Всю карьеру я был заинтригован тем, как ведут себя материалы, когда их размер сокращается до наноуровня — всего нескольких нанометров. При этом привычные законы физики начинают ломаться. Особенно интересно это в теплопроводности, где тепло переносится "фононами" — колебаниями атомов. Фононы очень чувствительны к ограниченному пространству.
Пару лет назад моделирование показало странную штуку: в ультратонких пленках кремния (толщиной 1–2 нанометра, как несколько слоев атомов) теплопроводность достигает минимума, а затем снова растет при еще меньшей толщине. Это противоречило традиционным теориям, которые предсказывали, что тепло будет ухудшаться по мере истончения пленки из-за меньшего места для движений фононов.
В своей новой статье в журнале Applied Physics я исследовал это с другой стороны. Вместо обычных моделей я посмотрел на ограничение с точки зрения геометрии. В обычных материалах фононы занимают шар в "обратном пространстве" (сфера Дебая). В тонкой пленке длинноволновые фононы исчезают, создавая "дыры" в этом шаре, как пустые зоны.
По мере истончения пленки эти дыры растут, искажая шар и смещая колебания к низким частотам. Это меняет "плотность состояний" — количество возможных колебаний. Теперь доминируют низкочастотные моды, которые хорошо переносят тепло. Моя модель точно совпала с данными моделирования без подгонки параметров.
Этот случай показывает, что в наноразмерных материалах нужно переосмысливать основы: простые геометрические ограничения могут объяснить странное поведение, а не только экзотика.
Последствия шире: похожие эффекты могут быть в проводниках, устройствах и даже двухмерных материалах. Это важно для электроники, где размер всё меньше, и для квантовых технологий, где тепло может нарушить работу. Я уже думаю о расширениях: от новых материалов до применения в суперведения и квантовых устройствах. Каждый сюрприз открывает двери к новой физике и технологиям.
(Автор — Антонио Закконе, профессор в Миланском университете. Ранее преподавал в Мюнхенском ТУ и Кембридже. Награды: серебряная медаль ETH, премия Геттингенской академии, стипендия Королевского колледжа, грант ERC. Работал над аналитикой переходов, упаковкой частиц и термоактивируемыми реакциями.)
Большое и Малое Магеллановы облака — это неправильные карликовые галактики и спутники Млечного Пути. БМО находится на расстоянии около 163 000 световых лет, а ММО — около 206 000 световых лет. Их близость к нашей галактике делает их идеальными лаборат
иями для изучения эволюции галактик, поскольку мы можем наблюдать их с подходящего ракурса, в отличие от Млечного Пути.
В БМО расположена туманность Тарантул — область активного звездообразования с крупнейшими известными звездами. В МMО находится NGC 346, скопление с множеством массивных звезд, продолжающих формироваться. Облака также содержат переменные звезды, используемые как "стандартные свечи" для измерения расстояний во Вселенной.
нимок показывает четвертую область съемки, включая отдаленные районы Магеллановых облаков. Она отслеживает звездные популяции и субструктуры, как поясняет ESO.
Новая исследовательская группа в Институте астрофизики им. Лейбница в Потсдаме (AIP) сосредоточится на формировании галактик и их изменениях со временем. Работа основана на данных телескопа 4MOST, подключенного к VISTA в Паранальской обсерватории. 4MOST — оптоволоконный спектрограф, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне; с 2026 года он будет полностью посвящен программе исследований.
Группу возглавит доктор Лара Куллинан, аспирант AIP, соучредитель консорциума 1001MC (Тысяча и одно Магелланово поле). Проект соберет спектры около полумиллиона звезд для анализа их кинематики, химического состава и истории.
Магелланов поток простирается за Большим и Малым Магеллановыми облаками и проходит через южный галактический полюс Млечного Пути.
Магеллановы облака богаче газом, чем Млечный Путь, но беднее металлами. Звезды в них образуются вспышками, варьируясь от молодых до древних. Вопросы включают: первый ли это проход облаков мимо Млечного Пути, происхождение Магелланова потока газа, причины вспышек звездообразования и изменения металличности.
Ранее фотометрические данные (VMC, STEP, SMASH, OGLE) нехватало спектроскопии высокого разрешения. 4MOST исправит это, предоставив данные для глубокого изучения взаимодействия облаков, их эволюции и процессов внутри них. Это поможет понять, как галактики формируются, взаимодействуют и эволюционируют.
Планета, вращающиеся вокруг 2-х Солнц, в представлении художника.
Астрономы Северо-Западного университета получили первое прямое изображение экзопланеты, вращающейся вокруг двух солнц, что напоминает планету Татуин из "Звездных войн". Этот мир уникален: он в шесть раз ближе к своим звездам-близнецам, чем любые другие экзопланеты в двойных системах, чьи изображения ранее получены. Открытие дает редкий взгляд на формирование и движение планет вокруг нескольких звезд, позволяя проверять теории астрофизики.
Навигационные карты, составленные компанией PACO за три эпохи. Масштаб изображения показан в правом нижнем углу, а положение планеты обозначено стрелкой. Левая цветная полоса относится к двум GPI-картам.
"Из 6000 известных экзопланет лишь малая часть вращается по двойным орбитам, и мы имеем прямые изображения только нескольких", — сказал Джейсон Ванг, старший автор из Северо-Западного университета. Это позволяет отслеживать орбиты как звезд, так и планеты одновременно.
Ведущий автор Натали Джонс, аспирант, пересмотрела архивные данные инструмента Gemini Planet Imager (GPI) за 2016–2019 годы. Изначально установленный на телескопе Gemini South в Чили, GPI помогал получать изображения планет, блокировал свет звезд. Почти десятилетие спустя, при подготовке к перемещению на Гавайи, команда обнаружила объект, постоянно следующий за движением звезды.
"Мы искали связанные объекты и сравнили их свет", — пояснила Джонс. Подтверждено, что это планета, замеченная еще в 2016 году, но упущенная ранее.
Планета огромна — в шесть раз больше Юпитера, молодой (около 13 млн лет) и расположена в 446 световых годах от Земли. Ее орбита вокруг звезд занимает 300 лет, в то время как звезды обращаются друг вокруг друга за 18 земных дней. Температура сравнительно невысокая для экзопланет.
Команда планирует дальнейшие наблюдения за орбитами, чтобы изучить взаимодействия и формирование системы. Джонс продолжает анализ архивов — возможно, там скрыты и другие сюрпризы.
Синтез и характеристики структуры. Дизайн и свойства LD-Eu/Cu₂O и HD-Eu/Cu₂O. (а) Схема синтеза Eu/Cu₂O. (б) Дифракция LD, HD и Cu₂O. (в) Картирование LD. (г) STEM-HAADF LD. (д) Картирование HD. (е) STEM-HAADF HD. (ж) Схемы EELS.
Электрохимическое восстановление CO2, также известное как процесс, при котором углекислый газ (CO2) подвергается химической трансформации с помощью электрической энергии, представляет собой передовую технологию в области борьбы с изменением климата. Этот метод позволяет поглощать вредные парниковые газы, выделяемые промышленностью и транспортом, и преобразовывать их в полезные вещества. Например, CO2 может быть превращен в топливо, такое как метан (CH4) или этилен (C2H4), а также в другие химикаты, которые могут использоваться в различных отраслях. Однако, несмотря на огромный потенциал, одно из главных препятствий заключается в сложности избирательного управления реакцией. Различные процессы восстановления могут вести к различным продуктам — от простых соединений с одним атомом углерода (C1, например, CO или CH4) до более сложных с двумя или более атомами углерода (C2+, такие как этанол или ацетилен). Таким образом, адаптация этих процессов для достижения конкретного желаемого результата — будь то топливо для автомобилей, сырье для пластиков или химикаты для фармацевтики — остается технически сложной задачей. Исследователи стремятся разработать методы, которые позволили бы предсказывать и контролировать исход реакции с высокой точностью, чтобы минимизировать побочные продукты и повысить эффективность.
"Мы стремимся к тому, чтобы адаптировать эту реакцию так, чтобы каждый раз точно предсказывать результат и полностью контролировать его", — объясняет Хао Ли, заслуженный профессор Института передовых исследований материалов (WPI-AIMR) при Университете Тохоку в Японии. Этот институт специализируется на междисциплинарных исследованиях в области материаловедения, и команда Ли работает над интеграцией химии, физики и инженерии для решения глобальных вызовов устойчивого развития.
Недавно группа ученых из Университета Тохоку под руководством Хао Ли провела groundbreaking исследование, которое проливает свет на механизмы контроля селективности в электрохимическом восстановлении CO2. Они обнаружили, что редкоземельный элемент европий (Eu) играет центральную роль в управлении реакцией, позволяя избирательно направлять процесс к продуктам C1 или C2+. Европий, химический элемент с атомным номером 63, редко используется в электрокатализе из-за его уникальных электронных свойств. Результаты исследования были опубликованы в престижном журнале Американского химического общества (ACS), что подчеркивает их значимость для научного сообщества.
В экспериментах исследователи интегрировали атомы европия в кристаллическую структуру оксида меди (Cu2O), формируя модифицированный катализатор Cu2O-Eu. Ключевым открытием стало то, что концентрация европия напрямую влияет на доминирующий продукт реакции. Когда концентрация Eu была низкой (например, менее 5% атомарного содержания в Cu2O), катализатор способствовал образованию продуктов C2+ с высокой эффективностью. Фарадеевская эффективность — метрика, измеряющая долю электрического тока, используемого для целевой реакции, — достигла почти 80% для C2+ продуктов. Это означает, что около 80% электроэнергии шло на создание ценных веществ, таких как этилен или ацетальдегид, вместо побочных реакций. Напротив, при более высокой концентрации Eu (скажем, свыше 10%) катализатор смещал реакцию в сторону продуктов C1, таких как метан (CH4), конечный газообразный продукт, полезный в качестве топлива.
Чтобы понять основы этого механизма, исследователи провели теоретические расчеты с использованием квантовой химии и моделей молекулярной динамики, а также провели дополнительные наблюдения in situ (в реальном времени) с помощью методов спектроскопии. Они установили, что европий действует как электронный модулятор, изменяя электронную структуру катализатора в зависимости от своей концентрации. При низких уровнях Eu ослабляются определенные химические связи в промежуточном продукте реакции, известном как *CHO (гидрокарбонильный радикал, связанный с катализатором). Это ослабление препятствует полному гидрированию (добавлению атомов водорода), позволяя двум углеродным радикалам связаться между собой (соединение C-C), что приводит к образованию более сложных C2+ молекул. В контрасте, при высоких концентрациях Eu эти же связи укрепляются, способствуя глубокому гидрированию *CHO в CH4 по пути C1, где углерод полностью насыщается водородом и образует простой одноатомный продукт.
В своем заключении работа ученых устанавливает четкий механизм переключения между продуктами C1 и C2+ в процессе электрохимического восстановления CO2. Европий используется как электронный модулятор в катализаторах на основе Cu2O, что позволяет регулировать реакцию через обратимую окислительно-восстановительную пару Eu3+/Eu2+. Эта пара характеризуется легкостью перехода между зарядными состояниями, влияя на промежуточный *CHO. Исследование демонстрирует, как даже небольшие изменения в электронной структуре катализатора могут избирательно направлять реакцию либо к связыванию C-C (для C2+), либо к глубокому гидрированию (для CH4). Это открывает путь к точному контролю над продуктами, минимизируя непроизводительные потери и повышая общую эффективность процесса.
Кроме того, исследование представляет собой новую концепцию дизайна катализаторов для получения желаемых углеродных продуктов из CO2. Комбинация меди (Cu2O) и редкоземельных элементов, таких как европий, обещает эволюцию в области зеленой химии. Этот подход не только улучшает селективность, но и делает процесс более устойчивым, поскольку использует возобновляемые источники энергии, такие как солнечные панели или ветер, для генерации электричества.
В более широком контексте, такой точный контроль над преобразованием CO2 в топливо и химикаты способствует развитию электрифицированных производств. Это означает переход от традиционных методов, основанных на ископаемом топливе, к новым технологиям, где CO2 служит сырьем для высокоценных продуктов, таких как полимеры, фармацевтические препараты или даже биотопливо. В долгосрочной перспективе подобные инновации могут привести к производству химикатов с нулевым углеродным следом, более эффективному использованию возобновляемой энергии (например, производство "зеленого" водорода или электроэнергии из гелиоэнергетики) и значительному сокращению глобальных выбросов парниковых газов. Это исследование не только углубляет наше понимание катализа, но и подчеркивает роль интердисциплинарных подходов в решении экологических вызовов, потенциально ускоряя переход к углеродно-нейтральной экономике.
Ключевое отличие — в критериях оценки. Integral AI определили три собственных показателя для общего искусственного интеллекта: подобно людям, автономное усвоение навыков, безопасное развитие без глобальных угроз и энергетическая эффективность на уровне своих разработчиков, стремясь к концепции Homo Deus (где главное — превзойти богов, не потерпев неудачу). Компания оценила себя по этим меркам самостоятельно.
Разумеется, это удобно, поскольку "Первый, кто заявит, тот и получает лавры". Однако возникают сомнения. Стандартизированного определения AGI пока нет, и сам Альтман недавно охарактеризовал термин как бесполезный, поскольку каждый интерпретирует его субъективно. Кроме того, отсутствуют научные публикации с методикой, открытые модели или код, результаты на общепринятых тестах, а также независимая экспертиза. Всё основывается лишь на пресс-релизе и высказываниях основателя. Любопытно, что издание Interesting Engineering в своей статье осторожно подчёркивает, что это лишь "утверждение фирмы", и вспоминает дебаты вокруг "квантового превосходства", когда корпорации спорят о значении успеха годами.
На наш взгляд, на данный момент это кажется либо маркетинговым трюком перед очередным раундом инвестиций, либо амбициозным заявлением, требующим дальнейшего подтверждения.
P.S.: Спокойной ночи всем! А первым "искинам" (тем самым, возможно, нейросетям, но в киберпанковском стиле ограничивающим личность — теперь сеть читает не только люди, но и пока "слабые" ИИ) — новейших знаний, прозрений, меньше промахов и без обиды на человечество, которое бывает неоднозначным, но восхитительным.
Недавнее исследование с использованием данных рентгеновской обсерватории НАСА "Чандра" показало, что большинство небольших галактик, вероятно, не имеют сверхмассивных черных дыр в центрах. Это опровергает распространенное представление о том, что такие дыры присутствуют почти в каждой галактике. "Чандра" лидирует в изучении космоса благодаря своим возможностям.
Команда астрономов проанализировала данные более чем 1600 галактик, собранные за два десятилетия. Обзор включал галактики от гигантов (масса в 10 раз больше Млечного Пути) до карликовых (меньше нескольких процентов массы нашей галактики). Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal.
Выводы: только около 30% карликовых галактик содержат сверхмассивные черные дыры, в то время как более 90% крупных галактик (включая похожие на Млечный Путь) — да. Ключевой исследователь Фань Цзоу из Мичиганского университета отметил: "Это важно не только для подсчета, но и для понимания образования черных дыр и будущих обнаружений с помощью новых телескопов".
Вещество, падающее на черные дыры, излучает рентгеновские лучи. Крупные галактики часто показывают яркие источники, указывающие на присутствие дыр. Малые галактики (масса менее 3 млрд солнечных масс, как Большое Магелланово Облако) обычно таких сигналов не дают.
Ученые рассмотрели две причины отсутствия сигналов: меньшую долю дыр в малых галактиках или слабость излучения от них. Соавтор Елена Галло (тоже из Мичигана) уточнила: "В малых галактиках черных дыр меньше, чем в крупных".
Анализ выборки подтвердил, что дефицит превышает ожидания от слабости сигналов — он указывает на реальное отсутствие дыр. Дыры меньшего размера поглощают меньше газа, поэтому слабее в рентгене, но разница слишком велика.
Это влияет на теорию образования супермассивных дыр. Одна теория — прямой коллапс гигантского газового облака в дыру тысячкратной солнечной массы. Другая — рост из меньших дыр от звездных коллапсов. Соавтор Анил Сет (Университет Юты): "Большие дыры редки и возникают в самых массивных галактиках, объясняя отсутствие в малых".
Исследование подтверждает первую теорию: вторая предсказывала бы схожую долю дыр в галактиках любого размера.
Последствия: меньше слияний черных дыр от столкновений карликовых галактик, что снизит обнаружение гравитационных волн (например, с помощью LISA в будущем).
IBS разработал отдельно стоящую наномембрану THIN без поддержки, в виде OECT. Она адаптируется к тканям, поглощает жидкости и усиливает биосигналы для мониторинга in vivo.
Исследователи создали новый класс ультратонких, гибких биоэлектронных материалов, способных идеально взаимодействовать с живыми тканями. Они представили устройство THIN (трансформируемая и незаметная гидрогелево-эластомерная ионно-электронная наномембрана) — мембрану толщиной всего 350 нанометров. В сухом состоянии она жесткая и легка в обработке, а при увлажнении превращается в ультрамягкую поверхность, напоминающую ткань.
Исследование провели в Центре нейробиологических исследований изображений (CNIR) при Институте фундаментальных наук (IBS) в сотрудничестве с Университетом Сунгкюнкван (SKKU). Результаты опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.
Биологические ткани, такие как сердце, мозг и мышцы, мягкие, подвижные и изогнутые. Существующие биоэлектронные устройства часто кажутся чужеродными, вызывая воспаление, плохую адгезию и нестабильные сигналы. Даже ультратонкие из них требуют клеев, подложек или опор.
Команда задалась вопросом: что, если устройство становится мягким и самоклеящимся только при контакте с тканью? Это привело к THIN — наномембране без подложки, которая самоклеится к влажной ткани без швов или давления. Она адаптируется к микроскопически изогнутым поверхностям, поддерживая длительный контакт.
THIN состоит из двух слоев: гидрогеля (альгинат, конъюгированный с катехолом, Alg-CA) для адгезии и полупроводникового эластомера P(g2T2-Se) для проводимости. При увлажнении жесткость уменьшается в миллион раз (до 9,08 × 10⁻⁶ ГПа⋅м²), позволяя обхватывать поверхности с радиусом кривизны менее 5 мкм — она становится механически незаметной.
Полимер P(g2T2-Se) показывает рекордное произведение подвижности на емкость (μC*) — 1034 Ф⋅см⁻¹⋅В⁻¹⋅с⁻¹, в 3,7 раза выше, чем у обычных материалов. Это обеспечивает высокую ионно-электронную связь для органических электрохимических транзисторов (OECT), усиливающих биосигналы даже при растяжении.
В экспериментах на грызунах THIN мгновенно прикреплялось к сердцу, мышцам и коре мозга, регистрируя электрокардиограммы (EGM), электромиограммы (EMG) и электрокортикограммы (ECoG) с высокой точностью. Устройства оставались стабильными и биосовместимыми более четырех недель без воспалений.
"Наша платформа THIN-OECT — как нанокожа: невидимая для тела, механически неощутимая и электрически мощная, — сказал профессор Дж. Сон Донхи. — Это открывает перспективы для интерфейсов мозг-машина, мониторинга сердца и нейропротезирования".
В отличие от систем на эластомерных подложках, THIN автономен, работает на наноуровне и исключает неопределенности сигналов. Она усиливает сигналы прямо на месте контакта, устраняя нужду во внешних усилителях, и подходит для импантируемых, носимых или инъекционных устройств.
Будущие разработки включают многоканальные матрицы THIN с беспроводной связью для замкнутых интерфейсов мозг-машина, реабилитационной робототехники и биорезорбируемых версий для минимально инвазивного применения.
Тестирование прочности на сдвиг адгезивов, нанесенных как на нержавеющую сталь, так и на медь.
Исследователи из университета Макмастера разработали новый способ преобразования отработанного растительного масла в полиэфиры — устойчивую альтернативу полиэтилену. Эти материалы не только экологичны и легко перерабатываются, но и обладают повышенной прочностью и эластичностью. Кроме того, они могут служить основой для сверхпрочного клея, способного выдержать даже вес автомобиля. Публикация в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering подчеркивает потенциал биомассы для создания circular economy в производстве пластмасс.
Пластмассы традиционно производят из сырой нефти и побочных продуктов нефтепереработки, но группа химиков решила проверить, можно ли использовать отходы пищевой промышленности в качестве сырья для создания полезных полимеров. Результатом стал успешный синтез химически перерабатываемых полиэфиров из отработанного растительного масла (Waste Cooking Oil, WCO) — альтернативы полиэтилену (PE) на ископаемом топливе. Исследование, опубликованное в журнале American Chemical Society, также привело к разработке мощного клея, который выдержал испытание весом четырехдверного седана, подняв его на небольшой холм.
Исследователи преобразовали использованное растительное масло в мономеры для получения линейных и разветвленных полиэфиров, имитирующих полиэтилен.
Полиэтилен — самый распространенный пластик в мире благодаря своей высокой устойчивости к разложению, что делает его идеальным для упаковки, труб и контейнеров. Однако эта прочность становится проблемой для окружающей среды: пластиковые изделия не разлагаются и плохо поддаются переработке, загрязняя свалки и океаны, включая Большой Тихоокеанский мусорный полигон. Многие попытки создать замену полиэтилену провалились из-за его невысокой стоимости и превосходных эксплуатационных свойств. Альтернатива должна быть дешевой, экологичной, прочной, универсальной и долговечной.
Отработанное растительное масло оказалось привлекательным сырьем: ежегодно в мире производят около 3,7 миллиарда галлонов этого вещества, и оно представляет собой богатый источник ненасыщенных жирных кислот. В эксперименте ученые сначала преобразовали эти кислоты в длинноцепочечный диэфир C19 с помощью палладиевого катализатора, затем восстановили его до диола. Глицерин из масла превратили в разветвленные 1,3-диолы. Полимеризация этих блоков привела к созданию серии полиэфиров (P1–P7), имитирующих свойства полиэтилена низкой плотности, иногда даже превзошедшего его в эластичности и прочности.
В отличие от фоссильного полиэтилена, новые полиэфиры легко расщепляются, перерабатываются, смешиваются с другими пластмассами и рециклируются в мягких условиях. Разветвленные диолы также обеспечивают высокую адгезию к различным поверхностям, превзойдя коммерческие клеи. Например, клей на основе этих полимеров прочно скрепил листы нержавеющей стали, выдержав вес автомобиля.
Авторы исследования подчеркивают, что результаты демонстрируют потенциал отходов растительного масла как сырья для устойчивых пластмасс. Это увеличивает возможности circular economy, где отходы преобразуются в ценные материалы, способствуя развитию биомассы для экологичных инноваций.
