Многослойные углеродные нанотрубки - безопасное средство для восстановления работоспособности поврежденных нейронов


Международная группа, в состав которой входили исследователи из Италии и Испании, разработала новый способ безопасного восстановления работоспособности поврежденных нейронов нервных тканей. Ключевым моментом нового способа являются многослойные углеродные нанотрубки (multiwall carbon nanotubes, MWCNT), которые выступают в качестве элементов структурной поддержки, на которых формируются ткани восстанавливающихся нейронов и связей между ними, синапсов.

Работоспособность данной технологии была проверена "в пробирке" при помощи образцов нейронов, извлеченных из гипокампуса новорожденных подопытных грызунов. А целью данных исследований являлось определение влияния наличия нанотрубок на работу соединений между нейронами, на изменения в структуре и строении мембран клеток нервных тканей.

Результаты исследований показали, что наличие нанотрубок не оказывает влияния на структуру и состав клеточных мембран. Нанотрубки также не влияют на процессы передачи синаптических сигналов. А внедрение многослойных нанотрубок в поврежденные нервные ткани живых подопытных животных не вызвало у этих животных никакой реакции отторжения, более того, процесс восстановления нервных тканей шел быстрее, нежели чем у животных, которым нанотрубки внедрены не были.


После исследований ученые сделали выводы о том, что "углеродные нанотрубки выступают превосходно с точки зрения адаптируемости, механической совместимости с живыми тканями и долговечности. Теперь нам известно, что они эффективно взаимодействуют с живыми тканями и оказывают ускоряющее восстановление воздействие эти ткани".

В своих дальнейших исследованиях ученые собираются провести еще ряд экспериментов с внедрением многослойных углеродных нанотрубок в живые нервные ткани. Это, с их точки зрения, позволит разработать практические технологии ускоренной регенерации нервных тканей, которые после этого должны будут пройти ряд испытаний на животных, прежде чем их можно будет использовать по отношению к человеку для восстановлений функций поврежденной нервной системы.

Источник

Создана звуковая "пушка", способная воздействовать на "умные" устройства


На конференции Black Hat, посвященной технологиям безопасности, которая проходила недавно в Лас-Вегасе, представители компании Alibaba Security продемонстрировали технологию воздействия звуком и ультразвуком на "умные" устройства, работа которых зависит от функционирования гироскопов, акселерометров и других датчиков на основе микроэлектромеханических систем (microelectromechanical systems, MEMS). Такая звуковая "пушка" теоретически может использоваться для сбивания беспилотников, дезориентации роботов, систем виртуальной и дополненной реальности, и для нападения на системы самоуправляемых автомобилей-роботов.

В большинстве гироскопических датчиков используются микроэлектромеханические системы с одним или двумя механическими колебательными элементами. Каждый из этих элементов колеблется на собственной резонансной частоте, которая зависит от пространственного положения датчика, от скорости движения и от ускорения. А сигнал такого датчика является результатом вычитания или сложения частот колебаний чувствительных элементов. Внешний источник колебаний, частота которых соответствует резонансной частоте колебаний элементов датчика, может вмешаться в работу этого датчика, заставляя его передавать устройству искаженные и недостоверные данные.


Ван Зэнгбо (Wang Zhengbo) и Ван Канг (Wang Kang), исследователи из Alibaba Security, продемонстрировали то, как их специально настроенный генератор ультразвука заставил перестать работать некоторые из узлов мобильных телефонов Apple iPhone 7 и Samsung Galaxy S7. В ходе дальнейшей демонстрации исследователи показали, как точно такой же метод выводит из строя беспилотник DJI, очки виртуальной реальности, и игрушечного робота, способного самостоятельно передвигаться и поддерживать равновесие.

В меньшей степени уязвимость к данному виду нападения продемонстрировал электроскуттер Xiaomi, прочный пластиковый корпус которого подавлял акустические колебания, не давая им проникать в область расположения MEMS-датчиков. Однако в данном случае проблема легко решается лишь за счет увеличения мощности излучателя.


Ван Канг объяснил, что они продемонстрировали этот вид уязвимости устройств с MEMS-датчиками для того, чтобы производители учли это и приняли соответствующие меры. Благо, что сделать это можно достаточно просто, путем размещения вокруг датчиков или управляющих контроллеров специальной звукоизоляции, эффективно работающей в области резонансных частот датчиков. И такие методы защиты должны стать неотъемлемой частью устройств, неправильная работа которых может стать угрозой для жизни или здоровья человека.


Источник

Мощный лазер позволил ученым получить главный компонент межзвездного ионизированного газа


Трехатомный водород (Trihydrogen, H3+) играл и играет самую важную роль в астрохимии, в процессах, благодаря которым формируются новые звезды и благодаря которым Вселенная приобрела тот вид, в котором мы ее видим на сегодняшний день. Специализированные астрономические инструменты позволяют ученым видеть следы трехатомного водорода повсюду в космосе, но процессы, благодаря которым в больших количествах возникают эти молекулы, оставались загадкой для ученых вплоть до самого последнего времени.

Используя мощные лазеры, ученые из Мичиганского университета раскрыли тайну образования трехатомного водорода, воспроизведя в лабораторных условиях механизм возникновения этих молекул, наполняющих пространство от центра нашей галактики до ионосферы Земли.

Для воспроизведения процесса формирования трехатомного водорода ученые использовали сильный полевой лазер (strong-field laser), свет от которого послужил своего рода катализатором реакции превращения. А для отслеживания происходящих процессов использовались импульсы света фемтосекундного лазера, которые позволили отслеживать быстротекущие процессы формирования химических связей молекул H3+.

"Мы выяснили, что основным "действующим лицом" в реакциях превращения выступает молекула обычного водорода H2. Однако эта реакция следует по абсолютно новому "пути", о котором нам практически не было ничего известно до последнего времени" - рассказывает профессор Маркос Дантус (Marcos Dantus), - "Дальнейшие изучения данного вопроса позволят нам найти объяснения наблюдаемым нами изредка маловероятным и необъяснимым химическим реакциям".


Одной из причин малоизученности реакций ионных превращений является то, что все процессы происходят за столь короткие промежутки времени, которые даже тяжело измерить. Вся реакция, включая моменты расщепления и формирования трех химических связей, занимает от 100 до 240 фемтосекунд. Это меньше, чем требуется летящей пуле на преодоление расстояния, равного диаметру одного атома.

Процесс, в ходе которого молекула H2 получает дополнительный протон, чтобы превратиться в трехатомный водород H3+, поразителен своей необычностью. Нейтральная молекула водорода H2, получившаяся в результате ионизации молекулы органического соединения, остается в непосредственной близости от образовавшегося иона до тех пор, пока она не "встречается" с одним из протонов оставшегося иона кислотного основания. После такой "встречи" протон извлекается из иона и молекула водорода H2 сама превращается в ион H3+.

"Мы смогли продублировать в нашей лаборатории процессы, происходящие в глубинах космоса" - рассказывает профессор Дантус, - "Это, в свою очередь, делает нас на один шаг ближе к пониманию химических реакций, в ходе которых образовались первые "стандартные блоки" жизни во Вселенной".

Источник

Ученые впервые обнаружили спутник у далекой экзопланеты


Группа ученых-астрономов, возглавляемая Дэвидом Киппингом (David Kipping) из Колумбийского университета, получила первые доказательства существования экзоспутника, спутника, вращающегося вокруг далекой экзопланеты, находящейся за пределами нашей звездной системы. До последнего времени астрономами было обнаружено множество спутников планет Солнечной системы, но никому еще не удавалось обнаружить спутник у экзопланеты в силу ряда трудностей технического плана. И лишь благодаря углубленному анализу данных, собранных космическим телескопом Kepler, ученым удалось получить убедительные доказательства существования спутника, вращающегося вокруг планеты, которая, в свою очередь, вращается вокруг звезды под названием Kepler-1625.

Напомним нашим читателям, что поиск экзопланет ведется путем регистрации изменений яркости звезды в момент, когда между нею и Землей проходит планета. Спутник планеты в системе Kepler-1625 был найден при помощи такого же метода, только в данном случае астрономам удалось зарегистрировать изменения потока света, отраженного от поверхности планеты в момент прохождения над ней спутника.

В наборе имеющихся данных зарегистрированы три случая таких изменений потока отраженного света, что дает данному открытию статистическую достоверность чуть более 4 сигма. Такая достоверность все же оставляет малую вероятность того, что изменения светового потока вызваны какой-нибудь другой причиной, нежели прохождение спутника планеты. Причиной недостаточной достоверности открытия является то, что система Kepler-1625 находится на удалении 4 тысяч световых лет от Земли, а яркость отраженного от поверхности планеты света достаточно мала для того, чтобы произвести качественные измерения.

Ученые ожидают, что сделанное ими открытие будет подтверждено или опровергнуто в ближайшее время при помощи дополнительных наблюдений, проведенных космическим телескопом Hubble Space Telescope. А по имеющимся на сегодняшний день данным ученые выяснили, что собственно спутник планеты имеет размеры, превышающие размер нашей Луны, его размер приблизительно соответствует размеру Нептуна. А сама планета, вокруг которой вращается столь большой спутник, должна иметь размеры, не менее, чем размер Юпитера. Такие большие размеры планеты системы Kepler-1625, ее спутника и некоторые другие факты говорят о том, что эта система сформировалась позже, чем планеты и их спутники в нашей системе, что служит причиной возникновения у ученых целого ряда дополнительных вопросов.

Ответы на эти вопросы, как надеются ученые, будут найдены в ходе дальнейших наблюдений за системой Kepler-1625. Помимо этого, если факт существования экзо-спутника получит неопровержимые подтверждения, то этот спутник станет самым большим среди всех известных ученым спутников планет нашей и других звездных систем.


Источник

Ионные "магистрали" в электродах аккумуляторных батарей позволят им заряжаться за считанные секунды


Известно, что суперконденсаторы могут заряжаться и отдавать накопленную энергию гораздо быстрее, чем аккумуляторные батареи. Однако, суперконденсаторы обычно имеют малую емкость, а суперконденсаторы большой емкости стоят гораздо дороже аналогичных аккумуляторных батарей. Не так давно исследовательская группа из университета Дрексела (Drexel University) закончила разработку нового условно двухмерного материала, получившего название MXene. Электроды, изготовленные с использованием этого материала, позволят создать устройство накопления энергии, емкость которого будет сопоставима с емкостью аккумуляторных батарей, а скорость будет сопоставима со скоростью работы суперконденсаторов. Другими словами, новое устройство будет способно заряжаться полностью за считанные секунды.

"Существует общепринятое мнение, что хранение электричества в виде химической энергии, используемое в аккумуляторных батареях и электролитических конденсаторах, всегда медленнее, чем хранение электричества в прямом виде в двухслойных конденсаторах и суперконденсаторах" - рассказывает Юрий Гоготси (Yury Gogotsi), ведущий исследователь, - "Высокая электронная проводимость материала MXene позволяет заряжать опытные образцы конденсаторов с такими электродами за десятки миллисекунд, что в свою очередь, позволит заряжать за несколько секунд устройства с емкостью, соответствующей емкости аккумуляторных батарей".

Структура электродов также важна, как и материал, из которых они изготовлены. У электрода должно иметься несколько активных мест, в которых проходят окислительно-восстановительные электрохимические реакции. И чем больше таких мест, тем выше будет емкость батареи. Материал MXene, представляющий собой сложное металокарбидное соединение (Ti3C2Tx) и имеющий микропористую структуру, по сути, является одним большим активным местом, что позволяет очень большому количеству ионов принимать одновременное участие в электрохимических реакциях.

"В традиционных батареях и суперконденсаторах ионы должны проделывать не слишком прямой путь к активным местам, где и происходит накопление энергии" - рассказывает Мария Лукацкая (Maria Lukatskaya), одна из исследователей, - "Ионная "магистраль" из материала MXene, включенная в структуру электрода батареи, позволит ионам добираться до места назначения быстрей и в больших количествах".

Источник