От «умного леса» до «выключателей» для мозга. Топ разработок российских учёных

Обнаружить шокирующие потери древесины в одном из российских регионов удалось благодаря уникальной разработке российских учёных. «Умный лес» – виртуальный клон лесных массивов, созданный с помощью высокоточных аэросканеров, позволил не только точно измерить запасы древесины и отслеживать их изменения, но и выявить колоссальное расхождение с официальными данными. Это открытие может привести к пересмотру системы учёта лесных ресурсов по всей России. 

Чем ещё удивляли на минувшей неделе российские специалисты? Они создали новый телескоп, который заменит легендарный «Хаббл», позволив заглянуть в недоступный ультрафиолетовый космос и приблизиться к разгадке тайны внеземной жизни. Научились выращивать ткани прямо внутри организма человека. А ещё раскрыли тайну рождения молний, совершили прорыв в области оптогенетики, создав световые «выключатели» для мозга, и даже разработали микролазер нового поколения, вдохновившись акустикой соборов. Подробности — в нашем дайджесте. 

Пермская целлюлозно-бумажная компания создала «цифровой двойник леса». Это виртуальная копия лесных массивов, которая позволяет детально изучить каждый уголок леса. Благодаря этой технологии выяснилось, что более 40% древесины в одном из регионов не отражено в государственных документах.

«Умный лес» работает так: с помощью специальных аэросканеров создаётся трёхмерная модель леса, учитывающая каждое дерево. Эта модель помогает точно измерить запасы древесины и отслеживать изменения в лесном массиве.

В дальнейшем новая технология позволит не только эффективнее защищать леса от незаконных вырубок, но и упростит планирование лесозаготовок и контроль за восстановлением лесных массивов. 

Компания уже направила информацию в Минприроды Пермского края для согласования объёмов рубки. Это может привести к обновлению методов учёта лесных ресурсов не только в регионе, но и по всей стране.

Учёные Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ) разработали уникальную биоинженерную макрокапсулу, позволяющую культивировать живые ткани непосредственно в организме человека.

Эта разработка открывает новые горизонты для регенеративной медицины и экспериментальной хирургии. Макрокапсула, фиксируясь на сосудисто-нервный пучок, изолирует имплантируемые клетки от окружающих тканей, создавая оптимальные условия для их роста и развития.

Ключевым преимуществом разработки является васкуляризация – процесс формирования кровеносных сосудов внутри капсулы, обеспечивающий клетки необходимыми питательными веществами и кислородом. Учёные используют специальные биосовместимые мембраны, стимулирующие прорастание сосудов. Успешные эксперименты на лабораторных крысах подтверждают эффективность технологии.

В отличие от зарубежных аналогов, сибирский проект использует уникальные PCP/PVP мембраны и демонстрирует успешные результаты экспериментов на животных. Разработка может стать основой для инновационных методов лечения диабета, травм и врождённых дефектов, совершив прорыв в борьбе с тяжёлыми заболеваниями.

Российские учёные совершили прорыв в области микролазеров, вдохновившись акустическим феноменом «эффект шепчущей галереи». Этот эффект, наблюдаемый в некоторых соборах, позволяет свету многократно отражаться внутри микролазеров дисковой формы с минимальными потерями.

Разработчики создали микролазеры диаметром всего 5–8 микрометров, которые могут работать при комнатной температуре. Это позволяет интегрировать их в микрочипы без необходимости систем охлаждения.

Раньше компактные лазеры было сложно создавать из-за проблем с удержанием света в резонаторе при уменьшении размеров устройства. Физики решили эту задачу, используя эффект шепчущей галереи и буферный слой из нитрида алюминия и нитрида алюминия-галлия с переменным составом. Этот слой компенсирует механическое напряжение и уменьшает утечку излучения.

Микролазеры, разработанные российскими учёными, стабильно работают при комнатной температуре. Это открывает новые возможности для создания более компактных и энергоэффективных оптоэлектронных устройств.

Учёные из нижегородского Института прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова РАН сделали важный шаг к пониманию одного из самых впечатляющих природных явлений – молнии. Созданная ими математическая модель раскрывает механизм формирования электрических разрядов в облаках, объясняя, как возникает «зародыш» молнии.

«Измерения электрических полей в грозовых облаках показывали, что они в десятки раз слабее, чем необходимо для возникновения разряда в лабораторных условиях», – пояснил ведущий научный сотрудник института Дмитрий Иудин. «Наша модель показывает, что ключевую роль играет объединение множества плазменных каналов (стримеров) в единую сеть. Это позволяет молнии зародиться даже при относительно слабых электрических полях».

Исследователи установили, что столкновение частиц воды в разных фазах в облаках приводит к возникновению кратковременных плазменных образований – стримеров. Именно слияние этих стримеров в плазму лидера молнии – горячий плазменный канал, по которому происходит разряд – является решающим этапом.

Результаты работы имеют большое практическое значение. Прогнозируемое увеличение молниевой активности, особенно в регионах, важных для геополитических интересов России, требует совершенствования методов защиты от этого природного явления. Новая модель может стать основой для разработки более точных и надёжных систем защиты, так как существующие методы не позволяют предсказать специфику поражения объектов молниями в разных точках мира.

Российские учёные из Института физики полупроводников СО РАН разработали ключевые компоненты для нового космического телескопа «Спектр-УФ». Фотокатоды, преобразующие свет в электрический сигнал, станут основой приборов, регистрирующих ультрафиолетовое излучение. Запуск телескопа запланирован на 2031 год.

«Спектр-УФ» должен заменить легендарный «Хаббл» и исследовать Вселенную в ультрафиолетовом диапазоне. Это откроет уникальные данные, недоступные наземным телескопам или «Хабблу».

Фотокатоды, созданные российскими учёными, вдвое эффективнее, чем требовалось. Это позволит «Спектру-УФ» регистрировать слабые сигналы и точно фиксировать излучение. Это важно для изучения атмосфер экзопланет и поиска признаков внеземной жизни.

Телескоп будет работать на высоте около 35 тысяч километров, выше орбиты «Хаббла». В течение десяти лет он станет единственным в мире инструментом для сбора данных в вакуумном ультрафиолете. Это делает его важным для астрономов по всему миру.

Российские учёные из МФТИ и их зарубежные коллеги сделали важный шаг в изучении вирусного белка OLPVR1, чувствительного к свету. Анализ его структуры открывает новые возможности в оптогенетике — науке, которая позволяет управлять нейронами с помощью световых импульсов.

Белок OLPVR1, найденный у антарктического вируса, изменяет свою форму и взаимодействие с кальцием под воздействием света. Это делает его многообещающим кандидатом для разработки новых инструментов управления нейронной активностью.

Используя передовые методы криогенной заморозки и синхротронного излучения, исследователи получили детальные изображения молекул OLPVR1 на атомном уровне. Это позволило не только понять, как работает белок, но и создать его модифицированную версию с втрое увеличенной пропускной способностью для ионов.

Результаты исследования открывают перспективы для разработки более эффективных и точных светочувствительных инструментов в изучении мозга и создании новых методов лечения неврологических заболеваний.

Учёные Томского политехнического университета в сотрудничестве с китайскими коллегами разработали уникальные удобрения на основе галлуазитовых нанотрубок. Эти нанотрубки точечно и дозированно доставляют питательные вещества прямо в растения, что ускоряет их рост на 30%.

Галлуазитовые нанотрубки — это природный материал с трубчатой структурой. Они работают как «наношприцы», проникая в листья и постепенно высвобождая медь, бор и йод, необходимые для роста. Эти элементы не вымываются из почвы и поступают в растение равномерно.

Лабораторные испытания на микрозелени руколы показали увеличение биомассы на треть. Удобрение легко распределяется по поверхности, устойчиво к внешней среде и не требует частого применения. Его можно распылять на листья, минуя почву.

Учёные подчёркивают экологичность галлуазита и его универсальность для различных культур. Исследование опубликовано в международном научном журнале и уже привлекло внимание аграрных компаний. Эти удобрения могут стать основой для создания нового поколения экологически чистых и эффективных средств повышения урожайности в России и за её пределами.

Автор: Ирина Леонова