В октябре отечественные ученые успели совершить много прорывов в различных областях науки. Они создали высокоугловой ультразвуковой детектор для качественной визуализации кровеносных сосудов и тканей, провели испытания главной составляющей самого крупного авиационного двигателя, запустили уникальную установку для спектроскопии, первыми в мире обнаружили изотоп ливермория-288, представили умную краску с возможностью очистки воздуха. Об этих и других не менее интересных достижениях октября далее в статье.
💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России.
Создали высокоугловой ультразвуковой детектор для оптоакустической ангиографии
💡 Простыми словами
Оптоакустическая ангиография — это технология медицинской диагностики, которая комбинирует оптический и ультразвуковой методы для визуализации кровеносных сосудов и тканей. Она очень перспективна, так как позволяет добиться высокого разрешения (как при использовании контраста), обладая при этом большей глубиной исследования. Эта технология позволяет визуализировать структуру и функцию сосудов, а также помогает исследователям изучать процессы ангиогенеза, что имеет важное значение в онкологических исследованиях. Единственным минусом оптоакустической ангиографии был ограниченный угол обзора доступных на рынке ультразвуковых антенн. Данную проблему и решили российские учёные, разработав новый оптоакустический прибор с расширенным углом обзора в 128°.
👨🔬 Детально
Центральным элементом нового устройства является фокусирующий детектор, выполненный из поливинилиденфторида (ПВДФ) — полимерного материала с рядом выдающихся характеристик: гибкость, высокая чувствительность, широкополосность и акустическое сопротивление, близких к биотканям. Технология использует лазерные импульсы для возбуждения определенных хромофоров (например, гемоглобина) в тканях человека, что приводит к выделению ультразвуковых сигналов, которые можно затем обнаружить и анализировать. Благодаря повышенному углу обзора, учёным удалось получить детализированные изображения сосудистой системы в экспериментальных опухолях.
Запустили уникальную установку, сравнимую с аппаратами класса «мегасайенс»
В современной химии каждое исследование сопровождается данными по элементному составу соединения, его структуре и поведению в разных средах. Один из универсальных методов добычи этих данных — спектроскопия (исследование спектра вещества в некотором диапазоне электромагнитного излучения). Отдельным её видом является рентгеновская спектроскопия поглощения (XAS), которая позволяет определять локальную геометрию и электронную структуру вещества. Однако её можно проводить только на синхротронах класса «мегасайенс», что не всегда возможно или удобно (из-за сложной логистики, срочности исследования и так далее).
Учёные МГУ представили рентгеновский спектрометр LomonosovXAS, который позволяет изучать характеристики новых короткоживущих и радиоактивных материалов в лабораторных условиях, но по характеристикам не уступает крупным установкам. С его помощью можно проводить не только спектроскопию поглощения, но и эмиссионную спектроскопию. При этом диапазон допустимых значений радиоактивности позволит учёным изучать реальные радиоактивные объекты без опасности радиоактивного заражения. Очевидным плюсом также является то, что постоянный доступ к прибору и возможность проводить исследования в лаборатории ускоряют процесс исследований и значительно удешевляют его за счёт снижения расходов на транспортировку образцов.
Впервые в мире получили новый изотоп ливермория-288
Синтез сверхтяжелых элементов — очень сложное занятие. Основной целью Фабрики сверхтяжелых элементов в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ является синтез новых элементов Периодической таблицы, в частности 119-го и 120-го элементов. Синтез элементов, более тяжелых, чем оганесон (118-й элемент), требует использования более тяжелых элементов в роли ядер-снарядов, таких как хром-54 (24-й элемент). Однако вероятность слияния таких ядер с мишенью из кюрия (96-й элемент) очень низкая. Учёные решили провести эксперимент с мишенью из урана-238. В результате вместо 120-го элемента учёные зафиксировали образование ранее неизвестного изотопа ливермория-288 (116-й элемент Периодической таблицы). Время жизни этого нового изотопа составило менее 1 миллисекунды, что подчеркивает его крайне нестабильную природу.
И хотя синтез нового изотопа ливермория-288 не являлся первоначальной целью эксперимента, это событие представляет собой важное дополнение к исследованиям. 116-й элемент в своё время был синтезирован при слиянии ядер кальция и кюрия, и сечение этой реакции известно. Сейчас же его синтезировали в реакции хрома и урана. То есть учёные поменяли мишень и ядро-снаряд, а элемент получился тот же. Теоретические предсказания по вероятности синтеза сверхтяжелых элементов в реакциях с хромом разнятся, поэтому экспериментальное определение нового сечения синтеза имеет высокое значение для будущих исследований. Получение этого опыта поможет ученым более точно оценить сечение синтеза сверхтяжелого элемента и продвигаться к синтезу 120-го элемента. Кроме того, впоследствии произошел альфа-распад нового изотопа в известный изотоп флеровия-284, что предоставляет ученым дополнительные данные о свойствах и этого элемента, который демонстрирует свойства свинца и благородных газов одновременно.
Создали краску для очистки воздуха от вредных микрочастиц
Уральские учёные создали умную краску, способную поглощать частицы свинца, мышьяка и другие вредные вещества из воздуха. Интересно, что разработка вдохновлена природой. Исследователи взяли пример с микроскопических устьиц на листьях растений, которые эффективно фильтруют частицы пыли из воздуха. Этот подход к разработке новых технологий, основанный на биологических образцах, называется биомимикрией. В основу краски легли микроскопические «шарики» оксида титана, которые специалисты предложили смешивать с силикатом калия или калийным жидким стеклом.
В результате получилось пористое покрытие, способное «впитывать» мелкую промышленную пыль, в том числе частицы опасных тяжелых металлов, которые переполняют атмосферу в индустриальных городах. Благодаря таким уникальным свойствам краска имеет потенциал для множества практических применений (для использования на фасадах зданий, в промышленных помещениях, для дорожной разметки и так далее) и может улучшить качество окружающей среды и здоровье людей.
Создали тугоплавкую керамику из растительных отходов
💡 Простыми словами
Томские учёные представили новый и инновационный способ использования углерода, полученного из растительных отходов, для создания уникальной керамики, которая может использоваться для улавливания углекислого газа (CO2). Кроме того, этот подход помогает эффективно утилизировать пищевые отходы и другие биологические материалы. Они использовали различные виды растительных отходов, такие как цедра цитрусовых, скорлупа кокоса и грецких орехов, кожура банана, листья березы и газонная трава. Углерод, полученный из растительного сырья методом пиролиза (термическая утилизация в бескислородной среде), сохраняет морфологию и структуру исходных растений, включая поры и другие характеристики. Это делает его уникальным и полезным для применения в различных сферах.
👨🔬 Детально
Например, углеродный порошок из цедры помело учёные смешали с порошком титана и применили к смеси плазменный синтез для создания карбида титана. Этот материал имеет высокие механические свойства и может быть использован для создания фильтров, которые способны улавливать углекислый газ. Интересно, что характеристики полученного материала сравнимы, а в некоторых случаях даже превосходят характеристики порошка карбида титана, полученного с помощью технического углерода. Использование керамики из растительного углерода также может стать важной составляющей стратегий снижения выбросов парниковых газов.
Провели испытания газогенератора самого большого двигателя в истории современной России
Газогенератор ПД-35 представляет собой часть авиадвигателя, который разрабатывается Объединенной двигателестроительной корпорацией (ОДК) и предназначен для использования в дальнемагистральных лайнерах. Этот двигатель имеет диаметр вентилятора в 3,1 метра и тягу в 35 тонн. Испытания газогенератора проводились в условиях, имитирующих работу полноразмерного двигателя. Это означает, что газогенератор подвергался разнообразным тестам и измерениям на специально разработанном стендовом оборудовании, что предоставило ценную информацию разработчикам двигателя.
В процессе испытаний оценивалось более 1 500 параметров, включая давление, температуру, усилия, расходы топлива и масла, напряжения, вибрации и другие параметры. Размеры газогенератора требовали особого внимания к организации системы теплоотдачи и стендовой маслосистемы. Испытания такого масштаба требовали разработки специализированного программного обеспечения для централизованного управления системами и контроля их параметров. Это свидетельствует о том, что процесс испытаний был сложным и высокотехнологичным.
