Раздел:   Главная страница Новости Новости по приоритетным направлениям Индустрия наносистем и материалы

Индустрия наносистем и материалы

07.02.2013 Шаг к промышленной революции в области биосинтетических технологий

Ученые из Имперского колледжа Лондона полагают, что их исследование является еще одним шагом по направлению к промышленной революции в области биосинтетических технологий. "Биологические заводы" имеют множество вариантов применения в современном мире, включая медицину, добычу подземных ископаемых и производство биотоплива.

Профессор Пол Фримон, один из руководителей Центра синтетической биологии и инноваций Имперского колледжа в Лондоне говорит: "До НТР большая часть работ делалась вручную, то есть производство было медленным и дорогим, а запчасти производились в ограниченном количестве. Но потом, с появлением машинного производства, все изменилось. Сегодня аналогичные процессы происходят и в синтетической биологии. Новый метод изготовления запчастей для "биологических заводов" как раз и поможет быстро расширить производство и наладить дальнейшие исследования".

Детали для "биологических заводов" изготавливаются из модифицированной ДНК, которая затем вводится в клетки. Основным узким местом синтетической биологии сегодня является отсутствие запчастей, необходимых для создания новых типов "фабрик". Для производства таких деталей необходимо использовать новый метод, встраивая в клетки модифицированную ДНК и наблюдая, как они работают. Если все функционирует в соответствии со спецификациями, ученые сохраняют данные в каталоге.

Новый метод позволяет работать гораздо быстрее, поскольку снимает необходимость изменять клетки каждый раз, когда необходимо привнести новый функционал. Исследование может привести созданию огромных «библиотек» готовых компонентов для создания "биологических заводов".

Джеймс Чейппилл, соавтор исследования и сотрудник Центра синтетической биологии и инноваций в Имперском колледже Лондона, заявляет: "Одна из основных целей синтетической биологии заключается в том, чтобы найти путь к автоматизации всех процессов для налаживания массового производства "биологических заводов". Можно привести для сравнения такую отрасль, как массовое производство автомобилей. Новое исследование раскрывает весь потенциал данной научной отрасли и позволяет создавать гораздо более сложные устройства, которые могут быть использованы во многих сферах общественной жизни".

Когда клетка модифицирована, перепрограммированная ДНК кодирует какое-либо сообщение, передаваемое в молекулы так называемой мРНК (матричной РНК) — от генов к рибосомам, используемым для производства "заводов". В рибосомах происходит трансляция генетической информации в команду, которая указывает на клетку, где должны выполняться те или иные действия.

Например, ученые уже сегодня могут внедрить в инфицированные клетки команды-детекторы, выполнение которых приведет к производству белка, определяющего следы патогенных бактерий и изменяющего свой цвет для обозначения их присутствия.

В исследовании Имперского колледжа Лондона впервые показано, как этот метод может быть использован вне клетки, в лабораторных условиях. Ученые смогли скопировать используемую на клеточном уровне технику производства мРНК и белков, чтобы затем наблюдать, как они работают в пробирке.

Преимуществом данного метода является то, что теперь можно перепрограммировать сразу несколько ДНК, а это значительно ускоряет процесс производства деталей "биологических заводов".

Следующий этап исследования заключается в расширении типов деталей и устройств, которые могут быть разработаны с использованием этого метода. Исследователи также стремятся разработать методику создания таких деталей с использованием роботов, чтобы автоматизировать весь процесс постройки "биозаводов".

Источник >>


30.01.2013 Матрицы для фотокамер: кремний заменят органикой

Исследователи из Technische Universität München (TUM) разработали органические датчики, которые существенно улучшат характеристики фото- и видеокамер, а также тепловизоров.

Новые органические матрицы имеют в 3 раза лучшую светочувствительность, чем традиционные кремниевые CMOS-матрицы. При этом новые матрицы не требуют дорогостоящей обработки, например применения микролинз для лучшего захвата света, как в случае с обычной CMOS-матрицей.

Новые светочувствительные матрицы изготавливаются простым распылением ультратонкого слоя электропроводящей пластмассы на обычную CMOS-матрицу. Это резко повышает светочувствительность матрицы и избавляет от необходимости последующей дорогостоящей обработки другими способами. Химический состав полимерного покрытия можно изменять для захвата различного спектра излучения, в том числе и инфракрасного. Так, полимеры PCBM и P3HT отлично воспринимают видимый свет, а другие соединения, такие как сквареновые красители, чувствительны к свету в ближней инфракрасной области спектра. Это открывает интересные возможности для производства недорогих и компактных тепловизоров. Не исключено, что именно благодаря новой технологии, разработанной учеными из TUM, наконец станут доступны дешевые ИК-камеры в смартфонах, автомобильные системы ночного вождения, компактные инфракрасные бинокли и т.д.

Источник >>


28.01.2013 Особый хлопок поглощает воду даже из воздуха

Исследователи из Технологического университета Эйндховена совместно с учеными из Гонконгского политехнического университета разработали особую технологию обработки хлопчатобумажных тканей. Данная технология позволяет хлопку впитывать исключительно большое количество воды - до 340% своего собственного веса.

Новая хлопчатобумажная ткань может быть полезна в самых различных областях: от производства гигиенических средств и одежды до получения воды в пустынях и горах.

Секрет нового типа ткани – в полимерном покрытии PNIPAAm - поли(N-изопропилакриламид). Ткань с таким покрытием обладает рядом интересных и полезных свойств, например при температуре ниже 34 градусов Цельсия такой хлопок имеет губчатую структуру на микроскопическом уровне и эффективно поглощает воду.

Эксперименты показывают, что хлопок со спецпокрытием поглощает воду в количестве 340% от собственного веса, в то время как хлопок без покрытия – только 18%. При этом, когда температура повышается, материал становится гидрофобным и отдает воду.

Данное свойство нового материала позволяет с его помощью собирать воду из тумана в пустынных и горных районах. Сети из полимерного хлопка могут обеспечивать водой небольшие поселения или растения. Также из новой ткани можно изготавливать комфортную одежду и снаряжение: спортивную обувь, одежду, палатки, плащи и т.п.

Одно из главных преимуществ новой технологии – небольшая стоимость производство волокон со спецпокрытием. Основной материал, хлопчатобумажная ткань, стоит недорого, а полимерное покрытие увеличивает ее цену всего на 12%.

Источник >>


18.01.2013 Ученые томского политеха изобрели способ синтеза наночастиц алмазов

РИА Новости. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) первыми в мире нашли способ синтезировать наночастицы алмазов внутри поверхностного слоя других веществ, что в перспективе позволит изменить некоторые свойства металлических изделий и полупроводников, в частности, сделать их прочнее, сообщил в четверг РИА Новости профессор ВУЗа Геннадий Ремнев.

"Мы воздействовали на вещество (кремний) короткими импульсами ионов углерода, в результате чего смогли синтезировать наноразмерные алмазы и частицы карбида кремния в поверхностном слое кремния", — пояснил Ремнев.

Он уточнил, что синтез алмазов таким способом принципиально возможен не только в кремнии, но и в других материалах. Наночастицы алмазов возникают в верхнем слое вещества благодаря высоким температурам и давлению, которыми сопровождается воздействие ионов углерода.

По словам ученого, такое изменение, предположительно, позволит сделать некоторые материалы более прочными, например, к истиранию и повысить прочность связи поверхности с алмазной пленкой, которая необходима в некоторых изделиях.

"Сейчас более детально исследуем этот процесс (имплантации углерода), чтобы определить и обосновать возможности этого метода. Возможно, он найдет свое применение в изготовлении светодиодов и вообще в полупроводниковых технологиях", — сказал Ремнев.

Собеседник агентства добавил, что ученые ТПУ начали исследовать воздействие импульсов ионов углерода в режиме короткоимпульсной имплантации в кремний около трех лет назад, а в конце 2012 года получили патент на имплантацию углерода. Кроме того, их разработка включена в "100 лучших изобретений России" по версии Федеральной службы по интеллектуальной собственности РФ.

ТПУ был основан в 1896 году как Томский технологический институт императора Николая II. В состав вуза сегодня входят 11 учебных институтов, три факультета, 100 кафедр, три НИИ, 17 научно-образовательных центров и 68 научно-исследовательских лабораторий. В вузе обучаются 22,3 тысячи студентов, в том числе 224 студента из 31 страны дальнего зарубежья.

В 2012 году вуз заработал на научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах более 1,4 миллиарда рублей.

Источник >>


17.01.2013 Новая полимерная пленка, которая может генерировать электричество

Инженеры из Массачусетского технологического института создали новую полимерную пленку, которая может генерировать электричество, используя вездесущее сырье: водяной пар. Разумеется, речь не идет о громадных турбинах и перегретом паре под огромным давлением. Новая полимерная пленка использует влагу, которая находится повсеместно в воздухе.

Новый материал изменяет свою форму после поглощения небольшого количества испарившейся воды. В результате тонкая пленка многократно сворачивается и разворачивается. Этого движения достаточно для питания небольшого манипулятора, микроэлектронных устройств и датчиков. Новый материал может найти самое широкое применение: от электрогенераторов в одежде до "вечных" сенсоров.

Пленка состоит из взаимосвязанных сетей двух различных полимеров. Один из полимеров, полипиррол, образует твердую, но гибкую матрицу-подложку. Другой полимер, полиол-борат - это мягкий гель, который набухает при поглощении воды. В предыдущих экспериментах использовали только полипиррол, но его реакция на водяной пар была слабой.

Оказывается, решение было в тонком подборе градиента между сухой и водонасыщенной частью полимера. Ученым удалось подобрать оптимальное соотношение двух полимеров, и теперь 20-микронная пленка при поглощении даже небольшого количества влаги начинает сворачиваться в трубку. После того, как пленку обдувают воздухом, она снова разворачивается, и цикл повторяется. Таким образом химическая энергия градиента воды превращается в полезную механическую энергию.

Подобные пленки могут выступать в роли привода роботов или электрогенераторов. Честно говоря, корчащиеся на столе, как живые, полоски серого и черного пластика производят не очень приятное впечатление, однако технология очень перспективна не с эстетической точки зрения.

В ходе экспериментов 25-миллиграммовая пленка смогла поднять стеклышко в 380 раз больше собственного веса или транспортировать груз из серебряных проводов в 10 раз больше собственного веса. Механическую энергию движения пленки легко преобразовать в электричество – достаточно соединить пленку с пьезоэлектрическим материалом и система может генерировать в среднем 5,6 нановатт.

Источник >>


Остальные материалы
15.01.2013 Ручные рентгеновские излучатели
14.01.2013 Графен очищает воду от радиации
25.12.2012 Ученые разработали растягивающийся кабель
27.11.2012 Найден способ победить хрупкость металлов
30.10.2012 Исследователи нашли способ дальнейшего уменьшения транзисторов

Поиск материалов

Декабрь 2016