Катализатор из отходов и саморастворяющиеся импланты. Топ разработок российских учёных

Что общего между российской плазмой и микрочипами будущего? Учёные из Сибири создали уникальную плазму, которая станет основой для EUV-источников, необходимых для производства передовых микросхем. 

Чем ещё удивляли российские гении на минувшей неделе? Они взломали код интуиции и научили нейросеть… мыслить. Создали импланты, которые сами растворяются после заживления костей, избавляя пациентов от повторных операций. Разработали революционный реактор, увеличивающий производство синтез-газа на 30%, и углеволокно, способное изменить наше представление об орбитальных конструкциях. 

Все подробности — в нашем материале
 

Российские физики создали новую плазму, которая станет основой для источников экстремального ультрафиолетового (EUV) излучения. Эти источники необходимы для литографических установок нового поколения, которые используются в производстве передовых микросхем. EUV-излучение критически важно для создания микрочипов с нанометровыми структурами на кремнии, что позволяет уменьшать размеры электронных компонентов. Разработка российских исследователей позволит создавать более компактные и мощные литографы, необходимые для развития современной микроэлектроники.

Новая плазма была получена в Институте ядерной физики Сибирского отделения РАН с помощью уникальной установки, где ранее был создан непрерывный терагерцевый лазерный разряд. Учёным удалось стабилизировать плазму, ограничив её объём и используя импульсно-периодическое излучение для поддержания горения.

В ближайших планах — увеличение мощности плазмы в 2–4 раза за счёт усиления лазера на свободных электронах в Новосибирске. Также планируется использовать ксенон в качестве рабочего вещества для излучения.

Разработанная технология будет внедрена в компактные установки, работающие на генераторах электромагнитных колебаний СВЧ-диапазона. Это позволит создавать устройства, способные передавать излучение узким волновым пучком, что значительно расширит возможности их применения в микроэлектронике и других областях.

Учёные из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН разработали нейросеть, способную имитировать интуитивное мышление химиков. Эта инновация значительно ускоряет и упрощает создание новых материалов и соединений в фармацевтике, материаловедении и других отраслях.

Традиционно искусственный интеллект работает по заданным алгоритмам. Российские исследователи пошли дальше, создав систему машинного обучения Learning to Rank (LTR). Она позволяет нейросети учиться на огромном массиве данных. В качестве примера для обучения была выбрана сложность химических молекул — параметр, который химики оценивают субъективно, опираясь на опыт.

50 экспертов проанализировали 300 тысяч молекул, составив базу из 200 тысяч сравнений. На основе этих данных нейросеть научилась не только классифицировать молекулы, но и «думать» как химик, используя интуитивный подход.

Эта разработка позволяет не только оценивать сложность молекул, но и решать задачи более точно и эффективно. Она имитирует «профессиональную интуицию», что открывает новые возможности для ускорения создания новых материалов.

Учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали новый химический реактор для производства синтез-газа — ключевого компонента в создании топлива, пластмасс и удобрений. Этот реактор увеличивает производительность процесса на 30% по сравнению с существующими аналогами.

Синтез-газ, смесь водорода и оксида углерода, играет важную роль в химической промышленности. Традиционные реакторы страдают от неравномерного нагрева катализатора, что уменьшает эффективность производства.

Разработанный в ПНИПУ реактор решает эту проблему благодаря уникальной конструкции. Он состоит из 30 трубок увеличенного диаметра, заполненных чередующимися слоями никель-керамического катализатора и металлических сферических частиц. Такая структура обеспечивает равномерное распределение тепла по всему объёму катализатора, а центральная нагревательная труба дополнительно улучшает этот процесс.

Главный инженер проектов ПНИПУ Николай Кондрашов объясняет, что при подаче углеводородного сырья, такого как метан, через реакционные каналы оно эффективно преобразуется в синтез-газ.

Испытания нового реактора на одном из предприятий атомной отрасли показали значительное увеличение производительности по сравнению с традиционными технологиями.

Российские учёные из Университета МИСИС создали инновационный катализатор на основе отходов переработки растительного сырья. Новая технология решает проблему «мёртвого металла» и значительно повышает эффективность химических процессов.

Основу катализатора составляют жидкие гумины — побочный продукт производства фурановых соединений из биомассы. Учёные смешали гумины с азотсодержащим меламином и подвергли термической обработке, получив углеродный материал с уникальной структурой. Эта структура равномерно распределяет наночастицы палладия, предотвращая их блокировку и обеспечивая доступность активного металла.

«Мы предложили не только решение одной из проблем гетерогенного катализа, но и подход, превращающий промышленные отходы в ценное возобновляемое сырьё, — отметил Евгений Колесников, инженер проекта из Университета МИСИС,  — Это шаг к устойчивому развитию и экономике замкнутого цикла».

Новый катализатор показал высокую активность и стабильность в реакциях, важных для фармацевтической и химической промышленности. Это открывает перспективы для более эффективного и экологичного производства. Разработка способствует созданию устойчивых технологий, которые используют возобновляемое сырьё и сокращают отходы.

Учёные Химико-технологического кластера госкорпорации «Росатом» создали углеволокно, которое может изменить космическую индустрию. Материал обладает уникальными свойствами, которые идеально подходят для строительства орбитальных конструкций и элементов космических станций.

Инновационное углеволокно отличается малым весом, высокой теплопроводностью и минимальным коэффициентом термического расширения. Благодаря этим характеристикам, из него можно создавать крупные орбитальные структуры длиной до 200 метров, что раньше было невозможно.

В основе материала лежит термостойкое волокно из изотропных и мезофазных пеков, полученных из продуктов нефтепереработки и коксования каменного угля. Углеродное волокно отличается высокой жёсткостью и сохраняет свою форму даже при экстремальных механических нагрузках и резких перепадах температур.

Уникальные свойства нового углеволокна открывают возможности для создания различных космических аппаратов. Это могут быть рефлекторы крупных спутниковых систем, элементы корпусов и холодильники-излучатели для космических станций длительного пребывания и дальних миссий. Также материал позволит эффективно отводить тепло с помощью углерод-углеродных композитов. Разработка станет важным шагом в реализации амбициозных космических проектов.

Российские учёные создали биодеградируемые импланты для фиксации костей. Разработку представили в НИТУ МИСИС. По информации разработчиков, имплант полностью растворяется в организме после заживления кости, поэтому пациенту не нужно проводить повторную операцию.

Импланты сделаны из сплава магния, цинка и галлия. Материалы биосовместимы и обладают антибактериальными свойствами. Это снижает риск инфекций после операции.

Разработка предназначена для спортсменов, часто получающих травмы. Также она будет полезна в детской травматологии. Биодеградируемые импланты облегчат лечение и восстановление. 

Автор: Ирина Леонова