Сыр от старения и светящаяся древесина. Топ разработок российских учёных

Российские химики придумали, как получить из обычного витамина C и вещества молибденовый синий настоящий «конструктор» для высоких технологий. Сначала они пропускают раствор через специальную смолу-очиститель, а затем добавляют аскорбинку. Всё — никаких ядовитых отходов. И главное, меняя дозу витамина, на выходе получают либо полупроводник для микросхем, либо дешёвую замену платины — драгоценного металла из автомобильных катализаторов. Частицы при этом идеально чистые и крошечные — в тысячи раз тоньше волоса. Такая разработка открывает путь к супербыстрой компьютерной памяти, лекарствам, которые доставляются точно в больной орган, и недорогим промышленным катализаторам. 

Мы продолжаем рассказывать о последних достижениях российских учёных. На этот раз речь пойдёт о прозрачном светящемся дереве, наноматериале для сверхэкономичных конденсаторов, зерновом батончике для защиты пожарных, а также о сыре, который защищает мозг и продлевает молодость. Подробнее обо всём рассказываем в нашем материале. 

Новосибирские учёные запатентовали светопропускающую древесину

Новосибирские исследователи из Сибирского университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева получили патент на новый способ изготовления светопропускающей древесины. Этот материал сочетает природную текстуру и прочность дерева со способностью пропускать свет, что открывает необычные перспективы для строительства, интерьерного дизайна и производства отделочных материалов.

В основе технологии лежит химическая модификация древесного субстрата. Сырьё сначала проходит делигнификацию и отбеливание, то есть из него удаляют лигнин, связующее волокна вещество. Затем заготовку обрабатывают специальной пропитывающей композицией. В результате древесина сохраняет свою естественную структуру и механическую прочность, но приобретает высокий коэффициент пропускания света. Авторами разработки выступили профессор Анатолий Пичугин и доцент Александр Пчельников.

Новый материал может использоваться для создания декоративных панелей, перегородок, элементов мебели и интерьерной отделки. Такие изделия формируют мягкое рассеянное освещение, делая помещение более комфортным и эстетичным. При этом, в отличие от хрупкого стекла или пластика, светопропускающая древесина гораздо устойчивее к механическим повреждениям. Это особенно важно для зон с высокой проходимостью, детских комнат или общественных пространств, где безопасность и долговечность имеют первостепенное значение.

Ещё одним значимым плюсом разработки называют энергосбережение. Материал эффективно проводит дневной свет внутрь зданий, что позволяет сократить использование искусственного освещения в светлое время суток. 

Российские учёные создали наноматериал для сверхэкономичных конденсаторов

Исследователи из Объединённого института ядерных исследований в Дубне и Уральского федерального университета вместе с зарубежными коллегами создали функциональный наноматериал на основе диоксида циркония. Полученные лабораторные образцы конденсаторов обладают огромной удельной ёмкостью при минимальных размерах и весе, работают при сверхнизком напряжении и открывают новые возможности для микроэлектроники.

Ключевой проблемой, сдерживающей миниатюризацию современных конденсаторов, остаётся эффект туннельных токов утечки. При уменьшении расстояния между обкладками ниже определённого предела возникает пробой, и устройство теряет работоспособность. Ранее инженеры пытались решить эту проблему с помощью дорогостоящих технологий кристаллического дизайна, однако полностью победить фундаментальный физический эффект не удавалось.

Российские учёные предложили радикально новую концепцию. Они заменили привычный проводящий углеродный электрод на диэлектрик, который в обычных условиях не проводит электричество. В новой конструкции благодаря квантовому эффекту к поверхности наночастиц диоксида циркония притягиваются заряженные частицы из электролита, и материал начинает пропускать ток. Возникает особое состояние: слой локализованных электронов у поверхности образует виртуальную обкладку с электронной проводимостью, а ионы электролита формируют вторую обкладку с ионной проводимостью. Таким образом учёным удалось не бороться с туннельным пробоем, а использовать родственное квантовое явление для создания работающего устройства.

Полученный нанопорошок обладает огромной площадью активной поверхности частиц, что делает его чрезвычайно чувствительным к внешним воздействиям. Материал способен реагировать даже на присутствие отдельных молекул, поэтому его можно использовать не только в накопителях энергии, но и в высокочувствительных газовых датчиках.

Разработка отличается биосовместимостью, высокой технологичностью и относительно низкой стоимостью производства. По словам руководителя лаборатории УрФУ Анатолия Зацепина, твердотельные ионные конденсаторы востребованы в компьютерах с субвольтовыми процессорами, смартфонах, RFID-системах, бытовой и медицинской технике, аэрокосмической отрасли и автомобилестроении.

Особый интерес представляет применение нового материала в экстремальных условиях. Как отметил руководитель сектора ОИЯИ Александр Дорошкевич, на основе стабилизированных оксидных циркониевых систем уже ведётся разработка элементов перспективной неполупроводниковой гомогенной электроники. Такие устройства смогут работать в условиях сильных нейтронных полей и высоких температур, что открывает путь к созданию радиационно-стойкой электроники для атомной энергетики и космической отрасли.

В Казани создали функциональный батончик для защиты пожарных от токсичного дыма

Сотрудники пожарно-спасательных служб ежедневно подвергаются воздействию опасных веществ, выделяющихся при горении. Для снижения вреда от интоксикации и поддержки организма в экстремальных условиях учёные КНИТУ-КАИ разработали специальный зерновой батончик.

Основной разработчик проекта, профессор кафедры промышленной и экологической безопасности КНИТУ-КАИ Тимофей Гумеров, пояснил, что питание спасателей должно не просто восполнять энергию, но и активно бороться с последствиями вдыхания угарного газа и продуктов горения. По его словам, новый продукт помогает снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний, а также уменьшить посттравматический стресс и физические перегрузки.

Уникальность батончика заключается в его составе. Рецептура включает три вида муки (пшеничную, из тритикале и нутовую), а также богатую клетчатку из семян расторопши. Помимо овощей, таких как тыква, брокколи, болгарский перец и свекла, в него добавлены соевое и облепиховое масла, специи (розмарин, имбирь, шпинат) и белый мясной бульон. Такое сочетание ингредиентов способствует снижению концентрации токсинов, уменьшает гипоксию и помогает быстрее восстановить работоспособность после вызова.

В настоящее время батончик прошёл лабораторные испытания. В ближайшей перспективе учёные КНИТУ-КАИ планируют внедрить его в рацион отдельных категорий сотрудников пожарно-спасательной службы для регулярного употребления.

Российские химики нашли способ получать сверхчистые наночастицы для электроники и медицины

Учёные из Российского химико-технологического университета имени Менделеева, Пермского Политеха и Московского центра перспективных исследований разработали принципиально новый метод синтеза наночастиц молибденового синего. Работа открывает путь к созданию дешёвых катализаторов, энергонезависимой памяти и адресной доставки лекарств.

Молибденовый синий уже давно известен науке. Это вещество яркого синего цвета состоит из мельчайших частиц диаметром всего 3,5 нанометра. Для сравнения, человеческий волос толще такой частицы примерно в 20 тысяч раз. Однако долгое время широкому применению материала мешала одна серьёзная проблема. Традиционные методы синтеза оставляли в растворе огромное количество примесей, часто сравнимое с объёмом самого полезного вещества.

В основе новой технологии лежит простая идея. Вместо того чтобы сначала получать грязный продукт, а потом пытаться его очистить, российские исследователи решили действовать наоборот. На первом этапе раствор соли молибдена пропускают через ионообменную смолу. Этот материал, словно ловушка, удаляет посторонние ионы, оставляя практически чистую молибденовую кислоту. Затем в ход идёт всем известный витамин C. Он выступает в роли восстановителя и запускает химическую реакцию. Уже через минуту раствор приобретает характерный ярко-синий цвет, в нём формируются однородные наночастицы молибденового синего.

По словам профессора кафедры общей физики ПНИПУ Александра Сюя, концентрация примесей в итоговом продукте оказалась настолько низкой, что её не смогли зафиксировать даже самые чувствительные приборы. При этом все частицы имеют практически одинаковый размер, что критически важно для промышленного производства.

Но главное открытие ждало учёных впереди. Оказалось, что, просто изменяя дозировку витамина C, можно заранее задавать свойства будущего материала. Если добавить восстановителя в небольшом количестве и затем сильно нагреть смесь в среде без кислорода, образуется диоксид молибдена. Это тёмно-фиолетовый полупроводник, который может найти применение в производстве транзисторов, диодов и микросхем. Если же взять витамин C с избытком, запускается новая реакция, и на выходе получается карбид молибдена. Этот тугоплавкий и электропроводящий материал может стать дешёвой и эффективной заменой платине в катализаторах, которые ускоряют важнейшие процессы в органической химии.

Разработка имеет и ещё одно важное преимущество. Новый метод полностью экологичен. В отличие от старых технологий, он не предполагает выделения токсичных аммиака и соляной кислоты. Это не только снижает вред для окружающей среды, но и позволяет отказаться от дорогостоящих систем очистки воздуха.

Области применения нового материала поистине обширны. В электронике наночастицы молибденового синего рассматривают как основу для энергоэффективной резистивной памяти. Такие устройства будут не только потреблять меньше энергии, но и позволят компьютерам запускаться практически мгновенно. В биомедицине, благодаря нетоксичности молибдена, материал может быть использован для создания антибактериальных покрытий для имплантатов и систем адресной доставки лекарств, которые будут доставлять препарат точно в пораженный орган.

Российские учёные создали сыр для защиты мозга и продления молодости

В уральской научной лаборатории разработали продукт, способный замедлить старение и защитить мозг от нейродегенеративных заболеваний. Химики Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина создали функциональные сыры, обогащенные мощным комплексом антиоксидантов.

Работа над проектом велась более четырёх лет. За это время учёные решили сложную задачу. Они подобрали вещества, которые сохраняют свои свойства в агрессивной среде желудка и доставляются точно в нужные участки организма. В рецептуру добавили астаксантин, ресвератрол и пуэрарин. Введение этих компонентов увеличило антиоксидантную активность продукта в три-пять раз по сравнению с обычными сырами.

Такой эффект достигается благодаря современным нанотехнологиям. Полезные вещества «упаковывают» в наногели и наноэмульсии. Это позволяет им не разрушаться в желудочно-кишечном тракте и работать как система адресной доставки.

Спектр действия нового продукта очень широк. Регулярное употребление этого сыра снижает хроническое воспаление, которое, по мнению медиков, является одной из главных причин «болезней цивилизации». Речь идёт об атеросклерозе, сердечно-сосудистых заболеваниях, сахарном диабете второго типа и ускоренном старении тканей. Особое внимание уделяется защите мозга. Антиоксиданты помогают снизить риск развития тяжёлых нейродегенеративных расстройств, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Достаточно съедать всего 20-40 граммов такого сыра в день. Этого хватит, чтобы получить суточную норму антиоксидантов и кальция, необходимую для профилактики возрастных изменений.

Руководитель исследования, заведующая лабораторией УрФУ Елена Ковалёва, пояснила важность разработки. Хронический окислительный стресс, вызванный неправильным питанием, загрязненным воздухом и стрессами, серьёзно вредит клеткам. Разработанная технология предлагает удобный и естественный способ защитить организм.

Технология и рецептура уже запатентованы. Поразительно, но себестоимость такого инновационного продукта останется доступной. По предварительным расчётам, килограмм обогащённого сыра обойдётся производителям примерно в 700 рублей. Таким образом, учёные предлагают не просто лекарство в еде, а экономически эффективный инструмент для поддержания здоровья, который вскоре может появиться на полках магазинов.

Текст: Ирина Леонова

Фото сгенерировано shedevrum.ai