных пропорциях дает белый. Но так получается слишком много ультрафиолета и неестественное соотношение между интенсивностями излучения на различных длинах волн, поэтому от такого света быстрее устают глаза.
Учёные из РХТУ предложили использовать в качестве светоизлучающих устройств аэрогели (твёрдые лёгкие пористые губки, обладающие огромной площадью внутренней поверхности и на 99% заполненные газом), в которые встроены люминесцентные вещества. Для примера они использовали металлоорганическое соединение трис-(8-оксихинолина) алюминия (Alq3), которое излучает зеленый свет и самый обычный аэрогель из диоксида кремния. Alq3 не забивает и не разрушает поры, а встраивается в объём материала, практически не изменяя его основные свойства. А аэрогель защищает материал от внешней среды и впитывает в себя лишний ультрафиолетовый свет. Теперь учёные разрабатывают прототип светоизлучающего устройства на основе нового материала.
Интересно, что проблемой светодиодов в августе занималась ещё одна совместная группа российских и китайских учёных. Правда, там речь шла об увеличении яркости существующих светоизлучающих устройств. Учёные предложили использовать в качестве преобразователей цвета (люминофоров) новый керамический материал на основе оксида алюминия (Al2O3) и иттрий-алюминиевого граната (YAG), который содержит небольшое количество ионов церия (Ce3+). Предложенная технология позволит создавать энергоэффективные и сверхъяркие светодиодные системы для фар, кинопроекторов и лазерных телевизоров, а также для освещения крупных объектов, например аэропортов.
Разработан недорогой оптический датчик для радиозондов для улучшения прогноза погоды
Современные метеорологи использую множество данных, чтобы предоставлять более точные прогнозы погоды. Для большинства параметров существует несколько способов проверки точности измерений. Однако у одного из важнейших — наличие облачности в атмосфере и высота её верхней границы — такие методы отсутствуют. Данные по облакам в основном получают за счёт спутников. Метеорологические радары видят только облака с осадками, а радиозонды показывают влажность (но при одинаковой влажности облачность может и присутствовать, и отсутствовать). Кроме того, в полярных районах и зимой в средних широтах на снимках со спутников белые облака теряются на фоне белого снега. Учёные из МФТИ и Центральной аэрологической обсерватории предложили устанавливать простейший недорогой оптический датчик на базе обычного фотодиода на радиозонды. Он может с высокой точностью измерять высоту верхней границы облаков, определять присутствие частиц осадков в облаках и высоту границы между тропосферой и стратосферой. Такое простое и дешевое решение позволит существенно увеличить точность прогноза погоды.
На Кузбассе провели первую операцию по имплантации отечественного устройства для работы сердца
В НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний (участник НОЦ «Кузбасс») провели первую операцию по имплантации устройства отечественного производства для окклюзии (закрытия) ушка левого предсердия. Данная процедура проводится с целью профилактики кардиоэмболического инсульта у больных с мерцательной аритмией в условиях стационара. Единственным альтернативным методом предотвратить данное нарушение был пожизненный приём антикоагулянтов — препаратов, разжижающих кровь. При таком способе у больных нередко начинают проявляться побочные эффекты. Теперь у российских врачей есть эффективный метод профилактики кардиоэмболического инсульта с помощью имплантации отечественного окклюдера (пространственной структуры, изготовленной методом лазерной резки из трубки никельтитанового сплава с мембранной оболочкой, выполненной из проницаемого биосовместимого материала).
В Перми придумали способ автоматизации 3D-печати деталей для самолётов, ракет и судов
Несмотря на повсеместное внедрение технологии 3D-печати в производство крупногабаритных деталей для промышленности, у неё есть один существенный недостаток — не существует способа точного расчёта необходимых параметров печати изделий для избегания дефектов. Например, при проволочной наплавке, когда металлическую деталь формируют послойно, время от времени образуются оплавления или даже происходит обвал стенок детали. Учёные из Пермского Политеха совместно с коллегами из Мексики придумали методику, которая сможет автоматически «превращать» 3D-модель детали в управляющую программу для 3D-принтера, где будут заданы подходящая траектория, скорость подачи проволоки и мощность источника. Это существенно повысит эффективность в аэрокосмической и машиностроительной отраслях, считают учёные. В частности, методику можно применять для автоматизации производства деталей для самолётов, вертолётов, ракет и судов. По словам разработчиков, проект будет полностью реализован в 2024 году.
Учёные Томского политехнического университета нашли простой способ управлять фотонной струей сверхмощных микроскопов
В конструкции современных мощных оптических микроскопов — наноскопов с разрешением до 200 нанометров — есть маленькие сферы из стекла. Сфера фокусирует излучение фотонной струи, при этом сама находится в фокусе линзы. И чтобы рассмотреть другую область объекта по его глубине, исследователям приходится двигать подставку с самим объектом. Учёные Томского политехнического университета совместно с тайваньскими коллегами предложили способ перемещения фотонной струи с помощью двух тонких пластин из алюминия. Во время экспериментов учёные обнаружили, что пластины также положительно влияют на свойства генерируемых фотонных струй, что в перспективе позволит ускорить и упростить работу с микроскопами, увеличить глубину резкости, не потеряв в качестве сканирования. На данный момент пластины перемещают вручную, однако учёные уверены, что этот процесс можно легко автоматизировать.
В России придумали дешёвый, безопасный и точный метод визуализации сосудов головного мозга
Чтобы лучше понять, как устроено кровоснабжение головного мозга, исследователям приходится вводить в кровоток флуоресцентные красители, которые являются токсичными и способны вызывать изменения в сосудах. Альтернативный метод — использование генетически модифицированных животных. Оба способа показывают искажённую картинку и являются чрезвычайно дорогими. Учёные Сколковского института науки и технологий и Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского разработали новый, экономичный метод для визуализации кровотока в сосудах головного мозга с точностью до отдельных эритроцитов. Технология основана на сочетании оптической микроскопии и обработки изображений. А с помощью цифровой трассерной визуализации потоков можно оценить точную скорость кровотока. Всё это позволит получить более точную информацию об эластичности сосудов, жёсткости мембран, давлении и вязкости крови, что даст лучшее понимание физиологии эндотелиальных клеток. Эндотелий является физиологической основой всех сердечно-сосудистых заболеваний, которые занимают первое место по уровню смертности в мире.
