Неинвазивный метод мгновенно определяет содержание лейкоцитов в крови с точностью 90%. Эксперимент описан в сборнике научной конференции International Conference on Learning Representations (ICLR).
Научные сотрудники Исследовательского центра в сфере искусственного интеллекта Университета Иннополис и НТЦ биомедицинской фотоники ОГУ имени И.С. Тургенева во время капилляроскопии применили ИИ-модель для анализа содержания эритроцитов и лейкоцитов в крови. Предложенная технология позволяет получать результаты в режиме реального времени.
Существующие медицинские технологии позволяют наблюдать движущиеся кровяные клетки в капиллярах с помощью специального микроскопа, снабженного цифровой камерой, объясняют ученые. Они предложили использовать полученные данные для подсчета клеток без забора крови.
В своих экспериментах вместо реальных медицинских записей с микроциркуляцией крови ученые использовали синтетические видео — сгенерированных видеоизображений броуновского движения частиц, имитирующих красные и белые кровяные клетки. Эти видеоизображения обработали с помощью искусственных нейронных сетей для классификации образцов по высоким и низким концентрациям клеток.
Ключевая проблема капилляроскопии низкое качество видео — при оптическом увеличении кадра снижается его качество и количество одновременно наблюдаемых клеток. Чтобы максимально приблизить синтетические видео к реальным качество изображений снизили — это затруднило детектирование отдельных клеток из-за размытия их границ.
Слева — реальная видеокапилляроскопия, справа — синтетическое изображение броуновского движения кровяных клеток, на которых обучался ИИ. Видео предоставлено пресс-службой Университета Иннополис
Для анализа полученных снимков ученые использовали метод по обработке «зашумленных» видеоданных. Сперва модели ИИ обучили «по расписанию». При этом способе данные ранжируются по качеству и обучение моделей происходит поэтапно — от простого к сложному. Затем исследователи провели аугментацию — взяли случайно выбранные фрагменты изображения, которые позволили модели выдать несколько промежуточных предсказаний для каждого образца и выбрать результат, например, самый часто встречаемый среди промежуточных.
В результате исследований мы научились определять более крупные белые кровяные клетки — лейкоциты — с точностью выше 90 %. Предложенный метод c обучением по случайно выбранным фрагментам изображения повысил точность подсчёта кровяных клеток примерно на 10 %.
Алексей Корнаев, научный сотрудник Исследовательского центра в сфере искусственного интеллекта Университета Иннополис
Анализ крови — важный этап оценки здоровья пациента, который состоит из подсчета количества различных кровяных клеток, основные из них — красные эритроциты и белые лейкоциты. Например, снижение содержания эритроцитов в крови наблюдается при анемии, а повышение количества лейкоцитов может говорить об инфекционных заболеваниях и воспалениях.
Основное преимущество предложенного метода — его оперативность, добавляют ученые. Состав крови можно будет узнавать в реальном времени, не тратя время на ожидание результатов исследования в лаборатории.
Источник: https://hightech.fm/

На основе арсенида галлия созданы компактные фотоэлектрические преобразователи — устройства, способные вырабатывать электричество под действием лазерных лучей. Авторы выяснили, что минимальный размер таких преобразователей, при котором они не теряют эффективности, составляет 0,2 миллиметра.
Полученные приборы позволят развивать технологию беспроводной передачи энергии на большие расстояния — она упростит электроснабжение космических аппаратов, а также будет востребована в наземных условиях. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале IEEE Electron Device Letters.
Технологии беспроводной передачи энергии с каждым годом становятся все популярнее. Они, например, лежат в основе беспроводных зарядок для телефонов и электромобилей. Кроме того, разрабатывается полностью бесконтактная передача электричества с помощью лазеров, когда между устройством, выполняющим роль зарядки, и заряжаемым прибором расстояние может достигать десятков километров. Такой способ будет полезен для обеспечения электричеством спутников и других космических аппаратов. Так, предполагается, что один аппарат будет посылать лазерный луч на фотоэлектрические преобразователи — устройства, улавливающие лазерные лучи и трансформирующие их в электричество, — другого аппарата и тем самым его заряжать. Однако пока учёным не удавалось получить фотоэлектрические преобразователи, которые были бы одновременно максимально компактными, а потому недорогими из-за низкого расхода материала, эффективными, и преобразующими большие плотности лазерного излучения.
Исследователи из Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН (Санкт-Петербург) разработали компактный фотоэлектрический преобразователь на основе арсенида галлия — соединения галлия с мышьяком. Конструкция представляла собой тонкий трапециевидный слой толщиной в 45 микрометров (что сопоставимо с диаметром волоса) из сплава алюминия, галлия и мышьяка, который служил волноводом — то есть пропускал через себя лазерное излучение, определённым образом преломляя его. При этом содержание алюминия в сплаве различалось в разных частях слоя, образуя плавный градиент от соединения с наибольшим количеством этого металла в начале и с наименьшим в конце. Благодаря этому в разных частях волновода свет преломлялся несколько по-разному, что позволило изменять траекторию лазерного луча с длиной волны 0,85 микрометров (инфракрасная часть спектра). Так, луч направлялся на фотоактивную часть преобразователя, которая, в свою очередь, была сделана из арсенида галлия. Когда частицы света попадали на арсенид галлия, имеющий области с электронной и дырочной проводимостью, они превращались в носители заряда. В результате энергия света преобразовывалась в электрический ток.
Исследователи решили выяснить, насколько компактным можно сделать такой фотоэлектрический преобразователь, чтобы он при этом сохранил высокую эффективность. Для этого авторы сконструировали фотопреобразователи разной длины — от 80 до 750 микрометров (0,08–0,75 миллиметра). Оказалось, что эффективность преобразования света в электричество в фотопреобразователях длиной 0,2–0,75 миллиметра практически не отличается и составляет около 45%. Эффективность более коротких фотопреобразователей значительно падает и при длине 80 микрометров не превышает 30%.
Это объясняется тем, что часть лазерных лучей недостаточно сильно преломляется при прохождении через волновод, чтобы попасть в фотоактивную область. В результате они просто «пролетают» сквозь волновод, не попав на фоточувствительный элемент.
«Хотя за рубежом сообщается о преобразователях с эффективностью около 70%, процесс их производства намного более трудоёмкий, а преобразуемая ими плотность мощности падающего лазерного излучения не превышает 30 ватт на квадратный сантиметр. Наша технология проще, и, по сравнению с существующими аналогами на основе кремния, полученные нами фотоэлектрические преобразователи оказываются эффективнее на 10%, а преобразуемая ими плотность мощности падающего излучения достигает десяти киловатт на квадратный сантиметр.
При этом нужно отметить, что у всех фотопреобразователей, для которых достигнута эффективность около 70%, на фотоприёмной поверхности имеется так называемое просветляющее покрытие, благодаря которому падающий свет лучше поглощается, а потому эффективность преобразователя увеличивается на 20–25 относительных процентов. Мы в данной работе не наносили такое покрытие для чистоты эксперимента и экономии времени. Там, где мы это делали, эффективность достигала 53%», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Владимир Хвостиков, ведущий научный сотрудник лаборатории фотоэлектрических преобразователей ФТИ РАН.
В дальнейшем авторы планируют получить более сложные сборки из множества отдельных фотоэлементов, чтобы добиться, кроме эффективного преобразования лазерного излучения, высокой плотности, а также напряжения в десятки вольт, необходимого для более эффективной передачи энергии потребителю.
Источник: https://rscf.ru/news/

Ученые Красноярского научного центра СО РАН разработали новые фотонно-кристаллические структуры для повышения эффективности фотоиндуцированного расщепления воды. Исследователи использовали оксид титана, который обладает высокой стабильностью, нетоксичностью и низкой стоимостью. Полученные структуры могут использоваться для разработки новых методов производства чистого водорода с использованием солнечной энергии. Результаты исследования опубликованы в серии статей, последние результаты — в Журнале Сибирского федерального университета. Химия.
Младший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Николай Зосько. Фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН

Фотоэлектрохимическое разложение воды используется для производства водорода с помощью полупроводниковых фотоэлектродов, поглощающих солнечную энергию и расщепляющих воду на водород и кислород. Этот процесс позволяет снизить затраты на производство водорода за счёт использования энергии солнца. Фотоэлектрохимическое разложение воды применяется для очистки сточных вод от органических загрязнителей и получения ценных химических продуктов, таких как метанол и формальдегид, а также в качестве анодов солнечных элементов и сенсоров. Но самое перспективное и привлекательное его применение – производство экологичного водородного топлива.

Водородное топливо — это чистый водород, который используется в топливных элементах и двигателях внутреннего сгорания. Преимущество водородного топлива — в его высокой эффективности и бесшумности работы двигателя. Например, автомобили на водороде способны проезжать в три раза большее расстояние на меньшем количестве топлива по сравнению с бензиновыми автомобилями. При этом они так же экологичны, как электрокары, но их заправка занимает меньше времени. Одна из основных проблем добычи водородного топлива связана с высокими затратами на его производство и безопасностью этого процесса.

Именно здесь на помощь приходит фотоэлектрохимическое разложение воды. Оно происходит в специальных устройствах — фотоэлектрохимических ячейках. В них полупроводниковые фотоаноды облучаются светом, и молекулы воды разлагаются на водород и кислород. Водород затем можно использовать для производства экологически чистого топлива. Кислород же выделяется в окружающую среду. Просто и безопасно.

«Оксид титана химически стабилен и устойчив к коррозии, что обеспечивает его долговечность в процессе работы. Этот материал нетоксичен и обладает низкой стоимостью. Таким образом, оксид титана обладает уникальными свойствами, которые делают его одним из наиболее перспективных фотокатализаторов для фотоэлектрохимического разложения воды», — рассказывает Николай Зосько аспирант, младший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.

Разработка действенных и стабильно работающих фотоэлектродов для этого процесса является важной задачей. Такие элементы должны эффективно поглощать солнечный свет, чтобы получить достаточное количество энергии для реакции, быть стабильными, чтобы не снижать свою эффективность. Однако диоксид титана является широкозонным полупроводником. Запрещённая зона определяет электрические и оптические свойства материала. То есть от нее зависит, сколько света сможет поглотить электрод и как результативно он будет работать. Солнечный свет, достигающий поверхности земли, содержит в себе около 4% ультрафиолетового света, а остальное видимый и инфракрасный свет, но из-за большой ширины запрещённой зоны нанотрубки диоксида титана могут хорошо работать только при облучении ультрафиолетом, которого, как мы помним, крайне мало в солнечном свете. Исходя из этого, задача повышения эффективности работы нанотрубок диоксида титана в видимом свете является актуальной на сегодняшний день.

Ученые из Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета предложили использовать фотонно-кристаллическую структуру для улучшения поглощения видимого света у фотоанодов на основе диоксида титана.

Фотонно-кристаллические структуры знакомы каждому или почти каждому из нас и в повседневной жизни. Самыми распространёнными фотонно-кристаллическими структурами являются природный камень опал, который состоит из высокоупорядоченных рядов шариков оксида кремния, или же переливающиеся на солнце спинки ярко-зелёных жуков, которые состоят из упорядоченных частиц хитина. Основной эффект фотонных кристаллов при этом состоит в таком периодическом строении твёрдой фазы, где из-за периодически изменяющихся показателей диэлектрической проницаемости среды возникает так называемая фотонная запрещённая зона, проще говоря, зона, в которой свет не может распространяться в кристалле из-за его периодической структуры. Вблизи фотонной запрещённой зоны при этом групповая скорость фотонов падает и возникает эффект «медленных фотонов», или «медленного света», благодаря которому эфффективность улавливания солнечного света может быть значительно повышена.

«При работе с фотонными кристаллами проблемой является уже сам по себе процесс их получения. В основном для их получения используются достаточно дорогие и трудоёмкие методы. В нашей же работе мы использовали простой и дешёвый метод двухстадийоного электрохимического анодирования. На первой стадии подготавливалась рельефная подложка, своеобразный трафарет для будущих нанотрубок. На второй стадии выращивались сами нанотрубки при помощи метода переменного импульса высокого и низкого напряжения. Изменяя величину напряжения и длительность импульса, можно трансформировать морфологию фотонного кристалла, что значительно отразится на его оптических свойствах. При таком способе получения нанотрубки становятся похожи на стебель бамбука, расширяясь при импульсе высокого напряжения и сужаясь при низком напряжении», — объясняет Николай Зосько.

В результате элемент стал эффективнее поглощать и преобразовывать свет с большей длиной волны, включая инфракрасную область спектра, что, в свою очередь, расширило диапазон улавливаемой энергии. И действительно, использование бамбукоподобных нанотрубок по сравнению с гладкими нанотрубками увеличило эффективность преобразования падающего фотона в электрон от 1,3 раза в видимом свете и до 3-х раз при облучении ультрафиолетом. А это значит, что пропорционально будет увеличиваться количество выделяющегося водорода. В итоге красноярские ученые одними из первых показали, что использование фотонно-кристаллических наноструктур — это простой, экологичный и достаточно эффективный способ повышения фотоэлектрохимической активности нанопленок титана при расщеплении воды. А значит, фотоаноды из этого материала можно в перспективе использовать для получения водорода.
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».
Источник: https://scientificrussia.ru/

В Институте прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН разработаны физические принципы и создан лабораторный макет компактной высокоэффективной твердотельной лазерной системы среднего инфракрасного диапазона, имеющей одновременно высокую в среднем по времени мощность и узкую спектральную линию, перестраиваемую на длинах волн 2,3–2,7 мкм.
Лазерная система, перестраиваемая в окне прозрачности атмосферы Земли, предназначена для дистанционного оптического мониторинга (зондирования) верхних слоёв атмосферы с борта летательного аппарата — самолёта, вертолёта или космического спутника.
Лазерная система, включающая двойной лазерный генератор и двойной усилитель мощности, создана на основе поликристаллического селенида цинка, активированного ионами хрома (Cr²⁺:ZnSe). Поликристаллические активные элементы из Cr²⁺:ZnSe были изготовлены специалистами Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН (Нижний Новгород). Накачка активных элементов производится импульсно-периодическим излучением лазеров на кристаллах Ho³⁺:YAG, которые, в свою очередь, накачиваются излучением тулиевых волоконных лазеров. Сужение линии генерации и её перестройка реализованы с помощью акустооптического фильтра. Указанный метод перестройки лазерной длины волны является чисто электронным без механического движения оптических элементов, что позволяет управлять ей дистанционно с высокой воспроизводимостью. Следует отметить, что все основные лазерные компоненты изготовлены в России.
Наряду с зондированием верхних слоёв атмосферы Земли созданная лазерная система может быть использована для наземного лидарного экологического мониторинга, высокоточной лазерной обработки органических материалов, в хирургии и стоматологии.
Разработка защищена международным патентом Евразийского агентства EA 041501B1.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-№ 22-12-20035), Министерства образования науки и молодёжной политики Нижегородской области (соглашения №№ 316-06-16-17/22, 316-06-16-24/23 и 316-06-16-11/24), а также научно-технической программы Союзного государства России и Беларуси «Технология – СГ» (проект «Технология-СГ-3.2.1.2»).
Результаты опубликованы в журнале Photonics.
Источник: https://ipfran.ru

Ученые научно-технологического парка биомедицины Первого МГМУ имени Сеченова Минздрава РФ разработали прототип прибора для фотобиомодуляции, который будет применен для широкого спектра заживления тканей. Об этом ТАСС сообщила пресс-служба Сеченовского университета.
«[Прибор] будут применять для быстрого заживления ран и ожогов, уменьшения воспаления и облегчения острой и хронической боли. В отличие от западных аналогов российский фотобиомодулятор обладает комбинированными свойствами: он не только ускоряет регенеративные процессы в тканях, но и оказывает антибактериальный эффект», – говорится в сообщении пресс-службы.
Отечественную разработку будут применять для восстановления кожи и слизистых после ожогов и травм, в том числе в ушных раковинах и ротовой полости. В дальнейшем разработку могут также применять для лечения пациентов с суставными заболеваниями. Также аппарат планируется применять в ветеринарной практике. Устройство состоит из настольного блока и осветителя, а также содержит три источника излучения.
«Излучение передается в осветитель по оптоволоконному кабелю. Это позволило сделать осветитель достаточно легким и компактным. Программное обеспечение прототипа позволяет независимо включать и отключать источники, а также изменять интенсивность облучения каждого источника», – рассказал сотрудник лаборатории клинической биофотоники Научно-технологического парка биомедицины Владимир Петров, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
После прохождения всех технических испытаний отечественный прибор будет применяться в клинической практике, предположительно, к 2025 году, заключили в пресс-службе университета.
Отмечается, что прибор разработан в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» нацпроекта «Наука и университеты».
Источник: https://nauka.tass.ru/

Ученые получили кремниево-золотые наночастицы размером в 400 раз меньше диаметра человеческого волоса. Новый способ может помочь в лечении некоторых форм рака. Такие наночастицы под действием ближнего инфракрасного света эффективно нагреваются, благодаря чему смогут убивать раковые клетки. Малый размер частиц позволит им легко проникать сквозь живые ткани в место расположения опухоли.
Кремниевые наночастицы с внедренными в них кластерами золота — перспективный материал для медицины. Они биосовместимы, при этом способны преобразовывать свет ближнего инфракрасного диапазона в тепло. Последнее свойство можно использовать для терапии рака. Ученые объясняют это тем, что такое излучение хорошо проникает сквозь живые ткани и при этом не «затухает». Поэтому, если доставить наночастицы на основе кремния и золота в место расположения опухоли, например, с помощью инъекции, можно будет осуществить их локальный нагрев таким освещением без повреждения здоровых тканей. В результате под действием высоких температур раковые клетки погибнут.
Чтобы такое лечение оказалось эффективным, наночастицы должны иметь определенный размер: относительно маленький для того, чтобы проникнуть в опухоль, и при этом достаточно большой, чтобы испускать необходимое для уничтожения раковых клеток количество тепла.
Сотрудники Института автоматики и процессов управления ДВО РАН (Владивосток) предложили способ синтеза кремниево-золотых наночастиц практически одинакового и строго контролируемого размера. Сначала авторы получили кремниевые наночастицы, модифицировав самый распространенный способ их синтеза — метод лазерной абляции в жидкости. Он заключается в том, что гладкую пластину кристаллического кремния помещают в спирт и воздействуют на нее лазерным излучением. Излучение «выбивает» из кристалла наночастицы, но в стандартном подходе они получаются разного размера — от 100 до 2000 нанометров. При этом их средний диаметр составляет 600 нанометров.
Вместо кристаллического кремния ученые взяли его пористый аналог. Лазерная обработка такого материала позволила получить наночастицы, средний размер которых был в три раза меньше — 200 нанометров (примерно в 400 раз меньше диаметра человеческого волоса). При этом 90% частиц были размером 180–220 нанометров, и только 10% выбивались из этого размерного диапазона. Такой эффект возникает благодаря тому, что пористый материал сильнее поглощает лазерное излучение по сравнению с кристаллическим. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению количества расплавленного лазером материала, участвующего в процессе образования наночастиц, что предотвращает их укрупнение.
Затем исследователи добавили ионы золота к полученному раствору с кремниевыми наночастицами и провели повторную лазерную обработку. Драгоценный металл осел на поверхность наночастиц в виде кластеров и частично проник внутрь. Эксперимент по облучению кремниево-золотых наночастиц ближним инфракрасным светом показал, что полученные гибридные наночастицы нагреваются в три раза эффективнее, чем обычные кремниевые структуры того же размера.
Так, для нагрева частиц диаметром 210 нанометров до температур, используемых для терапии онкологических заболеваний (43–47°С), требовалась минимальная интенсивность инфракрасного излучения. Тогда как более мелкие и более крупные частицы преобразовывали свет в тепло с меньшей эффективностью. Это подтверждает, что полученные авторами размеры частиц обеспечат наиболее эффективную гипертермию раковых клеток (их уничтожение с помощью нагревания).
«Благодаря своему размеру полученные наночастицы при введении в организм человека смогут успешно проникать в опухолевую ткань. Затем можно будет через кожу „освещать“ эти участки инфракрасными лучами и тем самым добиваться нагрева частиц и уничтожения раковых клеток», — рассказал руководитель проекта Алексей Жижченко, старший научный сотрудник лаборатории синхротронных методов изучения свойств новых функциональных наноматериалов оптоэлектроники, нанофотоники и тераностики ИАПУ ДВО РАН.
«В дальнейшем мы планируем на практике испытать полученные наночастицы как инструмент для гипертермии опухолевых клеток. Таким образом мы проверим реальные перспективы нашей разработки в борьбе с онкологическими заболеваниями», — отметил соавтор исследования, Станислав Гурбатов, старший научный сотрудник лаборатории синхротронных методов изучения свойств новых функциональных наноматериалов оптоэлектроники, нанофотоники и тераностики ИАПУ ДВО РАН.
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Applied Nano Materials.
Источник: https://наука.рф

Крошечный принтер печатает миниатюрные двумерные объекты с высокой точностью. Исследователи из Массачусетского технологического института и Техасского университета в Остине продемонстрировали первый 3D-принтер, который умещается на ладони. Фотонный чип размером в 1 мм излучает программируемые световые лучи в лунку из смолы, которая затвердевает и принимает заданную форму.
По мнению исследователей, этот небольшой гаджет позволяет пользователю быстро и легко изготавливать недорогие персонализированные предметы прямо на ходу, например, застежку для ремонта расшатанного велосипедного колеса или элемент для важной медицинской процедуры.
Физики использовали интегрированные оптические системы с фазированной решеткой, которые управляют световыми лучами с помощью нескольких микроантенн, изготовленных на чипе. Ученые управляют направлением светового луча, изменяя скорость или задержку оптического сигнала на каждой стороне антенной решетки.
Прототип принтера оснащен одним фотонным чипом размером с крошечную монету с оптическими антеннами толщиной 160 нм. Антенны, работающие от внешнего лазера, излучают управляемый луч видимого света в фотоотверждаемую смолу, удерживаемую в углублении на прозрачном предметном стекле.
Используя прототип, инженеры за считанные секунды могут напечатать любую двумерную фигуру. Они планируют доработать технологию, чтобы создать чип, который при помещении в лунку со смолой создает голограмму видимого света, позволяющую осуществлять объемную 3D-печать за один этап.
Эта система полностью переосмысливает то, что такое 3D-принтер. Это уже не большая коробка, стоящая на скамейке в лаборатории и создающая объекты, а нечто портативное, – Елена Нотарос, соавтор исследования и профессор Массачусетского технологического.
Источник: https://hightech.fm/

Растущая озабоченность по поводу кражи данных и подделок приводит к появлению всё более сложных технологий защиты. В их числе — голографические изображения, которые помогают удостовериться в подлинности валюты, паспортов и других важных документов. Однако по мере развития таких технологий становятся более подкованными и преступники.
Чтобы быть на шаг впереди криминальных умельцев, китайские специалисты разработали новую технику нанесения двух светоотражающих изображений на одном и том же месте.
Ранее другие исследователи пытались делать аналогичные двухрежимные плёнки, где два рисунка могли бы «сосуществовать» как бы порознь и просматриваться отдельно. Но попытки были неубедительны, потому что нанесение второго изображения часто ухудшало качество первого.
Чтобы справиться с задачей, Лан Цинь, Янлей Ю и их коллеги из Университета Фудань создали на одной плёнке изображения двух разных типов — структурный рисунок и поляризационную картинку. Для создания плёнки использовали жидкокристаллический полимер с азобензолом (ALCP). Азобензол — это органическое соединение в виде оранжево-красных кристаллов, которое позволяет создавать чёткие изображения при поляризованном свете. Так называют свет, отфильтрованный определённым образом, чтобы все его волны имели заданную направленность. Кроме того, с помощью жидкокристаллических полимеров можно сделать сложные узоры для ярких изображений.
Для создания плёнки с двойным рисунком исследователи начали со слоя ALCP. Для структурного (растрового) изображения в полимер впечатали аббревиатуру университета FDU. По сути, это было похоже на сургучный оттиск на почтовом отправлении. Только в конкретном случае изображение отверждали зелёным светом.
Чтобы создать поляризационный рисунок поверх структурного, исследователи поместили на плёнку круглый логотип вуза, а затем подвергли его воздействию поляризованного света. И этот определённым образом отфильтрованный и направленный свет изменил ориентацию молекул азобензола в полимере. В результате появился рисунок, который не виден при обычном освещении.
В итоге на полученной плёнке были видны буквы FDU благодаря привычному светоотражению от структурного изображения. А когда через плёнку пропускали поляризованный свет, появлялся логотип университета. Поскольку оба изображения создавались без химического изменения молекулярной структуры, плёнка обладает дополнительным преимуществом перезаписи. Иными словами, на том же самом месте можно создавать новые изображения недоступными «кустарям» высокотехнологичными средствами, а иначе о безопасности не шло бы и речи.
Итак, разработанная двухрежимная плёнка работает то с рассеянным, то с поляризованным светом по-разному. Её создатели говорят, что технология будет полезна как дополнительная степень защиты, например, банкнот или удостоверений личности.
Источник: https://vsluh.net/

Научные коллективы ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН, Уральского федерального университета, Института синтетических полимерных материалов РАН и Московского института электроники и математики Высшей школы экономики разработают системы для генерации и хранения энергии в космосе. Финансирование на исследования консорциум научно-образовательных учреждений получит от Минобрнауки России: ученые выиграли грант (100 млн рублей в год) для проведения крупных научных проектов в 2024–2026 годах.
«Основная задача участников консорциума — под руководством вице-президента РАН Сергея Алдошина создать солнечные батареи с высоким КПД и энергопроизводительностью. Батареи будут работать в условиях космоса, поэтому должны быть легкими, гибкими, устойчивыми к радиации, низким температурам и иметь длительный срок службы — не менее 20 лет на околоземных орбитах. Коллеги в Москве будут работать над созданием новых материалов и перовскитных модулей на пластиковой основе, а также над созданием аккумуляторов. Наша задача — исследовать радиационную стойкость и батарей, и аккумуляторов по отношению к разным типам излучения. После того, когда станет понятно, что у нас получилось создать солнечные панели с необходимыми свойствами, их проверят в реальных условиях — на малом космическом аппарате на низкой околоземной орбите», — рассказывает руководитель научной группы УрФУ, заведующий лабораторией фотовольтаических материалов Иван Жидков.
Как поясняют физики, проект — прорывной. Сегодня в мире — бум исследований, направленный на разработку органических и перовскитных солнечных батарей для использования в космосе. Проблема заключается в том, что это крайне сложные и ресурсоемкие исследования: требуется немало средств, квалифицированные специалисты и дорогостоящее оборудование — в том числе для изучения работоспособности батарей и аккумуляторов в космических условиях.
«Дело в том, что в работах, которые сегодня ведутся, обычно изучается один из видов излучения — ускоренными электронами, протонами, нейтронами или гамма-лучами. Я не встречал опубликованные научные работы, где бы описывалось влияние двух и более повреждающих факторов на стабильность органических или перовскитных солнечных батарей, поэтому наша работа будет первым комплексным исследованием. Мы ожидаем прорывные и значительно опережающие текущие мировые работы результаты», — констатирует Иван Жидков.
Помимо космоса новые солнечные батареи могут пригодиться и на Земле: для территорий с экстремальным холодом (Арктика и Север России в целом) и жарким климатом, где, к примеру, современные аккумуляторы не работают, добавляют физики.
Отметим, заявки на конкурс Минобрнауки России подали 310 организаций, 50 из которых получат финансовую поддержку на проведение крупных научных исследований. Конкурсный отбор проводился по восьми направлениям — развития в области медицины, биотехнологий, энергетики, новых материалов, информационных и телекоммуникационных технологий, включая разработки в области машинного обучения и искусственного интеллекта. В 2020–2022 годах грантовую поддержку получил 41 крупный научный проект. В декабре 2022 года завершилась реализация первой очереди таких проектов. По результатам экспертизы на 2023 год продлили 21 проект.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Химики Передовой инженерной школы СПбГУ разработали технологию разложения природного газа на составные элементы, в том числе водород, перспективный для создания экологичного топлива посредством пиролиза в лазерной плазме. Исследование, проводимое в рамках национального проекта «Наука и университеты» и соответствующее целям нацпроекта «Экология», поддержано грантом Российского научного фонда.
Результаты исследования опубликованы в Russian Journal of General Chemistry.
Главным источником выбросов парниковых газов в мире являются предприятия энергетического сектора экономики: на их долю приходится более 70% всех выбросов. Несмотря на ряд мер по предотвращению вредного воздействия производств на экологию, выбросы парниковых газов в атмосферу все еще достаточно велики.
Как объяснила заместитель директора Передовой инженерной школы СПбГУ, доцент кафедры экономики предприятия, предпринимательства и инноваций СПбГУ Мария Ветрова, при сжигании углеводородов (природный газ, нефть, бензин, солярка и другие) образуются углекислый и угарный газы. При этом продуктом горения водорода является вода. Таким образом, использование водородного топлива на предприятиях, в транспорте и в домохозяйствах позволит существенно снизить антропогенное влияние на мировую экологию.
Санкт-Петербургский университет является лидером в списке научных организаций России по количеству публикаций в научных журналах, индексируемых Scopus, по теме зеленого энергоперехода.
Переход на водородное топливо поддерживается в рамках энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года, а развитие технологии переработки углеводородного топлива в водородное позволит отечественным производителям занять лидирующие позиции в данной отрасли.
Одним из широко распространенных способов получения водородного топлива является электролиз воды — ее расщепление на кислород и водород с помощью электричества. Однако этот способ лишь позволяет переводить с некоторыми потерями имеющуюся электрическую энергию в водородное топливо, а саму энергию по-прежнему необходимо получать из других источников.
Для решения этой проблемы ученые Санкт-Петербургского университета создали технологию получения водорода из природного газа в лазерной плазме.
«Подобно тому, как проходит электролиз воды, мы можем организовать пиролиз углеводорода, то есть превратить топливо с так называемым углеродным следом в экологически нейтральное. Так, используя лазерное излучение, мы раскладываем природный газ на составные элементы и получаем водород, перспективный для создания экологичного топлива», — рассказал профессор кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ Алексей Поволоцкий.
При использовании лазерного пиролиза углеводородов происходит превращение топлива с углеродным следом в экологически нейтральное топливо. Этот процесс представляет собой отрыв атомов водорода от молекул природного газа в плазме, которая формируется сфокусированным лазерным пучком. При этом углерод собирается в виде твердой фазы.
Отличительной особенностью метода является возможность использования существующей системы газопроводов и генерации водородного топлива непосредственно перед его использованием потребителем. Это исключает необходимость траты средств на хранение и транспортировку водорода, обладающего повышенной текучестью и взрывоопасностью.
Результаты проведенной в СПбГУ работы показали перспективность данных разработок, теперь ученые университета в рамках деятельности ПИШ СПбГУ планируют провести дополнительные научно-исследовательские работы с последующим выходом на опытно-конструкторскую разработку малогабаритных устройств бытового применения.
Исследование ученых университета, направленное на получение водорода из природного газа под действием лазерного изучения, поддержано грантом Российского научного фонда. Сегодня Санкт-Петербургский университет является лидером по количеству грантов РНФ: в 2022 году ученые СПбГУ получили 112 грантов, это 5,5% от общего числа победивших проектов и наибольшее число грантов для одной организации. В 2023 году университет сохранил лидерство по данному конкурсу РНФ: ученые СПбГУ получили 70 грантов, это 5% от общего числа победивших проектов.
Источник: https://scientificrussia.ru/