Connect with us

Наука

Британские ученые создали аналог песчаных замков размером в несколько атомов

Британские ученые создали аналог песчаных замков размером в несколько атомов

Published

on

Это позволило одновременно подтвердить и опровергнуть выводы полуторавековой давности

Британские ученые создали аналог песчаных замков размером в несколько атомов

© Jane Barlow/PA via AP

ТАСС, 9 декабря. Нобелевский лауреат Андрей Гейм и его коллеги построили самые небольшие "замки из песка". Они сделали это, чтобы проверить формулу Кельвина, которая описывает поведение паров жидкости внутри капилляров. Проверка показала, что это уравнение работает даже для объектов размером в несколько атомов. Статью с описанием расчетов опубликовал научный журнал Nature.

Еще в начале позапрошлого столетия физики заметили, что внутри узких трубок и пористых материалов капли воды и других жидкостей, а также их пары, ведут себя совсем не так, как в относительно крупных сосудах. В частности, вода и керосин могут подниматься вверх через нить фитиля или по стенкам очень тонких стеклянных трубок-капилляров, преодолевая действие силы гравитации.

Благодаря другому примеру этого явления мы можем создавать песчаные замки и другие сложные конструкции из сыпучих материалов, гранулы которых удерживаются на месте благодаря скоплению воды в порах между ними. Этот эффект широко используют в быту и промышленности, кроме того, это один из важнейших инструментов по транспортировке веществ в живых организмах.

Впервые это явление теоретически описал в 1871 году британский физик Уильям Томсон, лорд Кельвин. Ученый связал этот эффект с тем, как меняется смачиваемость и давление пара воды и других жидкостей внутри капилляров и других узких сосудов. Он придумал формулу, с помощью которой можно просчитывать поведение жидкостей в подобных условиях. Ученые используют ее до сих пор.

Гейм и его коллеги проверили одно из предположений Кельвина. Ученый считал, что с помощью его уравнения нельзя просчитывать поведение молекул воды в условиях, когда ширина капилляров становится крайне малой.

За последние годы ученые выяснили, что это не совсем так. Физики обнаружили, что уравнение Кельвина так же корректно описывает поведение даже самых мелких капилляров, диаметром в несколько десятков и сотен нанометров. Поэтому ученые из Великобритании и Китая решили провести аналогичный эксперимент на атомных масштабах.

Для этого Гейм и его коллеги построили своеобразные атомные аналоги "замков из песка", которые состояти не из частиц кварца, а из плоских кристаллов графита и слюды, а также полосок графена и других двумерных материалов.

Ученые уложили их друг на друга таким образом, что внутри этой конструкции возникло множество просветов-капилляров толщиной в одну или три-четыре молекулы воды. Ученые помещали эту конструкцию в емкость с разным уровнем влажности воздуха и следили, как менялась форма графитовых или слюдяных стенок этих "замков".

Конструкция вела себя ровно так, как это предсказывает формула Кельвина. В частности, при нулевом или низком уровне влажности стенки "замка" проседали, а когда она увеличивалась до 80-90%, стенки резко выпрямлялись. Это было связано с появлением слоя жидкости внутри капилляров.

"Лорд Кельвин удивился бы, если бы узнал, что его формула, которая описывает поведение капилляров толщиной в миллиметры, работает даже на атомном уровне. В его оригинальной статье 1871 года эта возможность отрицается. Поэтому можно сказать, что мы одновременно и подтвердили, и опровергли его идею", – прокомментировал Гейм.

Гейм и его коллеги попытались теоретически объяснить это явление. Для этого они детально просчитали поведение молекул воды в подобной конструкции из кусочков графена, графита и слюды. Расчеты показали, что внутри капилляров таких небольших размеров создается огромное давление. Оно подавляет те физические процессы, которые раньше считали препятствием для работы формулы Кельвина на столь малых масштабах.

"Я ожидал, что классическая физика полностью перестанет работать на подобных масштабах. Но оказалось, что старое уравнение вполне нормально работает. Теперь мы можем расслабиться, так как мы нашли экспериментальное и теоретическое объяснение всем тем странностям в работе нанокапилляров, которые были открыты за последние годы", –подытожил коллега Гейма Цянь Ян.

Наука

Cеверный Ледовитый океан может перестать замерзать в сентябре уже к 2055 году

Cеверный Ледовитый океан может перестать замерзать в сентябре уже к 2055 году

Published

on

Ученые допускают, что к 2100 году период года, когда океан будет полностью свободным ото льда, достигнет четырех месяцев

МОСКВА, 27 февраля. /ТАСС/. Международная группа исследователей спрогнозировала изменения состояния Северного Ледовитого океана под влиянием климата, согласно которым он перестанет покрываться льдом в сентябре уже через 35 лет. Об этом в субботу ТАСС сообщил один из авторов работы, старший научный сотрудник лаборатории моделирования океанских биогеохимических циклов Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН Станислав Мартьянов.

"Нам удалось смоделировать последствия влияния изменения климата при различных сценариях роста уровня парниковых газов на экосистему Северного Ледовитого океана. Были учтены такие факторы как снижение площади ледяного покрова, изменения температуры и солености воды. Согласно полученным расчетам на основе одной из использованных математических моделей, Северный Ледовитый океан к 2055 году достигнет свободного ото льда состояния в сентябре. При этом к концу XXI столетия период года, когда океан будет полностью свободным ото льда, будет постепенно увеличиваться и достигнет к 2100 году уже четырех месяцев — с середины июля по середину ноября", — сказал ТАСС ученый.

Авторы работы также прогнозируют снижение концентрации питательных веществ в Северной Атлантике в зимнее время к концу века, причиной которого станет более низкая интенсивность перемешивания слоев океанической воды. Ученые также не исключили, что во второй половине столетия из-за роста уровня в Печорском море может произойти ряд наводнений. При этом в районе Балтийского моря, согласно расчетам, в ближайшие десятилетия будет возрастать частота экстремально теплых зим.

"Ранее подобные исследования изменения климата региональных масштабов были ограниченными — наличие открытых морских границ создавало несогласованность граничных условий и атмосферных воздействий для региональных моделей. Данная работа позволила использовать одну и ту же климатическую модель, результаты расчетов которой использовались далее в региональных моделях океана. Это существенно повышает корректность поставленной задачи и ее решения", — пояснил исследователь.

В исследовании приняли участие ученые из Германии, Финляндии, Эстонии и России. Нашу страну в международной исследовательской группе представили специалисты Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН и Российского государственного гидрометеорологического университета. Работа поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).

Continue Reading

Наука

Российские ученые исследуют древние вирусы из вечной мерзлоты возрастом 200 тыс. лет

Российские ученые исследуют древние вирусы из вечной мерзлоты возрастом 200 тыс. лет

Published

on

Найденные микроорганизмы могут быть полезны в создании новых антибиотиков, сообщил завлабораторией функциональной геномики и протеомики микроорганизмов Института экспериментальной медицины Артемий Гончаров

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 27 февраля. /ТАСС/. Ученые Института экспериментальной медицины Министерства науки и высшего образования (ИЭМ) в марте начнут исследования древних бактерий и вирусов, которые извлекут из отложений вечной мерзлоты в Якутии возрастом около 200 тыс. лет. Ученые рассчитывают, что найденные микроорганизмы могут быть полезны в создании новых антибиотиков, сообщил в субботу ТАСС заведующий лабораторией функциональной геномики и протеомики микроорганизмов ИЭМ доктор медицинских наук Артемий Гончаров.

"В Верхоянском районе Якутии есть Батагайский термокарстовый кратер — это огромная воронка, которая сформировалась в результате деградации вечной мерзлоты. Само по себе место интересно тем, что это одно из самых холодных мест в Северном полушарии. Но в то же время, это место, где не было каких-то глобальных геологических изменений, соответственно, отложения вечной мерзлоты, они находятся в ненарушенном виде на протяжении как минимум 200 тыс. лет по тем данным, которые нам дали геологи. Мы попытаемся отыскать там древние бактерии, и, что самое главное — древние вирусы древних бактерий — бактериофаги", — рассказал собеседник агентства.

По словам ученого, получить эти микроорганизмы можно после бурения скважины в этом районе и извлечения кернов. "Мы получим непрерывный ряд биологических образцов, которые характеризуют почву вместе с бактериями, которые там жили, в хронологическом порядке, по слоям", — пояснил Гончаров. Он добавил, что в прошлом году уже прошли работы по бурению, в которых принимал участие и сам представитель ИЭМ.

"В этом году, в марте я собираюсь отправиться в Якутск и уже там, непосредственно, будут начаты эти исследования. Мы отберем фрагменты кернов и начнем работать с ними микробиологическими и молекулярно-генетическими методами. А дальше переместим их в Санкт-Петербург и будем работать в лаборатории в ИЭМ", — рассказал Гончаров. По его словам, ученым предстоит оценить, насколько найденные микроорганизмы могут быть применимы в современной медицине, в частности, для создания новых антибиотиков.

"Мы заинтересованы в том, чтобы как можно скорее получить практические результаты. Мы видим, что ситуация с антибиотикорезистентностью очень тяжелая и в интересах и наших, и общества как можно скорее получить прототипы препаратов для лечения внутрибольничных инфекций, а потом уже и довести их до производства", — пояснил заведующий лабораторией.

Как отметил специалист, с разных точек зрения полученные керны сейчас изучают несколько групп ученых. В их числе представители Ботанического института им В.Л. Комарова РАН, Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова, Сассекскского университета (Британия) и ряда других.

Continue Reading

Наука

Зараженные передают коронавирус другим членам семьи минимум в 10% случаев

Зараженные передают коронавирус другим членам семьи минимум в 10% случаев

Published

on

В случае семей из двух человек этот показатель чуть выше – около 14%

Зараженные передают коронавирус другим членам семьи минимум в 10% случаев

© Сергей Бобылев/ТАСС

ТАСС, 26 февраля. Коронавирусная инфекция внутри семьи передается в среднем в 10% случаев. К такому выводу пришли медики из Гарвардского университета, статью которых опубликовал научный журнал JAMA Network Open.

Из общих соображений следует, что если один из членов семьи заразится коронавирусом нового типа, то скорее всего вскоре он заразит остальных членов семьи, знакомых и даже домашних питомцев. Однако экспериментальных подтверждений этому у ученых раньше не было.

Их получили в своем новом исследовании американские эпидемиологи под руководством профессора Гарвардского университета (США) Джошуа Метлэя. Они наблюдали за здоровьем более чем 7 тыс. жителей Бостона, которые заразились коронавирусом нового типа в промежутке между мартом и маем 2020 года и попали при этом в больницу.

Ученые выяснили, сколько у каждого из участников исследования было членов семьи, а также определили, насколько они были предрасположены к COVID-19, то есть был ли у них диабет, гипертония, ожирение и другие факторы риска.

Потенциально уязвимы перед инфекцией оказались более 18 тыс. членов семей участников исследования. Метлэй и его коллеги попытались определить, как много из них впоследствии заболели коронавирусной инфекцией непосредственно от своих родственников.

Ученые насчитали чуть более 1,8 тыс. случаев передачи коронавируса, то есть члены семьи заражают друг друга напрямую примерно в 10,1% случаев. Если сузить анализ до семей, которые состоят лишь из двух человек, этот показатель увеличивался до 13,8%.

"Наша оценка в целом совпадает с выводами коллег, которые отслеживали контакты зараженных. Это говорит, что передача SARS-CoV-2 внутри семей играет важную роль в развитии эпидемии", – пишут исследователи.

Метлэй и его коллеги не исключают, что реальное количество случаев передачи COVID-19 может быть больше, так как родственники больных далеко не всегда обращаются за помощью к врачам, если чувствуют недомогание.

Зараженные передают коронавирус другим членам семьи минимум в 10% случаев

 

Continue Reading
Advertisement

Последние новости

От оперы до Queen: солистки Soprano показали премьеру "10" От оперы до Queen: солистки Soprano показали премьеру "10"
Культура2 часа ago

От оперы до Queen: солистки Soprano показали премьеру «10»

Эту премьеру из-за пандемии пришлось переносить трижды. Зато теперь Soprano дали сразу два концерта, и всякий раз в зале было...

Наука2 часа ago

Cеверный Ледовитый океан может перестать замерзать в сентябре уже к 2055 году

Ученые допускают, что к 2100 году период года, когда океан будет полностью свободным ото льда, достигнет четырех месяцев МОСКВА, 27...

Наука2 часа ago

Российские ученые исследуют древние вирусы из вечной мерзлоты возрастом 200 тыс. лет

Найденные микроорганизмы могут быть полезны в создании новых антибиотиков, сообщил завлабораторией функциональной геномики и протеомики микроорганизмов Института экспериментальной медицины Артемий...

В России появятся трудовые книжки нового образца В России появятся трудовые книжки нового образца
Экономика4 часа ago

В России появятся трудовые книжки нового образца

Трудовые книжки при индивидуальном учете пенсионных прав в РФ не актуальны – глава РСПП Читать 1prime.ru в МОСКВА, 27 фев —...

Появились новые угрозы при покупке квартир Появились новые угрозы при покупке квартир
Экономика4 часа ago

Появились новые угрозы при покупке квартир

На рынке жилья появились новые риски. Главная угроза: квартиру человека за его спиной могут присвоить совершенно посторонние лица. Под ударом...

Диетолог рассказала, при каких болезнях нельзя есть сырые овощи Диетолог рассказала, при каких болезнях нельзя есть сырые овощи
Общество5 часов ago

Диетолог рассказала, при каких болезнях нельзя есть сырые овощи

Принято считать, что в сырых овощах содержатся витамины, которые при приготовлении могут разрушаться. Это так. Но есть у этого правила...

Эксперт объяснила, что ждать россиянам от реформы рынка тепла Эксперт объяснила, что ждать россиянам от реформы рынка тепла
Экономика6 часов ago

Эксперт объяснила, что ждать россиянам от реформы рынка тепла

» Здание тепловой станции © РИА Новости. Владимир Песня Читать 1prime.ru в МОСКВА, 27 фев — ПРАЙМ. «Альтернативная котельная» (новая модель...

Эксперт сказал, какой уровень госдолга помешает росту ВВП России Эксперт сказал, какой уровень госдолга помешает росту ВВП России
Экономика6 часов ago

Эксперт сказал, какой уровень госдолга помешает росту ВВП России

» Рубль © РИА Новости. Нина Зотина Читать 1prime.ru в МОСКВА, 27 фев — ПРАЙМ. Увеличение уровня госдолга России выше 40-50%...

В Госдуме нашли способ поднять пенсии россиянам В Госдуме нашли способ поднять пенсии россиянам
Экономика6 часов ago

В Госдуме нашли способ поднять пенсии россиянам

Выплата пенсии в одном из отделений «Почты России» © РИА Новости. Александр Кряжев Читать 1prime.ru в МОСКВА, 27 фев — ПРАЙМ. Российская...

С 1 января 2023 года в России могут появиться новые трудовые книжки С 1 января 2023 года в России могут появиться новые трудовые книжки
Экономика8 часов ago

С 1 января 2023 года в России могут появиться новые трудовые книжки

Трудовые книжки нового образца могут быть введены в действие с 1 января 2023 года. При этом имеющиеся у работников трудовые...

Популярное