Животные и растения

Каждый год лучи Солнца доставляют на Землю энергию на три порядка превышающую потребности человечества. Пока на мировом рынке доминируют кремниевые солнечные батареи, однако их эффективность ограничена. Физики придумали, как повысить эффективность солнечных элементов из гидрогенизированного кремния с помощью пленки тетрацена. Его ненасыщенные химические связи с флуктуирующей энергией, которые возникают на границе пленки с подложкой, резко ускоряют перенос экситонов через этот раздел. Расчеты на суперкомпьютере показали высокую эффективность таких элементов.

Сканирующий туннельный микроскоп c движущейся иглой можно использовать для химической модификации отдельных молекул. Исследователи научилась синтезировать радикалы с двумя неспаренными электронами и стереоизомеры дигидроазулена на поверхности гексабромзамещенного тринафтопропеллана, осажденного на подложки серебра. Режимы образования двух стереоизомеров и радикала регулирует ток через острие. Чтобы продемонстрировать воспроизводимость и управляемость структурной изомеризации, ученые нанесли на поверхность соединения закодированную фразу. Изомеризация нужна для создания углеродных наноструктур, получения новых квантовых материалов и магнитных молекул.

Превращать азот атмосферы в сложные соединения, да еще в нормальных условиях, умеют только азотфиксирующие бактерии. Человеку для этого нужны высокая температура и давление. Так было до окончания многолетней работы исследователей из России и КНР, которые научились с помощью обычной воды превращать атмосферный азот сразу в два биологически активных вещества: гидроксиламин NH₂OH и нитроксил HNO. Это не чудо, а результат напряженного интеллектуального труда.

Астрофизики уверены, что тяжелые элементы рождаются в реакциях захвата при слиянии нейтронных звезд и взрывах некоторых типов сверхновых. Однако такие реакции сложно изучать в лабораторных условиях, их неясные детали обычно экстраполируют на основе теоретических представлений. Ученые изучили коллективную статистику тяжелых элементов, образовавшихся в результате ядерных распадов в 42 старых звездах Млечного Пути, и выявили новые корреляции концентраций элементов вблизи середины Периодической системы. Эти элементы могли возникнуть при делении более тяжелых, пока неизвестных науке элементов с массой не ниже 260, которые появились в результате быстрого нейтронного захвата.

Медики уже не одно столетие пытаются найти причину явления, которое они окрестили «болезнью красного вина». Но никак не выходит. Очередной подход к снаряду сделали исследователи из Калифорнийского университета.

С–Н связь — одна из самых сильных связей в природе, разрыв которой катализируют палладий и родий. Ученые нескольких европейских университетов сделали шаг к разгадке механизма этого катализа. Физики провели эксперименты на самых мощных и коротких источниках рентгена в мире, лазерном и синхротронном. Исследователи использовали вспышки рентгеновского излучения для зондирования электронных состояний реагентов. Теоретики провели расчеты квантово-механической модели явления, которые позволили четко идентифицировать перетекание электронного заряда между катализатором и группой С–Н.

Богатые нейтронами изотопы кислорода не встречаются в природе. Международная команда ядерщиков сообщила о первом наблюдении двух новых изотопов с массовыми числами 27 и 28, полученных из потока ядер фтора-29. Оказалось, что они существуют лишь как короткоживущие резонансы и быстро превращаются в кислород-24 и три или четыре нейтрона. Теоретические предсказания энергий распада разошлись с экспериментом. Эффективность образования изотопа кислорода-28 также не соответствовала представлению о полном заполнении ядерных оболочек 20 нейтронами. Ученые работают над внесением теоретических поправок в ядерные модели.

Процесс производства жидкого топлива из угля, биомассы или природного газа был изобретен в двадцатые годы прошлого века Францем Фишером и Хансом Тропшем. Это преобразование моноксида углерода и водорода в сложные молекулы углеводородов с использованием Fe, Co, Ni, Os, Th, Zr и пр. в качестве катализаторов. Ученые установили, что реакция взаимодействия газообразных угарного газа и водорода с одинаковыми парциальными давлениями, проходящая на кобальте с оксидом церия, волнообразна. Периодически меняются ее температура и скорость, а значит и выход конечных продуктов. После ряда экспериментов ученые поняли механизм обратной связи, стоящий за автоколебаниями. Авторы надеются, что их исследование приведет к оптимизации производства топлив и масел.

Американские химики разработали топливо на основе имидазола, которое не загорается от источника открытого огня. В нормальных условиях оно имеет низкую точку плавления и низкое давление паров, а воспламеняется только при пропускании через него электрического тока. После ряда экспериментов ученые разобрались в свойствах топлива и механизмах, происходящих в нем явлений, а также научились управлять его воспламенением и гашением. Интересно, что новое топливо можно смешивать с традиционными.

Каждый год коррозия съедает 10% всей произведенной за год стали. А то и больше. Разрушаются мосты, гниют системы канализации, нефтепроводы, падают крыши — это все проделки коррозии. В общем, если посчитать все, то получится 2–4% ВВП.

Один из путей к разрешению столетней загадки о том, как мозг и нос работают вместе, лежит в установлении принципиально новых экспериментальных зависимостей и корреляций. Американские исследователи создали искусственный интеллект, способный соотнести запах вещества и структуру его молекулы. Алгоритм достиг уровня эксперта в различении и точном словесном описании запахов. ИИ также может предвидеть новые запахи для парфюмерной индустрии или синтеза составов для отпугивания насекомых. Алгоритм выдал описания запахов и их силу для полумиллиона молекул, которые еще не синтезированы.

Оценка реагентов и продуктов химических реакций по внешнему виду — рутинная лабораторная практика. Ученые из Университета Хоккайдо разработали программу искусственного интеллекта, которая определяет состав смесей твердых веществ по одной фотографии. Ее обучали на нескольких сотнях фотографий смеси сахара и соли с разными пропорциями. Точность результата вдвое превзошла точность самого опытного химика. Программа успешно различала даже химически близкие вещества с минимальной разницей в атомном и молекулярном строении. Алгоритм будет полезен и в лабораториях, и на производствах — везде, где нужно быстро оценить качество и чистоту реагентов и продуктов реакций.

У исследователей из Университета Райса появилась идея смешать две формы нитрида бора, мягкий и твердый, сделать из смеси нанокомпозит и посмотреть, что получится. Оказалось, что тепловые и оптические свойства смешанного материала сильно отличаются от среднего значения двух разновидностей нитрида бора. Композит из этих двух, казалось бы, противоположных материалов превзошел их по разным функциональным возможностям.

Есть люди, которые любят есть чеснок. И большинству от этого лакомства приходится отказываться — боятся напугать окружающих неприличным запахом. Однако есть мнение, что управа на чеснок имеется. Так, одна из городских легенд утверждает, что это йогурт.

В космосе находят немало простейших органических молекул, но загвоздка в том, что нет механизма, позволяющего строить длинные углеродные цепочки. А без них нет биополимеров и, стало быть, жизни. И вот механизм найден стараниями исследователей из университетов Хоккайдо и Токио.

Многие люди считают, что химия простирает свои руки уж слишком широко. Пищевые красители, ароматизаторы и консерванты, сложные лекарства, вызывающие побочные эффекты, — всего не перечислишь, а ведь это вредно, наверное. Так давайте же есть простую пищу: хлеб, мед, молоко прямо из коровы, а лечиться будем травами. Увы, натуральное — не значит безопасное.