Новая подборка новостей мира науки и техники 17-01-2016
Астрономы зарегистрировали самый мощный и яркий взрыв сверхновой звезды

взрыв сверхновой звезды
Сеть небольших автоматических наземных телескопов ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for SuperNovae), просматривающих небеса в поисках взрывов сверхновых, обнаружила невероятно мощный космический взрыв, яркость которого на пике свечения превышала суммарную яркость свечения всех звезд Млечного Пути в 50 раз. Этот космический объект, получивший название ASASSN-15lh, впервые был обнаружен 14 июня 2015 года. Неделю спустя, астроном Субо Дон (Subo Dong) из Института астрономии и астрофизики Кавли (Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics) Пекинского университета произвел спектральный анализ света от ASASSN-15lh, разложив его на спектральные линии различных химических элементов, и обнаружил нечто из ряда вон выходящее. Результаты измерения отличались от результатов измерений других аналогичных событий столь кардинально, что специализированное программное обеспечение, работающее в автоматическом режиме, не смогло распознать в объекте ASASSN-15lh взрыв сверхновой звезды.
"Мы рассмотрели массу вариантов, включая и экзотические события, отличные от взрыва сверхновой звезды. И ни одна из имеющихся у нас моделей не сработала в данном случае" - рассказывает Субо Дон. Работая совместно с коллегами со всего мира, Субо Дон определил, что объект ASASSN-15lh может принадлежать к редкому классу суперъярких сверхновых. Впоследствии это предположение подтвердилось наблюдениями, проведенными при помощи 10-метрового телескопа South African Large Telescope. Дополнительные наблюдения позволили ученым устранить вероятность того, что яркость сверхновой ASASSN-15lh могла быть повышена за счет некоторых оптических и физических эффектов, в частности эффекта фокусировки света при помощи гравитационных линз, сил гравитации галактик, мимо которых проходит этот свет.

фото сверхновой
Взрыв сверхновой ASASSN-15lh находится на удалении 3.8 миллиардов световых лет от Земли, он настолько ярок, что будь он так близко к Земле, как Сириус, эта сверхновая светила бы столь ярко, как и Солнце. Яркость сверхновой ASASSN-15lh в 200 раз превышает яркость среднестатистического взрыва сверхновой и в два раза - яркость самого сильного взрыва, известного астрономам до последнего времени.
Ученым-астрономам пока неизвестно, что же на самом деле является причиной столь масштабного и мощного космического катаклизма. Согласно одной из теорий, плотная и вращающаяся с большой скоростью нейтронная звезда, известная, как магнетар, является источником энергии этого взрыва. Такая звезда должна вращаться со скоростью не менее 1000 оборотов в секунду, что не очень хорошо вписывается в существующие законы физики, и в момент взрыва кинетическая энергия вращения этой звезды должна быть преобразована в энергию света со 100-процентной эффективностью, что так же невозможно с точки зрения физики.
Вторым вариантом является то, что взрыв ASASSN-15lh был приведен в действие некоторыми экзотическими ядерными реакциями, инициатором которых стала массивная черная дыра, находящаяся в центре этой области пространства. Современной науке пока неизвестны ни такие процессы, ни связанные с ними явления. Кроме этого, ученым еще неизвестно точное положение взрыва ASASSN-15lh относительно положения окружающей его галактики. Но эти данные вскоре будут получены при помощи наблюдений, которые будут проведены в этом году космическим телескопом Hubble Space Telescope.

телескоп
"Наблюдения, проведенные при помощи Hubble, покажут нам, произошел ли этот взрыв прямо в центре галактики, или центр взрыва смещен относительно центра галактики. Если центры взрыва и галактики находятся в одной точке, то события, быстрее всего, связаны со сверхмассивной черной дырой".
Еще одной загадкой для ученых является сама галактика, в недрах которой произошел взрыв ASASSN-15lh. Большинство суперъярких взрывов сверхновых происходят в недрах маленьких карликовых галактик, в которых наблюдается интенсивное формирование молодых звезд. В отличие от этого, взрыв ASASSN-15lh произошел в большой и относительно неподвижной галактике, размер и масса которой превышают в три раза параметры Млечного Пути.
Источник
Управляемые микророботы Spermbots позволят решить проблему бесплодия

фото оплодотворения яйцеклетки
В традиционный процесс размножения людей и других животных природа заложила идею достижения положительного результата за счет количества попыток. В большинстве случаев из 200-500 миллионов сперматозоидов к яйцеклетке успешно добирается максимум сотня, и только считанные единицы из их числа оказываются способными проникнуть внутрь яйцеклетки и выполнить свое предназначение. На этот процесс оказывает влияние такое большое количество посторонних факторов, что абсолютно удивительно, как вообще людям удается продолжать свой род в течение всего рока существования человека как вида.
Одной из проблем, приводящих к бесплодию, т.е. к невозможности нормального оплодотворения, является малая подвижность сперматозоидов у некоторых людей, при том, что во всем остальном эти сперматозоиды полностью здоровы и функциональны. Существуют методы решения этой проблемы, такие как искусственное оплодотворение или экстракорпоральное оплодотворение, но такие методы крайне дороги и не всегда дают желаемый результат.
Для решения проблемы бесплодия ученые из Института интегральных нанонаук (Institute for Integrative Nanosciences), Дрезден, Германия, разработали футуристическую технологию, которая позволяет превратить отдельный сперматозоид в управляемого робота-киборга, которого можно "провести" по необходимому пути и помочь ему проникнуть внутрь яйцеклетки.
Основой разработанной германскими исследователями технологии является своего рода экзоскелет, в который облачается отдельный сперматозоид. Этот экзоскелет изготовлен из полимера, покрытого слоем металла, который оборачивается подобно пружине вокруг хвоста сперматозоида. Прикладываемое внешнее магнитное поле задаваемой формы и полярности заставляет все это вращаться вокруг своей оси и двигаться вперед. А одновременное управление и контроль за перемещениями микроробота Spermbot может производиться при помощи установки MRI.
На приведенном ниже видеоролике процесс, проведенный в чашке Петри, демонстрируется во всех деталях. Сперматозоид, облаченный в экзоскелет, с "головокружительной" скоростью достигает яйцеклетки и микродвигатель даже помогает ему проникнуть внутрь, делая процесс оплодотворения максимально легким насколько это вообще возможно.
Отметим, что разработанная немецкими учеными технология еще не готова к практическому применению. Но все это является лишь первым шагом в правильном направлении, которое, мы надеемся в будущем, поможет некоторым людям обрести свою толику счастья в жизни.
Источник
Разработана технология индивидуального управления микророботами при помощи мини-силовых полей

схема управления микророботами
Группа исследователей из университета Пурду (Purdue University), при помощи технологии, которую можно охарактеризовать термином "мини-силовое поле", разработала технологию индивидуального управления перемещениями микророботов. Заметим, что все ранее разработанные технологии управления микророботами при помощи магнитных и других полей позволяют контролировать лишь синхронное движение групп микророботов, что значительно сужает количество областей использования таких технологий. Новая же технология позволит использовать микроскопические машины в медицине, в науке, в производстве миниатюрной электроники и микроэлектромеханических машин.
"Мы стремились дать каждому из роботов возможность независимого передвижения, именно так они смогут работать совместно над выполнением одной общей задачи" - рассказывает Дэвид Каппеллери (David Cappelleri), - "Теперь таких роботов можно рассматривать как муравьев, которые совместными усилиями могут поднимать и перемещать весьма массивные предметы. При этом, вся масса роботов может быть разделена на группы, занимающиеся выполнением своих собственных задач".
"Микророботы настолько малы, что нет никакой возможности поместить внутрь их собственный двигатель и источник энергии" - рассказывает Каппеллери, - "Все подобные роботы приводятся в действие энергией из внешнего источника и магнитное поле как раз и является одним из таких источников. А использование матрицы миниатюрных катушек позволяет нам формировать мини-силовые поля любой степени сложности, заставляющие двигаться микророботов по заданному пути".
Микророботы, используемые в данной технологии, являются миниатюрными дисками, диаметром около 2 миллиметров, из магнитного материала. Однако в дальнейшем будет возможно сократить размеры микророботов до 250 микрон, до размера, сопоставимого с размером частички пыли.
В предыдущих технологиях управления микророботами использовались магнитные катушки, установленные по периметру рабочей области, внутри которой эти роботы могли функционировать. Однако, такой метод создания глобального магнитного поля не очень хорошо подходит для реализации индивидуального управления отдельными микророботами. Поэтому исследователи пошли другим путем. Они, при помощи технологий, используемых для производства электронных печатных плат, создали матрицу микрокатушек, диаметр которых равен 4 миллиметрам. Для каждой катушки обеспечивается индивидуальное управление направлением и силой текущего через нее электрического тока. Компьютер системы управления рассчитывает необходимые траектории перемещения микророботов, определяет последовательность включения и параметры тока через отдельные катушки. И после этого каждый микроробот начинает перемещаться при помощи сил магнитного притяжения или отталкивания.
Основной целью, для чего создавались технологии управления микророботами, является производство микроэлектромеханических устройств. Такие микророботы должны будут справиться с процессом сборки сложных устройств из различных компонентов, размеры которых не позволяют увидеть их невооруженным глазом. И эта задача является весьма и весьма сложной. Кроме этого, микророботы могут быть использованы для решения задач другого класса, к примеру, для сортировки и манипуляции с живыми клетками, для поисков злокачественных клеток и т.п. И в данном случае микрокатушки, управляющие движениями роботов, могут быть установлены прямо на дне чашки Петри.
В настоящее время ученые работают над проблемой миниатюризации всех компонентов системы управления движением микророботов, пытаясь при их помощи собрать компоненты опытных микроэлектромеханических устройств. И основным препятствием в реализации всего этого являются так называемые силы Ван-Дер-Вальса, силы притяжения между молекулами, которые особо сильно проявляются на микроуровне и становятся причиной увеличения трения, сил, которые мешают движению микророботов.
Источник
MesoGlue - новый "металлический клей", способный заменить сварку и пайку в некоторых случаях

фото процессора с радиатором
Обычно, если требуется надежно скрепить две металлические детали, используется или сварка, или пайка в зависимости от размеров деталей и от вида материала, из которого они изготовлены. В обоих случаях металлические детали подвергаются воздействию высокой температуры, что может вызвать повреждения, в случае электроники, и даже стать причиной взрывов, к примеру, при сварке газовых труб. Для замены сварки в особо критических случаях ученые из Северо-восточного университета в Бостоне разработали MesoGlue, уникальный клеящий состав, способный связать металлические детали с деталями из других материалов и который работает при комнатной температуре.
Разработанный группой, возглавляемой профессором Хэнкэном Хуанем (Hanchen Huang), MesoGlue состоит из микроскопических сфер, имеющих металлическое ядро. Внешние оболочки некоторых из этих микросфер покрыты индием, а поверхность других покрыта слоем галлия. Когда слой клея оказывается зажатым между двумя склеиваемыми поверхностями, сферы, покрытые индием, группируются возле одной поверхности, а сферы, покрытые галлием - возле другой. В обоих случаях, наносферы формируют на поверхности нечто, напоминающее гребешок расчески.
"Если вы берете две расчески и начинаете их соединять, зубцы их гребешков плотно входят друг в друга" - объясняет Пол Элиот (Paul Elliott), один из исследователей, - "Практически такой же процесс происходит и с нашим клеем. "Зубцы" из наносфер расположены достаточно плотно, тем не менее, они достаточно хорошо входят друг в друга, обеспечивая высокое качество склейки".

схема склеивания деталей
Когда индий и галлий входят в контакт, они формируют сплав, который обволакивает металлические ядра всех наносфер и формирует из этого всего цельный слой. В результате получается клеевое соединение, которое по прочности сопоставимо со сварочным швом или с пайкой. В отличие от других полимерных клеев, клей MesoGlue обладает высокой тепловой и электрической проводимостью, на прочность клеевого соединения не влияет ни высокая температура, ни повышенная влажность, а для формирования надежного соединения требуется применение не очень сильного давления.
"Металлический клей имеет практически неограниченное поле применения, в основном, в области электроники" - рассказывает профессор Хуань, - "Являясь превосходным проводником тепла, клей может выполнять функцию теплопроводной пасты. А высокая электрическая проводимость позволит использовать клей MesoGlue в качестве замены припоя там, где воздействие тепла на скрепляемые детали нежелательно или недопустимо. Клей MesoGlue может использоваться в производстве солнечных батарей, компонентов вычислительной техники и мобильной электроники".
"Сейчас мы работаем над превращением клея MesoGlue в жидкость, которую можно будет паковать в традиционные тюбики. И после этого процедура его использования ничем не будет отличаться от использования любого другого клея" - рассказывает Пол Элиот.
Источник
Использование графена позволило ученым сделать снимки молекул различных белков

фото молекулы белка
Вы подумали бы несколько раз, прежде чем сделать селфи-снимок, если бы вспышка камеры была бы достаточно яркой для того, чтобы сжечь поверхность вашей кожи. Ученые-биологи постоянно сталкиваются с подобной проблемой в попытках изучения структуры молекул различных белков, ведь большинство современных методов съемки способно разрушить эти молекулы. И лишь недавно, при помощи графена, формы углерода одноатомной толщины, ученые получили возможность сделать первые снимки молекул некоторых белков.
Изображения молекул белков позволяют ученым лучше понять их структуру и функции. Эти знания используются при лечении некоторых заболеваний, вызванных неправильным функционированием некоторых белков, к примеру, болезни Альцгеймера. Но современные методы съемки, такие, как рентгеновская кристаллография и криоэлектронная микроскопия, полагаются на данные усреднения миллионов снимков молекул, что дает достаточно "расплывчатые" результаты.
Усреднение данных необходимо из-за того, что освещение молекул рентгеновскими лучами или потоками высокоэнергетических электронов разрывает химические связи между атомами молекул и вызывает повреждения этих молекул. Это, в свою очередь, не позволяет получить полную картину за один раз, кроме этого, очень трудно удержать одну единственную молекулу в неподвижности достаточно долго для того, чтобы произвести полную съемку ее структуры. Однако, Жан-Николас Лонгчамп (Jean-Nicolas Longchamp) и его коллеги из университета Цюриха, Швейцария, придумали новый способ, позволяющий обойти все вышеперечисленные ограничения.
Для проведения съемки раствор, содержащий белок, распыляется над поверхностью листа графена. Растворитель испаряется и на поверхности графена остаются лишь молекулы белка. Затем графеновая пленка помещается под объектив электронного голографического микроскопа, который, используя взаимодействие между его электронами и электронами молекулы, производит изображение молекулы.

фото разных молекул белков
В этом виде электронного микроскопа используются низкоэнергетические электроны, которые не производят повреждений структуры молекулы. Ранее использованию этого инструмента для подобных целей мешало то, что такие электроны не могут беспрепятственно проходить сквозь образец, основание на котором он находится и достигать датчика микроскопа. "В оптической микроскопии для этого используют прозрачные предметные стекла, пропускающие свет практически без искажений. А для электронной микроскопии мы впервые использовали тонкий графен" - рассказывает Жан-Николас Лонгчамп, - "Основание из графена настолько тонко, что даже самые низкоэнергетические электроны проходят беспрепятственно сквозь него".
Используя новый метод, ученые сделали снимки молекул нескольких видов известных белков, таких, как гемоглобин, которые имеют размеры в несколько нанометров. Полученные снимки достаточно точно совпадают с молекулярными моделями и с данными, полученными при помощи рентгеновской кристаллографии.
Проверив работоспособность новой технологии съемки на известных молекулах, ученые в самом ближайшем времени собираются сделать снимки тех молекул, которые невозможно получить любыми другими способами. И полученные данные можно будет использовать в разработке новых методов лечения некоторых видов заболеваний. "Существует некоторое количество болезней, которые связаны с неправильной структурой и функциями определенных белков" - рассказывает Жан-Николас Лонгчамп, - "Наш новый метод съемки позволит определить различия в структуре "здоровых" и "больных" белков и, возможно, определить эффективные методы лечения".
Источник
Ученые обнаружили самый высокоэнергетический свет, излучаемый звездой, диаметром в несколько километров

схема излучения звезды
Ученые-астрономы, работающие с обсерваторией MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov), сообщили об обнаружении самых высокоэнергетических среди известных ученым импульсов излучения, источником которых является нейтронная звезда, находящаяся в центре сверхновой 1054 A.D., которая известна под названием пульсара Краба. Этот пульсар является остатком звезды, взрыв которой породил Крабовидную туманность. Пульсар имеет массу, в 1.5 раза превосходящую массу Солнца, сконцентрированную в теле, диаметром всего в 10 километров. Пульсар вращается со скоростью 30 оборотов в секунду и он окружен сильнейшим магнитным полем, напряженность которого превышает напряженность магнитного поля Солнца в десять тысяч миллиардов раз.
Магнитное поле, формирующее магнитосферу нейтронной звезды, столь сильно, что электрические заряды, циркулирующие в теле звезды, вращаются синхронно с ее поверхностью. Вращение магнитного поля, в свою очередь, создает сильное электрическое поле, которое в буквальном смысле отрывает электроны от поверхности, ускоряет их и формирует потоки высокоэнергетических электронов, направленные в пространство. Эти потоки электронов являются источником излучения различных длин волн, которые регистрируются радиотелескопами каждый раз, когда направление луча электронов совпадает с направлением на Землю.
В 2011 году обсерватории MAGIC и VERITAS обнаружили в излучении пульсара очень высокоэнергетические фотоны. "Мы провели массу тщательных исследований пульсара Краба при помощи обсерватории MAGIC, направленных на выявление процессов, стоящих позади этого явления" - рассказывает Эмма де Она Вилхелми (Emma de Ona Wilhelmi), ученая из Института исследований космоса (Institute of Space Sciences, IEEC-CSIC), Барселона, Испания, - "Также мы измерили уровень энергии этих фотонов. Полученные нами значения, находящиеся на уровне нескольких тераэлектронвольт (ТэВ), в несколько раз превышают значения, полученные в ходе предыдущих исследований. И это ломает все теоретические модели, описывающие процессы, происходящие в нейтронных звездах".
Высокоэнергетические фотоны прибывают к Земле в виде двух сфокусированных лучей, которые, согласно теории, должны образоваться где-то вдалеке от нейтронной звезды, на дальнем конце ее магнитосферы или еще дальше, в пределах потоков заряженных частиц, разогнанных до релятивистских скоростей, которые циркулируют в районе пульсара. Самым интересным является то, что лучи высокоэнергетических фотонов прибывают одновременно с лучами радио- и рентгеновского излучения, которые образуются, как известно, в пределах магнитосферы звезды. Столь четкая синхронизация лучей излучения различных диапазонов и различных энергий указывает на то, что необычно яркий источник микроволнового излучения занимает очень небольшую область в пространстве, окружающем нейтронную звезду.
"Вопрос о том, где и как формируются лучи высокоэнергетических фотонов, остается тайной, которая совершенно не укладывается в существующие теории и модели" - рассказывает Дэвид Каррето Фидэлго (David Carreto Fidalgo), ученый из мадридского университета Комплутенсе (Complutense University of Madrid), - "Эффекты, проявлением которых являются вышеупомянутые лучи, лежат где-то за пределами понимания современной физики".
Следует заметить, что пульсар Краба, наряду с нашим Солнцем, является одним из наиболее подробно исследованных в различных энергетических диапазонах космических объектов. Он расположен на расстоянии 6500 световых лет от Земли в центре намагниченной туманности, располагающейся в области созвездия Тельца. Пульсар Краба - один из самых мощных пульсаров в нашей галактике, а излучаемые им высокоэнергетические фотоны имеют энергию, в несколько миллиардов раз превышающую энергию фотонов видимого света.
Обсерватория MAGIC является наземным гамма-телескопом, расположенным на Канарских островах. Основу системы составляют два телескопа Черенкова, диаметр зеркала одного из которых составляет 17 метров. Эти телескопы способны увидеть одновременно десятки миллиардов потоков гамма-лучей, энергия которых в десятки триллионов раз превышает энергию лучей видимого света. Обсерватория MAGIC была построена совместными усилиями более чем 160 организаций из Германии, Испании, Италии, Швейцарии, Польши, Финляндии, Болгарии, Хорватии, Индии и Японии.
Источник
Создана аккумуляторная батарея, отключающаяся в случае перегрева и восстанавливающая функционирование после охлаждения

токопроводящая пленка
Ученые из Стэнфордского университета разработали новый тип безопасных литий-ионных аккумуляторных батарей, которые самостоятельно отключаются в случае их перегрева выше определенной температуры. Это позволит избежать повторения случаев возгорания батарей ноутбуков, смартфонов и других электронных устройств, которые происходят с завидной периодичностью. При понижении температуры батареи до нормального уровня ее нормальное функционирование полностью возобновляется.
Типичный литий-ионный аккумулятор состоит из двух электродов и слоя жидкого или гелеобразного электролита, через который производится ионный обмен. Достаточно большая часть аккумуляторных батарей выпускается в бескорпусном исполнении и любой прокол, деформация или даже приложение усилия к мягкому пакету батареи приводит к возникновению короткого замыкания, в точке которого при заряде начинает интенсивно выделяться тепло. При нагреве электролита до 150 градусов Цельсия может произойти возгорание электролита и даже небольшой взрыв.
В основе структуры новой батареи лежать принципы, использованные ранее для создания датчика, контролирующего температуру человеческого тела, который в свое время был разработан группой из Стэнфорда, возглавляемой профессором Жнаном Бао (Zhenan Bao). Датчик представляет собой лист пластика, заполненного внутри крошечными никелевыми частицами, поверхность которых усеяна наноразмерными шипами. Однако в аккумуляторной батарее остроконечные никелевые частицы дополнительно покрыты слоем графена, углерода одноатомной толщины, что позволило увеличить электрическую проводимость материала.

элементы пленки под увеличением
Для того, чтобы пластиковая пленка могла проводить электрический ток, требуется чтобы никелевые частицы физически касались друг друга своими шипами. Однако, при нагреве полиэтиленовой пленки она расширяется, расстояние между никелевыми частицами увеличивается, электрический контакт пропадает и ток не может больше течь через батарею. По мере охлаждения полиэтилен сокращается, частицы снова начинают контактировать друг с другом и работоспособность батареи постепенно восстанавливается.
Следует отметить, что чувствительность такой системы тепловой защиты аккумуляторной батареи в 10 тысяч раз превышает чувствительность других устройств защиты, использующих твердотельные датчики температуры, прикрепляемые к наружной поверхности батареи. Диапазон температуры срабатывания защиты и некоторые другие параметры могут регулироваться в процессе производства устройств путем изменения плотности частиц в полимере, типа полимера и геометрических размеров никелевых частиц.
"Мы разработали первую батарею, которая может самостоятельно отключиться в случае угрозы критического перегрева и возгорания" - рассказывает профессор Бао, - "При охлаждении батарея снова самовосстанавливается, не претерпевая изменений ее электрической емкости и других параметров".
Источник
Ученые создали "печатный пресс" для наночастиц

схема нанопресса
Исследователи из факультета химии университета МакГилла (McGill University) создали то, что можно назвать самым маленьким в мире "печатным прессом". Используя синтетическую ДНК в качестве "строительных лесов", ученые научились оперировать золотыми наночастицами, диаметром в миллионную долю миллиметра, и формировать из них упорядоченные структуры, которые можно использовать в научных исследованиях, в биотехнологиях и медицине.
Золотые наночастицы, обладающие целым рядом уникальных электронных, оптических, химических и физических свойств, представляют собой предмет повышенного интереса со стороны ученых. Однако, в настоящее время все попытки создать и использовать в своих целях конгломераты золотых наночастиц в большинстве случаев походят на попытки перемешивания в стакане кучки шестеренок, винтиков и прочих деталей часовых механизмов в надежде получить собранные и работающие часы Rolex.
Золотые наночастицы использовались людьми, начиная со средневековья, к примеру, производителями витражного стекла, которые добавляли хлорид золота в расплавленное стекло для придания ему ярко-красного цвета. Однако, такой процесс носил случайный характер и был малоэффективен. Для того, чтобы максимально использовать все ценные свойства наночастиц, наночастицы, введенные в состав другого материала, должны быть упорядочены, распределены равномерно по всему объему или сгруппированы в нечто наподобие крошечных нанокристаллов, состоящих из миллионов частиц. Естественно, что простейшими методами производства, такими, как даже самое тщательное перемешивание, добиться вышеуказанного невозможно.
Группа из университета МакГилла использовала идею, в основе которой лежит применение ДНК в качестве средства упорядочивания наночастиц. А принципы, заложенные в этой идее, весьма напоминают принципы управления генетическим материалом внутри клеток живых организмов.

схема технологии нанопресса
Для использования ДНК требуется то, чтобы относительно короткие цепочки синтетической молекулы прикрепились к поверхности золотой наночастицы в определенных местах. Именно в этом случае они становятся способными соединяться с другими цепочками и формировать из прикрепленных к ним наночастиц трехмерные структуры с заранее заданной формой. Ученые уже предпринимали попытки реализации этой идеи, однако все разработанные ранее технологии были весьма сложными и трудоемкими. Решением этой проблемы стало создание дополнительной структуры из ДНК, которая работает как наноразмерный печатный пресс, при помощи которого можно обработать не одну, а множество золотых наночастиц.
Когда золотая наночастица входит в соприкосновение со структурой из ДНК, она наталкивается на участок, обладающий повышенными "липкими" химическими свойствами. После этого под воздействием чистой дистиллированной воды ненужные участки ДНК удаляются и к поверхности наночастицы остаются прикрепленными лишь необходимые участки молекул. После того, как "отсоединенная" структура из ДНК попадает в среду, наполненную короткими цепочками, она соединяется с соответствующими цепочками, восстанавливает свою структуру и может быть использована для "штамповки" очередной наночастицы.
В настоящее время ученые из университета МакГилла занимаются исследованиями многообразия структур из золотых наночастиц, которые можно получить, используя новую технологию ДНК-печати. Среди этого многообразия могут находиться структуры, обладающие свойствами, необходимыми для некоторых конкретных областей применения, к примеру, для разрушения раковых клеток в теле человека без нанесения вреда соседним здоровым тканям.
Источник

взрыв сверхновой звезды
Сеть небольших автоматических наземных телескопов ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for SuperNovae), просматривающих небеса в поисках взрывов сверхновых, обнаружила невероятно мощный космический взрыв, яркость которого на пике свечения превышала суммарную яркость свечения всех звезд Млечного Пути в 50 раз. Этот космический объект, получивший название ASASSN-15lh, впервые был обнаружен 14 июня 2015 года. Неделю спустя, астроном Субо Дон (Subo Dong) из Института астрономии и астрофизики Кавли (Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics) Пекинского университета произвел спектральный анализ света от ASASSN-15lh, разложив его на спектральные линии различных химических элементов, и обнаружил нечто из ряда вон выходящее. Результаты измерения отличались от результатов измерений других аналогичных событий столь кардинально, что специализированное программное обеспечение, работающее в автоматическом режиме, не смогло распознать в объекте ASASSN-15lh взрыв сверхновой звезды.
"Мы рассмотрели массу вариантов, включая и экзотические события, отличные от взрыва сверхновой звезды. И ни одна из имеющихся у нас моделей не сработала в данном случае" - рассказывает Субо Дон. Работая совместно с коллегами со всего мира, Субо Дон определил, что объект ASASSN-15lh может принадлежать к редкому классу суперъярких сверхновых. Впоследствии это предположение подтвердилось наблюдениями, проведенными при помощи 10-метрового телескопа South African Large Telescope. Дополнительные наблюдения позволили ученым устранить вероятность того, что яркость сверхновой ASASSN-15lh могла быть повышена за счет некоторых оптических и физических эффектов, в частности эффекта фокусировки света при помощи гравитационных линз, сил гравитации галактик, мимо которых проходит этот свет.

фото сверхновой
Взрыв сверхновой ASASSN-15lh находится на удалении 3.8 миллиардов световых лет от Земли, он настолько ярок, что будь он так близко к Земле, как Сириус, эта сверхновая светила бы столь ярко, как и Солнце. Яркость сверхновой ASASSN-15lh в 200 раз превышает яркость среднестатистического взрыва сверхновой и в два раза - яркость самого сильного взрыва, известного астрономам до последнего времени.
Ученым-астрономам пока неизвестно, что же на самом деле является причиной столь масштабного и мощного космического катаклизма. Согласно одной из теорий, плотная и вращающаяся с большой скоростью нейтронная звезда, известная, как магнетар, является источником энергии этого взрыва. Такая звезда должна вращаться со скоростью не менее 1000 оборотов в секунду, что не очень хорошо вписывается в существующие законы физики, и в момент взрыва кинетическая энергия вращения этой звезды должна быть преобразована в энергию света со 100-процентной эффективностью, что так же невозможно с точки зрения физики.
Вторым вариантом является то, что взрыв ASASSN-15lh был приведен в действие некоторыми экзотическими ядерными реакциями, инициатором которых стала массивная черная дыра, находящаяся в центре этой области пространства. Современной науке пока неизвестны ни такие процессы, ни связанные с ними явления. Кроме этого, ученым еще неизвестно точное положение взрыва ASASSN-15lh относительно положения окружающей его галактики. Но эти данные вскоре будут получены при помощи наблюдений, которые будут проведены в этом году космическим телескопом Hubble Space Telescope.

телескоп
"Наблюдения, проведенные при помощи Hubble, покажут нам, произошел ли этот взрыв прямо в центре галактики, или центр взрыва смещен относительно центра галактики. Если центры взрыва и галактики находятся в одной точке, то события, быстрее всего, связаны со сверхмассивной черной дырой".
Еще одной загадкой для ученых является сама галактика, в недрах которой произошел взрыв ASASSN-15lh. Большинство суперъярких взрывов сверхновых происходят в недрах маленьких карликовых галактик, в которых наблюдается интенсивное формирование молодых звезд. В отличие от этого, взрыв ASASSN-15lh произошел в большой и относительно неподвижной галактике, размер и масса которой превышают в три раза параметры Млечного Пути.
Источник
Управляемые микророботы Spermbots позволят решить проблему бесплодия

фото оплодотворения яйцеклетки
В традиционный процесс размножения людей и других животных природа заложила идею достижения положительного результата за счет количества попыток. В большинстве случаев из 200-500 миллионов сперматозоидов к яйцеклетке успешно добирается максимум сотня, и только считанные единицы из их числа оказываются способными проникнуть внутрь яйцеклетки и выполнить свое предназначение. На этот процесс оказывает влияние такое большое количество посторонних факторов, что абсолютно удивительно, как вообще людям удается продолжать свой род в течение всего рока существования человека как вида.
Одной из проблем, приводящих к бесплодию, т.е. к невозможности нормального оплодотворения, является малая подвижность сперматозоидов у некоторых людей, при том, что во всем остальном эти сперматозоиды полностью здоровы и функциональны. Существуют методы решения этой проблемы, такие как искусственное оплодотворение или экстракорпоральное оплодотворение, но такие методы крайне дороги и не всегда дают желаемый результат.
Для решения проблемы бесплодия ученые из Института интегральных нанонаук (Institute for Integrative Nanosciences), Дрезден, Германия, разработали футуристическую технологию, которая позволяет превратить отдельный сперматозоид в управляемого робота-киборга, которого можно "провести" по необходимому пути и помочь ему проникнуть внутрь яйцеклетки.
Основой разработанной германскими исследователями технологии является своего рода экзоскелет, в который облачается отдельный сперматозоид. Этот экзоскелет изготовлен из полимера, покрытого слоем металла, который оборачивается подобно пружине вокруг хвоста сперматозоида. Прикладываемое внешнее магнитное поле задаваемой формы и полярности заставляет все это вращаться вокруг своей оси и двигаться вперед. А одновременное управление и контроль за перемещениями микроробота Spermbot может производиться при помощи установки MRI.
На приведенном ниже видеоролике процесс, проведенный в чашке Петри, демонстрируется во всех деталях. Сперматозоид, облаченный в экзоскелет, с "головокружительной" скоростью достигает яйцеклетки и микродвигатель даже помогает ему проникнуть внутрь, делая процесс оплодотворения максимально легким насколько это вообще возможно.
Отметим, что разработанная немецкими учеными технология еще не готова к практическому применению. Но все это является лишь первым шагом в правильном направлении, которое, мы надеемся в будущем, поможет некоторым людям обрести свою толику счастья в жизни.
Источник
Разработана технология индивидуального управления микророботами при помощи мини-силовых полей

схема управления микророботами
Группа исследователей из университета Пурду (Purdue University), при помощи технологии, которую можно охарактеризовать термином "мини-силовое поле", разработала технологию индивидуального управления перемещениями микророботов. Заметим, что все ранее разработанные технологии управления микророботами при помощи магнитных и других полей позволяют контролировать лишь синхронное движение групп микророботов, что значительно сужает количество областей использования таких технологий. Новая же технология позволит использовать микроскопические машины в медицине, в науке, в производстве миниатюрной электроники и микроэлектромеханических машин.
"Мы стремились дать каждому из роботов возможность независимого передвижения, именно так они смогут работать совместно над выполнением одной общей задачи" - рассказывает Дэвид Каппеллери (David Cappelleri), - "Теперь таких роботов можно рассматривать как муравьев, которые совместными усилиями могут поднимать и перемещать весьма массивные предметы. При этом, вся масса роботов может быть разделена на группы, занимающиеся выполнением своих собственных задач".
"Микророботы настолько малы, что нет никакой возможности поместить внутрь их собственный двигатель и источник энергии" - рассказывает Каппеллери, - "Все подобные роботы приводятся в действие энергией из внешнего источника и магнитное поле как раз и является одним из таких источников. А использование матрицы миниатюрных катушек позволяет нам формировать мини-силовые поля любой степени сложности, заставляющие двигаться микророботов по заданному пути".
Микророботы, используемые в данной технологии, являются миниатюрными дисками, диаметром около 2 миллиметров, из магнитного материала. Однако в дальнейшем будет возможно сократить размеры микророботов до 250 микрон, до размера, сопоставимого с размером частички пыли.
В предыдущих технологиях управления микророботами использовались магнитные катушки, установленные по периметру рабочей области, внутри которой эти роботы могли функционировать. Однако, такой метод создания глобального магнитного поля не очень хорошо подходит для реализации индивидуального управления отдельными микророботами. Поэтому исследователи пошли другим путем. Они, при помощи технологий, используемых для производства электронных печатных плат, создали матрицу микрокатушек, диаметр которых равен 4 миллиметрам. Для каждой катушки обеспечивается индивидуальное управление направлением и силой текущего через нее электрического тока. Компьютер системы управления рассчитывает необходимые траектории перемещения микророботов, определяет последовательность включения и параметры тока через отдельные катушки. И после этого каждый микроробот начинает перемещаться при помощи сил магнитного притяжения или отталкивания.
Основной целью, для чего создавались технологии управления микророботами, является производство микроэлектромеханических устройств. Такие микророботы должны будут справиться с процессом сборки сложных устройств из различных компонентов, размеры которых не позволяют увидеть их невооруженным глазом. И эта задача является весьма и весьма сложной. Кроме этого, микророботы могут быть использованы для решения задач другого класса, к примеру, для сортировки и манипуляции с живыми клетками, для поисков злокачественных клеток и т.п. И в данном случае микрокатушки, управляющие движениями роботов, могут быть установлены прямо на дне чашки Петри.
В настоящее время ученые работают над проблемой миниатюризации всех компонентов системы управления движением микророботов, пытаясь при их помощи собрать компоненты опытных микроэлектромеханических устройств. И основным препятствием в реализации всего этого являются так называемые силы Ван-Дер-Вальса, силы притяжения между молекулами, которые особо сильно проявляются на микроуровне и становятся причиной увеличения трения, сил, которые мешают движению микророботов.
Источник
MesoGlue - новый "металлический клей", способный заменить сварку и пайку в некоторых случаях

фото процессора с радиатором
Обычно, если требуется надежно скрепить две металлические детали, используется или сварка, или пайка в зависимости от размеров деталей и от вида материала, из которого они изготовлены. В обоих случаях металлические детали подвергаются воздействию высокой температуры, что может вызвать повреждения, в случае электроники, и даже стать причиной взрывов, к примеру, при сварке газовых труб. Для замены сварки в особо критических случаях ученые из Северо-восточного университета в Бостоне разработали MesoGlue, уникальный клеящий состав, способный связать металлические детали с деталями из других материалов и который работает при комнатной температуре.
Разработанный группой, возглавляемой профессором Хэнкэном Хуанем (Hanchen Huang), MesoGlue состоит из микроскопических сфер, имеющих металлическое ядро. Внешние оболочки некоторых из этих микросфер покрыты индием, а поверхность других покрыта слоем галлия. Когда слой клея оказывается зажатым между двумя склеиваемыми поверхностями, сферы, покрытые индием, группируются возле одной поверхности, а сферы, покрытые галлием - возле другой. В обоих случаях, наносферы формируют на поверхности нечто, напоминающее гребешок расчески.
"Если вы берете две расчески и начинаете их соединять, зубцы их гребешков плотно входят друг в друга" - объясняет Пол Элиот (Paul Elliott), один из исследователей, - "Практически такой же процесс происходит и с нашим клеем. "Зубцы" из наносфер расположены достаточно плотно, тем не менее, они достаточно хорошо входят друг в друга, обеспечивая высокое качество склейки".

схема склеивания деталей
Когда индий и галлий входят в контакт, они формируют сплав, который обволакивает металлические ядра всех наносфер и формирует из этого всего цельный слой. В результате получается клеевое соединение, которое по прочности сопоставимо со сварочным швом или с пайкой. В отличие от других полимерных клеев, клей MesoGlue обладает высокой тепловой и электрической проводимостью, на прочность клеевого соединения не влияет ни высокая температура, ни повышенная влажность, а для формирования надежного соединения требуется применение не очень сильного давления.
"Металлический клей имеет практически неограниченное поле применения, в основном, в области электроники" - рассказывает профессор Хуань, - "Являясь превосходным проводником тепла, клей может выполнять функцию теплопроводной пасты. А высокая электрическая проводимость позволит использовать клей MesoGlue в качестве замены припоя там, где воздействие тепла на скрепляемые детали нежелательно или недопустимо. Клей MesoGlue может использоваться в производстве солнечных батарей, компонентов вычислительной техники и мобильной электроники".
"Сейчас мы работаем над превращением клея MesoGlue в жидкость, которую можно будет паковать в традиционные тюбики. И после этого процедура его использования ничем не будет отличаться от использования любого другого клея" - рассказывает Пол Элиот.
Источник
Использование графена позволило ученым сделать снимки молекул различных белков

фото молекулы белка
Вы подумали бы несколько раз, прежде чем сделать селфи-снимок, если бы вспышка камеры была бы достаточно яркой для того, чтобы сжечь поверхность вашей кожи. Ученые-биологи постоянно сталкиваются с подобной проблемой в попытках изучения структуры молекул различных белков, ведь большинство современных методов съемки способно разрушить эти молекулы. И лишь недавно, при помощи графена, формы углерода одноатомной толщины, ученые получили возможность сделать первые снимки молекул некоторых белков.
Изображения молекул белков позволяют ученым лучше понять их структуру и функции. Эти знания используются при лечении некоторых заболеваний, вызванных неправильным функционированием некоторых белков, к примеру, болезни Альцгеймера. Но современные методы съемки, такие, как рентгеновская кристаллография и криоэлектронная микроскопия, полагаются на данные усреднения миллионов снимков молекул, что дает достаточно "расплывчатые" результаты.
Усреднение данных необходимо из-за того, что освещение молекул рентгеновскими лучами или потоками высокоэнергетических электронов разрывает химические связи между атомами молекул и вызывает повреждения этих молекул. Это, в свою очередь, не позволяет получить полную картину за один раз, кроме этого, очень трудно удержать одну единственную молекулу в неподвижности достаточно долго для того, чтобы произвести полную съемку ее структуры. Однако, Жан-Николас Лонгчамп (Jean-Nicolas Longchamp) и его коллеги из университета Цюриха, Швейцария, придумали новый способ, позволяющий обойти все вышеперечисленные ограничения.
Для проведения съемки раствор, содержащий белок, распыляется над поверхностью листа графена. Растворитель испаряется и на поверхности графена остаются лишь молекулы белка. Затем графеновая пленка помещается под объектив электронного голографического микроскопа, который, используя взаимодействие между его электронами и электронами молекулы, производит изображение молекулы.

фото разных молекул белков
В этом виде электронного микроскопа используются низкоэнергетические электроны, которые не производят повреждений структуры молекулы. Ранее использованию этого инструмента для подобных целей мешало то, что такие электроны не могут беспрепятственно проходить сквозь образец, основание на котором он находится и достигать датчика микроскопа. "В оптической микроскопии для этого используют прозрачные предметные стекла, пропускающие свет практически без искажений. А для электронной микроскопии мы впервые использовали тонкий графен" - рассказывает Жан-Николас Лонгчамп, - "Основание из графена настолько тонко, что даже самые низкоэнергетические электроны проходят беспрепятственно сквозь него".
Используя новый метод, ученые сделали снимки молекул нескольких видов известных белков, таких, как гемоглобин, которые имеют размеры в несколько нанометров. Полученные снимки достаточно точно совпадают с молекулярными моделями и с данными, полученными при помощи рентгеновской кристаллографии.
Проверив работоспособность новой технологии съемки на известных молекулах, ученые в самом ближайшем времени собираются сделать снимки тех молекул, которые невозможно получить любыми другими способами. И полученные данные можно будет использовать в разработке новых методов лечения некоторых видов заболеваний. "Существует некоторое количество болезней, которые связаны с неправильной структурой и функциями определенных белков" - рассказывает Жан-Николас Лонгчамп, - "Наш новый метод съемки позволит определить различия в структуре "здоровых" и "больных" белков и, возможно, определить эффективные методы лечения".
Источник
Ученые обнаружили самый высокоэнергетический свет, излучаемый звездой, диаметром в несколько километров

схема излучения звезды
Ученые-астрономы, работающие с обсерваторией MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov), сообщили об обнаружении самых высокоэнергетических среди известных ученым импульсов излучения, источником которых является нейтронная звезда, находящаяся в центре сверхновой 1054 A.D., которая известна под названием пульсара Краба. Этот пульсар является остатком звезды, взрыв которой породил Крабовидную туманность. Пульсар имеет массу, в 1.5 раза превосходящую массу Солнца, сконцентрированную в теле, диаметром всего в 10 километров. Пульсар вращается со скоростью 30 оборотов в секунду и он окружен сильнейшим магнитным полем, напряженность которого превышает напряженность магнитного поля Солнца в десять тысяч миллиардов раз.
Магнитное поле, формирующее магнитосферу нейтронной звезды, столь сильно, что электрические заряды, циркулирующие в теле звезды, вращаются синхронно с ее поверхностью. Вращение магнитного поля, в свою очередь, создает сильное электрическое поле, которое в буквальном смысле отрывает электроны от поверхности, ускоряет их и формирует потоки высокоэнергетических электронов, направленные в пространство. Эти потоки электронов являются источником излучения различных длин волн, которые регистрируются радиотелескопами каждый раз, когда направление луча электронов совпадает с направлением на Землю.
В 2011 году обсерватории MAGIC и VERITAS обнаружили в излучении пульсара очень высокоэнергетические фотоны. "Мы провели массу тщательных исследований пульсара Краба при помощи обсерватории MAGIC, направленных на выявление процессов, стоящих позади этого явления" - рассказывает Эмма де Она Вилхелми (Emma de Ona Wilhelmi), ученая из Института исследований космоса (Institute of Space Sciences, IEEC-CSIC), Барселона, Испания, - "Также мы измерили уровень энергии этих фотонов. Полученные нами значения, находящиеся на уровне нескольких тераэлектронвольт (ТэВ), в несколько раз превышают значения, полученные в ходе предыдущих исследований. И это ломает все теоретические модели, описывающие процессы, происходящие в нейтронных звездах".
Высокоэнергетические фотоны прибывают к Земле в виде двух сфокусированных лучей, которые, согласно теории, должны образоваться где-то вдалеке от нейтронной звезды, на дальнем конце ее магнитосферы или еще дальше, в пределах потоков заряженных частиц, разогнанных до релятивистских скоростей, которые циркулируют в районе пульсара. Самым интересным является то, что лучи высокоэнергетических фотонов прибывают одновременно с лучами радио- и рентгеновского излучения, которые образуются, как известно, в пределах магнитосферы звезды. Столь четкая синхронизация лучей излучения различных диапазонов и различных энергий указывает на то, что необычно яркий источник микроволнового излучения занимает очень небольшую область в пространстве, окружающем нейтронную звезду.
"Вопрос о том, где и как формируются лучи высокоэнергетических фотонов, остается тайной, которая совершенно не укладывается в существующие теории и модели" - рассказывает Дэвид Каррето Фидэлго (David Carreto Fidalgo), ученый из мадридского университета Комплутенсе (Complutense University of Madrid), - "Эффекты, проявлением которых являются вышеупомянутые лучи, лежат где-то за пределами понимания современной физики".
Следует заметить, что пульсар Краба, наряду с нашим Солнцем, является одним из наиболее подробно исследованных в различных энергетических диапазонах космических объектов. Он расположен на расстоянии 6500 световых лет от Земли в центре намагниченной туманности, располагающейся в области созвездия Тельца. Пульсар Краба - один из самых мощных пульсаров в нашей галактике, а излучаемые им высокоэнергетические фотоны имеют энергию, в несколько миллиардов раз превышающую энергию фотонов видимого света.
Обсерватория MAGIC является наземным гамма-телескопом, расположенным на Канарских островах. Основу системы составляют два телескопа Черенкова, диаметр зеркала одного из которых составляет 17 метров. Эти телескопы способны увидеть одновременно десятки миллиардов потоков гамма-лучей, энергия которых в десятки триллионов раз превышает энергию лучей видимого света. Обсерватория MAGIC была построена совместными усилиями более чем 160 организаций из Германии, Испании, Италии, Швейцарии, Польши, Финляндии, Болгарии, Хорватии, Индии и Японии.
Источник
Создана аккумуляторная батарея, отключающаяся в случае перегрева и восстанавливающая функционирование после охлаждения

токопроводящая пленка
Ученые из Стэнфордского университета разработали новый тип безопасных литий-ионных аккумуляторных батарей, которые самостоятельно отключаются в случае их перегрева выше определенной температуры. Это позволит избежать повторения случаев возгорания батарей ноутбуков, смартфонов и других электронных устройств, которые происходят с завидной периодичностью. При понижении температуры батареи до нормального уровня ее нормальное функционирование полностью возобновляется.
Типичный литий-ионный аккумулятор состоит из двух электродов и слоя жидкого или гелеобразного электролита, через который производится ионный обмен. Достаточно большая часть аккумуляторных батарей выпускается в бескорпусном исполнении и любой прокол, деформация или даже приложение усилия к мягкому пакету батареи приводит к возникновению короткого замыкания, в точке которого при заряде начинает интенсивно выделяться тепло. При нагреве электролита до 150 градусов Цельсия может произойти возгорание электролита и даже небольшой взрыв.
В основе структуры новой батареи лежать принципы, использованные ранее для создания датчика, контролирующего температуру человеческого тела, который в свое время был разработан группой из Стэнфорда, возглавляемой профессором Жнаном Бао (Zhenan Bao). Датчик представляет собой лист пластика, заполненного внутри крошечными никелевыми частицами, поверхность которых усеяна наноразмерными шипами. Однако в аккумуляторной батарее остроконечные никелевые частицы дополнительно покрыты слоем графена, углерода одноатомной толщины, что позволило увеличить электрическую проводимость материала.

элементы пленки под увеличением
Для того, чтобы пластиковая пленка могла проводить электрический ток, требуется чтобы никелевые частицы физически касались друг друга своими шипами. Однако, при нагреве полиэтиленовой пленки она расширяется, расстояние между никелевыми частицами увеличивается, электрический контакт пропадает и ток не может больше течь через батарею. По мере охлаждения полиэтилен сокращается, частицы снова начинают контактировать друг с другом и работоспособность батареи постепенно восстанавливается.
Следует отметить, что чувствительность такой системы тепловой защиты аккумуляторной батареи в 10 тысяч раз превышает чувствительность других устройств защиты, использующих твердотельные датчики температуры, прикрепляемые к наружной поверхности батареи. Диапазон температуры срабатывания защиты и некоторые другие параметры могут регулироваться в процессе производства устройств путем изменения плотности частиц в полимере, типа полимера и геометрических размеров никелевых частиц.
"Мы разработали первую батарею, которая может самостоятельно отключиться в случае угрозы критического перегрева и возгорания" - рассказывает профессор Бао, - "При охлаждении батарея снова самовосстанавливается, не претерпевая изменений ее электрической емкости и других параметров".
Источник
Ученые создали "печатный пресс" для наночастиц

схема нанопресса
Исследователи из факультета химии университета МакГилла (McGill University) создали то, что можно назвать самым маленьким в мире "печатным прессом". Используя синтетическую ДНК в качестве "строительных лесов", ученые научились оперировать золотыми наночастицами, диаметром в миллионную долю миллиметра, и формировать из них упорядоченные структуры, которые можно использовать в научных исследованиях, в биотехнологиях и медицине.
Золотые наночастицы, обладающие целым рядом уникальных электронных, оптических, химических и физических свойств, представляют собой предмет повышенного интереса со стороны ученых. Однако, в настоящее время все попытки создать и использовать в своих целях конгломераты золотых наночастиц в большинстве случаев походят на попытки перемешивания в стакане кучки шестеренок, винтиков и прочих деталей часовых механизмов в надежде получить собранные и работающие часы Rolex.
Золотые наночастицы использовались людьми, начиная со средневековья, к примеру, производителями витражного стекла, которые добавляли хлорид золота в расплавленное стекло для придания ему ярко-красного цвета. Однако, такой процесс носил случайный характер и был малоэффективен. Для того, чтобы максимально использовать все ценные свойства наночастиц, наночастицы, введенные в состав другого материала, должны быть упорядочены, распределены равномерно по всему объему или сгруппированы в нечто наподобие крошечных нанокристаллов, состоящих из миллионов частиц. Естественно, что простейшими методами производства, такими, как даже самое тщательное перемешивание, добиться вышеуказанного невозможно.
Группа из университета МакГилла использовала идею, в основе которой лежит применение ДНК в качестве средства упорядочивания наночастиц. А принципы, заложенные в этой идее, весьма напоминают принципы управления генетическим материалом внутри клеток живых организмов.

схема технологии нанопресса
Для использования ДНК требуется то, чтобы относительно короткие цепочки синтетической молекулы прикрепились к поверхности золотой наночастицы в определенных местах. Именно в этом случае они становятся способными соединяться с другими цепочками и формировать из прикрепленных к ним наночастиц трехмерные структуры с заранее заданной формой. Ученые уже предпринимали попытки реализации этой идеи, однако все разработанные ранее технологии были весьма сложными и трудоемкими. Решением этой проблемы стало создание дополнительной структуры из ДНК, которая работает как наноразмерный печатный пресс, при помощи которого можно обработать не одну, а множество золотых наночастиц.
Когда золотая наночастица входит в соприкосновение со структурой из ДНК, она наталкивается на участок, обладающий повышенными "липкими" химическими свойствами. После этого под воздействием чистой дистиллированной воды ненужные участки ДНК удаляются и к поверхности наночастицы остаются прикрепленными лишь необходимые участки молекул. После того, как "отсоединенная" структура из ДНК попадает в среду, наполненную короткими цепочками, она соединяется с соответствующими цепочками, восстанавливает свою структуру и может быть использована для "штамповки" очередной наночастицы.
В настоящее время ученые из университета МакГилла занимаются исследованиями многообразия структур из золотых наночастиц, которые можно получить, используя новую технологию ДНК-печати. Среди этого многообразия могут находиться структуры, обладающие свойствами, необходимыми для некоторых конкретных областей применения, к примеру, для разрушения раковых клеток в теле человека без нанесения вреда соседним здоровым тканям.
Источник
Новостной сайт E-News.su | E-News.pro. Используя материалы, размещайте обратную ссылку.
Оказать финансовую помощь сайту E-News.su | E-News.pro
Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter (не выделяйте 1 знак)





