Японская компания SII NanoTechnology готовится встретить эру нанотехнологий во всеоружии. Пока другие еще размышляют, как бы им создать нанороботов, практичные инженеры-японцы уже изготовили первый в мире нано-унитаз. Правда, увидеть его можно только в электронный микроскоп с увеличением в 15.000 раз.
Дизайн малютки явно подкачал, но его авторов можно извинить – первый блин часто выходит комом. Зато такой сантехники вы не найдете больше ни в одной стране в мире.
Нано-унитаз получил приз на 49 интернациональном конкурсе микрографии как самая эксцентричная работа 2005 года. Всего в конкурсе участвовало более 40 работ, но проект от SII NanoTechnology оказался самым необычным.
Такого извращенного использования нанотехнологий жюри еще не видело! Фотография наноунитаза сделана через микроскоп с увеличением в 15.000 раз.
Вычислительный комплекс Novo-G, принадлежащий Флоридскому университету (США), судя по всему является сейчас самым высокопроизводительным суперкомпьютером с изменяемой конфигурацией в мире.
В основу системы Novo-G положены программируемые вентильные матрицы (FPGA). В отличие от широко распространённых процессоров с «жесткой» архитектурой, конфигурацию FPGA можно менять, адаптируя тем самым систему для решения конкретного типа задач.
Novo-G насчитывает в общей сложности 192 вентильные матрицы Altera Stratix-III E260, каждая из которых содержит 768 умножителей (18×18), 254 тыс. логических элементов, 204 тыс. регистров и имеет 4,25 Гб памяти. Матрицы размещены на 48 платах GiDEL ProcStar-III и управляются 26 четырёхъядерными процессорами Intel Xeon.
Tianhe-1A
По заявлениям специалистов Флоридского университета, при решении специализированных задач система Novo-G способна обойти по производительности самый быстрый суперкомпьютер Tianhe-1A. Расположенный в Китае Tianhe-1A, напомним, обладает быстродействием в 2,57 петафлопса, то есть за одну секунду может выполнять до 2,57 квадриллиона операций с плавающей запятой.
Учёные также подчёркивают, что по сравнению традиционными суперкомпьютерами их система потребляет существенно меньше энергии и занимает гораздо меньше места. Правда, программирование Novo-G — весьма трудоёмкий процесс...
Следует заметить, однако, что сравнивать производительность компьютеров с разными архитектурами очень непросто. На данный момент все возможные конфигурации вычислительных контуров заложены в компьютер Novo-G на стадии проектирования. Динамически изменять эти контуры во время исполнения задачи, адаптируя состав и последовательность элементов под конкретную задачу, исследователи еще не научились. Время переключения между фиксированными конфигурациями сейчас составляет всего 1 секунду – и это в худшем случае. Сам по себе факт создания столь масштабной и мощной машины не может не вызывать уважения – ученым удалось на практике доказать работоспособность этой непривычной для большинства архитектуры.
Отправлено: 19.02.11 04:39. Заголовок: Физики из Вестфальск..
Физики из Вестфальского университета им. Вильгельма (Германия) и Института им. Вейцмана (Израиль) обнаружили, что ДНК можно использовать для сортировки электронов по спину.
Поляризованные по спину токи используются в устройствах спинтроники — относительно нового раздела электроники, в котором спин рассматривается как активный элемент хранения и передачи информации. Чаще всего такие токи получают с помощью фильтров, работающих на эффекте гигантского магнитосопротивления и — теоретически — пропускающих электроны только с одним направлением спина. Основой фильтров служат плёнки с чередующимися ферромагнитными и немагнитными слоями.
В реальности токи, конечно, не бывают абсолютно чистыми и всегда содержат некоторый процент электронов с «неправильным» направлением спина. Новая методика также даёт только 60-процентную поляризацию при комнатной температуре.
Перед началом эксперимента авторы закрепили двухцепочечную ДНК на золотой подложке, создав плотный массив расположенных вертикально нитей. Затем на подложку направили излучение лазера, чтобы высвободить фотоэлектроны, которые проходили сквозь ДНК-фильтр на прибор для измерения поляризации. Последний и зафиксировал 60-процентный результат при использовании нитей ДНК длиной в 80 пар оснований; если цепочки сократить до 25 пар оснований, эффективность упадёт до 10%. На характеристики фильтра также влияет плотность расположения нитей: если зазоры сделать слишком большими, работать он не будет.
Теоретическое описание действия фильтра авторы пока не составили, ограничившись предположениями о том, что главную роль здесь играет хиральность двойной спирали ДНК. Действительно, в выполненных ранее опытах прохождение электронов сквозь «облако» хиральных молекул связывали с поляризацией по спину, но эффект был менее заметным.
Отправлено: 20.02.11 13:38. Заголовок: Около 20 процентов п..
Около 20 процентов последовательностей ДНК, принадлежащей другим видам кроме Homo sapiens, оказалась загрязненной вкраплениями человеческой ДНК. Такие выводы сделала группа исследователей, опубликовавшая статью в журнале PLoS ONE. Коротко о работе пишет газета The New York Times.
В таком виде прибор выдает расшифровку последовательности ДНК.
Ученые работали с генетическими данными, представленными в двух крупнейших базах ДНК - американской National Center for Biotechnology Information и европейской Ensembl. В американской базе чужеродные последовательности были выявлены в 11 процентах "законченных" геномов и в 22 процентах так называемых исходных последовательностей - тех, из которых потом собирается "чистовой" вариант. В базе Ensembl общая доля загрязнения составила 29 процентов. Человеческие фрагменты были обнаружены в геномах важных сельскохозяйственных растений, а также в геномах многих модельных организмов, например червя Caenorhabditis elegans и шпорцевой лягушки Xenopus tropicalis.
Источником загрязнений ДНК могут быть, например, мертвые клетки кожи, попадающие в пробирки с рук исследователей. Так как сейчас ученые, расшифровывающие новые последовательности, сверяют их с уже имеющимися в базе, загрязнения могут повлиять на результаты будущих исследований. Также новые данные указывают, что имеющиеся в базах последовательности ДНК людей могут содержать вкрапления ДНК ученых, проводивших анализ. Этот факт может повлечь серьезные негативные последствия в будущем, когда лечение многих заболеваний будет основано на анализе последовательности ДНК (терапия некоторых видов рака уже сейчас зависит от геномов раковых клеток).
Интересно, возможно часть этих вкраплений несет в себе какую то важную информацию, ведь нет худа без добра.. А вообще всё это говорит о том, что наши генные технологии ещё далеки от практического использования..
Отправлено: 22.02.11 12:29. Заголовок: Команда ученых химич..
Команда ученых химического факультета университета Торонто под руководством Евгении Кумачевой обнаружила способ предсказания организации наночастиц в более крупные формы, обращаясь с ними так же, как с ансамблямм молекул, образующихся в ходе стандартных химических реакций.
По словам Кумачевой, в настоящее время не существует описания модели организации наночастиц. Данная работа является прорывом в предсказании свойств ансамблей наночастиц и разработке новых правил моделирования подобных структур.
Центр внимания нанотехнологии постепенно смещается от синтеза отдельных наночастиц к их организациям в более крупные структуры. Для использования ансамблей наночастиц в функциональных устройствах, таких как устройства хранения данных или оптические волноводы, очень важно добиться контроля над их структурой.
Согласно наблюдениям исследователей, самоорганизация наночастиц является эффективной стратегией для получения наноструктур с комплексной, иерархической организацией. Кумачева сообщает о поразительном сходстве между самосборкой наночастиц металлов и химическими реакциями образования полимерных молекул. Наночастицы ведут себя подобно многофункциональным единицам, образующим обратимые, нековалентные связи под определенными углами и организующимся в высокоупорядоченный полимер.
Как сообщает Кумачева: "Мы разработали новый подход, позволяющий количественно прогнозировать строение линейных, разветвленных и циклических самоорганизующихся наноструктур, их агрегационное число и распределение по размерам, а также формирование структурных изомеров. Мы обращались с ними не как с частицами, а как с молекулами, которые в процессе, схожем с реакциями полимеризации, организовываются в подобные полимерам ансамбли. По этой аналогии, мы использовали теорию полимеризации и предсказали строение так называемых "молекул", а также обнаружили другие, неожиданные особенности, которые могут найти интересные применения ."
Ответить утвердительно на последний вопрос учёным из Института синтетических полимерных материалов им. Н.С.Ениколопова РАН позволил проект «Синтез и управление молекулярными параметрами сверхразветвлённых кремнийсодержащих полимеров и полимерные нанокомпозиты на их основе».
"Задел для реализации этого проекта начал создаваться лет двадцать назад, когда в институте стали развиваться направления, связанные с изучением молекулярных наночастиц силоксановых и карбосилановых дендримеров, - рассказывает заведующий лабораторией синтеза элементоорганических полимеров Азиз Музафаров. - Натренировавшись на дендримерах и сверхразветвлённых полимерах, мы спортивного интереса ради перешли к кремнезёмным системам, перенося методы полимерной и элементоорганической химии на неорганические объекты. А когда неорганические сверхразветвлённые полимеры были получены, стало очевидно, что они представляют интерес с точки зрения использования в качестве наполнителя с настраиваемыми свойствами".
Проект "Синтез и управление молекулярными параметрами сверхразветвленных кремнийсодержащих полимеров и полимерные нанокомпозиты на их основе» был выполнен в рамках ФЦП “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы"
В рамках проекта учёные придумали, как не дать наполнителю в полимерной матрице "собраться в кучу" и тем самым испортить эксплуатационные характеристики материала. "Что толку брать наночастицу, если в образце она будет образовывать агрегаты, которые только "испортят" свойства полимера матрицы? Для сохранения изначальных размеров нанонаполнителя нужно было преодолеть агрегирование", - рассказывает г-н Музафаров.
Для "преодоления" молекулярную наночастицу (заметим, с одной стороны частицу, с другой - всё ещё макромолекулу; в этой двойственности заложены основные резервы по управлению свойствами этих объектов) одели в своеобразный маскхалат. Демонстрация того, что введение наночастицы в полимерную матрицу в неагрегированном состоянии возможно, - главная идея проекта Схема синтеза модифицированных дендримерных кремнезёмных частиц на основе тетраэтоксисилан
Схема синтеза модифицированных дендримерных кремнезёмных частиц на основе тетраэтоксисилан
"Фактически эта одежда маскирует наночастицу под полимерную матрицу, которая признаёт её за свою и практически не отторгает, - объясняет Азиз Музафаров. - Главная идея проекта как раз и заключалась в демонстрации того, что введение наночастицы в полимерную матрицу в неагрегированном состоянии возможно. Данное направление имеет весомую фундаментальную составляющую - с помощью этого подхода мы пытаемся понять, как они (частица и матрица) взаимодействуют друг с другом".
Пока эксперименты учёных показывают: стоит лишь немного увеличить размер вводимых в матрицу частиц, они моментально начинают агрегировать, хотя одеты в тот же самый "костюм". Азиз Музафаров убеждён, что понять, почему это происходит, гораздо важнее, чем получить быстрый практический результат: "Во время исследовательского процесса учатся молодые ребята. Им приходится не только осваивать современные методы работы (рентген, хроматографию, спектроскопию), но и шевелить мозгами: когда частицы из одной фракции ведут себя так, а взятые из соседней - иначе, вопрос "а почему?" возникает неизбежно"..
Новейший гибрид компьютерной игры и биохимии реального мира вскоре может дать исследователям возможность предсказать комплексные складывающиеся структуры молекул РНК. Это позволило бы им синтезировать молекулы, которые могут функционировать в качестве химических сенсоров или быть использованы во множестве других проектов.
Складывающиеся молекулы РНК трудно предсказать, поскольку каждая молекула представляет собой длинную строку единиц, или оснований, которые могут различными способами составлять пары. Из-за этого даже самые лучшие компьютерные алгоритмы не могут точно предсказать форму, которую примет молекула.
Команда во главе с компьютерным специалистом Эдрианом Трейлом из Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания, подошла к этой проблеме с идеей создания онлайн-игры. "Вместо того, чтобы загружать мощные компьютеры, почему бы не предложить множеству людей сделать это?", говорит Трейл. Игроки игры, называемой EteRNA, получают целевые формы и могут формировать их в любом порядке.
С каждым изменением, компьютер рассчитывает вероятную форму сложенной молекулы РНК, что позволяет игрокам строить фигуру до тех пор, пока они не достигают своей цели.
Старт игры EteRNA произошел всего неделю назад, но она уже привлекла около 20 000 игроков. Сначала игроки оттачивают свое мастерство, проектируя простые формы. В течение нескольких месяцев их задачи становятся все труднее, моделируя реальный мир. Например, Трейл надеется разработать такую молекулу РНК, которая сможет менять свою форму в присутствии другой молекулы-мишени, таким образом выступая в качестве датчика.
"Быстрые эволюционные процессы говорят нам о значительной потери генного набора. Сегодняшняя хромосома Y у людей содержит всего около 200 генов, тогда как хромосома X - более 1 100 генов. Существует определенная вероятность того, что однажды хромосома Y вообще исчезнет. Если такое случится, то это будет означать, что люди станут однополыми существами женского пола. Скорее всего, к тому времени в генном наборе появятся либо какие-то другие половые хромосомы, либо просто появится класс генов, дающих сигнал к размножению и развитию потомства", - говорит профессор Екатерина Макова
Сегодняшняя хромосома Y у людей содержит всего около 200 генов, тогда как хромосома X - более 1 100 генов. Существует определенная вероятность того, что однажды хромосома Y вообще исчезнет
Ученые сравнили наборы ДНК хромосом X и Y в разных видах млекопитающих, в том числе и в организмах людей. Оказалось, что ДНК хромосомы Y у млекопитающих начала очень быстро эволюционировать примерно 80 млн лет назад, в то же время хромосома X остается сравнительно стабильной.
Хромосомы находятся в каждой клетке организма и именно их набор определяет индивидуальность каждого биологического вида. Женщины имеют набор из двух Х-хромосом, в то время как у мужчин присутствует, помимо одной Х-хромосомы еще У-хромосома, которая и определяет мужские признаки.
Отправлено: 02.03.11 14:01. Заголовок: Китайские физики пре..
Китайские физики предсказали новую химическую структуру углерода - так называемого Т-углерода. Работа ученых опубликована в журнале Physical Review Letters, а коротко о ней пишет портал Science News.
Структура Т-углерода.
Химический элемент углерод (латинское обозначение - С) известен ученым в виде нескольких аллотропных модификаций - простых веществ, составленных из атомов этого элемента и отличающихся по структуре и химическим свойствам. Наиболее распространенные природные аллотропные модификации углерода - это алмаз и графит, а в последние годы в лаборатории были также получены углеродные нанотрубки, фуллерены и графен (его создатели - ученые российского происхождения Андрей Гейм и Константин Новоселов удостоились в 2010 году Нобелевской премии).
Для получения новой аллотропной модификации углерода ученые заменили каждый атом в решетке алмаза на пирамидку (тетраэдр) из четырех углеродных атомов. Согласно расчетам исследователей, новый материал должен быть почти вдвое менее плотным, чем "прародитель" (его плотность составит 43 процента от плотности алмаза), но сохранять 65 процентов твердости алмаза. Теоретически, такой легкий и прочный материал мог бы использоваться в аэрокосмической промышленности или, например, для хранения водорода - газа, который некоторые специалисты считают топливом будущего.
На сегодня Т-углерод не получен на практике, и часть исследователей полагают, что синтезировать эту модификацию будет весьма затруднительно. Так, химик Артем Оганов, специализирующийся на изучении и предсказании структуры кристаллов (большое интервью с ним можно прочитать здесь), указывает, что углерод обладает способностью "объединяться" в самые различные структуры, большинство из которых нестабильны. Оганов полагает, что создать Т-углерод в лаборатории будет очень сложно именно из-за его возможной неустойчивости.
В 2010 году в веществе метеорита Хаверо, упавшего в Финляндии в 1971 году, удалось обнаружить две новые аллотропные модификации углерода. Подробнее об этом можно прочитать тут. А в 2009 году группе исследователей удалось получить еще одну форму углерода, названную многослойным эпитаксиальным графеном (МЭГ).
Отправлено: 02.03.11 16:15. Заголовок: Ученые создали оптич..
Ученые создали оптический микроскоп, который способен преодолеть дифракционный предел для видимого света - фундаментальное ограничение, которое накладывает запрет на минимальный размер разрешаемых при помощи микроскопа объектов. Работа исследователей появилась в журнале Nature Communications, а коротко о ней пишет Wired.
Золотые гранулы на поверхности образца.
Из-за дифракционного предела в микроскоп нельзя рассмотреть объекты, размер которых меньше половины длины волны используемого излучения. Для оптической микроскопии - то есть длин волн, различимых человеческим глазом, предельный размер объекта составляет около 200 нанометров. Примерно таков размер крупных вирусов и самых мелких бактерий. Для того чтобы изучать более миниатюрные объекты, ученые используют электронную и рентгеновскую микроскопию, а также новые методы, основанные на использовании метаматериалов (так называемые суперлинзы). Третий метод пока не вошел в повседневную практику, а первые два не позволяют исследовать живые объекты in situ - во время подготовки препарата они неизбежно погибают.
Для усиления "зоркости" оптического микроскопа авторы новой работы использовали так называемые исчезающие волны. Этим термином обозначают волны, испускаемые освещенным объектом, которые чрезвычайно быстро затухают с расстоянием. Чтобы получить большое количество таких волн, физики размещали на поверхности изучаемого объекта большое количество крошечных золотых гранул размером от 2 до 9 микрометров (микрометр - это одна миллионная часть метра).
Гранулы собирают свет, проходящий сквозь образец, а возникающие на их поверхности исчезающие волны фокусируются таким образом, чтобы они собирались при помощи стандартных линз, используемых в оптической микроскопии. Детали эксперимента уточняет BBC News.
Такая стратегия позволила ученым разглядеть объекты, размером до 50 нанометров. Так, исследователи получили четкие изображения желобков, остающихся после записи информации на дисках Blu-ray, а также отверстия в фольге диаметром около 50 нанометров.
Коллеги исследователей отнеслись к их работе с большим энтузиазмом, однако отметили, что пока ее нельзя назвать завершенной. Так, специалисты отмечают, что авторы не продемонстрировали возможности своего микроскопа для изучения живых систем - например, вирусов или бактерий. Эти объекты постоянно движутся, поэтому к задаче получить собственно изображение добавляется необходимость сфокусироваться.
В последнее время появилось сразу несколько работ, авторам которых удалось существенно улучшить эффективность существующих технологий микроскопии. Например, ученые смогли сфотографировать водородные связи и различить отдельные атомы.
Отправлено: 08.03.11 06:33. Заголовок: Вообразите себе мир,..
Вообразите себе мир, в котором человек не будет иметь возраста и никогда ничем не болеть, где дома будут сами себя чистить, ремонтировать, освещать, нагревать и где даже деньги потеряют свою ценность, потому что каждый сможет иметь все, что пожелает.
И, как нас уверяют, все это произойдет благодаря нанотехнологиям. Для того чтобы представить, с чем работают нанотехнологи, надо обычный волосок мысленно поделить вдоль на сорок тысяч частей, и тогда каждая часть будет равна одному нанометру или одной миллиардной доли метра. Переход от микро к нано дал возможность ученым манипулировать атомами. А поскольку любой материальный предмет — это всего лишь скопление атомов в пространстве, то, перетасовав их, как карты, можно собрать любой предмет. Представьте прибор размером с микроволновую печь, в который с одной стороны подается порция сырья, а с другой — вы получаете то, что заказали, — от скрепки до компьютера. Мало того, появятся микроскопические механизмы, способные к самокопированию. Например, если вы захотели автомобиль, то стоит только в этот наномеханизм заложить параметры конструкции, как он тотчас начинает копировать сам себя до тех пор, пока не достигнет желаемого размера машины, которая вырастет на ваших глазах, как в ускоренной съемке эмбрион в матке.
— Первые наномашины, конечно, будут баснословно дороги, — говорит старший научный сотрудник Института нанотехнологий Николай Смирнов. — Но через очень короткий промежуток времени они станут доступны любому. Такое уже происходило с телефонами, телевизорами и компьютерами. Но отличие нанотехнологий от предыдущих изобретений несравнимо ни с чем. Промышленное производство станет первой жертвой, поскольку в нем сразу отпадет необходимость. Торговля останется только в виде таких специфических товаров, как информация и проекты. Ведь не продашь же стиральную машину человеку, который сам может ее «вырастить» буквально за несколько минут. Вследствие этого изменится и вся человеческая цивилизация. Ведь сегодня мы находимся в такой же зависимости от вещей и еды, как и 5000 лет назад. В будущем же человек откажется от этого «пошлого быта» и займется наконец собой, любимым, и творчеством. Последствия такой перестройки общества сегодня трудно представить. Исчезнет воровство, например, поскольку материальное обогащение потеряет всякий смысл — останутся преступления лишь на почве неразделенной любви, поскольку до этой тонкой материи генетики еще не добрались. Поэтому возникнет вопрос об уместности — страшно сказать — существования армии, полиции, правительства и даже самого института государства!
— А в середине уже нынешнего столетия, когда нанотехнология и генная инженерия объединятся, станет возможным воплощение мечты человечества — вечная молодость, — уверен Николай Александрович. — Созданные и внедренные внутрь тела сразу после рождения ребенка микроскопические наномашины будут контролировать состояние организма в течение всей жизни. Представьте, что внутри вашего тела постоянно «патрулируют» невидимые глазу «доктора», которые через кровь и лимфу автоматически очищают организм от излишков жира, токсинов, холестерина. При малейшей опасности они быстро разрабатывают систему ремонта и восстанавливают поврежденные органы, ткани, клетки на атомном и молекулярном уровне. И тогда будут побеждены все наследственные болезни, что, возможно, и приведет к бессмертию.
Нанотехнологи и генетики сегодня трудятся и над космическим проектом: как обжить Вселенную? Если раньше разрабатывали проекты, как преобразовать другие планеты в пригодные для человеческого проживания, то сегодня они поставили задачу по-другому: как изменить человека так, чтобы он мог жить в других мирах? Ведь это намного проще, чем переделать целую планету. Стоит только модернизировать конструкцию собственного тела — и любой желающий сможет жить на Марсе или Луне. Тогда и определение «человечество» в корне изменится: на Земле тоже появятся новые живые существа, имевшие своим предком человека, как мы — кроманьонца.
Профессор Евгений АБРАМЯН, сотрудник Новосибирского технического университета: — Представим себе, что в устройстве, предназначенном для разборки промышленных отходов до атомов, произойдет сбой, и оно начнет уничтожать полезные вещества биосферы, обеспечивающие жизнь людей. При этом самым неприятным может оказаться то, что это будут нанороботы, способные к самовоспроизводству (саморепликации, размножению). Как видите, нанороботы, вышедшие из-под контроля, могут стать оружием массового поражения.
Билл ДЖОЙ, один из основателей компании Sun Microsystems: — Поскольку нанороботы должны воспроизводить себя сами, то процесс может выйти из-под контроля человека. И тогда «вольные» нанорабы могут начать хаотически размножаться. Подпитываясь солнечной энергией, мириады невидимых повстанцев смогут «переделывать» все подряд в своих новых собратьев. В конце концов земной шар вместе со всем на нем находящимся превратится в громадную каплю серой слизи. Профессор кафедры науки и инженерии университета штата Массачусетс Томас МАККАРТИ, автор книги «Война в эпоху невидимых машин»: — Нанотехнологии не только сделают средства уничтожения супермикроскопических размеров, но и миниатюризируют средства их производства. В итоге — полное истребление населения враждебного государства, геноцид. При этом генная инженерия поможет победителям стать бессмертными.
Отправлено: 16.03.11 00:00. Заголовок: Физики предложили сп..
Физики предложили способ подтвердить или опровергнуть теорию изменяющейся размерности пространства, сообщает Physical Review Focus. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters.
В 2010 году группа физиков предложила концепцию, согласно которой размерность пространства зависит от масштабов наблюдений. Так, на достаточно малых дистанциях и высоких энергиях - Вселенная может считаться двухмерной. Дополнительное измерение при этом не исчезает в геометрическом смысле - уравнения, описывающие, например, гравитационные процессы, теряют одну из координат.
Согласно данной теории, когда после Большого взрыва Вселенная была горячей и небольшой по размерам, происходящие в ней процессы описывались "двумерными" уравнениями. Если количество пространственных измерений меньше трех, то существование гравитационных волн невозможно в принципе (говорят, что эйнштейновская теория гравитации тривиальна). В новой работе исследователи рассчитали, что из-за этого в реликтовом гравитационном фоне должны отсутствовать волны с частотой свыше 0,001 герц - они должны были бы образовываться при энергиях, при которых пространство двумерно.
Для изучения фона ученые предлагают использовать LISA - три космических аппарата, которые планируется запустить в 2020-х годах. Эти аппараты расположатся в вершинах равностороннего треугольника со стороной в пять миллионов километров и будут двигаться по гелиоцентрической орбите. Аппараты будут регистрировать проходящие гравитационные волны при помощи лазерной интерферометрии.
Существование гравитационных волн предсказывается эйнштейновской теорией гравитации. Примечательно, что на настоящий момент эти объекты еще ни разу не регистрировались.
цитата:
Мерность пространства вселенной во многом связана с зеркальными коэффициентами топологии её внешних оболочек (гипер световой горизонт событий). Что обусловлено квантовыми рядами димерных торсионных кластеров, которые всегда кратны 2*3=6 .. ( 6, 12, 24, 48, 72, 96 )
По итогам своей работы авторы выяснили, что перемешивание Черного и Средиземного морей за последние 670 тысяч лет происходило как минимум 12 раз. Кроме того, исследователи заключили, что как минимум семь раз в Черное море попадала вода из Каспийского моря. Перемешивание морей могло происходить из-за таяния на Земле ледников и общего подъема уровня воды на планете - моря попросту выходили из своих берегов.
Одна из гипотез возникновения Черного моря в современном виде предполагает, что оно появилось в результате затопления - считается, что около 7,5 тысяч лет Средиземное море перелилось через край и смешалось с водами крупнейшего пресноводного озера, которое существовало на месте Черного моря.
Недавно другой коллектив исследователей выяснил интересные детали истории Средиземного моря - ученые установили, что около 5,3 миллиона лет назад оно наполнилось водой в результате катастрофического наводнения , причем подъем уровня воды произошел всего за два года.
Отправлено: 23.03.11 23:44. Заголовок: Норвежская академия ..
Норвежская академия наук присудила премию Абеля (своего рода аналог Нобелевской премии для математиков) за 2011 год Джону Милнору. Об этом сообщается на официальном сайте премии.
Милнор удостоился этой награды за вклад в дифференциальную геометрию, топологию и алгебру. В сообщении также отмечается, что ученый является автором значительного числа книг, на которых выросло не одно поколение математиков.
В настоящее время Милнор трудится в нью-йоркском Университете Стоуни-Брук. Новая награда - далеко не первая для математика. Так, в 1962 году он, в возрасте 31 года удостоился Филдсовской медали. В 1989 году он получил премию Вольфа.
Абелевская премия была учреждена в честь норвежского математика Нильса Абеля и вручается ежегодно выдающимся математикам современности. Церемония вручения премии Милнору пройдет в Осло 24 мая 2011 года. Денежная составляющая премии - около 750 тысяч евро.
Отправлено: 28.03.11 06:36. Заголовок: На проходящем в Далл..
На проходящем в Далласе собрании Американского физического общества были представлены новые результаты экспериментов с силиценом, кремниевым аналогом графена.
Сейсмологи установили, что крупные землетрясения не связаны между собой, сообщает Science News. Статья ученых появилась в журнале Nature Geoscience.
Известно, что колебания почвы от мощного землетрясения могут регистрироваться по всему земному шару. Некоторые геологи высказывали гипотезу, что подобные толчки могут вызывать крупные сейсмические события в опасных регионах, значительно удаленных от эпицентра исходного события. В частности, в США появились опасения, что японское землетрясение может вызвать толчки в окрестности разлома Сан-Андреас в Калифорнии.
В рамках новой работы ученые проанализировали данные о землетрясениях мощностью не ниже 7 баллов за последние 30 лет. В результате им удалось установить, что такие события действительно способны провоцировать сейсмическую активность, но небольшую и в непосредственной близости от эпицентра. Удаленные друг от друга на значительное расстояние землетрясения оказались не связаны между собой.
Примечательно, что ученые пока не могут объяснить физический механизм подобной локализации землетрясений. По словам ученых, в их ближайших планах - построение адекватной математической модели соответствующих тектонических процессов.
Ученые установили, что основной причиной происходящих в эфиопской долине Афар геологических событий является резкое истончение земной коры. Статья ученых появилась в журнале Nature Geoscience, а ее краткое изложение приводит ScienceNews.
В 2005 году было установлено, что в долине Афар происходят процессы, которые в ближайшем (по геологическим меркам) будущем приведут к образованию на части современной Африки нового океана. Тогда за несколько дней вдоль Восточно-Африканского разлома, обозначающего границы тектонических плит, возникла трещина длиной почти 50 километров и шириной до 7 метров. В 2009 году были опубликованы результаты наблюдений, согласно которым, за 4 года исследований аналогичные события произошли как минимум 12 раз.
В рамках нового исследования ученых интересовал непосредственно процесс превращения суши в океанское дно. Считается, что активное участие в этом процессе принимают образование разломов, "вбросы" магмы в толщу земной коры (эти процессы ассоциируются с образованием океанических хребтов) и ее утончение. Вместе с тем, последовательность этих процессов до последнего времени оставалась загадкой.
Ученым удалось установить, что на первых этапах процесса "вбросы" магмы позволяют поддерживать поверхность на определенном уровне. Затем из-за механического напряжения внутри происходят разломы. Все это сопровождается утончением коры, которое опускает сушу ниже уровня моря. В частности, именно быстрое истончение является причиной роста тектонической активности в регионе. По словам исследователей, данный процесс является основным при формировании океанов.
Отправлено: 02.04.11 03:21. Заголовок: Российский физик Мак..
Российский физик Максим Чернодуб, ныне работающий во Франции, предложил новую концепцию сверхпроводимости в вакууме. Статья ученого появится в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит physicsworld.com.
Известно, что с точки зрения квантовой механики в вакууме постоянно происходит рождение и уничтожение виртуальных частиц. В рамках исследования, которое носило теоретический характер, Чернодуб, используя аппарат квантовой хромодинамики (теории, описывающей одно из фундаментальных взаимодействий элементарных частиц - сильное, - и известной сложностью вычислений), изучал поведение этих виртуальных частиц в присутствии сильного электромагнитного поля.
В результате ему удалось установить, что, если величина индукции магнитного поля превышает 1016 тесла, то возникающие в результате слияния виртуального верхнего кварка и нижнего антикварка появляется ро-мезон, обладающий зарядом. При этом сильное магнитное поле заставляет кварки перемещаться таким образом, что полученная частица, обычно короткоживущая, становится стабильной. В результате в вакууме возникает движение заряженных частиц и, следовательно, электрический ток. Расчеты Чернодуба показывают, что ток будет течь без сопротивления, то есть вакуум станет сверхпроводником.
В работе подчеркивается, что требуемая величина индукции магнитного поля крайне велика. Лучшие на сегодняшний момент сверхпроводящие магниты способны создавать поле в нескольких десятков тесла. Самые намагниченные из известных космических объектов - магнетары (нейтронные звезды со сверхсильным магнитным полем) - способны создавать поле с величиной индукции до 1011 тесла.
Вместе с тем, Чернодуб отмечает, что подобные поля можно получать, например, в Большом адронном коллайдере. Если во время столкновения ионы свинца будут проходить довольно близко друг от друга, то на йоктосекунду (10-24 секунды) возникнет магнитное поле с достаточной по величине индукцией. Это, в свою очередь, должно сказаться на количестве возникающих ро-мезонов.
Отправлено: 14.04.11 23:40. Заголовок: Экспериментаторы из ..
Экспериментаторы из университета Гёте во Франкфурте на Майне сумели выкроить из молекул ДНК два колечка, да ещё заставили их переплестись друг с другом, словно украшение на свадьбе бактерий. Однако это был подарок к настоящей свадьбе.
Два рекордных кольца насчитывают в диаметре по 18 нанометров. Переплетённые они образовали структуру под названием катенан (catenan, от латинского catena — цепь). Это достижение специалисты считают важным шагом в ДНК-нанотехнологии — молодой дисциплине, рождённой на стыке биологии, физики, химии и материаловедения.
Самосборка крупных молекул и умение ДНК находить комплиментарные молекулярные куски не раз использовались для построения из ДНК различных наноразмерных структур и устройств (можно вспомнить смайлики, логический вентиль и шкатулки с замками). Но в основном речь шла о жёстких неподвижных системах. Кольца из университета Гёте при определённых условиях могут свободно вращаться. Это делает их любопытными кандидатами на роль узлов молекулярных наномашин.
Для построения катенана авторы разработали такие последовательности нуклеотидов, которые обеспечивали сборку нужной «архитектуры» автоматически. Сначала два фрагмента ДНК в форме буквы С притягивались друг к другу так, что открытые их концы смотрели наружу, а потом ещё два меньших кусочка ДНК замыкали два разрыва.
Принцип создания структуры и схема готового образца (иллюстрации Thorsten L. Schmidt, Alexander Heckel/ Goethe-Universität).
Любопытно, что во время работы над обручальными кольцами из ДНК один из авторов этого проекта Торстен Шмидт (Thorsten Schmidt) женился. Свою работу он посвятил жене Диане, которая оценила придумку на должном уровне, поскольку работала вместе с мужем в одной лаборатории (ныне Торстен перешёл в Гарвардский университет, и, надо полагать, его супруга последовала за ним).
Компания IBM создала прибор с рекордно высоким для транзисторов на базе графена быстродействием и расширенным диапазоном рабочих температур.
Благодаря хорошей подвижности зарядов графен заслужил репутацию перспективного материала для электроники. Однако когда графеновый лист размещают на диэлектрической подложке (обычно — на диоксиде кремния), подложка влияет на поведение одноатомного листа углерода, создаёт эффект рассеивания носителей заряда.
Как сообщает PhysicsWorld, учёные из исследовательского центра Уотсона (IBM Thomas J. Watson Research Center) решили эту проблему. При помощи химического осаждения из пара они сначала создали на медной плёнке лист графена, а затем перенесли его на подложку из алмазоподобного углерода, в свою очередь расположенную на традиционной для электроники кремниевой пластине.
На этой базе исследователи построили полевой транзистор с затвором длиной всего 40 нанометров (смотрите рисунок под заголовком). На испытаниях прибор показал очень высокую частоту среза — 155 гигагерц (детали изложены в статье в Nature).
Кроме того, авторы прибора проверили его функционирование при криогенных температурах (они негативно влияют на движение зарядов в полупроводниковых приборах). Выяснилось, что новый графеновый транзистор хорошо себя чувствует вплоть до температуры в 4,3 кельвина.
При этом американцы отмечают, что качество использованного графена было не самым высоким, так что достигнутые показатели — не предел для новой технологии.
Основная идея картографирования технологий — поиск неожиданных пересечений и точек роста там, где на них мало кто обращает внимание (иллюстрация с сайта telegraph.co.uk).
Диковинный продукт вызревает ныне в Сан-Франциско. Это карта мирового прогресса с подсказками. Какая технология «выстрелит», а какая окажется напрасной тратой сил? В какую идею стоит вложить средства? Авторы карты полагают, что она поможет в поиске ответов на эти вопросы.
Молодая американская компания Quid на протяжении вот уже 18 месяцев занята странным, на первый взгляд, делом — она составляет карту «генома» технологического прогресса во всём мире. Как объясняет Technology Review, Quid уже собрала информацию для оценки перспектив 35 тысяч фирм и исследовательских групп, работающих в области новых технологий, и, очевидно, останавливаться на этом не собирается.
Провести анализ по всем этим компаниям вроде бы по силам только армии экспертов. Но Quid считает иначе: она создала программу, которая по определённым алгоритмам систематизирует знания об этих компаниях, их продуктах и экспериментах.
В поле зрения программы от Quid попадают патенты, новости, веб-странички фирм, лабораторий, организаций, их пресс-релизы, исследовательские публикации, списки сотрудников и заявленные трудовые вакансии, документы о правительственных грантах, посты в «Твиттере» и так далее. Из всего этого софт извлекает ключевые слова и фразы, способные охарактеризовать главные идеи проектов (рабочих групп, стартапов), их принадлежность к той или иной области знаний, к той или иной технологической сфере.
Эти ключевые фразы (сотни на компанию) можно считать генами. Соответственно оказывается, что у каждой компании — свой уникальный набор технологических генов, но притом у разных компаний может быть немало и общих генов.
При сопоставлении таких генетических кодов порой обнаруживаются связи, ранее ускользавшие от внимания. Наглядная визуализация в таком случае помогает найти закономерности. При этом пучки линий работают по «принципу гравитации» — чем больше между компаниями нитей похожести, тем сильнее они притягиваются друг к другу. Так схожие предприятия и проекты образуют крупные кластеры (инженерия, финансы, физика, информатика, биохимия, дизайн...), которые, в свою очередь дробятся на участки.
Сопоставление «всего со всем» — конёк программ. База данных Quid растёт на 120 тысяч документов ежедневно. Ни один человек не может прочитать их все, а значит, не в силах найти какие-то закономерности, совпадения и пересечения — на это способны только компьютеры. Именно они извлекают из этих клубков взаимосвязей что-то полезное. Разумеется, руководствуясь правилами, придуманными людьми.
Один из двух основателей и исполнительный директор Quid Боб Гудсон (Bob Goodson). А в ролике ниже о проекте детально рассказывает второй основатель компании, директор по технологии Шон Гоерли (Sean Gourley). Несколько последних лет он проводил исследования по математическому описанию войн и мятежей, а теперь применяет накопленные идеи для математического анализа человеческого прогресса (фото Ryan Anson/Bloomberg).
Где возникают перспективные инновации? Каковы тенденции в развитии техники? Кто это финансирует? Подобную информацию с радостью оценят венчурные капиталисты, которым хотелось бы снизить риск при вложении средств во что-то новое. И хотя далеко не всё из области технологий или финансов раскрывается в Сети, даже публичной информации достаточно, чтобы делать интересные выводы. Особенно если знать, на что смотреть.
Линии между идеями, заключёнными в патентах и других документах, выявляют на карте технологий белые пятна, которые созрели для разведки (иллюстрация Quid).
Quid очень интересуют компании и организации, занимающие позиции на стыках областей. Здесь часто происходят интересные вещи, потенциально способные обернуться прорывами. Тут опять аналогия с природой: самые интересные организмы — гибриды, наследующие гены от заметно различных родителей. Что выйдет в итоге, жизнеспособная особь или тупиковая ветвь эволюции? Заранее сказать трудно, но такие инновационные смеси, по мнению Quid, это то, на что стоит обращать внимание инвесторам и промышленным партнёрам.
Скажем, что может быть общего у биофармацевтической отрасли, социальных медиа, таргетинга рекламы, игровой индустрии и геномики? Но в «белом поле» где-то между этими столь различными узлами оказалось несколько компаний и проектов.
Так, американская компания Insilicos разработала программы для распознавания диагностических биомаркеров в образцах, анализа белков и так далее. Эти задачи потребовали мощных средств обработки графики, что автоматически пододвинуло компанию Nvidia, вообще-то занимающуюся электроникой, чуть ближе к сектору «биология, медицина и фармацевтика». Для Nvidia это намёк на новое направление усилий.
Молодой проект Foldit заимствовал технологии игровой индустрии для решения сугубо научной задачи. Он предлагает всем желающим посоревноваться в... складывании белков.
Для добровольцев это лишь состязание по сборке пазла, а конечный продукт — оптимальные методы складывания того или иного белка, которые востребованы в фарминдустрии. Единичные группы исследователей с такой задачей не справились бы, ведь тут нужно оценить слишком много вариантов, а тысячи людей в Сети решают эту проблему буквально играючи.
Другой пример пересечения тем: платформы для контекстного анализа, вроде той, что имеется у компании Proximic, изначально придуманные для таргетинга рекламы, были творчески переосмыслены компанией Selventa, которая с помощью такого аппарата проводит статистический анализ реакции на новые препараты у тысяч пациентов и выявляет закономерности. А они оказываются очень важными для партнёров «Сельвенты» — компаний из сфер фармацевтики, биотехнологий и медицинской диагностики.
Другая молодая фирма Vivo адаптировала идеи социальных блог-платформ для создания сети обмена знаниями (результатами опытов, идеями) среди исследователей.
Ещё одна фирма в игровой индустрии — это просто ещё одна фирма в игровой индустрии. Проект же, который скрещивает, например, игру с фармацевтикой — это свежая идея, риск, но, возможно, и новая рыночная ниша. А как известно, придумать новую нишу рынка и стать в ней первым куда лучше, чем отвоёвывать долю в области, давно существующей (иллюстрация Sean Gourley/ Quid).
Большие белые пятна между крупными конгломератами компаний на технологической карте — это области, где потенциально может родиться что-то совершенно гениальное. Увидеть это и обратить внимание можно только после автоматического анализа тысяч документов. Так в поле зрения программы попадают оригиналы, занимающиеся технологической гибридизацией.
Ещё один яркий пример — компания superDimension. Она придумала бронхоскопию по мотивам спутниковой навигации GPS. На груди пациента размещаются три электромагнитных прибора, играющие роль спутников, а функцию навигатора выполняет зонд, проникающий в лёгкие.
С помощью техники superDimension врач может контролировать положение зонда с высокой точностью, а сам катетер удаётся провести намного глубже в бронхи, нежели с другой техникой, и притом без повреждений стенок лёгких.
И это лишь одна точка на «генетической карте» мировых технологий, а их на ней уже многие тысячи. Самое же интересное начинается, если в каком-то белом пятне начинают вырастать одна точка за другой.
Так у нас на глазах начинает формироваться новый сектор рынка, привлекающий инженерные силы и денежные средства. И хотя расположение компании вдали от проторённых дорог не является гарантией успеха, такие первопроходцы по сути являются самыми преданными сторонниками прогресса.
Интересно, что Quid не только анализирует тысячи проектов, но и занимается анализом проекта собственного. Компания продолжает совершенствовать свою программу, уточняет алгоритмы отбора данных. По словам Гоерли, на основе карт, выстроенных Quid, уже сейчас можно делать кое-какие прогнозы. Но в будущем они должны стать ещё более точными и глубокими.
Для своего проекта Quid соединила приёмы и методы из математики, экономики, техники и лингвистики. Можно смело сказать, что сама Quid тоже родилась в одном из белых пятен на мировой карте прогресса. А это значит, что можно надеяться на успех необычного предприятия. Пока у Quid всего восемь клиентов. Но они уже используют первые данные от программы «технического генома планеты» для принятия решений в области финансирования новых проектов.
Чтобы там не говорили, а подобные математические глобусы и 3d модели - очень полезная штука. В последствии такие модели станут ядром различных компьютерных систем и интернет технологий по прогнозированию и расчету рисков в различных областях человеческой деятельности - от транспортных систем и медицины до соц.сетей, рекламы и торговли..
Отправлено: 06.05.11 07:17. Заголовок: Изучение механизмов ..
Изучение механизмов взаимодействия природных соединений, в первую очередь белков, все сильнее волнует ученых, и во многом такой интерес обусловлен желанием разрабатывать новые лекарственные препараты. Известно, что белок может в ходе реакции и образования комплекса с другим белком довольно сильно менять свою конформацию, причем конформация эта оказывается зависимой от структуры второй молекулы, вступающей в реакцию, – один и тот же белок в зависимости от условий реакции может вступать во взаимодействие с несколькими десятками типов молекул.
Как осуществляются такие метаморфозы, ученые до сих пор не знают наверняка. Наиболее общепринятой теорией, описывающей взаимодействие двух белковых молекул, является гипотеза так называемого «наведенного соответствия», когда конформация одной молекулы в ходе реакции подстраивается под конформацию другой. Эта теория доминировала в учебниках по химии природных соединений в течение полувека, однако в последнее время все большую силу набирают альтернативные точки зрения.
Экспериментальные факты, подкрепленные кинетическими и структурными данными, заставляют ученых все чаще обращаться к так называемой теории «конформационной селекции».
Молекулярные конформации - геометрические формы, которые могут принимать молекулы органических соединений при вращении атомов или групп атомов (заместителей) вокруг простых связей при сохранении неизменным порядка химической связи...
Согласно этой гипотезе, белок в водном растворе может существовать одновременно в виде молекул с разными конформациями. Некоторые из них энергетически более выгодны, но менее реакционноспособны, другие же более удобны для вступления в реакцию с другими молекулами, но менее устойчивы энергетически.
Поэтому в стационарном состоянии существует некоторое термодинамическое равновесие между различными конформациями одного и того же белка. В реакцию с другими белками вступают молекулы с термодинамически не самой выгодной конформацией, однако протекание этой реакции постепенно смещает кинетическое равновесие в сторону образования именно этого варианта. В результате очень скоро молекулярный комплекс двух белковых молекул становится доминирующей формой их существования.
Эта теория всем хороша и на бумаге выглядит довольно стройно, однако в мире науки ничто не принимается на веру. Так, теория «наведенного соответствия» родилась из простого наблюдения структуры белка в комплексе, отличной от его структуры в растворе. Чтобы же доказать теорию «конформационной селекции», необходимо увидеть все возможные конформации белка еще до образования им устойчивого комплекса с другими молекулами.
Об это препятствие и спотыкалась теория в последнее время. Дело в том, что основные структурные данные о белковых конформациях ученые получают из кристаллографических исследований не индивидуальных белков, а белковых комплексов, которые более склонны к образованию кристаллов.
«Пощупать» короткоживущие конформации белка можно только с помощью технологии ЯМР-релаксационной спектроскопии. Этот метод позволяет увидеть белковые молекулы в динамике – при переходе от одной конформации к другой.
Однако до последнего времени его можно было применить только к очень быстрым переходам между короткоживущими конформациями в диапазоне наносекунд и к сравнительно медленным переходам в миллисекундном диапазоне. Превращения молекулы в наносекундном диапазоне можно наблюдать благодаря вращательным колебаниям связей в молекулах белков, которые проявляются в виде нескольких типов расчетных параметров ЯМР-спектра, а конформационная неоднородность в миллисекундном диапазоне проявляется напрямую в виде расщепления пиков в ЯМР-спектре.
Этих возможностей Микеле Вендрусколо оказалось достаточно, чтобы показать наличие нескольких конформаций белка убиквитина в растворе, находящихся в термодинамическом равновесии. Соответствующая статья вышла в журнале Nature ещё в 2005 году.
Убиквитин был выбран для проверки теории «конформационной селекции» не случайно. В настоящее время известно, что этот белок входит в состав нескольких сигнальных цепей и специфически взаимодействует с многими белковыми молекулами. Ученым известно 46 различных по структуре молекулярных комплексов убиквитина с другими молекулами! Часть из этих конформаций, свободно плавающих в растворе, и увидел Вендрусколо.
Структура молекулы убиквитина // bmrb.wisc.edu
Убиквитин (от латинского «вездесущий») – белок, присутствующий в клетках живого организма. открытый в 1970-х годах американским биохимиком Голдстейном. Молекулы этого белка собраны из 76 аминокислотных остатков, его молекулярная масса сравнительно невелика, немногим более 8 тысяч, он стабилен и участие в различных биохимических процессах не приводит к изменению его структуры. http://www.gazeta.ru/science/2008/07/14_a_2782121.shtml?incut3
Однако для того, чтобы подтвердить справедливость теории «конформационной селекции», необходимо было зафиксировать переходы между всеми 46 конформациями, время жизни многих из которых находилось в недоступном для метода ЯМР-релаксации микросекундном диапазоне.
Впервые увидеть и описать их структуру удалось Кристиану Гризингеру и Берту де Гроту из Института биофизической химии имени Макса Планка в Гёттингене. Свою пионерскую работу, которая должна лечь в основу новой теории взаимодействия белковых молекул, ученые и их коллеги представили в журнале Science.
Ученым удалось расширить временные рамки метода с помощью так называемых остаточных дипольных взаимодействий (RDC, residual dipolar coupling).
Они проявляются в том случае, если молекулы белков помещаются в так называемый анизотропный раствор – сильно разбавленный раствор молекул, формирующих жидкие кристаллы, или полиакриламидный гель. В этом случае различные типы взаимной ориентации белков не являются равновероятными, а потому вращательные колебания связей между атомами в молекуле и молекулярном комплексе не усредняют измеряемую величину диполь-дипольного взаимодействия до нуля. Поэтому с помощью метода ЯМР-релаксации становятся видны медленные переходы между конформациями белковых молекул, так как в случае возникновения остаточного диполь-дипольного взаимодействия их, грубо говоря, «не скрывают» быстрые вращательные деформации молекулы.
Гризингеру и де Гроту удалось увидеть все 46 конформаций белковой молекулы убиквитина, находящихся в растворе в термодинамическом равновесии между собой.
Формирование белкового комплекса в соответствии с теорией "наведенного соответствия" ( верхняя часть рисунка), и "конформационной селекции" ( нижняя часть рисунка), где различные по форме фигуры отражают различные конформации одной и той же белковой молекулы. // AAAS/Science
Кроме того, расчет структурных параметров молекулы убиквитина во вновь обнаруженных конформациях показал некоторое их отличие от структуры в готовых молекулярных комплексах с другими белковыми молекулами. Это значит, что теория «индуцированного соответствия» и теория «конформационной селекции», скорее всего, отражают крайние позиции в реальном механизме взаимодействия белков.
Скорее всего, реальный механизм взаимодействия включает три последовательных стадии: 1) стадию диффузионного сближения взаимодействующих молекул; 2) стадию селекционного отбора на первом этапе взаимодействия белковых молекул; 3) стадию индуцированного соответствия и конформационной релаксации системы двух молекул в окончательно связанную форму, когда первичный отбор комплементарной структуры уже произошел и требуется только её окончательная подгонка.
Разумеется, работа биохимика имеет свей целью лишь подтвердить справедливость позиций теории «конформационной селекции». Дальнейшее развитие представлений о механизмах взаимодействия белковых молекул потребует и уточнения величины энергетических барьеров между конформациями молекул, и выяснения их природы, и сопоставления кинетических данных со структурными для большей полноты картины.
Однако уже сейчас вопрос о механизме взаимодействия белковых молекул можно расширить и задаться выяснением роли такой динамики белковых молекул в эволюции белков.
Развилась ли способность перехода между различными по структуре конформациями для взаимодействия с различными белковыми молекулами, или наоборот, новые возможности для взаимодействия возникли благодаря динамической структуре глобулярного белка? Если верно второе, то новые химические реакции, в которые оказался способен вступать убиквитин, не потребовали от него изменения оригинальной структуры и свойств.
Дальнейшее изучение конформационной неоднородности других белковых молекул не только позволит дать ответ на вопросы об эволюции молекул, но также откроет пути для создания искусственных белковых молекул и создания новых типов лекарственных препаратов.
Удивительно, что имея около 50-ти комформаций и довольно сложную формулу, молекулы белков, тем не менее, "знают" как и когда им нужно менять свою структуру.. Похоже мы только начинаем понимать как сложно устроено динамическое взаимодействие между различными комформациями молекул взаимодействующих белков. Ведь именно этот механизм управляет многими важными имунными и обменными процессами в клетках. И именно на этом языке они общаются между собой - http://www.mydictionary.ru/2/belki.html.
Отправлено: 03.06.11 13:47. Заголовок: Физики сумели "у..
Физики сумели "упростить" знаменитый принцип неопределенности Гейзенберга, одновременно измерив средний импульс и координату для большого количества фотонов. Новая работа опубликована в журнале Science, а коротко о ней пишет портал ScienceNOW.
Принцип неопределенности Гейзенберга устанавливает теоретически возможный предел точности для квантовых измерений. В одной из формулировок он гласит, что невозможно одновременно абсолютно точно измерить импульс частицы и ее координату (произведение неопределенности измерений этих величин всегда будет больше определенной константы, известной как приведенная постоянная Планка). Принцип неопределенности, в частности, "ответственен" за невозможность объяснить парадокс знаменитого эксперимента с одновременным прохождением электрона или фотона через две щели.
Классический эксперимент с прохождением фотона сквозь две щели.
Классический вариант этого опыта выглядит так: поток элементарных частиц пропускают через тонкую пластину, на которой расположены две очень узкие вертикальные щели. При этом на экране, установленном за пластиной, возникает интерференционная картина из чередующихся темных и светлых полос. Интерференция имеет волновое объяснение: элементарные частицы обладают также волновой природой, и когда складываются волны, находящиеся в фазе, возникают светлые полосы, а когда в противофазе - темные.
Интерференция в описанном эксперименте наблюдается и в том случае, когда интенсивность потока элементарных частиц настолько мала, что они проходят сквозь пластину по одной. Согласно так называемой Копенгагенской интерпретации квантовой механики, это явление объясняется тем, что электрон (или фотон) одновременно проходит сквозь обе щели и интерферирует сам с собой. Определить, сквозь какую из щелей все же прошла элементарная частица, нельзя из-за принципа неопределенности Гейзенберга. Любые измерения приведут к тому, что квантовая система "схлопнется" и интерференционная картина исчезнет.
Авторы новой работы дополнили экспериментальную установку кристаллом кальцита, установленным между пластиной и экраном. Ученые пропускали сквозь щели смесь фотонов определенной поляризации, которые неодинаково проходили сквозь кальцит. По тому, как именно изменялась траектория фотонов, ученые могли вычислить их импульс. Повторяя эксперимент много раз и анализируя возникающую интерференционную картину, исследователи могли выяснить, какова была координата и средний импульс элементарных частиц. Одновременно определить эти параметры для индивидуальных фотонов было, по-прежнему, невозможно.
Авторы отмечают, что их работа не нарушает фундаментального положения квантовой механики, однако указывает на возможность пересмотра теории о трактовке влияния квантовых измерений.
Фрактал Коллатца на комплексной плоскости получается при помощи модификации исходного алгоритма для целых чисел.
Герхарт Опфер из Гамбургского университета заявил, что ему удалось доказать так называемую гипотезу Коллатца. В настоящее время работа ( pdf ) ученого подана в журнал Mathematics of Computation.
Гипотеза касается некоторого алгоритма построения числовой последовательности, известного как HOTPO ( Half Or Triple Plus One - половина или утроенное плюс один ). На вход подается некоторое число xn ( член последовательности за номером n ), а на выходе получается член последовательности с номером n+1. При этом, если xn-четное, то xn +1 равно половине xn. В противном случае xn + 1 = 3xn + 1.
Легко видеть, что, если xn = 1, то на следующем шаге мы получим 4, а еще за два шага вернемся к единице, то есть, алгоритм зациклится. В 1937 году Лотар Коллатц предположил, что вне зависимости от того, с какого числа мы начинаем, рано или поздно в нашей последовательности встретится единица и алгоритм сведется к данному простому циклу. За годы изучения задачи было установлено, что гипотеза Коллатца связана с решением разного рода задач из теории чисел, фрактальной геометрии и других областей математики.
Главным инструментом, который использовал Опфер при решении задачи, были операторы на пространстве голоморфных функций - объекты из совершенно другой области математики, имеющей дело с комплексными числами и функциями от них.
В настоящее время работа еще не прошла рецензию, поэтому в статье могут обнаружиться ошибки. В августе 2010 года, например, индийский математик Винэй Деолаликар ( Vinay Deolalikar ) заявил, что ему удалось решить задачу о несовпадении классов сложности P и NP. Позже, однако, в работе математика была обнаружена ошибка.
Очевидно, что все возвращается на круги своя , а опорные гармоники этого процесса могут представлять интерес для квантовой физики. Как для процессов происходящих в атомном ядре ( протонные матрицы ), так и для моделей взаимодествия релятивистских протонов и других частиц..
Отправлено: 28.06.11 02:56. Заголовок: Совсем ещё молодые и..
Робот поставил новый рекорд сборки кубика Рубика
Совсем ещё молодые инженеры из Австралии прозвали своё детище незамысловато – «Руби» (Ruby). Однако его начинка позволила ему добиться отличных результатов: робот уступил чемпиону-человеку всего несколько секунд.
На то чтобы просканировать и собрать кубик Рубика, у «Руби» ушло 10,69 секунды. Рекордсмена собрали шесть студентов технологического университета Суинбёрна (Swinburne University of Technology). Это была их работа на соискание степени бакалавров.
Поначалу робот при помощи веб-камеры определяет, квадраты каких цветов расположены на каждой стороне куба. Затем посредством программного алгоритма «Руби» решает головоломку, а действия тут же воплощаются в реальность благодаря высокоскоростным рукам-манипуляторам.
Учёные сумели изменить значение одного из «слов» в генетическом словаре бактерии.
Бактериальная ДНК (синяя), на которой синтезируется матричная РНК (красная); мРНК подхватывается белок-синтезирующими рибосомами (зелёные бусины на красной мРНК). (Электронная микрофотография Dr Elene Kiseleva.)
Исследователям из Массачусетского технологического института в сотрудничестве с коллегами из Гарварда удалось необычайное. Они обнулили значение одного из триплетов генетического кода бактерии Escherichia coli — то есть изменили генетический словарь живого организма.
Как сообщают учёные на страницах журнала Science, бактерия перенесла операцию нормально.
Чтобы понять всю суть этой феноменальной работы, следует вспомнить, что каждый белок представляет собой строго индивидуальную последовательность аминокислот. Порядок аминокислот, в котором они выстраиваются от одного конца белковой молекулы до другого, записан в ДНК с помощью генетического кода: каждой соответствует, так сказать, слово из трёх нуклеотидных букв — триплет, или кодон. Не углубляясь в тонкости белкового синтеза, заметим, что последовательность триплетов служит матрицей для построения полипептидной цепи. Но у генетического кода есть одна базовая особенность, которую называют вырожденностью кода: каждой аминокислоте соответствует несколько трёхнуклеотидных слов. Более того, даже сигнальные триплеты, означающие начало и конец синтеза белковой молекулы, существуют не в единственном числе: есть несколько старт- и стоп-кодонов.
У кишечной палочки таких стоп-кодонов три: TAG, TAA и TGA, где Т — это азотистое основание тимин, А — аденин, G — гуанин. Все они выполняют одну и ту же работу — сигнализируют белок-синтезирующему конвейеру, что полипептидная цепь готова и пора отпускать её «на волю».
Учёные решили заменить все кодоны TAG на ТАА. Было синтезировано 314 фрагментов ДНК, которые в точности повторяли участки бактериальной хромосомы с TAG-кодонами, только TAG в них был заменён на ТАА. Эти фрагменты ДНК исследователи ввели в бактериальные клетки и в итоге получили около 30 штаммов кишечной палочки, у которых в том или ином месте произошли замены.
Чтобы получить штамм, у которого все TAG будут заменены на ТАА, учёные использовали способность бактерий к взаимообмену генетической информацией в процессе конъюгации. В результате нескольких циклов конъюгации между «недоделанными» штаммами образовалась бактерия, нёсшая все необходимые замены. Но, поскольку в молекулярном аппарате клетки есть белковые молекулы, которые предназначены для распознавания кодона TAG, у бактерий пришлось вырезать из генома и эти распознающие белки. В итоге в генетическом словаре образовалось слово, которое не значило ничего. Просто представьте, что всем знакомая последовательность букв «с-т-о-л» перестала обозначать известный деревянный-железный-пластиковый предмет на четырёх ножках, и теперь этот «с-т-о-л» может соотноситься с чем угодно.
Следует подчеркнуть, что это не точечная мутация, не перестановка аминокислот в гене какого-то одного белка. Этим методом редактируется сам генетический язык. Новому кодону можно приписать обозначение другой аминокислоты — как уже существующей в природе, так и абсолютно новой, синтезированной в лаборатории.
На сегодня существует несколько таких искусственных аминокислот, но учёные столкнулись с проблемой, как внедрить их в геном. Теперь же им предлагают относительно простой и быстрый способ перепрограммирования хромосомы и перестройки природных белков. Таким образом можно получить, например, бактерию, устойчивую к вирусам, поскольку вирусы работают с природными белками и будут весьма озадачены, наткнувшись на целую кучу непонятных искусственных творений.
Сейчас полным ходом идут работы по созданию синтетических организмов: исследователи пытаются создать бактерию «с нуля», написав для неё целый геном. Метод редакции генетического кода может в значительной степени упростить эту задачу. Если экспериментам подобного рода и дальше будет сопутствовать успех, то в дальнейшем уже не придётся долго и кропотливо выискивать существующие бактериальные штаммы, питающиеся, например, нефтью. Можно будет просто синтезировать микроорганизм с нужными пищевыми пристрастиями. И очередная авария, допустим, на какой-нибудь нефтедобывающей морской платформе не будет выглядеть глобальной катастрофой с необратимыми последствиями...
Отправлено: 21.07.11 18:14. Заголовок: Биологи расшифровали..
Биологи расшифровали геном одного из основателей компании Intel Гордона Мура, открывателю названного в его честь закона о скорости увеличения числа транзисторов на чипе. Для определения последовательности ДНК Мура ученые использовали новую технологию, которая намного быстрее, точнее и дешевле других процедур. Статья исследователей опубликована в журнале Nature, а коротко о ней пишет портал ScienceNOW.
Молекулы ДНК представляют собой линейные полимеры из четырех типов "букв" - А,Т, Г и Ц, при помощи которых в ДНК закодирована вся наследственная информация об организме. Знание полной последовательности ДНК большого количества людей позволит ученым разработать лекарства от различных болезней, которые будут бороться с недугами, опираясь на генетические особенности больного, а не на только на внешние симптомы заболевания.
На сегодня ученые используют несколько различных техник определения последовательности ДНК организмов, но большинство из них являются модификацией так называемого метода Сэнгера. Этот метод требует использования особым образом модифицированных "букв", которые добавляются в реакционную смесь, прерывают происходящие в ней процесс и детектируются сенсорами. Метод Сэнгера надежен и эффективен, но у него есть ряд недостатков. Во-первых, модифицированные "буквы" стоят довольно дорого, а, во-вторых, определение последовательности больших фрагментов ДНК занимает много времени.
Авторы новой работы использовали принципиально иную технологию, которая не требует использования оптических детекторов. Созданная ими методика задействует тот факт, что фермент, необходимый для определения последовательности ДНК, при каждом акте своей работы способствует выделению в реакционную смесь одного иона H+. Соответственно, при этом происходит закисление среды, которое может быть зарегистрировано детекторами.
Новый метод работает так: в реакционную смесь добавляют микроскопические гранулы, на которых иммобилизованы фрагменты ДНК, последовательность которых необходимо определить. На каждом этапе методики гранулы заливают раствором одного из четырех типов "букв". Если следующая "буква" в расшифрованной последовательности совпадает с той, которая растворена в реакционной смеси, фермент срабатывает и увеличивает кислотность среды.
Описанные выше реакции происходят на чипе, в котором расположены 1,2 миллиона крошечных лунок - именно в них помещаются гранулы с ДНК. Каждый шаг заливания лунок раствором "букв" занимает менее пяти секунд, а стоимость одного чипа составляет около 99 долларов. Соответственно, расшифровка ДНК происходит очень быстро и стоит относительно недорого - для определения последовательности ДНК Гордона Мура ученые использовали тысячу чипов. В другой работе исследователи расшифровали последовательность ДНК кишечной палочки за два часа.
Новый метод в перспективе поможет ученым приблизиться к реализации цели "один геном за тысячу долларов". Считается, что при такой стоимости расшифровки человеческого генома средний житель Земли сможет позволит себе приобрести генетический паспорт, на основании которого врачи смогут подбирать ему индивидуальное лечение.
Вообще все эти химические технологии определения кода ДНК кажутся мало эффективными. Ведь можно же создать молекулярный наносканер, который не только прочитает, но и отсканирует всю структуру сложной молекулы, создав трехмерную цифровую модель.
Отправлено: 24.07.11 18:23. Заголовок: Физики построили пр..
Физики построили пространственно-временной плащ-невидимку
Упрощённая схема опыта. t — время, z — расстояние, зелёные стрелки — пробный луч, голубой — «линзы времени», цветные стрелки — замедляющиеся и ускоряющиеся лучи, зелёный овал — скрываемое событие (иллюстрация Moti Fridman et al.).
Значительным шагом на пути развития полной пространственно-временной маскировки называют свой эксперимент его устроители. Речь, правда, пока что идёт только о микромире и быстротечных событиях в нём.
Говоря упрощённо, принцип его работы заключается в последовательном ускорении и замедлении передней и задней частей пробного потока волн с тем, чтобы в нём образовался короткий разрыв. В последнем могло бы происходить недетектируемое сторонним наблюдателем событие.
Теперь учёные из университета Корнелла (Cornell University) построили такую установку. Они придумали «расщепляющие временные линзы» (split time-lens — STL) и компенсирующее дисперсию оптоволокно (DCF). Фактически это набор оптики, последовательно влияющей на скорость проходящих волн в ту или иную сторону.
В результате работы двух STL, DCF и ещё ряда элементов оптической «трассы» в непрерывном зондирующем пучке света удалось получить временной разрыв длительностью в 15 триллионных долей секунды. Этот разрыв оставался незаметным для детектора, получавшим будто бы непотревоженный исходный поток.
Для проверки работы устройства авторы придумали некое промежуточное вмешательство в зондирующий луч, добавили дополнительный импульс света, взаимодействовавший с первым потоком. При таком пересечении детектор фиксировал сигнал на определённой частоте. Но ловил он его только до тех пор, пока «временной плащ» был выключен.
При включении системы и вставке дополнительного импульса точно в пределы разрыва во времени сигнал о взаимодействии пропадал, то есть событие оставалось необнаруживаемым внешним наблюдателем.
Авторы работы отмечают, что подобным методом можно создавать разрывы длительностью до тысячных долей секунды, чего, конечно, не хватит для скрытия привычных нам продолжительных событий макромира. Но и в микромире подобные трюки могут найти немало применений — от диковинных физических опытов до построения экзотических измерительных приборов и систем связи.
Физик примирил гравитацию и электромагнетизм (12 ноября 2010)
Нынешние теории показывают, что гравитация слишком слаба при низких энергиях, слишком велика при высоких и при этом попытки ввести её в уравнения квантовой механики приводят к появлению совершенно бессмысленных бесконечностей (иллюстрация Mehau Kulyk/Science photo library).
Дэвид Томс (David Toms) из университета Ньюкасла показал, что при высоких энергиях возбуждений гравитация ослабляет действие электромагнитных сил. Этим трудом исследователь пытается приблизить создание «теории всего» (TOE). - http://en.wikipedia.org/wiki/Theory_of_everything
Долгие годы учёные объясняли поведение составляющих Вселенной при помощи квантовой механики и общей теории относительности (ОТО). Одна рассказывает о микромире, другая – о макромире. Попытки свести воедино две теории так и не увенчались успехом: физики не смогли в рамках ОТО увязать гравитационное взаимодействие с тремя остальными (слабое и сильное ядерные, а также электромагнитное).
Однако на практике это утверждение пока не проверено.
Вполне возможно, что с применением выкладок Дэвида (на снимке) к другим взаимодействиям и частицам теория британца рассыплется в пух и прах, – предполагают некоторые теоретики. То есть всё вернётся к тому, с чего и начиналось – отсутствию универсальности (фото Newcastle University).
Томс в своей работе он изучил объединение гравитационного и электромагнитного взаимодействия электронов и фотонов. Подобные попытки описать гравитацию в рамках квантовой механики заканчивались провалом. Получалось, что взаимодействия становятся слишком сильными, их невозможно рассчитать традиционными методами.
У Томса же получилось, что при энергии 1015-1019 гигаэлектронвольт взаимодействие между электроном и фотоном практически равно нулю. Физики называют такой эффект асимптотической свободой. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Асимптотическая_свобода
«Неожиданный вывод, учитывая, что в отсутствие гравитации чем ближе заряд, тем больше электромагнитные силы», — поясняет Дэвид.
Статью Томса опубликовал журнал Nature. Конечно, благодаря одной этой работе, физики не смогут тут же построить теорию всего. Ведь даже если выкладки британца окажутся верными, учёным необходимо будет показать, что при высоких энергиях с гравитацией готовы «примириться» и другие взаимодействия.
Отправлено: 11.08.11 18:06. Заголовок: Физики установили, ч..
Физики установили, что внутри некоторых нейтронных звезд под воздействием гравитации нейтроны могут превращаться в кубы. Статья ученых еще не принята к публикации в рецензируемом журнале, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
Линии уровней волновых функций при разных плотностях энергии-массы.
В рамках работы ученые моделировали поведение нейтронов при помощи квантовой хромодинамики. В результате оказалось, что при высоких плотностях энергии-массы нейтроны нельзя рассматривать как точечные объекты, а описывающая их теория, как следствие, должна терять инвариантность относительно вращения.
Присущая квантовой механике "размазанность" волновой функции при таких экстремальных условиях почти полностью пропадает, поэтому имеет смысл говорить о форме частицы. Чем больше давление, тем больше становится похожа на куб частица.
По словам ученых, их открытие должно помочь в описании нейтронных звезд, чья масса близка к теоретическому пределу, за которым нейтронная звезда превращается в черную дыру (считается, что этот предел лежит в районе двух солнечных масс). Дело в том, что свойства нейтронной материи внутри подобных объектов для сферических и кубических нейтронов отличаются. В частности, кубические нейтроны обеспечивают "кристаллизацию" центральной части звезды.
На настоящий момент известная всего одна подобная звезда - PSR J1614-2230. Этот объект располагается в двойной системе на расстоянии примерно 4,2 тысяч световых лет от Земли в созвездии Скорпиона. "Весит" эта звезда, которая носит титул самой массивной нейтронной звезды, известной на настоящий момент, 1,97 солнечной массы.
53-летний доктор Мохамед Бабу (Mohamed Babu) провёл необычный эксперимент: посадил на парафиновую подложку капельки сахарного сиропа, сдобренные различными пищевыми красителями, и вынес её в сад.
Охочие до сладкого лакомства мураши набежали спустя несколько минут и начали поглощать цветные жидкости. В течение нескольких дней доктор наблюдал за миниатюрными существами и фотографировал их. Муравьи поглощали так много сиропа, что их брюшки раздувались и сквозь прозрачную оболочку проявлялся цвет раствора. Получилось одновременно зрелищно и забавно.
Мохамед вскоре понял, что муравьи больше тяготеют к жёлтому и зелёному сиропу (почему, не известно). Красные и синие капли приобретали популярность только тогда, когда не оставалось свободного места у остальных.
Чтобы добиться равномерного распределения муравьёв вдоль краёв капли (исключительно ради эстетической составляющей), Бабу начал делать синие и красные меньшего размера. Кстати, некоторые мураши, ничего не подозревая, смешивали цвета. В результате сладкий сироп в их брюшках приобретал замысловатые оттенки.
Капли не расползались, так как парафин обладает водоотталкивающими свойствами. А естественное освещение сада позволило Мохамеду сделать более качественные фотографии (фото Mohamed Babu).
"Иногда мне приходилось изрядно постараться, чтобы сделать нужный кадр. Правой рукой я настраивал камеру, а левой оттаскивал непрошенных мурашей от капли. Иногда толпа всего за несколько минут становилась неуправляемой и приходилось ждать следующего дня", — приводит слова Мохаммеда Daily Mail.
Ладно хоть Бабу статью на эту тему не выпустил. Хотя, может, и стоило?
Отправлено: 12.09.11 05:26. Заголовок: Исследователь из Уни..
Исследователь из Университета Иллинойса продемонстрировал возможность краткосрочного прогнозирования социальной динамики на основе семантического анализа большого объёма новостной информации.
Упоминания Усамы бен Ладена в СМИ с 1979 по 2011 год, с географической привязкой (схема Kalev Leetaru).
Относительно новое направление в исследованиях общества, которое некоторые авторы называют «культуромикой» (Culturomics), сильно напоминает «психоисторию» из книжного цикла Айзека Азимова о Фонде (а также методики, которыми пользовался главный герой «Пересадочной станции» Клиффорда Саймака) и соприкасается с клиодинамикой. Культуромика (как и психоистория) — это анализ огромных объёмов информации (первоначально это были книги, затем — новости в традиционных и интернет-СМИ) для выявления тенденций в развитии общества (не только культурных, но также политических и экономических).
Калев Лиитару из Университета Иллинойса (США) претендует на изобретение «культуромики 2.0». Вторая версия дисциплины отличается от первой использованием средств семантического анализа текстов и географического позиционирования упомянутых в них сущностей, а также визуализации результатов (что забавно, использовавшаяся учёными у Азимова система визуализировала варианты развития исторических событий). Исследователь говорит, что ретроспективно определил по новостям местонахождение укрытия Усамы бен Ладена — зону радиусом 200 км в Пакистане, в которую попадает Абботабад (где бен и был застрелен).
Использовавшийся в исследованиях суперкомпьютер Nautilus, принадлежащий Национальному институту вычислительных систем (NICS) при Университете Теннесси, способен искать паттерны в системах с 10 млрд узлов и 100 трлн связей. Анализировались 100 млн новостных статей, датированных 1979–2011 годами. В качестве источников использовались Open Source Center и Summary of World Broadcasts — созданные соответственно правительством США и Би-би-си переводные базы данных по открытым иностранным источникам информации. Доступ к первой имеют госслужащие и государственные подрядчики; на вопрос Discovery News о своих отношениях с разведслужбами Лиитару отвечать отказался.
У метода Лиитару много ограничений; сообщения в социальных сетях анализировать трудно из-за необходимости точного перевода идиом и разговорной речи (а Facebook, например, вообще активно противится попыткам посторонних собирать контент). Кроме того, если в стране абсолютно несвободная пресса, то её анализ позволяет относительно точно предсказать внешнюю политику, но не тенденции местной общественной жизни (хотя усовершенствованный семантический анализ, наверное, позволил бы читать прессу вроде советской «между строк»).
В Египте, который в исследовании рассматривается в качестве одного из примеров, пресса имела некоторую степень свободы и при президенте Мубараке, поэтому анализ показал корреляцию между тональностью новостей и дестабилизацией внутриполитической ситуации. Восприятие Хосни Мубарака египетскими и мировыми СМИ резко ухудшилось после теракта в коптской церкви 1 января 2011 года (это восприятие служило индикатором отношения к автократу в первую очередь внутри страны, так как мировые новости начинаются с местных). Массовые демонстрации с требованием отставки президента начались 25 января; таким образом, анализ СМИ действительно позволяет делать краткосрочные прогнозы. Интересно, что «Нью-Йорк таймс» в начале 2011-го относилась к Мубараку гораздо лучше, чем Интернет и мировая пресса в целом (учтённая SWB).
Лиитару также проанализировал, насколько часто СМИ разных стран пишут о событиях в других государствах, и поделил страны мира на информационные кластеры, которые назвал «цивилизациями СМИ» (не забыв упомянуть Хантингтона). Затем исследователь построил схему отношений между кластерами.
Когда жизнь только-только рождалась, могла она выбрать другую основу, нежели углерод? Чтобы ответить на вопрос, мы должны пронаблюдать, как развиваются сложные химические системы, как большие молекулы создавают нечто, по ряду признаков похожее на жизнь. Такой подход автор новой работы называет молекулярным дарвинизмом
Чтобы структуру из множества неорганических веществ можно было назвать клеткой, это образование для начала должно иметь границу — мембрану с избирательной проницаемостью для разных соединений. Мембрана изолировала бы несколько химических процессов внутри клетки, обеспечивала бы энергетический обмен со средой. (Идея эта перекликается с гипотезой о ранних предшественниках живых клеток — пузырьках в метеоритах.)
На роль таких стенок Ли назначил катионообменные полиоксометаллаты. Учёный на опыте показал, что у таких мембран возможно настраивать морфологию, свойства и состав, что эти подобные клеткам структуры обладают хиральностью, избирательной проницаемостью для малых молекул и способны на окислительно-восстановительную деятельность (а это потенциальный двигатель для «безуглеродной» жизни).
Британцы также утверждают, что вкладывая несколько неорганических мембран друг в друга, можно создавать системы, в которых несколько химических реакций будут идти в строго заданной последовательности.
Неорганические аналоги клеток были созданы путём добавления ряда катионов к анионам полиоксометаллатов
Отправлено: 15.09.11 21:17. Заголовок: Биологи впервые пере..
Биологи впервые перепрограммировали геном
Saсcharomyces cerevisiae.
Ученые создали дрожжи с частично синтетическим геномом. Это первый успешный опыт подобного рода с эукариотами - организмами, клетки которых содержат ядра и иные сложные структуры.
В рамках исследования ученым удалось удалить некоторые фрагменты из шестой и девятой хромосомы, после чего в них были встроены синтетические участки - в общей сложности изменению подверглось около одного процента генома дрожжей. Хромосомы биологи пересадили в клетку грибка Saccharomyces cerevisiae, получив на выходе вполне жизнеспособную колонию организмов.
Искусственная часть генома стала основой системы SCRaMbLE, которая способна при помощи специального фермента, Cre-рекомбиназы, вырезать и менять местами куски генома (то есть вызывать всплеск мутаций). Система активировалась в присутствии гормона эстрогена. Как показали опытные испытания, активацию SCRaMbLE переживает около 1 процента грибков, однако, полученные в результате дрожжи обладают интересными свойствами.
"Полученные дрожжи оказываются фантастически устойчивыми, - приводит Nature News слова Энди Эллингтона, биолога из Техасского университета, который не принимал участие в работе. - Многие из нас были уверены, что они не выживут, либо избавятся от внесенных в геном изменений". Вместе с тем специалисты полагают, что если система SCRaMbLE будет затрагивать большое количество генов, то вид будет нежизнеспособным.
Новая работа является не первой статьей такого рода. Например, в мае 2010 года ученым удалось получить жизнеспособную паразитическую бактерию Mycoplasma mycoides с почти полностью синтетическим геномом (который, однако, почти не отличался от естественного, просто был собран из искусственно синтезированных кусков).
Отправлено: 20.09.11 01:28. Заголовок: Учёные из Великобрит..
Учёные из Великобритании, Франции и Швеции выполнили самое точное измерение целочисленного квантового эффекта Холла в разнородных материалах, включая такой экзотический, как графен. Исследователи показали, что данный эффект способен служить базой для нового определения килограмма.
Для определения параметров графена физикам пришлось построить вот такую установку, охлаждаемую до нескольких градусов выше абсолютного нуля.
Физики давно говорят, что эталон килограмма надо спасать. Сделанный из платины и иридия цилиндрик, что хранится в Париже в Международном бюро мер и весов (BIPM), за последние 60 лет похудел на какие-то доли микрограмма.
Один из предлагаемых подходов — выведение эталонного килограмма c помощью инструмента ватт-баланс (watt balance). Этот прибор сравнивает вес объекта с электромагнитными силами (через прецизионное измерение тока и напряжения).
Такой эталон будет работать, только если квантованные значения сопротивления Холла никак не зависят от испытываемых материалов, а определяются лишь соотношением постоянной Планка и квадрата заряда электрона (h/e2). Обычный эффекта Холла заключается в возникновении напряжения на противоположных сторонах листа проводника, по которому идёт ток и перпендикулярно которому приложено магнитное поле. Квантовый эффект Холла возникает при низких температурах в столь тонких листах, что в них электроны начинают перемещаться в одной плоскости (возникает двумерный электронный газ).
Все предыдущие опыты говорили о том, что квантованное сопротивление Холла действительно от выбора материала не зависит. Но оставалось сомнение: может, в руки учёных попадали недостаточно разнородные вещества? Теперь группа экспериментаторов из британской Национальной физической лаборатории (NPL) при поддержке коллег из Швеции и Франции выполнила первое прямое сравнение сопротивления Холла в графене и полупроводнике арсениде галлия.
Учёные не измеряли параметры этих материалов по очереди, а построили установку таким образом, что при малейшей разнице в сопротивлениях двух образцов на тестовых контактах возникал бы ток. Но его выявить не удалось. Квантованные сопротивления двух материалов оказались равны с неопределённостью 8,6 × 10–11, заключили авторы эксперимента. Его детали можно узнать из пресс-релиза лаборатории и статьи в New Journal of Physics.
Важно, что для эффекта Холла арсенид галлия и графен представляют собой принципиально различные материалы. В первом электроны проводимости ведут себя как частицы с массой, а во втором уподобляются безмассовым фотонам.
Всё это означает, что в пределах сегодняшних возможностей эксперимента мы вполне можем положиться в определении килограмма на ватт-баланс, графен и электрические мировые константы. ( Заодно через h и e должно быть пересмотрено и определение единицы силы тока – ампера, напоминают учёные. )
Отправлено: 22.09.11 03:53. Заголовок: Физики и биологи пос..
Физики и биологи построили крошечный лазер, взяв за основу живую человеческую клетку. Авторы инновации полагают, что она пригодится не столько в технике, сколько в медицине и биологии.
Исследователи из медицинской школы Гарварда (HMS) методами генной инженерии создали человеческие эмбриональные клетки почки, производящие медузий зелёный флуоресцентный белок (он присутствовал по всей клетке). Затем учёные поместили одну такую клетку между двух зеркал, получив оптический резонатор поперечником в 20 микрометров.
Когда клетку через микроскоп освещали наносекундными импульсами голубого света (в качестве накачки), она испускала направленный когерентный лазерный луч зелёного цвета. Пучок был довольно слабый, но всё же видимый невооружённым глазом. При этом клетка не была повреждена и оставалась живой даже после длительной работы в роли лазера.
Нейробиологи воссоздали динамические зрительные образы, возникавшие в голове во время просмотра случайно отобранных видеороликов. В будущем такая технология поможет медикам наблюдать на экране галлюцинации пациентов, а богатым чудакам — выкладывать свои сны на YouTube.
Фантастический результат получен в Калифорнийском университете в Беркли: испытуемым показывали разные ролики с YouTube (фрагменты кинолент, трейлеры и прочее), в то время как магнитно-резонансный томограф детально записывал активность клеток в различных частях зрительной коры. По этой информации учёные сумели реконструировать просмотренные кадры в цвете и динамике (смотрите впечатляющий ролик в конце материала).
Качество этих восстановленных роликов может кому-то показаться неважным, но это несравненно лучше и точнее, чем то, что удалось получить «из головы» человека в первом эксперименте такого типа.
Учёные, создавшие новую программу распознавания мысленных образов, сами поочерёдно выступали в роли подопытных, поскольку им приходилось проводить внутри томографа по многу часов за раз, передаёт MedicalXpress.
Для начала исследователи записали картину мозговой активности при просмотре ряда трейлеров голливудских фильмов. Биологи построили трёхмерную компьютерную модель мозга с группами клеток (вокселями) и записали, как каждый воксель реагирует на изменение форм и движение предметов на экране. Так удалось получить грубое соответствие визуальной информации и процесса её обработки в коре мозга.
Для тестирования и доводки алгоритма учёные скормили ему тысячи часов от миллионов случайно взятых роликов со всё того же сервиса YouTube, получив на выходе обратный результат — смоделированную активность мозга, которая наблюдалась бы, если человек просматривал бы эти ролики.
Наконец, алгоритм снова обратили. При просмотре людьми в томографе тестового видео компьютер подбирал из Сети 100 роликов, которые с наибольшей вероятностью должны были вызвать именно такую картину активности клеток. Далее секунда за секундой программа смешивала кадры из этих роликов, получая размытое результирующее кино, неплохо совпадавшее с тем, что человек наблюдал в реальности.
(Подробности опыта можно найти в статье в Current Biology и преcс-релизе университета.)
«Так мы открываем окно в кино, идущее в нашем сознании», — говорит один из авторов работы Джек Галлант (Jack Gallant). Кстати, Галлант известен нам по опыту с распознаванием при помощи сканирования мозга увиденных фотографий.
Учёные объясняют, почему распознавание мыслей при помощи магнитной томографии трудно реализовать. Одна из проблем — сканер регистрирует изменения в кровотоке через кору, а они происходят гораздо медленнее, чем меняются нервные сигналы.
Потому-то ранее такой трюк удавалось проворачивать лишь со статичными картинками. «Мы решили эту проблему, создав двухступенчатую модель, которая описывает отдельно нервные клетки и сигналы кровотока», — говорит Синдзи Нисимото (Shinji Nishimoto), ведущий автор исследования.
До практического применения новой технологии может пройти десятилетие. Но уже в таком, сыром виде она способна помочь нейрофизиологам лучше разобраться, что происходит в голове человека.
Судя по всему уже лет через 10-20 мы получим первые компьютерные системы способные сканировать все процессы происходящие в нейронной сети живых организмов.
Отправлено: 26.09.11 15:17. Заголовок: Ученые из Японии пол..
Ученые из Японии получили практическое доказательство существования в нанотрубках квазичастиц трионов. Их первые наблюдения теперь должны подтвердить коллеги из других научных групп.
Существование трёхчастичных электрон-дырочных комплексов в полупроводниках было предсказано в 1958 году, а экспериментальное подтверждение эта идея получила в конце ХХ века. Однако в нанотрубках трионы ещё не наблюдались.
Естественные науки во многом развиваются благодаря неожиданным измерениям. Иногда, правда, бывает и наоборот, когда экспериментальное подтверждение следует за теоретическими предсказаниями. В частности, физика твердого тела представляет нам массу примеров частиц, которые сначала предсказывались теоретически и лишь потом наблюдались на эксперименте, или наблюдались, но пока еще не во всех ожидаемых ситуациях. Ближайший пример из области полупроводников – трионы, комплексы, состоящие из связанных электрона и двух дырок проводимости. Эти квазичастицы вызывают повышенный интерес ученых за счет своего потенциала в электронных устройствах будущего. Поэтому они наблюдались уже в самых различных полупроводниках. Но до недавнего времени ученые не могли получить практические доказательства их существования в углеродных нанотрубках.
Похоже, работа, опубликованная недавно группой японских ученых из Kyoto University в журнале Physical Review Letters, положит конец всем сомнениям, ведь они сообщили о первом наблюдении трионов в полупроводниковых нанотрубках дырочного типа. Если их эксперимент будет повторен другими группами, его можно будет назвать главным прорывом отрасли за последние несколько лет.
Как известно, углеродные нанотрубки представляют собой двумерные листы атомов углерода с гексагональной кристаллической структурой, свернутые в трубки диаметром несколько нанометров. В зависимости от диаметра трубки и способа сворачивания листа графена, трубки могут проявлять различные электронные свойства: быть как проводниками, так и полупроводниками. При этом различные типы нанотрубок отличаются на эксперименте при помощи спектрального анализа. Впервые нанотрубки наблюдались еще в 1991 году, за много лет до открытия графена. С этого момента к ним не угасал научный интерес, ведь постоянно открывались новые грани структурных, электронных и оптических свойств этих объектов.
Полупроводниковые нанотрубки могут в будущем сыграть значительную роль в развитии наноэлектроники. При этом процессы, происходящие в них, в деталях отличаются от обычных полупроводников. Когда полупроводник поглощает фотон, происходит рождение пары носителей заряда электрон-дырка. Такая пара может связываться силами Кулона, образуя неразделимую пару – квазичастицу под названием экситон. Паре может потребоваться всего несколько наносекунд на то, чтобы снова соединиться, порождая фотон. Но в отдельных полупроводниках экситоны могут существовать достаточно долго.
Так, например, происходит в нанотрубках, где экситоны могут свободно путешествовать вдоль оси трубки. Исследования ученых заключались в добавлении к экситону дополнительной дырки проводимости, т.е. создании так называемого триона, важной особенностью которого является подверженность действию электростатических сил. Проблема заключается в том, что трион не является стабильным, т.е. достаточно быстро может произойти рекомбинация пары электрон-дырка, при этом лишняя энергия будет передана второй дырке, входившей в состав триона. Однако группа японских ученых нашла методики решения этой проблемы. Зафиксированные ими на эксперименте спектры показали, что трионы в нанотрубках дырочного типа образуются вне зависимости от используемой акцепторной примеси.
Ученым еще предстоит изучить все особенности поведения нового типа квазичастиц, однако сам факт их наблюдения уже очень важен для данного направления.
Отправлено: 28.09.11 03:53. Заголовок: Исследователи описал..
Исследователи описали механизм работы белка kibra, отвечающего за обучение и память. Этот белок управляет транспортом и распределением нейромедиаторных рецепторов, от которых зависит качество межнейронного соединения.
Сеть из четырёх нейронов (фото neurollero).
Белок kibra уже попадал в поле зрения нейрофизиологов: появлялись данные, что он поддерживает память и помогает противостоять болезни Альцгеймера. Но чем именно он занят в нервных клетках, до сих пор никто не знал. В своей работе, опубликованной в журнале Neuron, исследователи из Университета Джонса Хопкинса (США) сообщают, что по своим функциям kibra относится к немногочисленной «элите» белков, которые управляют структурой и распределением синапсов.
Эксперименты показали, что kibra влияет на перемещения рецепторов AMPA — мембранных белков, которые ловят нейрохимические сигналы, передаваемые от одного нейрона другому. Эти рецепторы формируются в недрах клетки, а потом транспортируются к синаптической мембране. Нейроны мозга мышиного эмбриона, в которых ген этого белка был выключен, очень быстро выставляли рецепторы AMPA на поверхность клетки. Можно сказать, что kibra совмещает должности управляющего по логистике и телефонной барышни: от того, куда и когда подвезут очередной рецептор, зависит качество связи между нейронами.
Дальнейшие исследования подтвердили роль kibra в процессах синаптической пластичности, которая лежит в основе обучения и памяти. Нейроны мышей с выключенным белком были менее активны и не так склонны образовывать прочные синапсы, что подтверждалось и поведенческими экспериментами. Мышей подвергали звуковому шоку в специфическом окружении, чтобы выработать у них условный рефлекс. После серии испытаний животные, едва оказавшись в знакомой клетке, цепенели от страха — стандартная реакция у грызунов. Мыши, у которых ген kibra был выключен, демонстрировали сильное затухание соответствующей реакции: страшная клетка довольно быстро переставала их пугать.
Исследователи считают, что kibra одинаковым образом способствует обучению и защищает мозг от симптомов болезни Альцгеймера. И обучение, и память связаны с формированием и разрывом синапсов, а качество синапса зависит от нейромедиаторных рецепторов. Управляя транспортом и распределением таких рецепторов, белок оказывается «архитектором матрицы», определяющим силу и форму нейронных цепей.
Отправлено: 08.10.11 23:31. Заголовок: Нейронный телефон по..
Нейронный телефон подчиняется мыслям владельца
Удивительную систему создали компьютерные специалисты из Дартмутского колледжа (Dartmouth College). Называется новинка "Нейрофон" (NeuroPhone). Она считывает мозговую деятельность, чтобы управлять приложениями телефона.
В качестве поставщика информации об активности нейронов авторы проекта использовали последнее поколение считывателя мозговых волн EPOC headset от американской компании Emotiv Systems, пионера в коммерческих компьютерно-мозговых интерфейсах (BCI).
EPOC headset стоит $299. Он обладает 16 электродами для снятия электроэнцефалограммы и при помощи соответствующего софта хорошо различает активность разных зон коры. Каждый из каналов проводит замер 128 раз в секунду. EPOC также определяет параметры альфа-, бета-, тета- и дельта-волн.
Аппарат оборудован встроенным гироскопом, фиксирующим повороты головы пользователя, и беспроводной связью с компьютером. Литиевой батареи хватает на 12 часов работы устройства (фото Emotiv Systems). Высокое разрешение сигналов, обеспечиваемое EPOC, дало учёным возможность вволю поэкспериментировать с интерпретацией откликов разума на различные внешние воздействия.
Понятно, что чем больше нейрофизиологи узнают о закономерностях в работе коры головного мозга, тем шире круг опытов, которые можно поставить с машинным распознаванием мыслей. В том же мобильнике подобный принцип мог бы быть применён к решению разных задач. Но в данном случае авторы системы, для примера, решили сосредоточить своё внимание на наборе номера.
Для распознавания желаемого человека в списке контактов, оформленного в виде набора фотографий, программа "Нейрофона" использует детекцию так называемого сигнала P300 – свидетельства узнавания заданного объекта.
Этот пик на ЭЭГ возникает в центрально-теменной области мозга с задержкой в 300 миллисекунд после стимула (отсюда и название сигнала), и его можно найти с той или иной степенью выраженности на большинстве каналов считывателя. (Кстати, этот же самый сигнал среди других использовался для управления инструментами в мозговом оркестре.)
Фотографии абонентов попеременно подсвечиваются или выделяются каким-то иным способом. В этот момент человек смотрит на экран телефона и думает о том, кому хочет позвонить. При совпадении перебора вариантов с желаемым звонком мозг выдаёт P300. Его выделяет среди потока данных специальная программа в телефоне. Она и активирует набор номера.
Набор номера при помощи системы NeuroPhone. Собственно сам набор начинается автоматически после того, как в ответ на подсветку "правильного" человека из списка контактов мозг выдаёт сигнал "узнавания и пожелания" (фото Dartmouth College).
Тут следует сделать оговорку: сначала данные со считывателя попадают на ноутбук, который проводит предварительную обработку сырого сигнала, выделяя из всего потока ту часть информации, которая потребуется именно в данном приложении.
Лэптоп через Wi-Fi передаёт этот "промежуточный результат" на iPhone, а тот уже завершает цикл обработки. Использование одного только телефона было бы затруднительным: переваривание всего массива сигналов с сенсоров ЭЭГ – это довольно ресурсоёмкая задача. Впрочем, перед нами только опытная система, указывающая в "светлое будущее" BCI.
Американские умельцы продемонстрировали в работе и второй вариант выбора нужного человека: когда подсвечивается "та" фотография, пользователь подмигивает ей. Заметим, комплекс NeuroPhone определяет не само движение век, а опять-таки – характерный импульс ЭЭГ, чётко ассоциируемый с морганием.
Тест показал, что такой выбор номера работает надёжнее, чем первый вариант. Особенно этот приём выгоден в условиях, когда какие-то внешние факторы отвлекают человека.
Так точность распознавания "Нейрофоном" выбранного лица в случае моргающего режима колебалась от 86% до 99,4%, в зависимости от того, сидел человек или ходил. Выбор номера чистой мыслью, без моргания, давал разброс совпадений от 33,3% до 88,9% – тут влияли условия опыта, например были помехи в виде музыки, и длительность просмотра мигающих снимков.
Авторы "Нейрофона" признают, что другие технологии управления приложениями мобильника (вроде программ распознавания речи) могут в ряде случаев оказаться удобнее, но зато мысленное управление пригодится там, где нужно подать несколько команд телефону беззвучно и по-прежнему в режиме hands-free.
Так выглядит сырая информация о мозговой активности, поставляемая четырнадцатью основными сенсорами считывателя EPOC (ещё два его контакта носят вспомогательную роль). Шкала внизу – секунды (иллюстрация Dartmouth College).
Разработчики придумали дополнительные варианты использования своей технологии. Ведь в обширных сигналах, идущих из мозга, можно выловить массу ценных сведений, если только знать – куда смотреть.
Представьте ситуацию, когда "Нейрофонами" обладают все студенты в группе изучения иностранных языков. Преподаватель, задавая вопрос, может в реальном времени увидеть на экране своего мобильника, кто из подопечных понял его, а кто нет. Программа расставит соответствующие знаки напротив портретов. Другое следствие из распространения "Нейрофонов" ещё удивительнее. Представьте, что человек с таким мобильником входит в клуб или бар, дом, где собирается компания. И у других гостей тоже включены гарнитуры "мозговых считывателей". Сразу после того как наш персонаж переступил порог дома, он получает на свой телефон информацию о… настроении присутствующих: веселы они или напряжённы, грустно им, не скучают ли? Быть может, они настроены враждебно к очередному визитёру? Такое распознавание доступно считывателям ЭЭГ уже сейчас.
Учёные отмечают, что на пути распространения технологии NeuroPhone стоит ещё немало препятствий. Более-менее приемлемые по цене и весу считыватели мозговых волн всё же уступают в точности и насыщенности информации большим лабораторным установкам "исследовательского класса". А это в свою очередь приводит к тому, что большое внимание приходится уделять фильтрации нужных мозговых сигналов среди шумов, а также – машинному обучению, помогающему софту корректно работать с конкретным пользователем.
Тем не менее развивать это направление, по мнению авторов "Нейрофона", — ещё как стоит. Оно сулит повышение удобства и безопасности пользования мобильником во время ходьбы по оживлённой улице, вождения автомобиля или велосипеда и так далее. В будущем, предполагают исследователи из Дартмутского колледжа, считыватели ЭЭГ станут ещё компактнее и дешевле. Тогда они смогут быть интегрированы в обычные беспроводные наушники, в шапки и бейсболки, мотоциклетные или велосипедные шлемы. Нынешний NeuroPhone – первый шаг к этой мечте.
Эксперимент по синтезу сверхтяжелого 119 химического элемента может начаться в 2013 году в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна), сообщил в субботу РИА Новости научный руководитель лаборатории ядерных реакций ОИЯИ академик РАН Юрий Оганесян.
"При хорошем раскладе... в 2013 году", - ответил Оганесян на соответствующий вопрос агентства в кулуарах Шестого московского фестиваля науки, на котором он прочитал лекцию, посвященную синтезу сверхтяжелых элементов.
Весной директор лаборатории ядерных реакций ОИЯИ Сергей Дмитриев заявил журналистам о планах ОИЯИ осуществить первый эксперимент по синтезу 119 элемента в сотрудничестве с американскими коллегами из Окриджской и Ливерморской национальных лабораторий, не сообщив возможные сроки начала работ.
В ОИЯИ в разное время были впервые синтезированы сверхтяжелые химические элементы с порядковыми номерами 113-118. В знак признания выдающегося вклада ученых ОИЯИ в современную физику и химию 105 элементу таблицы Менделеева в 1997 году было присвоено название "дубний".
Все элементы тяжелее урана, имеющего порядковый номер 92 в таблице Менделеева, синтезируются в специальных ядерных реакторах и в ускорителях при столкновении ядер других элементов.
Ядра всех сверхтяжелых элементов очень неустойчивы и распадаются на более мелкие ядра и частицы за считанные доли секунды. Однако в 50-60-х годах прошлого века физики разработали теорию, согласно которой ядра некоторых сверхтяжелых элементов могут иметь особую конфигурацию, позволяющую им существовать минуты, часы, дни и месяцы - речь идет об "острове стабильности" сверхтяжелых элементов.
Работы по синтезу сверхтяжелых элементов, выполненные учеными из Дубны в сотрудничестве с физиками из США, привели к экспериментальному подтверждению существования этого "острова".
Анализ необычных свойств воды указывает, что 119-й элемент — это тоже Водород – аналог 1-го элемента таблицы – Протия, только он в 300 раз тяжелее и он тоже входит в состав воды, но тогда химическая формула воды будет не Н2О, а — ННО, где, по-прежнему, 2 Атома водорода — НН, но один водород -Н- это элемент-1 таблицы, который содержит 1 протон и 1 электрон, а другой водород — Н — это элемент-119 этой же таблицы, который имеет 119 протонов, 119 электронов и 180 нейтронов, а молекулярный вес этой воды будет не 18, а 316, и когда эту воду (ННО) охлаждают до 0ºС, то один атом водорода — Н — химическим (а не ядерным) путём распадается на 119 атомов водорода — Н, и образуется лёд — Н2О, а масса 180 нейтронов превращается в тепло и поэтому лёд долго не замерзает, а когда лёд нагревают, то 119 атомов водорода Н объединяются в 1 атом водорода — Н, образуя воду — ННО и поглощается тепло и поэтому лёд долго не тает — это и будет скрытая теплота плавления льда.
А когда воду ННО нагревают до 100ºC, то получают точно такой же химический процесс и для 2-го атома — Н, тепло поглощается и образуется пар ННО, при охлаждении которого тепло выделяется — это и будет скрытая теплота парообразования, т.е. происходит превращение «массы нейтронов — в энергию» и обратно при температуре 0ºС и 100ºC, но кроме формы горячего пара вода имеет ещё и форму холодного пара — тумана, дальнейший нагрев которого (Солнцем) приводит к образованию облаков, их сгущению в тучи и выпадению осадков в виде снега и дождя, с грозой и молнией, но шаровая молния — это эл. нейтральная плазма при температуре 6-8000ºC, и здесь явно участвует 137-й или 155-й элемент — ещё один аналог 1-го элемента, но как это обнаружить и получить искусственную шаровую молнию — источник энергии — тоже задача.
В целом же, вода превращается в уникальную жидкость, способную очень медленно испаряться или конденсироваться при любой, даже минусовой, температуре, и даже переходить в плазму молнии, Осмос же играет большое значение в жизни растений, особенно трав, а вместе Осмос и туман — способствуют развитию флоры и фауны, но это — уже не химия, а биология.
Писатели и поэты воспевают воду: и утренний туман, и каплю росы на кончике листа, которая играет всеми цветами радуги, и саму радугу — это уже оптика (физика, не химия) и всё это — связано со 119-м элементом, а наличие в молекуле воды — ННО двух тяжёлых ионов — Н и О приводит к высокой удельной теплоёмкости воды, и, в тоже время, это — классический диполь воды, который хорошо объясняет образование кристаллов — в воде, снежинок — в воздухе и снежных узоров — на окнах, которые начинают появляться при температуре +4ºС, при которой и наблюдают наибольшую плотность воды, которая существует на Земле свыше миллиарда лет!
P. S. По всем законам химии и физики различные элементы таблицы Менделеева могут взаимодействовать друг с другом или же с группой элементов только путём химической реакции и алхимики средних веков зря пытались получить золото, т.к. это возможно только с помощью ядерной энергии (но такое золото будет гораздо дороже природного).
А превращение 1-го элемента таблицы в 119-й элемент (а может быть и в 137-й или 155-й элементы) и наоборот путём химической, а не ядерной реакции — это как-то не укладывается в голове и задача физиков и химиков подтвердить это.
Картина дифракции сплава алюминия и марганца, полученная Шехтманом
Нобелевскую премию по химии дали за геометрическое открытие
5 октября 2011 года Нобелевский комитет объявил, что присуждает Нобелевскую премию в области химии Дану Шехтману за открытие квазикристаллов. За этой простой формулировкой - "открытие квазикристаллов" - скрывается богатая история, в которой неразрывно сплелись физическая любознательность, геометрия и совершенно невероятное на первый взгляд открытие.
В начале 80-х годов Дан Шехтман работал в Национальном институте стандартов и технологии в США. Утром 8 апреля 1982 года (точная дата открытия, что, кстати, большая редкость, сохранилась благодаря журналу Шехтмана) он изучал дифракционную картину, которая получалась после рассеивания пучка электронов на образце быстро застывавшего сплава алюминия и марганца. В результате такого рассеивания на фотопластине обычно проступает набор ярких точек, расположение которых связано с расположением атомов в решетке кристаллического материала.
Надо сказать, что, увидев расположение точек, Шехтман был крайне удивлен. По его собственным словам, он даже произнес вслух фразу (в лаборатории он был в тот момент в одиночестве) на иврите, которую можно примерно перевести как "Этого просто не может быть", сделав в журнале запись: "10-го порядка???" Понять Шехтмана было довольно легко - сделанное им открытие противоречило всему, что на тот момент люди знали о структуре кристаллов.
Отправлено: 17.10.11 23:26. Заголовок: Известно, что основн..
Известно, что основной трудностью при работе с графеновыми листами является то, что при соприкосновении они слипаются под воздействием сил Ван-дер-Ваальса между собой при наложении друг на друга. Это приводит к потере большинства уникальных свойств материала. Для решения подобной проблемы, например, некоторые исследователи кладут между листами прокладки из другого материала, однако такое решение часто не слишком эффективно - атомы прокладки могут образовывать связи с атомами углерода в графене, что снова приводит к появлению дефектов в материале.
В рамках нового исследования ученые предложили использовать графен не в виде ровных листов, а в виде смятых в комок листов. По словам исследователей, в подобном виде графен ведет себя как бумажные комки в мусорной корзине - несмотря на достаточно плотное расположение, поверхности листов, из которых они состоят, не соприкасаются.
Расчеты показывают, что при подобной упаковке листов графен сохраняет около 45 процентов исходной площади поверхности. Для сравнения, при других способах организации удается спасти не более 16 процентов площади.
Отправлено: 17.10.11 23:33. Заголовок: Группа ученых из Уор..
Группа ученых из Уорикского Университета обнаружила молекулярные крюки на поверхности оксида графена, которые могут пригодиться исследователям, работающим с просвечивающими электронными микроскопами. Этот материал также можно использовать при конструировании молекулярных механизмов.
Графическое изображение того, как образец привязывается с помощью крючьев оксида графена. Изображение University of Warwick / Nano Letters.
Название «оксид графена» несколько затеняет тот факт, что вещество представляет собой комбинацию углерода, кислорода и водорода. Он напоминает одноатомный лист чистого графена, но у него есть функциональные группы, состоящие из связанных водорода и кислорода. Эти функциональные группы могут крепко привязываться к молекулам с внешними атомами кислорода, что идеально подходит ученым, изучающим образцы с помощью просвечивающей электронной микроскопии.
Уже этой особенности может быть достаточно, чтобы многие ученые стали использовать оксид графена в качестве подложки для исследований ряда молекул, но исследователи нашли еще одно любопытное свойство этих крючьев: прикрепляясь, молекулы могут двигаться и кружиться вокруг них.
По словам доктора Джереми Слоана, при правильных условиях функциональные группы не только обеспечивают молекулярные связи, удерживающие молекулы в определенном месте, но и позволяют молекулам крутиться. Это может стать полезной находкой для всех, кто стремится создать молекулярные машины".
Сверхсветовая скорость нейтрино может оказаться следствием принципов работы GPS. Препринт с таким объяснением данных, полученных в конце сентября 2011 года на детекторе OPERA, появился на сайте arXiv.org.
В рамках новой работы голландский физик Рональд ван Элбург высказал предположение, что во время расчета времени движения нейтрино не учитывались эффекты теории относительности. В частности, речь идет о том, что использовавшиеся в работе спутники GPS двигались относительно потока нейтрино.
Ван Элбургу удалось показать, что в этом случае измерение времени с использованием спутников должно было давать результат меньше, чем был на самом деле. Расчеты физика показывают, что к полученному времени надо прибавить 64 наносекунды. Согласно данным OPERA, нейтрино приходили в Италию на 60 наносекунд раньше расчетного времени.
Данное объяснение эффекта - не единственное. Так, в настоящее время на сайте arXiv.org доступны около 90 работ, так или иначе посвященных результатам OPERA. При этом многие свежие работы посвящены опровержению объяснений, заявленных в более ранних препринтах.
Так, например, приводятся контраргументы к тому факту, что сверхсветовую скорость нейтрино можно объяснить различием в групповой скорости пучка и составляющих его частиц по аналогии с оптикой. Также появились препринты в поддержку того, что синхронизация часов в эксперименте была выполнена верно. Кроме этого продолжают появляться работы, в которых ученые предлагают разного рода теоретические объяснения обнаруженному эффекту.
Отправлено: 20.10.11 08:45. Заголовок: Игроки в компьютерну..
Игроки в компьютерную игру Foldit помогли расшифровать структуру фермента в вирусе, подобном СПИДу. Статья об этом была опубликована в журнале Nature Structural & Molecular Biology, где в качестве соавторов выступили и ученые, и геймеры.
Целью ученых был фермент протеаза, расщепляющий пептидную связь между аминокислотами в белках. В том числе и в ретровирусах, наиболее известным представителем семейства которых является ВИЧ. Выяснение структуры белков имеет жизненно важное значение для понимания причин многих болезней и разработки препаратов для лечения.
Отправлено: 24.10.11 23:26. Заголовок: Ученые создали микро..
Ученые создали микроскопический переключатель, для изменения положения которого используется свет. Статья ученых появилась в журнале Nature Nanotechnology, а ее краткое изложение приводит ScienceNOW.
Миниатюрный переключатель под электронным микроскопом. Nature Nanotechnology
Устройство представляет собой кремниевый мостик-резонатор с линейными размерами 10 микрометров в длину, 0,5 микрометра в ширину и 110 микрометров в толщину. Мостик располагался между двумя стеклянными "берегами", которые немного сдавливали его с двух сторон. В результате, под действием возникшего напряжения он был выгнут вниз.
Используя световые импульсы разной длины, ученые могли усиливать и ослаблять вибрации моста. В результате, последовательность импульсов обеспечивала переключение миниатюрного устройства между двумя положениями - выгнут вниз или выгнут вверх (это положение также является стабильным).
По словам ученых, подобные устройства могут в будущем стать основой для ячеек памяти для оптических компьютеров - вычислительных устройств, в которых используются оптические импульсы вместо электрических. В теории такие системы могут оказаться более энергоэффективными и мощными по сравнению с существующими компьютерами.
В октябре 2009 года в журнале Nature появилась статья, в которой ученые описали так называемый микроволновый диод. Это устройство способно пропускать электромагнитное излучение микроволнового спектра только в одном направлении. Создание оптического аналога (то есть диода, работающего в видимом диапазоне) является в настоящее время одним из главных препятствий на пути разработки квантовых компьютеров.
Отправлено: 28.10.11 22:29. Заголовок: Биологи создали саму..
Биологи создали самую большую на сегодняшний день карту белковых взаимодействий для многоклеточного организма. Работа исследователей опубликована в журнале Cell, а ее краткое описание можно найти в пресс-релизе Гарвардской медицинской школы.
Составленная учеными карта взаимодействий белков.
Ученые исследовали дрозофилу Drosophila melanogaster - один из самых популярных у биологов модельных объектов. Специалисты смогли выяснить, как связаны друг с другом 5 тысяч белков в организме дрозофилы - то есть ученые "расписали", с какими белками взаимодействует каждый из фигурирующих на карте белков.
В общей сложности, на карте оказалось около трети всех белков, "работающих" у мухи. Пока ученые ясно представляют себе функции примерно 30 процентов из этих белков. Относительно еще одной трети у специалистов есть предположения, а назначение оставшихся белков на данный момент неизвестно.
Понимание, как именно связаны друг с другом белки в организме, поможет ученым и медикам выяснить причины тех или иных заболеваний, так как белки - это основные "эффекторы", реализующие все функции организма. При этом огромное большинство основных клеточных механизмов у мухи и человека сходны - соответственно, изучая биологию насекомого, ученые могут сделать выводы и о биологии Homo sapiens.
В отличие от привычных узлов у их математических тезок свободные концы склеены - по определению узел представляет собой вложение окружности в трехмерное пространство. Пятилистник, известный также как как 51 в обозначениях Александера и Бриггса (в первой фамилии ударение на предпоследний слог) и "печать Соломона", - это узел, для которого число пересечений (минимальное возможное число самопересечений на диаграмме - плоском рисунке - узла) равно пяти. Подробнее об узлах можно почитать здесь.
В рамках работы ученые использовали катионы металлов и анион хлора, чтобы собрать 160-атомную молекулу, представляющую собой узел 51. Для определения формы молекулы использовалась рентгеновская спектроскопия. Ранее эта же группа исследователей сделала молекулу в форме трилистника - простейшего нетривиального узла ( то есть узла, который нельзя распутать обратно в окружность, не разрывая ), для которого число пересечений равно трем.
По словам ученых, технология создания подобных молекул имеет большие перспективы - дело в том, что материалы, составленные из таких узловых молекул, должны иметь очень необычные свойства. В частности, они могут быть полезны для "плетения" используемых в бронежилетах материалов и очистки воды от примесей и загрязнений.
Кроме того, новый материал обладает свойством хиральности ( то есть отображение симметрии относительно произвольной плоскости дает молекулу, несовместимую с исходным движением пространства ). При этом левые и правые молекулы по-разному рассеивают свет, поэтому, по словам специалистов, разделение их по типам не должно представлять серьезных трудностей.
Узел-пятилистник хорошо известен не только в математике (он, например, является простым узлом, то есть, по аналогии с простыми числами, его нельзя склеить из узлов другого типа), но и в культуре. В частности, этот узел можно встретить на флагах Эфиопии и Марокко. Примечательно, что, согласно разным версиям легенды о Соломоне, символ на его печати имел разное количество вершин. Так, по одной из версий, на перстне была изображена звезда Давида.
Имена новым элементам - дармштадтий, рентгений и коперниций (также распространен вариант коперникий) - были присвоены еще в июле 2010 года. Вместе с тем, только сейчас закончилось соблюдение всех формальностей http://old.iupac.org/publications/pac/2002/pdf/7405x0787.pdf , предписываемых для добавления в таблицу Менделеева нового элемента. Официальные символы новых элементов Ds, Rg и Cn соответственно.
В настоящее время также идет процесс присвоения названий элементам 114 и 116. В этом месяце представители Международного союза теоретической и прикладной химии официально объявят предварительные варианты имен для этих элементов, после чего у специалистов будет 5 месяцев, чтобы представить свои возражения. Если возражений не последует, то имена будут утверждены. После этого начнется серия формальностей, которая завершится официальным принятием названий.
В настоящий момент варианты названий обоих элементов неизвестны. Ранее появлялась информация, что их планируется назвать флеровий (в честь легендарного советского физика-ядерщика Георгия Флерова) и московий соответственно. Открытие элементов было признано только в июне 2011 года.
Отправлено: 09.11.11 10:15. Заголовок: В ближайшем будущем ..
В ближайшем будущем могут появиться само-перекоммутирующиеся электрические устройства
Ученые из США предложили новый электропроводящий наноматериал, позволяющий прямо в процессе эксплуатации перенаправлять внутри него электрические токи. Технология может найти широчайшее применение в устройствах, изменяющих в процессе работу схему взаимодействия контактов.
Идея «переключаемых» ( изменяющих свои свойства или функции прямо в процессе эксплуатации в результате изменения некоторых внешних условий) на наноуровне материалов не нова. Известно, что подобные структуры могли бы использоваться в качестве электронных компонент, датчиков и катализаторов. И это лишь малая часть списка возможных применений. Активный поиск подобных материалов идет достаточно давно. Но до сих пор большинство исследователей направляли свои усилия на поиск молекулярных переключателей, в которых изменения могут затрагивать оптические, окислительно-восстановительные, магнитные или электронные свойства. Но теперь группа ученых из Northwestern University (США) обратила внимание на принципиально другой спектр структур – на новый класс неорганических наноматериалов, позволяющих варьировать проводимость, изменяя поток так называемых «противоионов» вокруг ядер заряженных металлических наночастиц, формирующих структуру.
Ученые сравнивают способность перенаправлять электрический ток через данную наноструктуру с изменением русла рек: достаточно блокировать некую область в материале, как электроны найдут для себя другой маршрут.
Возможности, которые дает такой «программируемый маршрут» электронов, неисчерпаемы. К примеру, технология может выразиться в создании компьютерных чипов, которые адаптируют схему своей работы, в зависимости от сиюминутных нужд и задач. Простейшие компоненты могут становиться диодами, сопротивлениями или транзисторами в ответ на внешние электрические импульсы.
Новый материал представляет собой гибридную структуру, включающую в себя проводящие наночастицы золота (ученые назвали их «наноионами»), имеющие диаметр около 6 нм, покрытые химически положительно заряженными молекулами N,N,N-триметил (11-меркаптоундецил) хлорид аммония. Эти частицы были окружены отрицательно заряженными атомами («противоионами»).
Когда в материал попадали свободные электрические заряды, «противоионы» начинали перемещаться, но подавляющее большинство «наноионов» оставалось на месте. В этих условиях движение «противоионов» вокруг ядер наночастиц золота позволяет создавать области с низкой и высокой проводимостью, формируя таким образом «путь наименьшего сопротивления» для электрического тока.
По мнению исследователей, созданная ими гибридная структура может дополнять даже хорошо знакомые нам электронные устройства на базе кремния. В качестве доказательства своего утверждения группа уже сформировала ряд электронных компонент, выполняющих роль соединяющих проводов, резисторов с разным сопротивлением, выпрямителей или диодов. Так же учёные утверждают, что они сделали и вполне работоспособные транзисторы, но статья, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, не содержит в себе подробностей относительно этой части работы.
Отправлено: 10.11.11 11:51. Заголовок: Новое творение нанот..
Новое творение нанотехнологов представляет собой всего одну молекулу, хотя и сложной формы. Но она имеет раму и четыре колеса, а главное – способна ездить по подложке при подаче электрического тока.
Группа учёных из Нидерландов и Швейцарии отмечает, что в предыдущих работах по направленному перемещению молекулярных комплексов последние в основном играли пассивную роль.
Они или сдвигались вслед за иглой туннельного микроскопа, или диффундировали вдоль выделенного направления за счёт свойств специально обработанной поверхности.
Построенный ныне электромобиль-молекула лишь получает энергию от наконечника микроскопа – когда тот приближается к молекуле, в неё начинают перепрыгивать электроны.
В роли колёс наноразмерного автомобиля выступают поворачиваемые молекулярные роторы. Они поглощают электроны и меняют свою форму. Чередование электронного и колебательного возбуждения приводит к непрерывному изменению формы этих молекулярных ветвей – так автомобиль едет.
Последовательное изменение формы химических групп в каждом колесе приводит к перемещению всей конструкции (иллюстрация Tibor Kudernac, Karl-Heinz Ernst, Ben L. Feringa et al./ Nature).
Новый материал в десятки раз легче пенопласта, так что спокойно лежит на одуванчике, не тревожа его пух. Самое низкоплотное в мире твёрдое тело отныне не кварцевый и даже не углеродный аэрогели, а металлическая конструкция, в которой пустоты занимают 99,99% объёма.
Исследователи из университета Калифорнии в Ирвине (UC Irvine), Калифорнийского технологического института (Caltech) и компании HRL Laboratories получили сложную пространственную структуру из никеля, которая по своей низкой плотности легко соперничает с любым твёрдым объектом. Достигнутый показатель – всего 0,9 миллиграмма на кубический сантиметр.
Это меньше плотности воздуха при обычных условиях и, что примечательно, меньше, чем плотность любого известного аэрогеля (эти материалы до сих пор были самыми низкоплотными среди твёрдых объектов).
Необычную решётку авторы создали, используя строительные леса из фоточувствительного полимера. Из этого материала был сделан каркас, который затем покрыли тонким слоем металла. Далее полимер вытравили.
Отправлено: 24.11.11 10:21. Заголовок: Ученые из Миланского..
Ученые из Миланского университета усилили гипотезу шести рукопожатий при помощи Facebook - оказалось, что большинство людей связано между собой в среднем через четырех посредников (то есть пять рукопожатий). Препринт с результатами исследований появился на сайте arXiv.org.
В рамках работы ученые проанализировали "социальный граф" с более 700 миллионами вершин-пользователей социальной сети. Отбирались только активные пользователи - те, кто хотя бы раз заходил на сайт в мае 2011 года. Ребрами соединялись те вершины, между которыми была установлена дружба. Всего таких ребер в графе было более 69 миллиардов.
Для работы ученые использовали собственный алгоритм (и его программную реализацию) вычисления функции соседства N(t) - для фиксированного натурального t она возвращает количество пар вершин в графе, минимальный путь между которыми занимает не более t ребер. В результате им удалось установить, что среднее минимальное расстояние между двумя вершинами - 4,74 ребра (то есть пять рукопожатий или, что то же самое, четыре посредника).
Ученые отмечают, что если ограничиться рассмотрением не всех вершин, а только близких к данной по некоторому критерию ( страна, социальная группа, возраст..), то это расстояние уменьшается еще больше. Например, для людей из Италии этот показатель составляет порядка четырех ребер.
Идею о том, что любые два человека на Земле связаны между собой не более чем через пять посредников впервые высказал в 1929 году венгерский писатель и журналист Фридеш Каринти. Широкую известность и статус гипотезы эта идея получила после работ психолога Стэнли Милгрэма в 1969 году. Суть эксперимента Милгрэма заключалась в следующем: добровольцам предлагалось послать письмо некоторому неизвестному человеку через знакомых с просьбой передать послание дальше.
В настоящее время Facebook вместе с Yahoo проводит масштабный эксперимент Small World (он был начат в августе 2011 года). Его участникам предлагается сделать то же, что и участникам эксперимента Милгрэма только с использованием возможностей социальной сети.
Отправлено: 30.11.11 14:02. Заголовок: Ученые из Тринити-ко..
Ученые из Тринити-колледжа в Дублине впервые смогли на практике получить так называемую структуру Уэйра-Фелана. Статья исследователей появилась в журнале Philosophical Magazine Letters, а ее краткое изложение приводит Nature News. http://www.nature.com/news/scientists-make-the-perfect-foam-1.9504
Задача Кельвина относится к классическим задачам математики и формулируется следующим образом. Необходимо представить разбиение пространства на многогранники одинакового объема, чтобы площадь поверхности многогранника была минимальной (или, что то же самое, при фиксированной площади найти разбиение с многогранниками максимального объема). Гипотеза Кельвина заключалась в том, что ответом на задачу будет разбиение пространства на одинаковые урезанные октаэдры.
В 1993 году Дэнис Уэйр и Роберт Фелан предложили разбиение с меньшей площадью, чем у разбиения Кельвина. В него входят два сорта фигур - многогранники с 12 и 14 гранями. Структуру разбиения можно посмотреть здесь. http://www.susqu.edu/brakke/kelvin/wpbunch.4.gif
Для характеристики подобных разбиений используют отношение объема ячейки к объему шара с той же площадью поверхности ( шар, как известно, является решением классической изопериметрической задачи - http://en.wikipedia.org/wiki/Isoperimetric_inequality#Isoperimetric_inequality_in_higher_dimensions ), которое для структуры Уэйра-Фелана составило 0,765. Для разбиения в гипотезе Кельвина этот показатель составляет 0,757.
Вместе с тем до последнего времени получить такую пену на практике не получалось. Теперь ученые смогли этого добиться, выбрав особым образом форму стенок сосуда (в математической терминологии - граничные условия). Ученые заполнили сосуд пузырьками одинакового размера, после чего оказалось, что примерно 1,5 тысячи из них в шести слоях организовались в структуру Уэйра-Фелана.
Примечательно, что самим Уэйру и Фелану не удалось получить собственную пену на практике, хотя они и пытались это сделать. Структура Уйэра-Фелана использовалась при строительстве Пекинского национального плавательного комплекса к Олимпийским играм в Пекине, известного также как Водный Куб.
В сентябре 2009 года математики из университета Бата предложили удобную технологию генерирования большого количества разных контрпримеров к гипотезе Кельвина. Главной особенностью этой схемы является тот факт, что она была получена после анализа трехмерного уравнения Свифта–Хоенберга, двумерная версия которого раньше применялась для анализа и получения периодических структур на плоскости.
Учёные ухитрились построить из графена нечто вроде нагромождения крохотных кораллов, с многочисленными каналами и пустотами. Авторы уверяют, что в составе батареи этот материал продемонстрирует рекордные свойства.
Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) и Принстона (Princeton University) изобрели необычный электрод.
Сочетание электронной микроскопии образца с моделированием на суперкомпьютере показало, что он способен хранить 15 ампер-часов на грамм веса. «Это самый высокий параметр, о котором сообщалось в данной области», — утверждают авторы новинки в статье в Nano Letters.
Нужно пояснить, что разработка предназначена для воздушно-литиевых аккумуляторов (также именуемых литиево-кислородными). Они способны на порядок обойти лучшие литиево-ионные по удельной ёмкости. Пока такие накопители не вышли из стадии экспериментальных, поскольку не решён ряд проблем. В частности, устройства ещё не могут похвастать живучестью.
Элементам таблицы Менделеева с порядковыми номерами 114 и 116 предложили присвоить имена флеровий и ливерморий. Об этом сообщается на официальном сайте Международного союза теоретической и прикладной химии. http://www.iupac.org/web/nt/2011-12-01_name_element_114_116
Оба элемента были получены в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Флеровий получил название в честь легендарного советского физика-ядерщика Георгия Флерова. Ливерморий (изначально сообщалось, что элемент 116 может получить имя московий) назван в честь Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, расположенной в Калифорнии. В течение последних 20 лет эта лаборатория является партнером лаборатории в Дубне.
Элементам предложены обозначения Fl и Lv соответственно. В последующие пять месяцев у специалистов будет возможность представить свои возражения касательно имен и обозначений. После этого будет запущена серия формальностей, которая завершится официальным принятием флеровия и ливермория в таблицу. Открытие 114-го и 116-го элементов было признано только в июне 2011 года.
В начале ноября 2011 года Международный союз теоретической и прикладной химии утвердил обозначения элементов с номерами 110 (дармштадтий), 111 (рентгений) и 112 (коперниций или коперникий). Они получили обозначения Ds, Rg и Cn соответственно. При этом названия были присвоены еще в июле 2010 года.
Отправлено: 08.12.11 14:45. Заголовок: IBM построила протот..
IBM построила прототип высокоплотной быстрой памяти
Опытный чип (показан его фрагмент) содержит несколько ячеек памяти и все сопутствующие элементы, необходимые для записи, хранения и чтения информации (фото IBM).
Показанный на днях экспериментальный чип является предвестником запоминающих устройств, сочетающих огромную ёмкость классических жёстких дисков с надёжностью и скоростью срабатывания твердотельных схем.
Пятого декабря в Вашингтоне на международной конференции по электронным устройствам IEDM 2011 компания продемонстрировала первый рабочий прототип памяти типа Racetrack («гоночный трек», «ипподром»).
IBM считает, что память Racetrack не только улучшит параметры отдельных компьютеров, но и серьёзно ускорит распределённые вычисления, поскольку позволит хранить огромные массивы данных и передавать любые их фрагменты за миллиардные доли секунды.
Экспериментальный набор: контроллер для передачи софта (А), ноутбук для программирования (В), группа «килоботов» (C), зарядная станция (D) (фото Harvard University).
У исследователей и любителей, работающих в области искусственного интеллекта и коллективного общения машин, появился новый инструмент. Теперь они могут купить крошечных роящихся роботов, умеющих замечательно действовать сообща хоть сотней, хоть тысячей.
На днях швейцарская корпорация K-Team начала приём заказов на недорогих роботов по имени Kilobot. В ноябре K-Team получила лицензию на выпуск новинки от Гарвардского университета, где и родился одноимённый проект.
Вдохновлён он был талантами общественных насекомых вроде муравьёв и пчёл. Так же как и живые создания, «килоботы» (или «тысячеботы») умеют сообща разыскивать еду, передавая данные о ней друг другу, разбегаться врассыпную и собираться в стаю, следовать за лидером, обходить друг друга по заданной траектории, совместно толкать предметы (собратьев) и так далее.
Группа из тысячи и более управляемых микро-роботов действительно способны на многое. Пока эти устройства достаточно простые и крупные, но это прообраз матричных нанороботов будущего размером с пылинку, задачей которых будет сбор любой информации и выполнение множественных манипуляций с математической точностью. Такие роботы, например, с легкостью смогут отслеживать, создавать и модифицировать нанообъекты любых размеров и т. д. Не исключено также, что подобные устройства уже кем то создаются и в ближайшее время заполнят окружающее нас жилое и техногенное пространство..
Неврологи продемонстрировали обучение в стиле «Матрицы»
Функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI) позволяет отслеживать рисунок активности нейронов в разных районах мозга благодаря измерению кровотока через эти участки. На снимке — аппарат, фиксирующий эту картину (кадр Boston University).
До впитывания навыков пилотирования вертолёта за пять секунд ещё очень далеко, но учёные сделали крохотный шажок к будущему, показанному в известном фильме. Они испытали оригинальную технологию неосознанного обучения мозга.
Группа исследователей из Бостонского университета (BU) и лаборатории вычислительной неврологии в Киото (ATR CNL) решила выяснить, может ли быстро перестраиваться зрительная кора в мозге взрослого человека, чтобы участвовать в так называемом обучении восприятию (perceptual learning).
Последнее понятие относится и к зрению, и слуху, вкусу и обонянию, осязанию… Человек после ряда тренировок быстрее и точнее распознаёт заданный стимул в потоке других. Это может быть (в самом примитивном случае) вертикальная черта на фоне горизонтальных, или красный круг в череде синих. Или японская речь на фоне английской. Аналогично работает обучение чтению, когда человек начинает узнавать на письме буквы и целые слова.
Отправлено: 23.12.11 04:43. Заголовок: Учёные создали камер..
Учёные создали камеру с частотой 580 миллиардов кадров в секунду
Самая быстрая видеокамера в мире способна разглядеть продвижение ультракороткого импульса света через однолитровую бутылку, подобно тому как обычные скоростные камеры в деталях снимают пролёт пули сквозь яблоко.
Уникальную систему построили Рамеш Раскар (Ramesh Raskar) из Массачусетского технологического института и сотрудники его лаборатории Camera Culture при участии группы Бавенди (Bawendi Group).
Раскар известен нам по целому ряду впечатляющих опытов. Достаточно вспомнить камеру, снимающую за углом. Она, кстати, является близкой родственницей новинки – у них есть общие элементы и схожи приёмы работы со светом.
Для начала, впрочем, полюбуемся, как сферический волновой фронт от импульсного лазера прокатывается по выставленному физиками натюрморту. Каждое такое колечко пересекает сцену со скоростью света, но в замедленном ролике оно просто ползёт.
Бутылка, снятая обычным фотоаппаратом и она же, увиденная камерой Trillion FPS. Прокатывающийся короткий импульс расцвечен компьютером (фото MIT Media Lab, Camera Culture).
Отправлено: 26.12.11 19:49. Заголовок: В попытке сотворить ..
В попытке сотворить наноскальпель, который можно использовать, чтобы заглянуть внутрь клетки, учёный из британского университета Бата создал крошечный элемент, похожий на человеческую руку.
Автором любопытной наноструктуры неожиданно для себя стал наш бывший соотечественник Сергей Гордеев. По данным Mail Online, длина «руки» составила 350 нанометров.
– Нанонаука сейчас прогрессирует очень быстро, так что, быть может, «рука» пытается привлечь людей и спонсоров к этой области. Нам необходимо больше студентов, исследователей и финансирования, чтобы двигаться вперёд".
Подводя итоги научного 2011-го, журналисты обнаружили, что одновременно обозначили для себя главные темы-2012. Последний старт последнего шаттла. «Атлантис» взлетел 8 июля и должен был сесть 20 июля, но по-пижонски приземлился только следующим утром.
1] Нейтрино — та ещё зараза. Сначала их изобрели просто для энергетического баланса. Потом долго не могли обнаружить. Затем не могли обнаружить в предсказанных количествах. Выяснилось, что в действительности нейтрино имеет несколько, гм, природ и примеряет на себя то одну, то другую. Это означает, что у нейтрино есть масса — мало кто ожидал такого выверта. В этом году они снова заставили говорить о себе, прилетев на итальянский детектор из CERN быстрее света. Теперь весь мир пытается понять, что итальянцы сделали не так.
Архив препринтов кряхтит от наплыва статей, пытающихся объяснить зарегистрированный эффект. Коллаборация OPERA потихоньку отвечает на вопросы о возможных источниках ошибки в эксперименте. Ломают копья теоретики: одни обосновывают невозможность результатов, другие вписывают их в рамки принятых моделей. Совершенно очевидно, что история далека от завершения. В 2012 году в дискуссию обязательно включатся рецензируемые журналы, вот тогда и начнётся самое интересное.
2] Поразительных успехов добились астрономы, работающие с данными американского космического телескопа «Кеплер». В одном только декабре они объявили о трёх крупных открытиях, которые полностью изменили наше представление о планетных системах. Прояснилась ситуация с небесными телами, напоминающими дорогую Землю. Любителей научной фантастики порадовали сведения о планетах, которые выжили, будучи проглочены красным гигантом. Кроме того, благодаря «Кеплеру» мы знаем о том, что объекты больше Земли, но меньше Нептуна широко распространены. Не многовато ли для одного-единственного научного инструмента? Впрочем, ради этого «Кеплер» и создавался.
Разумеется, это только начало. Подтверждены только 33 экзопланеты, обнаруженные телескопом; своей очереди ожидают ещё 2 300 кандидатов. Сколько среди них таких, что готовы поразить наше воображение? Как много там планет, способных приютить живые существа? Скольких ещё кандидатов отыщет «Кеплер»?
3] Проект Berkeley Earth Surface Temperature подтвердил: поверхность Земли действительно нагрелась. Это, конечно, трудно назвать сенсацией. Суть в том, что трёх организаций, независимо друг от друга пришедших практически к одинаковым выводам, оказалось недостаточно. Не обращая внимания на тающие ледники, скептики продолжали обвинять климатологов в подтасовке данных и коррупции. И вот на сцену вышла ещё одна организация с новым методом анализа и более обширным набором данных — и показала то же самое.
Давно понятно, что скептики умолкать не собираются. Остаются люди, полагающие, что на показания метеорологических станций влияет урбанизация: она, мол, подогревает результаты. Разговорам на эту тему, скорее всего, будет посвящён и грядущий год. Berkeley Earth добавит в свою базу данных температуру поверхности океана (уж там-то никаких городов нет), а также показатели Арктики, которая, говорят, нагревается сильнее остальной планеты. Потом выбившиеся из сил учёные снова докажут очевидное, скептики снова их раскритикуют, и политики опять поверят последним, ибо дешевле.
4] Завершилась тридцатилетняя эпоха космических челноков. Одряхлели не только корабли и технологии, устарел сам подход к космонавтике. В США решили: государство может оставить за собой наукоёмкие проекты вроде покорения дальнего космоса или разработку сверхтяжёлой ракеты-носителя, но на низкую орбиту астронавтов и автоматические станции пусть отправляют частники. Целый ряд компаний стремится занять освободившуюся нишу. В 2012-м, дорогой Санта-Мороз, мы ждём новых испытательных полётов.
5] 2010 год стал знаковым для палеоантропологии: удалось завершить расшифровку генома неандертальцев и денисовцев и описать новый вид Australopithecus sediba, который очень удачно заполняет провал между австралопитеками и людьми. Но только в уходящем году мы начали понимать истинное значение тех открытий. Стало проясняться, какими генами и зачем нас наградили предки, скрещивавшиеся с родственными видами, а A. sediba получил более детальное описание и более точную датировку, что только упрочило его позиции в качестве пресловутого потерянного звена.
В 2012-м нас, скорее всего, ожидают новые данные о генетическом обмене; они будут становиться всё более исчерпывающими. Кроме того, по мере увеличения охвата человеческой популяции анализом ДНК, вероятно, удастся обнаружить свидетельства о других архаических видах, которые внесли свой генетический вклад в формирование Homo sapiens.
6] Поиск бозона Хиггса близится к концу. Если этот последний элемент Стандартной модели действительно существует в предсказанном диапазоне масс, данные Большого адронного коллайдера обязательно позволят его обнаружить. Честно сказать, всё, что мы видели до этого года, было лишь настройкой машинерии. Ранние анализы опирались на весьма незначительные объёмы данных. 2011 год более чем удвоил их количество и существенно сузил тот интервал, в котором прячется бозон Х. Неохваченной осталась сравнительно небольшая область 120–125 ГэВ.
В будущем году сеанс начнётся с тех энергий, которые были достигнуты непосредственно перед недавней остановкой коллайдера. Надо только дождаться результатов.
P.S. И последнее. Давным-давно закончился срок эксплуатации двух «Вояджеров», прокладывающих курс в межзвёздное пространство, и марсохода, одиноко ползущего по какому-то кратеру. Но мы всё равно ждём от них вестей.
Отправлено: 02.01.12 21:35. Заголовок: Самые-самые научные ..
Самые-самые научные новости-2011 по мнению читателей «Компьюленты»
Среднестатистический «КЛ»-читатель модели «2011» получился на славу, настоящий возрожденец: пытливый, как какой-нибудь Микель Анджело, не по-коперниковски геоцентричный, словно Макиавелли, конспирологичный. Вот, если алфавитным галопом, что вас интересовало больше всего (на свете?): «Вояджер», Skylon, американцы на Луне, БАК, бозон Хиггса, гениталии, гоминиды, датские королёвы, инопланетяне, капитал (тот самый, его препохабие), космонавт Комаров, Луна, 2012, мамонты (вернее, их возрождение), мантийные алмазы, Меркурий (но только с его орбиты), мускулолёт (рекордный!), НАСА (во всех его начинаниях), нейтрино (плевать хотевшие на скорость света), планария (что это, друг читатель?), противовирус (от всего), Солнце (как... спутник Земли), соски (не путать с сóсками!) и, конечно, экотопливо (потому что бензин нынче дорог, но всё также вонюч).
По обратной шкале (в порядке накала страстей) перечисленное проще всего представить в виде ваших вопросов, которые и заставили вас обратить внимание на.
Двенадцать атомов железа на один бит – самое маленькое магнитное устройство хранения информации на данный момент (показана съёмка поляризованных спинов при помощи сканирующего туннельного микроскопа) (иллюстрация Sebastian Loth/CFEL).
Исследователи сумели сохранить один байт всего на 96 атомах, в то время как современные жёсткие диски тратят на каждый байт по полмиллиарда атомов. Специалистам из IBM и германского научного центра CFEL впервые удалось использовать особую форму магнетизма – антиферромагнетизм для хранения данных.
В отличие от обычных накопителей на базе ферромагнитных материалов, в антиферромагнетике спины соседних атомов направлены в противоположные стороны, так что весь материал в целом получается магнитно нейтральным.
Благодаря этому ряды атомов, создаваемые для записи отдельных битов, можно размещать вплотную друг к другу (на расстоянии одного нанометра) без перекрёстных магнитных помех, способных влиять на соседние биты, объясняет PhysOrg.com.
Авторы этой работы решили проверить, насколько сильно можно сократить компоненты магнитного запоминающего устройства. Но вместо постепенного уменьшения размера ячейки они выбрали противоположный подход – начали с одного атома на подложке и постепенно наращивали их число, чтобы «попасть в область классической физики».
Для создания системы атомов и измерения их параметров использовался сканирующий туннельный микроскоп исследовательского центра IBM в Сан-Хосе.
Атомарно точная сборка антиферромагнетика при помощи наконечника сканирующего туннельного микроскопа. Атомы железа (зелёный цвет) размещаются на подложке из нитрида меди и связываются двумя атомами азота (синие стержни) в регулярном порядке, разделённые одним атомом меди (жёлтый цвет) (иллюстрация Sebastian Loth/CFEL).
Выяснилось, что всего 12 атомов достаточно для надёжной записи одного бита, а 96 атомов, соответственно, для одного байта. При меньшем размере ячейки квантовые эффекты ещё влияют на хранимую информацию, говорят учёные.
Один бит экспериментаторы составили из пары рядов по шесть атомов железа каждый. Байт был получен совмещением восьми таких блоков. Причём он занял площадку 4 на 16 нанометров, что соответствовало плотности хранения данных, в сто раз большей, чем в жёстких дисках.
Запись информации производилась при помощи электрического импульса, подаваемого на наконечник микроскопа. Импульс переворачивал магнитную конфигурацию каждых 12 атомов (у такой группы имеется два возможных состояния, соответствующие 0 и 1). Более же слабый импульс позволял считывать эти данные.
Закодированное в ASCII слово think («думать»), представленное пятью снимками одного 96-атомного байта, находящегося в разных состояниях (фото IBM).
Созданная система показала, что способна хранить данные в течение нескольких часов, правда, только при температуре 5 кельвинов. Но авторы работы полагают, что аналогичные комплексы из 200 атомов будут стабильными при комнатной температуре.
И хотя ещё потребуется время, чтобы от подобных опытов можно было перейти к созданию практически пригодных атомарных запоминающих устройств, исследователи считают, что их работа выходит далеко за рамки существующих технологий хранения данных.
Кроме того, эксперимент с необычной системой атомов является своего рода испытательным стендом для отслеживания эффектов на условной границе применимости обычной и квантовой физики. Учёные говорят, что научились контролировать квантовые эффекты в такой системе, подбирая размер и форму рядов атомов. А это поможет лучше понять, чем отличается квантовый магнит от классического.
Международная исследовательская группа получила наноразмерные спирали продукты самоорганизации органических соединений, взятых в соотношении 2:1.
Меламин и бисимид, взаимодействуя, будучи взятыми в соотношении 2:1 дают спиралmyst супрамолекулярные структуры. (Рисунок из Org. Biomol. Chem., 2009, DOI: 10.1039/b912809c)
Ранее уже были проделаны многократные попытки дизайна пар фотоактивных молекул, способных к самопроизвольной самоорганизации с образованием наноструктур, целостность которых обеспечивается водородными связями. Наноструктуры, содержащие меламин и имид особенно интересны, так как их фоточувствительность может применяться в миниатюрных оптоэлектронных устройствах. Обычно эти соединения самоорганизуются в соотношении 1:1 благодаря комплементарным центрам, способным к образованию водородных связей.
Однако, когда Сики Ягаи (Shiki Yagai) из Университета Чиба и Франк Вюртнер (Frank Würthner) из Университета Вюрцбурга смешали азобензол-функционализированный меламин и бисимид перилена в соотношении 1:1, они получили не ожидаемый линейные супрамолекулярные структуры, а продукты самоорганизации с трудноопределяемой морфологией.
К удивлению исследователей, дополнительные порции азобензолового производного способствовали образованию плотноскрученных спиральных наноструктур, в состав которых исходные соединения входили в соотношении 2:1 ratio. Предполагается, что дополнительные молекулы меланина уменьшают число водородных связей, придавая надмолекулярным структурам дополнительную гибкость и возможность закручиваться. В конечном итоге молекулы бисимида могут оказаться в соседних витках спирали, где π-стекинговые взаимодействия между ними придают дополнительную стабильность всей системе.
До недавнего времени, квантовомеханические феномены ученые могли наблюдать только при движении микрообъектов, таких как одиночные атомы. А при переходе к объектам на макроуровне (состоящим из большого количества атомов) возникает так называемая квантовая декогерентность – на физическое тело начинала влиять окружающая его среда и квантовые эффекты исчезают.
Теперь исследователям удалось показать, что используя свет можно контролировать на квантовом уровне вибрационные движения достаточно крупного объекта, состоящего из сотен триллионов атомов.
Ученые изготовили стеклянный "пончик" диаметром 30 микронов и поместили его на микрочип. Затем физики облучили лазером тонкую оптическую пленку. Ее, в свою очередь, расположили вплотную с "пончиком", позволив свету перепрыгивать на стеклянный объект и циркулировать по его окружности. Небольшая сила, развиваемая кружащими в стеклянном торе фотонами, заставляет его колебаться с четко определенной частотой.
По словам физиков, такое объединение механических колебаний с квантовыми системами иной природы, такими как электрический ток, может быть реализовано так же хорошо, как и со светом. Это позволит передавать квантовую информацию и даст возможность продвинуться на пути к созданию действующего квантового компьютера.
Напомним, что другая группа физиков уже предлагала прототип переключателя для квантового компьютера, в котором световые импульсы использовались для вибрации кремниевого моста. Однако реализация механического колебания за счет квантовых эффектов предложена впервые.
Группа физиков из Массачусетского технологического института под руководством Андрея Токмакова научилась количественно определять элементы вторичной структуры белка на основе спектров, полученных с помощью скоростного лазера за 10-12 секунды. Работа опубликована в журнале Analyst, с пересказом можно ознакомится на сайте института.
Исследователи облучали образцы белков в растворе импульсами инфракрасного света длительностью менее 1 пикосекунды и проводили сложный анализ происходящего поглощения. Свет поглощался основной полипептидной цепью, которая может быть в трех основных состояниях: уложенной в альфа-спираль, сложенной в Z-образный бета-слой или неструктурированной. Поскольку в трех этих структурах атомы углерода и кислорода взаимодействовали по-разному, то менялся и спектр поглощения белков, содержащих разное количество того или иного структурного элемента. На основе анализа получившегося спектра ученые делали вывод о содержании в белке разных элементов структуры.Чтобы проверить корректность нового метода, исследователи сравнивали результаты, полученные для 16 тестовых белков с известной структурой.
Следует отметить, что метод позволяет определить только долю тех или иных элементов в структуре (спиралей, слоев или неструктурированных участков), не их последовательность, и, тем более, не положение всех атомов белка, как позволяет это делать метод рентгеновской кристаллографии. Однако разработанный метод обладает комплиментарными рентгеноструктурному анализу достоинствами. Он позволяет определять структуру белков в растворе, а не в кристалле (успешная кристаллизация - самое узкое место рентгеноструктурного метода). Кроме того, он позволяет увидеть процесс изменения структуры во время денатурации, ренатурации, и в случае взаимодействия с другими белками.
Ученые уже давно используют инфракрасную спектроскопию для изучения белков. Новую информацию из инфракрасных спектров удалось получить благодаря усовершенствованию лазеров, способных генерировать сверхкороткие вспышки света. Использование облучения последовательными сверхкороткими вспышками позволяет получить двумерные спектры поглощения, анализируя которые авторы смогли установить вторичную структуру.
Изображение ДНК полученное атомно-силовым микроскопом. Фото NanoDynamics Systems Lab
Ученые из Нью-Йоркского и Калифорнийского университетов объявили, что разработали метод определения последовательности ДНК, анализируя ее изображения, полученные атомно-силовым микроскопом. Работа исследователей должна быть опубликована в журнале Journal of the Royal Society Interface, на момент написания заметки пресс релиз, предоставленный Нью Йоркским университетом публикует сайт PhysOrg.com. http://www.physorg.com/news/2012-03-molecular-braille-dna-molecules.html
Для определения последовательности к молекулам ДНК присоединяются наночастицы, затем молекулу наносят на подложку и сканируют скоростным атомно-силовым микроскопом. Подробности обработки ДНК и характер специфичного присоединения наночастиц в зависимости от последовательности ДНК в пресс-релизе не приводятся. Полученные изображения обрабатывают на компьютере для установления последовательности нуклеотидов в молекуле. Свой метод авторы назвали "прямым распознаванием молекул".
В качестве теста метода ученые использовали определение последовательности ДНК-копий матричных РНК (кДНК), синтезируемых в клетке. Метод секвенирования кДНК в последнее время используется биологами для массового определения активности тех или иных генов в разных тканях или клетках в качестве альтернативы технике ДНК-микрочипов. http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_microarray
Если этот способ действительно работает так, как утверждают авторы, то он будет иметь два существенных преимущества. Во-первых, он будет способен, в отличие от бурно развивающихся методов пиросеквенирования, определять последовательности длинных участков ДНК. Это преимущество дает возможность секвенировать участки со множественными повторами последовательности, недоступные для пиросеквенирования и часто встречающиеся в геноме человека.
Во-вторых, метод позволит определять последовательность индивидуальной молекулы ДНК, например, полученной из единичной клетки. На сегодняшний день на это способны два принципиальных метода - метод с использованием нанопор и группа методов с использованием фиксированных на подложке индивидуальных молекул ферментов. В случае более известного метода нанопор индивидуальная одноцепочечная молекула ДНК протаскивается через пору диаметром несколько нанометров, находящуюся в непроницаемой для ионов мембране. При прохождении сквозь пору разных нуклеотидов разность потенциалов на мембране изменяется неодинаково и на основе этого определяется последовательность протаскиваемой ДНК.
В последнее десятилетие наблюдается бурный рост количества технологий секвенирования ДНК. Скорость и доступность процесса резко повышается. Технологии, разработанные всего несколько лет назад и казавшиеся революционными, очень быстро сменяются новыми. Компании, конкурирующие в этой области, пытаются найти технологию, которая позволит им сделать доступным для большинства населения полное секвенирование генома.
Отправлено: 18.05.12 12:08. Заголовок: Возникновение новых ..
Возникновение новых генетических отклонений и повышение частоты редких мутаций не обязательно требует зашкаливающего радиационного фона вокруг — достаточно лишь резко увеличить численность популяции. Чем круче рост численности населения, тем больше мутаций проявляется в генофонде человечества.
Причина, по которой в современном мире всё чаще встречаются генетические заболевания, кроется не только в загрязнённой окружающей среде, кишащей мутагенами. Как сообщают в журнале Science учёные из Корнеллского университета (США), новые, прежде невиданные мутации начали проявляться лишь потому, что нас стало больше.
Частоту той или иной мутации можно предсказать с помощью методов популяционной генетики, которая совмещает инструментарий классической генетики с положениями эволюционной теории. Основные параметры, которые при этом берутся в расчёт, — это величина популяции, её динамика, уровень мутагенеза, характер интересующей нас мутации. Это позволяет предсказать будущее генетического отклонения — закрепится ли эта мутация в популяции или же исчезнет, и как скоро это произойдёт. Однако, как утверждают авторы статьи, обычные математические модели не приспособлены к ускоренному росту численности вида.
А именно это и произошло с человечеством: за последние десять тысяч лет численность людей подскочила с нескольких миллионов до 7 миллиардов, причём наибольшее ускорение случилось за последние две тысячи лет, или за последние сто поколений. Разумеется, даже внутри последнего отрезка времени рост этот был нерегулярным, какое-то время численность человечества росла постепенно, пока общий прогресс не сделал существование человека более комфортным и безопасным. Чтобы оценить генетическую динамику популяции, исследователи обычно моделируют её рост из какого-то начального числа особей. В данном случае было показано, что генетическую динамику в человеческих популяциях лучше оценивать в выборке в 10 тысяч индивидуумов — против нескольких десятков, которые использовались в предыдущих моделях. Старые модели, исходившие из линейного, а не экспоненциального роста популяции, в предсказаниях частот мутаций давали пятисотпроцентную ошибку. Следует подчеркнуть, что тут в первую очередь важен характер роста: постепенный, линейный рост популяции даёт время редким мутациям уйти из генофонда.
Взрыв численности населения привёл к тому, что многие редкие варианты генов встречаются намного чаще, чем ожидалось. Таким образом, естественный мутагенез имеет огромное поле для работы, и в будущем человечество ждут новые мутации, вызванные из небытия перекосом в популяционной динамике. Возможно, фантастические «Люди Х» станут банальной реальностью — и не выйдут из секретных лабораторий, а образуются естественным эволюционно-генетическим путём.
Вряд ли будет большим преувеличением сказать, что уже сейчас почти каждый из нас хоть в чём-то, но мутант. Но в первую очередь, конечно, полученные результаты позволят по-новому оценить, насколько большую опасность представляют генетические заболевания, от самых простых до сложных вроде аутизма, который может развиться из-за десятков и сотен различных мутаций.
Специалисты Университета Райса (США) совместно с коллегами из Швейцарии и Сингапура создали прототип микрочипа, обладающего значительно более высокой энергетической эффективностью по сравнению с традиционными изделиями.
Экспериментальный «неточный» процессор (здесь и ниже изображения Университета Райса).
Учёные предлагают улучшить характеристики процессоров путём «отсечения» редко использующихся элементов интегральных схем. В основу опытной разработки положена идея «неточных» вычислений: микрочип работает более эффективно, но допускает определённый процент ошибок.
Расчёты показывают, что процессор с «усечёнными» электронными цепями обеспечит двукратный выигрыш в быстродействии, энергопотреблении и займёт вдвое меньше места по сравнению с традиционными решениями.
Исследователи поясняют, что, тщательно рассчитав вероятность ошибок и ограничив типы операций, при выполнении которых они допустимы, можно одновременно снизить потребление энергии и поднять производительность. Теоретически можно добиться 15-кратного выигрыша в показателях энергоэффективности.
По мнению учёных, процессоры нового типа подойдут для использования в тех областях, в которых допускается определённая неточность в вычислениях. В качестве примера приводится один и тот же кадр, обработанный экспериментальным чипом с погрешностью в 0,54 и 7,5%. В первом случае изображение практически идентично оригиналу, полученному при помощи обычного процессора. Во втором — заметны искажения, но рассмотреть картинку всё равно можно.
Такие решения могут использоваться в смартфонах и различных многопроцессорных системах, причем в них можно будет большую часть ошибок отсекать ещё на уровне конвейера и стеков ( транспьютерная дизъюнкция ). То есть под редкие операции можно отводить дополнительные чипы с особой топологией.
Отправлено: 02.06.12 08:39. Заголовок: Генри Маркрам (Henry..
Генри Маркрам (Henry Markram) планирует с нуля воссоздать человеческий мозг. Невролог из Швейцарского технологического института полагает, что единственный способ по-настоящему понять, как работает человеческий мозг, и почему он часто отказывается работать, это воссоздать его, а затем провести на нем ряд экспериментов.
Маркрам основал "Проект Мозга Человека" для того, чтобы сделать именно это. Усилия направлены на интеграцию сотен тысяч единиц мозговой головоломки, которые были обнаружены нейробиологами в течение последних нескольких десятилетий, начиная от структуры и механизмов работы ионных каналов, до моделей сознательного принятия решений. Затем объединить все это в единую модель суперкомпьютера, виртуального мозга.
Если план сработает, то в результате будет получен образец, который сможет учиться и постепенно развивать комплекс познавательных способностей, так же, как и живой человек. Более того, его запрограммированная структура, мозговой код, который создастся в результате проекта, станет доступной всем неврологам мира, которые смогут проводить с ним любые эксперименты, будь то виртуальные рентгеновские исследования, тестирование новых препаратов, при этом процессы функционирования "мозга" на любом уровне воздействия не будут нарушаться, а ученые будут только наблюдать за результатом.
Проект вызвал очень много споров. Некоторые ученые говорят о том, что он просто не будет работать, другие утверждают, что виртуальный мозг будет таким же таинственным и "трудно работающим", как настоящий. Тем не менее, "Проект Мозга Человека" был выбран в качестве финалиста конкурса Европейского Союза по флагманским инициативам, на его развитие может быть выделено 1 миллиард евро. Если все же команда Маркрама выиграет конкурс, то что они на самом деле будут делать? Как можно построить человеческий мозг?
"У нас уже есть прототип системы, мы готовы расширять, совершенствовать и активно работать над ней", - говорит Маркрам, который разбивает процесс работы на семь основных шагов.
Мозговая механика
Сначала ученые должны решить, в каком объеме необходима ткань головного мозга для строения, затем они должны создать математические модели нейронов для этого объема в соответствии с экспериментальными данными, полученными от реального человеческого мозга.
Далее, они будут подключать модели нейронов друг к другу через виртуальные синапсы. Что касается скорости сигнала, то даже суперкомпьютер, который может выполнять 1000000000 миллиардов вычислений в секунду, будет лишен возможности одновременной обработки информации таким образом, как это происходит в человеческом мозгу, поэтому модель виртуального мозга будет всегда выполнять задачи и генерировать мысли в замедленном темпе по отношению к человеку.
На четвертом этапе строения мозга необходимо будет запустить систему. Ученые с помощью компьютерного программирования функционализируют модели нейронов и синапсов, а также глиальные клетки и кровоток. Чтобы заставить эти части работать максимально приближенно к реальности, специалисты обрабатывают все существующие данные в литературе и в базах данных, соотносят результаты и применяют их для создания биологически точной модели.
Если функция определенной части мозга еще не известна науке, то команда ученых или будет сотрудничать с другими неврологами для поиска ответа на вопрос, или же вставит специальный "заполнитель" в свою программу, который будет там до тех пор, пока ответ не будет найден.
Далее команда проведет серию экспериментов, чтобы убедиться, что клетки и синапсы работают соответствующим образом. "Модель служит для регулярной интеграции биологических данных, поэтому со временем, виртуальный мозг будет становиться все более точным", - говорит Маркрам.
Виртуальная реальность
Шестым шагом реализации проекта человеческого мозга является подключение его к виртуальной среде, то есть создание условий для того, чтобы у мозга развивались познавательные способности. "При построении подобной модели, ее необходимо "научить" мыслить, принимать решения и действовать. Это медленный процесс, поэтому для его реализации необходимы очень мощные суперкомпьютеры".
Однако, даже, несмотря на то, что ученые будут строить мозг взрослого человека, и, следовательно, им не нужно будет воссоздавать процесс строительства нейронов и синапсов, который происходит в детстве, им все равно придется "учить" мозг воспринимать реальность, для того, чтобы он смог генерировать разумные мысли. Мозг будет познавать виртуальный мир при помощи взаимодействия с виртуальными агентами.
И, наконец, ученые будут разрабатывать и проводить эксперименты на созданной модели, в надежде исследовать все, начиная от истоков человеческого поведения, до воздействия новых препаратов на головной мозг, а также изучение действия 560 болезней, калечащих человеческий разум.
Даже в более-менее изученных первичных сенсорных зонах существующие компьютерные модели пока ничего не объяснили и не предсказали. В лучшем случае они просто воспроизводят известные экспериментальные результаты (а обычно один из десяти).
Учёные до сих пор не могут ответить хотя бы на следующие простейшие вопросы о мозге: "Важна ли корреляция между нервыми импульсами испускаемыми нейроном, или важна только их частота?", "Сообщаются ли нейроны через электрические поля возникающие в мозге при активации нейрона, или лишь посредством нервных импульсов передавемых от нейрона к нейрону через синапсы?". О каком глобальном моделировании тогда может идти речь? Даже взаимодействие двух нейронов не знают как описать.
Отправлено: 02.06.12 08:40. Заголовок: Японские научные раб..
Японские научные работники пытаются превзойти самих себя. Высоких технологий и постоянного усовершенствования всяких гаджетов им уже недостаточно. Итак, ученые из Японии взялись расшифровать деятельность человеческого мозга.
Этот игрушечный поезд движется исключительно силой мысли. Человеку на голову одевают специальную аппаратуру, которая считывает сигналы мозга и передает их на компьютер. Тот, в свою очередь, расшифровывает сообщение и передает их объекту – в данном случае этому поезду.
В основе технологии считывания мозговых сигналов – оптическая топография. Устройства посылают пучок инфракрасных лучей в мозг человека. Сенсоры измеряют уровень кровяного давления и на основе его перепадов определяют сигналы, которые идут от мозга.
Сначала эту технологию использовали исключительно в медицинских целях – прежде всего, чтобы помочь людям с ограниченными возможностями. Однако сейчас ее стараются коммерциализировать.
Только представьте себе – силой мысли можно будет переключать каналы в телевизоре! Конечно, для этого понадобится специальное считывающее устройство. Сейчас Hitachi – фирма, которая является передовым исследователем в этой области – разработала данный шлем. Первый прототип создали еще пять лет тому назад. Тогда его использовали для общения с парализованными людьми. С помощью световых сигналов пациенты могли отвечать “да” или “нет” на вопросы.
А исследователи концерна Toyota концентрируют внимание не на измерениях кровяного давления в мозге, а на его электрической активности.
“В США, к примеру, для считывания электрической активности мозга нужно ввести электроды непосредственно в мозг. Необходимы сложные операции и прочее, а вот мы придумали технологию, когда все считывающие устройства просто одеваются на голову – обычная электроэнцефалография”, – говорит Анджей Цихоськи из RIKEN Brain Science Institute.
95% команд, которые дает мозг человека, компьютер считывает правильно. В Toyota утверждают – они на три порядка опережают других разработчиков. Впрочем, корпорация не собирается внедрять свои разработки в коммерческие продукты. По крайней мере на данный момент.
Отправлено: 02.06.12 08:46. Заголовок: Андрей Пальянов (Инс..
Андрей Пальянов (Институт систем информатики СО РАН) – инициатор и руководитель проекта по моделированию организма C. elegans, рассказывает, как и зачем учёные создают компьютерные модели живых существ.
Отправлено: 10.06.12 03:25. Заголовок: Физики предложили сх..
Физики предложили схему компактного рентгеновского лазера
Американские физики предложили схему компактного источника мягкого рентгеновского излучения. В основе работы источника так называемый эффект генерации гармоник высокого порядка.
Суть его заключается в следующем: материал облучается когерентным пучком электромагнитного излучения (лазерным импульсом). Пучок поглощается, после чего материал испускает когерентное излучение с более короткой длиной волны. В качестве облучаемого материала выступал гелий под высоким давлением. В среднем прибор генерировал один рентгеновский фотон на 5000 инфракрасных ( для работы исследователи использовали инфракрасный лазер ).
Ученые из Мичиганского университета Карл Крушельник (Karl Krushelnick) и Виктор Яновский (Victor Yanovsky) сообщили о создании лазера с рекордной плотностью потока мощности - в 300 раз мощнее электросети США ( мощность импульса достигала 300 тераватт ).
Отправлено: 13.06.12 00:37. Заголовок: Немцы сняли самый бы..
Немцы сняли самый быстрый фильм в истории
Всего два изображения объекта, но сделаны они с «частотой кадров», которая в 800 миллиардов раз больше, чем в обычном кино (фото Stefan Eisebitt/HZB).
Состоит «кинокартина» всего из двух кадров, так что фильмом может считаться с натяжкой. Но зато промежуток между съёмкой этих двух изображений составил всего 50 фемтосекунд.
Рекорд, попавший в книгу Гиннесса (Guinness World Records), в издание 2012 года, поставлен физиками из немецкого синхротронного исследовательского центра DESY, технического университета Берлина (TU Berlin) и научного центра Гельмгольца (HZB).
Голограмма от модели Брандербургских ворот, попавшей под обстрел рентгеновского лазера (фото Stefan Eisebitt/HZB).
Как сообщает DESY, новая технология рентгеновской съёмки позволит создавать фильмы, в которых будут запечатлены ультрабыстрые молекулярные процессы и химические реакции, полагают исследователи. Тем более что разрешение снимков при таком методе – лучше 100 нанометров.
В роли фотовспышки выступал рентгеновский лазер FLASH, работающий в лаборатории DESY в Гамбурге. Вспышку этого лазера учёные разделили на две, причём один пучок волн направили по обходному пути, отличающемуся по длине от первого всего на 0,015 миллиметра. Далее обе вспышки были направлены на модель Бранденбургских ворот поперечником в несколько тысячных долей миллиметра.
Поскольку никакой детектор не мог бы разделить отблески, разнесённые во времени на 50 фемтосекунд ( фемто – это 10−15 ), немцы записали два наложившихся изображения цели как голограмму. А из неё уже реконструировали два разных кадра своего суперфильма ( показанных на фото под заголовком ).
Отправлено: 11.07.12 08:57. Заголовок: Физики научились пер..
Физики научились переворачивать молекулы со скоростью света
Американские физики научились при помощи коротких импульсов света переворачивать и "зеркально" отражать фрагменты метаматериала, повторяющего по своим свойствам длинные молекулы - данное свойство может быть использовано для создания высокоскоростных систем связи, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
В живой и неживой природе существует целый ряд молекул, пространственная структура которых не совпадает с устройством их зеркального отражения. К примеру, летучее вещество лимонен в одной пространственной конфигурации обладает запахом лимона, а в зеркальном отражении приобретает аромат апельсина. Данный феномен называется хиральностью, а обычная и зеркальная форма молекулы - энантиомерами. Как правило, химики и физики отличают их по оптическим свойствам молекулы - зеркальная и обычная формы пропускают свет по разному.
Группа физиков под руководством Антуанетты Тейлор (Antoinette Taylor) из Центра интегрированных нанотехнологий в Лос-Аламосе (США) проводила эксперименты с микроскопическими фрагментами метаматериала, повторявшими по своим свойствам длинные хиральные молекулы.
"Хиральность природных материалов можно тоже поменять, но этот процесс, который предполагает внесение структурных изменений в молекулы, обладает слабой силой и идет очень медленно. Наши искуственные молекулы позволили нам переключать их пространственную конфигурацию со скоростью света", - пояснил один из участников группы Сян Чжан (Xiang Zhang) из университета Калифорнии в Беркли.
Тейлор и ее коллеги разработала особый метаматериал из микроскопических пластинок золота и кремния, способный поглощать энергию света. Они изготовили из них небольшие конструкции - "молекулы", напоминающие по своей форме знак ">" (больше) или "<" (меньше). Данные структуры были прикреплены к пластине из сапфира и кремния.
Отдельные компоненты этих "знаков" обладали различными оптическими и электрическими свойствами. В частности, половина золотых пластинок пропускала свет с правой поляризацией, а другие фрагменты золота - с левой. Кусочки кремния играли роль переключателя - они поглощали свет управляющего лазера, превращали его в электричество и блокировали работу одной из групп пластинок, в зависимости от конструкции молекулы.
Благодаря этому молекула могла исполнять роль своеобразного оптического "выключателя" - при облучении лазером она меняла свои оптические свойства, то есть превращалась в "зеркальный" или обычный энантиомер. При прекращении облучения молекула возвращалась в исходную пространственную конфигурацию.
К примеру, в одном из состояний молекула пропускала поляризованное терагерцовое излучение, тогда как в другом она была непрозрачна для него. Как объясняют ученые, данное свойство может использоваться для создания высокоскоростных систем связи и для других целей - создания высокочувствительных медицинских приборов и систем безопасности определяющих молекулярный состав.
Отправлено: 11.07.12 17:43. Заголовок: Группа британских ис..
Группа британских исследователей под руководством нобелиата Константина Новосёлова зафиксировала процесс самовосстановления графеном — слоем чистого углерода толщиной в один атом — своей предварительно нарушенной физической структуры.
Графен — потенциальное «наше всё» везде и всюду. «КЛ» не раз писала и о транзисторахна его основе, способных работать на полутеррагерцовых частотах, и о замене графеном платины в топливных элементах, и о многом графеновом другом и любом. http://ru.wikipedia.org/wiki/Графен
Вот только мы до сих пор не умеем получать графен массово и в виде крупных элементов. Почему? При выращивании лист графена спонтанно сворачивается в неплоские структуры (трубки, шарики, что угодно). Если при этом в окружающей его среде есть атомы других веществ, он начинает инкорпорировать их в себя, и его свойства, разумеется, от этого страдают, и ожидаемых характеристик от выращиваемого графена уже не получить.
Учёные под руководством г-на Новосёлова взялись исследовать этот процесс и, похоже, доказали, что в таком поведении графена нет ничего спонтанного. Они проделали в одноатомном слое углерода дыры (пучком электронов), после чего отслеживали их судьбу с помощью электронного микроскопа. Дальнейшее зависло от химического состава среды каждого конкретного образца. Если в ней присутствовали ионы палладия, то они образовывали комплексы с атомами углерода, находившимися на внутренних краях «дырок» (искусственных дефектов в графене). При высоких концентрациях палладия дефекты имели тенденцию расширяться за счёт растущего дестабилизирующего воздействия палладия на края «дырок». При низкой концентрации ионов металлов и доминирования во внешней среде углерода, атомы графена на краях «дырок» формировали новые связи самостоятельно.
«Дырки» затягивались без вмешательства исследователей, и это крайне важное наблюдение, последствия которого пока трудно представить.
Вверху — графен в среде, насыщенной металлами; в центре и внизу — восстановление графена в углеводородной среде. Хорошо видна неидеальная структура восстановленного участка. (Здесь и ниже иллюстрации Recep Zan et al.)
При этом в образцах, где углерод находился в форме углеводородов, «дырки» закрывались преимущественно группами из пяти, шести или семи атомов углерода. И в слой включался углерод, ковалентные связи которого ранее были заняты водородом. А образовавшиеся структуры атомов углерода на месте «дырок» были лишь графеноподобными, но неграфеновыми! Они не были строго шестиугольными, представляя собой различные вариации почти-, или, если угодно, околошестиугольника.
Если же рядом с графеном в момент его самовосстановления был чистый атомарный углерод, то дефекты залечивались идеальными шестичленными циклами, характеризующими собственно графен
Что это означает? Прямой эффект работы в том, что «бракованный» графен, при производстве которого что-то пошло не так, можно «ремонтировать» при комнатной температуре, просто добавляя атомарный углерод в его окружение.
Но это сущие мелочи в сравнении с тем, что из работы следует: при помещении исходной «затравки» графена в «правильную» среду, он при обычной температуре и давлении без каких-либо дополнительных энергозатрат будет расти, устойчиво воспроизводя свойственную ему структуру.
Если дальнейшие опыты подтвердят практическую целесообразность этого метода производства графена, его стоимость может упасть в несколько раз. И тогда обещанные «графеновые революции» в целом ряде областей, наверное, смогут стать явью, то есть перейдут в активную фазу использования, и тогда, где то к 2017 году, можно будет ожидать новых технологических прорывов..
Отправлено: 10.10.12 04:51. Заголовок: Нобелевскую премию п..
Нобелевскую премию по физике 2012 года дали за экспериментальную квантовую механику. Лауреатами стали французский ученый Серж Арош (Serge Haroche) и американец Дэвид Уайнленд (David J. Wineland). Размер главной научной награды мира в этом году составляет 1,2 миллиона долларов. Церемония вручения премии пройдет 10 декабря 2012 года в Стокгольме.
В сообщении Нобелевского комитета говорится, что Арош и Уайнленд создали прорывные технологии манипулирования квантовыми системами. "Нобелевские лауреаты открыли новую эру в экспериментах по квантовой механике, показав, что можно измерять состояния отдельных частиц, не разрушая их (состояния)", - сообщается в пресс-релизе.
Серж Арош родился 11 сентября 1944 года в Касабланке, Марокко. С 2001 года он работает в Коллеж де Франс заведующим кафедрой квантовой физики. Примечательно, что награда Ароша не стала неожиданностью - он назывался среди прочих кандидатов на получение Нобелевской премии последние несколько лет. Например, он попал в список возможных лауреатов шведской газеты Dagens Nyheter. Дэвид Уайнленд родился 24 февраля 1944 года. В настоящее время он работает в Национальном институте стандартов и технологий в США. Он является лауреатом большого количества престижных наград по физике.
В 2011 году Нобелевскую премии по физике дали американцу Солу Перлмуттеру, австралийцу Брайану Шмидту и американцу Адаму Рису за открытие ускоренного расширения Вселенной. Эти астрофизики в 90-х годах прошлого века занимались изучением так называемых сверхновых класса Ia.
Ученые показали, что дно бутылки с негазированной жидкостью разбивается при ударе ладонью из-за того, что в жидкости возникает кавитация. Свой эксперимент физики описали в работе, выложенной в архиве Корнельского университета. Кратко о работе пишет блог издания Technology Review.
Суть фокуса, который стал предметом внимания ученых, заключается в том, чтобы ударить ладонью сверху по горлышку бутылки с водой - при этом у нее разбивается дно. Интересно, что ни с пустой бутылкой, ни с бутылкой, наполненной газированными напитками, фокус не удается.
Чтобы разобраться с природой поведения жидкости, физики поместили на дно сосуда акселерометр и записали эксперимент на высокоскоростное видео. При этом оказалось, что начало разрушения стекла происходит существенно позднее самого удара. В момент удара у дна бутылки резко падает давление, что вызывает вскипание жидкости и образование пустот - кавитацию. Сразу после этого пузыри схлопываются, причем скорость схлопывания примерно в 10 раз превосходит скорость образования пустот. Получившаяся ударная волна попадает на стекло и вызывает его разрушение.
В случае использования газированной воды разрежения в жидкости быстро заполняются углекислым газом и образования ударной волны не происходит.
Ученые из Мексики представили видео левитирующих капель жидкости. Их работа представлена 65-м съезде Американского физического общества в разделе "Динамика жидкостей". Препринт статьи со ссылками на видеоролики доступен на сайте arXiv.org.
До недавнего времени хорошо было известно, что, в зависимости от вязкости и плотности жидкости, капля, падающая на поверхность, прежде чем влиться в нее, подскакивает. В 2005 году в Physical Review Letters появилась статья, авторы которой продемонстрировали следующий эффект - если поверхность жидкости заставить вибрировать, то капля так и останется на поверхности.
В рамках новой работы ученые использовали мыльную воду. Чтобы создать вибрации, ученые поместили сосуд с жидкостью на обычные музыкальные колонки. Исходивший от них звук создавал необходимые вибрации. Точного объяснения почему капли не растворяются, у ученых пока нет. Они полагают, что дело может быть в воздухе, застрявшем под каплей.
В рамках работы ученые не только экспериментально проверили, что капли способны жить на поверхности достаточно долго, но и обнаружили, что они собираются в своего рода ансамбли. По мнению ученых, это может быть связано с формированием стоячих волн Фарадея - нетривиального нелинейного эффекта гидродинамики. В будущем ученые надеются научиться контролировать перемещение капель.
Образование капель и их поведение является предметом пристального внимания физиков. Так недавно физики из голландского Университета Твенте обнаружили, что при замерзании капли воды на ней образуется острие - математически говоря, особая точка поверхности. На этой точке вырастает ледяное дерево инея.
Три идентичных излучателя и интенсивность их лучей. Изображение Yue Zhang
Физики создали микроскопические кремниевые источники закрученного света, то есть света, состоящего из фотонов, имеющих орбитальный угловой момент. Работа опубликована в журнале Science, ее краткое содержание приводит сайт Университета Бристоля.
Закручивание света определяет распределение фазы фотонов в луче - на поперечном "срезе" закрученного пучка в разных точках фаза будет разной. Закручивание не имеет отношения к поляризации - ни плоской, ни круговой.
Обычно такой свет получают при помощи пропускания лазерного луча сквозь специальные устройства. В них используются голографические пластины или особые линзы. Подобные устройства подходят для исследований, но бывают довольно дорогими и громоздкими.
Автором удалось создать источник света с контролируемым угловым моментом на основе оптических кремниевых волноводов. Размер устройства не превышал 4 микрометров - на одной подложке могли разместиться несколько тысяч таких источников. При этом технология их производства не сильно отличалась от технологии производства микрочипов.
Подобные источники могут пригодится для исследования свойств единичных фотонов, имеющих оптический угловой момент. Кроме того, их можно использовать для передачи информации. Так, недавно другая группа исследователей показала, что угловой момент фотона может быть отдельным каналом кодирования для передачи информации. Тогда ученым удалось добиться скорости передачи в 2,56 терабит в секунду на луче с единственной длиной волны.
Отправлено: 21.10.12 15:50. Заголовок: В лаборатории Делфтс..
В лаборатории Делфтского технического университета (Нидерланды) был проведён эксперимент по запутыванию двух твердотельных спиновых кубитов путём их совместного измерения.
Запутанность квантовых систем, напомним, представляют как появление между ними неклассических корреляций по какому-либо параметру, который может принимать по крайней мере два значения для каждой из систем. Чаще всего в опытах, где требуется запутывание, используют фотоны, управляться с которыми несложно: достаточно подавать кванты света на нелинейный кристалл, реализующий эффект спонтанного параметрического рассеяния. На выходе будут появляться пары частиц с суммарными энергией и импульсом, равными энергии и импульсу входных квантов, причём пары эти могут находиться в максимально запутанных состояниях, известных как состояния Белла.
Совместные измерения, проводимые над квантовыми системами, также позволяют достичь запутывания. К примеру, в общепринятом алгоритме квантовой телепортации фотонов ключевым этапом становится измерение состояний Белла, то есть проецирование совместного состояния двух частиц на базис состояний Белла.
Два ядерных спина в алмазе (иллюстрация Kavli Institute of Nanoscience Delft).
Эксперименты с твердотельными кубитами более сложны, но физики, которые надеются создать недорогую и технологичную квантовую память с длительным хранением при комнатной температуре, интереса к ним не теряют. Элементами такой памяти — кубитами — могли бы стать спины электронов или ядер, и каждый из этих двух вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Электроны, активно взаимодействуя со средой, серьёзно ограничивают время когерентности (длительность промежутка, на котором кубит сохраняет заданные квантовые свойства), тогда как достижимая при работе с ядрами надёжная изоляция от среды естественным образом осложняет манипулирование их спинами.
Учёные из Нидерландов сделали выбор в пользу кубитов, построенных на основе ядерных спинов азота и углерода. Атомы углерода-13 находились в искусственном кристалле алмаза с повышенным содержанием изотопа 12С, который имеет нулевой спин ядра и на результаты не влиял, а азот был позаимствован у NV-центров (азотно-замещённых вакансий — точечных дефектов алмаза, возникающих при удалении атома углерода из узла решётки и связывании образовавшейся вакансии с азотом). Вспомогательную роль в измерениях сыграли электронные спины NV-центров, связанные сверхтонким взаимодействием с ядерными.
Микрофотография образца искусственного алмаза с металлическими электродами, выделенными жёлтым и синим. Общая ширина изображения — 50 мкм. (Иллюстрация Kavli Institute of Nanoscience Delft.)
Чтобы добиться запутывания, авторы проводили измерение «чётности» — общей характеристики кубитов, показывающей, чётное или нечётное их число находится в определённом собственном состоянии. Неоспоримым доказательством того, что искомая запутанность была достигнута, стало нарушение неравенств Белла, зафиксировать которое в экспериментах с твердотельными спинами ранее не удавалось.
Отправлено: 26.11.12 15:46. Заголовок: Сотрудник Еврейского..
Сотрудник Еврейского университета в Иерусалиме Яков Бекенштейн (Jacob D. Bekenstein) предложил схему относительно простого эксперимента, который, по его мнению, позволит обнаружить флуктуации пространства на планковских величинах расстояния.
Отправлено: 27.12.12 03:17. Заголовок: Что принесет 2013 го..
Что принесет 2013 год: список самых ожидаемых событий в мире науки
В наступающем году ученые, возможно, впервые смогут разглядеть черную дыру или даже "кротовую нору", получить решающую информацию о возможности существования микроорганизмов на Марсе и в антарктическом озере Восток, научатся расшифровывать геном отдельной клетки, создадут карту "линий связи" в мозге и доведут число открытых экзопланет до тысячи
Отправлено: 26.02.13 00:26. Заголовок: Большинство землян з..
Большинство людей знает, что свет склонен к тому, чтобы путешествовать по более или менее прямой линии, а со временем и рассеиваться. Большинство, но, к счастью, не все. Так, некто Джордж Биддель Эйри в 1838 году столкнулся с функцией, детальный анализ который уже в XX веке привёл к пониманию того, что не всё так просто. А к началу XXI века луч Эйри — не расплывающийся по мере своего распространения и кажущийся изгибающимся при столкновении с препятствиями — впервые был получен в лаборатории.
Общая схема экспериментальной установки и её калибровки ( здесь и ниже иллюстрации Noa Voloch-Bloch ).
Однако тогда луч был продемонстрирован только для света. Теперь же группа израильских исследователей под руководством Ноа Волох-Блоха (Noa Voloch-Bloch) из Тель-Авивского университета сумела сделать то же самое не со светом, а с пучком электронов.
Чтобы добиться этого, учёные предварительно рассеивали электроны через специально сделанную ими наноголограмму. Луч был сфокусирован магнитным полем, что позволило сформировать пучки лучей, по форме близких к треугольнику, каждый из которых следовал своей дуговой траектории.
При этом, как было установлено, луч Эйри, состоящий из электронов, также обладал устойчивой способностью к «самоисцелению». Если он попадал в объект вроде оптического кабеля, то после выхода из него, на другой стороне препятствия, восстанавливал свои первоначальные характеристики, включая скорость.
Пока рано говорить о конкретных применениях лучей Эйри, состоящих из электронов. Скорее всего, сначала их можно будет использовать для создания сканирующих туннельных микроскопов с высочайшей разрешающей способностью. Не менее многообещающим выглядит их применение для исследования распространения электронов на большие и особо большие расстояния.
Говорить о конкретных применениях лучей Эйри - самое время. Это как раз то чего не доставало многим лазерным устройствам работающим одновременно с молекулами и их голограммами.. Голографический нано-манипулятор на лучах Эйри вероятно поможет создать более эффективные молекулярные микросхемы на основе сложных меняющихся белковых конструкций (на жидких кристаллах и других оптоволоконных наноструктурах). Запустите эти лучи в ИК порт или кабель и получите нечто интересное. С учетом того, как быстро сейчас развиваются прикладные нанотехнологии, применений для таких лучей может быть много. Возможно на этом принципе будут делать молекулярные 3d сканеры, способные через электронные наноимпульсы манипулировать молекулами и атомами.
Максим Концевич получил премию Breakthrough Prize по математике
Французский ученый российского происхождения Максим Концевич стал лауреатом престижной премии по математике Breakthrough Prize in Mathematics, учрежденной в декабре 2013 года российским предпринимателем, совладельцем Mail.ru Group Юрием Мильнером и создателем Facebook Марком Цукербергом. Имена победителей были объявлены в понедельник в Сан-Франциско.
Помимо Концевича? лауреатами премии стали еще четыре человека: британские математики Саймон Дональдсон и Ричард Тейлор, американец Джейкоб Лурье и австралиец Теренс Тао.
Каждый из победителей получит приз в размере $3 млн. Для сравнения, размер Нобелевской премии почти в три раза меньше - $1,1 млн. Все победители станут членами жюри, которое будет отбирать лауреатов в следующем году. За что наградили Концевича
Концевич работает в Институте высших научных исследований, расположенном под Парижем. Он награжден за вклад в несколько областей математики, включая алгебраическую геометрию, теорию деформаций, симплектическую топологию, гомологическую алгебру и динамические системы.
В 2012 году Концевич, в честь которого были названы сразу несколько интегралов, был удостоен еще одной научной премии, также учрежденной Мильнером, - за исследования в области фундаментальной физики. В послужном списке ученого - выпускника мехмата МГУ - также Филдсовская премия (1998) и премия Крафорда, которую ему вручил в 2008 году король Швеции.
"Математика - самая фундаментальная из всех наук. Это язык, на котором они все написаны. Лучшие математические умы приносят пользу всем нам, расширяя сферу человеческого знания", - заявил Мильнер. "В нынешнем веке математика играет принципиально важную роль для прогресса человечества. Лауреаты премии этого года внесли огромный вклад в науку, и мы рады их достижениям", - отметил, в свою очередь, Цукерберг. Награждение победителей состоится в ноябре этого года в Калифорнии.
Ранее, в 2012 году, Концевич стал лауреатом премии Fundamental Prize по физике. Эту награду, соучредителем которой также является Мильнер, ученый получил за вклад в современную математическую физику, а именно разработку гомологической зеркальной симметрии и исследования явлений узлов пересечений стены. На сегодняшний момент Концевич занимает должность постоянного профессора в Институте высших научных исследований в Бюр-сюр-Иветт под Парижем.
Премия Breakthrough Prize учреждена Юрием Мильнером, совладельцем Mail.ru Group, и Марком Цукербергом, генеральным директором и одним из основателей Facebook. С 2013 года премия ежегодно присуждается в области исследований продолжительности человеческой жизни, биомедицины и наук о жизни. Вручение премии в области математики состоится впервые.
Все даты в формате GMT
3 час. Хитов сегодня: 0
Права: смайлы да, картинки да, шрифты да, голосования нет
аватары да, автозамена ссылок вкл, премодерация откл, правка нет
vesti.ru novostinauki.ru elementy.ru zerx.ru compulenta.ru my.mail.ru torrentino.com earth-chronicles.ru ria.ru
- участник сейчас на форуме
- участник вне форума
, а опорные гармоники этого процесса могут представлять интерес для квантовой физики. Как для процессов происходящих в атомном ядре ( протонные матрицы ), так и для моделей взаимодествия релятивистских протонов и других частиц.. 
