Науки о космосе

Пористый монтмориллонит Na_x(Al, Mg)_2-3Si₄O₁₀(OH)₂∙nH₂O способен сильно увеличивать свой объем и поглощать органические и неорганические соединения. Эту глину можно применять для доставки лекарств, очищения крови и желудочно-кишечного тракта от вредных веществ, выведения аллергенов, бактерий и вирусов из организма, поглощения тяжелых металлов и пр. Ученые из Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова РАН выяснили, как изменяются свойства синтетических монтмориллонитов в зависимости от условий их получения. Оказалось, их токсичность можно значительно снизить, если оптимизировать условия синтеза и правильно подобрать исходные вещества. Уже такие синтетические глины можно использовать в медицине.

Ученые МИФИ давно изучают гиперкубан (C₄₀H₂₄), которая имеет две оболочки, вложенные одна в другую. Форма молекулы похожа на проекцию четырехмерного куба на трехмерное пространство. Физики решили теоретически проверить, сможет ли молекула гиперкубана образовать кристаллы. Они провели квантово-механическое моделирование, построили структурные модели кристаллов и рассчитали их оптические свойства. Результаты превзошли все ожидания — две формы молекулы оказались полупроводниками, третья — проводником. Сейчас авторы работы оценивают возможности применения гиперкубанов в литий-ионных аккумуляторах.

Пекинские физики научились покрывать листовые материалы жидкими легкоплавкими соединения галлия, индия, висмута и олова. Избранный ими способ оказался неожиданно простым. Проводящая электрический ток бумага сохраняет механические свойства и легко складывается в разные объемные фигуры. Она имеет память формы, поэтому из нее можно изготовить разные электронные приборы, например приемные и передающие антенны. Сейчас инженеры заняты разработкой оборудования для массового производства.

С оксидом кремния дела на Земле обстоят неплохо — больше половины земной коры именно из него. И применяется он тоже весьма широко — в любом компьютере, в любом радиоприемнике и радиопередатчике, а в новом веке — в детекторах гравитационных волн. За какие заслуги и благодаря каким свойствам?

Строгой зависимости плотности вещества от атомного номера и атомной массы нет. Почему так? Видимо, потому, что плотность зависит от двух факторов: массы атома, прежде всего его ядра, и от того, как атомы упакованы, фактически от размера атома. Попробуем эту зависимость проявить на примере металлов и полуметаллов.

Про окислительный стресс известно немало. Он развивается, когда не справляется антиоксидантная защита. Восстановительный стресс изучен гораздо хуже. Стресс на то и стресс, чтобы не проходить без последствий. Избыток окислителей связывают с нарушением клеточных функций и развитием сердечно-сосудистых, нейродегенеративных и онкологических заболеваний, а также со старением. Последствия восстановительного стресса сейчас активно исследуют.

«Дождевая вода мягкая, поэтому, если ею вымыть волосы, они станут мягкими и шелковистыми», – разъясняют сайты красоты. И в чем-то они правы: действительно, в дождевой воде нет солей, однако эта картина сильно упрощена, есть еще некий таинственный химический процесс.

Вопрос о происхождении земных элементов и их изотопов решает теория образования Солнечной системы. В начале года в журнале Science появилась работа английских ученых, посвященная изучению изотопного состава метеоритов. Исследователи проанализировали 18 метеоритов на предмет содержания в них пяти разных изотопов цинка. Из них 7 карбонатных метеоритов происходило из внешних областей Солнечной системы, 11 некарбонатных – из внутренних. Затем ученые сравнили изотопные соотношения с земными. Оказалось, что метеориты, родившиеся от астероидов внешней частей Солнечной системы, поставили около половины земного цинка. Этот вывод резко противоречит современным теориям происхождения ранней Солнечной системы. Согласно им Земля формировалась в основном из материала ее внутренних частей.

Реакции, катализируемые гамма-излучением, могут производить аминокислоты. Возможно, этот процесс внес свой вклад в возникновение жизни на Земле.

Уже три десятилетия физики обсуждают идею о том, что при остывании до минус 100°C, вода должна разделяться на две несмешивающиеся жидкости. Физики на суперкомпьютере исследовали образование двух фаз разной плотности при фазовом переходе первого рода в сильно переохлажденной воде. Ученые применили нейронную сеть, обученную на результатах расчетов по теории квантового функционала плотности. Искусственный интеллект подтвердил существование фаз. Методологию компьютерного расчета планируют применить к другим веществам, например полимерам.

Ученые разработали метод синтеза новых кристаллов, состоящих из двух и более химических элементов. Его идея родилась при изучении двухкомпонентных растворов веществ, одно из которых очень сильный растворитель, другое – нет. Эффективность подхода ученые продемонстрировали в высокотемпературных растворах состава AOH/AX (A = Li, Na, K или Rb; X = Cl или I). Уже синтезировано тридцать ранее неизвестных соединений. Работа обещает создание новых сверхпроводников, магнитных веществ и материалов для электрических батарей.

Японские ученые изучили коррозию стали в жидком олове при температуре от 400 до 600ºC. Оба материала планируют применять в будущих термоядерных реакторах непрерывного действия. Исследователи установили, что на поверхности стали при 500ºC нарастал слой FeSn₂ в сторону жидкого олова. Рост слоя интерметаллида внутрь твердой стали был заметен спустя 250 часов и происходил за счет диффузии атомов олова вдоль границ мартенситной структуры. Авторы работы выявили ключевой механизм разрушения стали в жидком олове. Статья появилась в журнале Corrosion Science.

В конце прошлого года в журнале Science появился новый обзор, посвященный научному поиску новых аккумуляторных электролитов и прогрессу их получения. Эта проблема насущна для современных литий-ионных батарей, а также натрий-ионных и литий-кислородных аккумуляторов. Особое внимание авторы статьи обращают на формирование на электродах нанометровых покрывающих интерфаз, которые снижают эффективность химических реакций. Существенная часть обзора посвящена созданию серии долгоживущих твердых электролитов, устойчивых к экстремально высоким и низким температурам.

Почему горячая вода замерзает быстрее холодной? Как выяснили химики, секрет кроется в количестве энергии, запасенной в водородных связях между молекулами воды.

Третья часть Нобелевской премии по химии за 2022 год досталась Кэролин Бертоцци, которая подобрала такие реагенты, которые не вступают ни в какие реакции с биологическими молекулами, но только друг с другом. При этом использованы те самые клик-реакции, за открытие которых были получены первые две трети премии. Благодаря работе Бертоцци и ее коллег, биологи приобрели безопасный инструмент для непосредственного наблюдения за взаимодействием молекул внутри живого организм и, потенциально, для создания лекарств, способных синтезироваться непосредственно в больной ткани.

Химики из Италии задались вопросом, а как влияет на белое вино длительное его хранение на полках магазинов? Что с ним происходит? Оказалось, что происходит много чего, и довольно быстро.