Понедельник, 23.06.2025, 18:35 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [788]
Снежный человек [1122]
Морские чудовища [1052]
Сухопутные твари [920]
Летающие монстры [250]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1577]
Теория [1245]
Акулы [268]
Бабочки [161]
Грибы [221]
Гусеницы [63]
Дельфины [176]
Ежи [37]
Жуки [115]
Зайцы [33]
Змеи [259]
Кальмары,осьминоги [196]
Киты [291]
Копытные [587]
Кораллы [159]
Кошачьи [816]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [366]
Летучие мыши [171]
Лягушки [207]
Медведи [346]
Медузы,моллюски [225]
Микроорганизмы [631]
Морские звезды [40]
Морские львы,тюлени [152]
Муравьи [254]
Мухи,комары [291]
Насекомые [407]
Обезьяны [692]
Пауки [332]
Пингвины [97]
Псовые [660]
Птицы [1166]
Пчелы [362]
Ракообразные [203]
Растения [639]
Рыбы [911]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [157]
Сурикаты,грызуны [316]
Тараканы [59]
Улитки [77]
Хамелеоны [18]
Черви [218]
Черепахи [131]
Ящерицы [193]

Интересное
Аномальные новости

Хроники природных катастроф

Календарь
«  Май 2023  »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031

Архив новостей

Реклама

Логотип сайта

Форма входа

Главная » 2023 » Май » 5 » Панцирь планктона вдохновил ученых на создание новых технологий

10:34
Панцирь планктона вдохновил ученых на создание новых технологий

Ученые из Сколтеха опубликовали свежие результаты исследования диатомовых водорослей — одноклеточного организма с поразительными свойствами, который может стать прообразом ряда прорывных технологических решений.

По образу и подобию стеклянного пористого панциря диатомей можно сконструировать мембрану для миниатюрного сверхчувствительного и энергосберегающего микрофона или фотонный кристалл — так называется ключевая составляющая быстрых и энергоэффективных оптоэлектронных микросхем будущего.

Целый ряд механических характеристик экзоскелета диатомеи впервые опубликованы в исследовании группы авторов из Сколтеха и Оксфорда в журнале Scientific Reports. Диатомовые — обширная группа одноклеточных водорослей с характерным твердым, легким и пористым панцирем из диоксида кремния. В ходе эволюции эти организмы так хорошо приспособились к условиям существования как в соленых, так и в пресноводных водоемах разного состава и температур, что смогли успешно заселить практически все водоемы на Земле: на их долю приходится четверть всей биомассы, производимой на планете, а также пятая часть всего вырабатываемого фотосинтезом кислорода. Когда говорят о большой экологической роли планктона, следует учитывать, что именно диатомовые — одна из его основных составляющих.

«Эволюционный успех и большое значение диатомовых для биосферы Земли говорят о том, что их структура оказалась оптимальна с точки зрения оптики, механики и биохимии одновременно, также при этом сводя к минимуму вес и расход материала», — пояснил старший инженер-исследователь Центра системного проектирования Сколтеха, заведующий кафедрой физической химии МИСИС Алексей Салимон, который давно способствует долгосрочному сотрудничеству между учеными обоих институтов в области прикладного материаловедения.

Как говорится в статье научного коллектива в Scientific Reports, подобные стеклянному кружеву экзоскелеты диатомовых «являются неисчерпаемым источником вдохновения для разработки новых материалов и устройств». Они уже применяются для очистки воды от тяжелых металлов, а также в качестве мягких абразивных веществ в составе зубной пасты. В числе технологий, которые могут выиграть от воспроизведения структуры этого панциря, — микроэлектромеханические системы и фотонные интегральные схемы. Первые представляют собой основу для чувствительных, компактных и энергоэффективных микрофонов, а вторые могут стать основой для высокопроизводительных и энергосберегающих устройств, обрабатывающих информацию в форме света, а не электрических импульсов (как в современной электронике).

«Чтобы раскрыть потенциал этих структур для биомиметических технологий, инженерам нужно детально понимать их устройство и свойства, — рассказывает аспирант Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха, первый автор исследования Юлияна Цветинович. — В частности, в этой работе мы получили уникальные данные о статических и динамических механических свойствах панцирей диатомовых водорослей в привязке к их структуре».

Диатомовые привлекли внимание ученых вскоре после изобретения оптического микроскопа в XVII веке. Но науке до сих пор многое о них неизвестно, и исследования вроде новой работы ученых из Сколтеха продолжают испытывать имеющиеся гипотезы и уточнять понимание этого объекта.

Микроскопы совершенствуются, и это лишь подстегивает любопытство ученых. Один из руководителей исследования, профессор Оксфорда и Сколтеха Александр Корсунский, прокомментировал это так: «После четверти века моей работы в этой области я с удовлетворением вижу результаты применения наноиндентации внутри системы сканирующей электронной микроскопии с фокусированным ионным пучком Tescan Solaris, которую по моей рекомендации приобрел Сколтех и которая теперь находится в Центре коллективного пользования института. Виртуозно овладев этим сложным инструментом, Евгений Статник и Павел Сомов получили уникальный видеоматериал, описывающий деформацию диатомеи, а профессионализм Сергея Лучкина в работе с атомно-силовым микроскопом сделал возможной количественную оценку твердости и модуля упругости».

Сочетая атомно-силовую микроскопию и наноиндентирование (на образец надавливают алмазной иглой и регистрируют его деформацию), научный коллектив изучил механические свойства как высушенных, так и влажных, не очищенных от органики панцирей диатомовых водорослей диаметром 30–40 микрометров. Измерялась твердость, гибкость, вибрационные характеристики и их связь со сложной двухуровневой структурой диатомеи: экзоскелет состоит из двух частей, причем характер пор внутри и снаружи отличается.

«Пожалуй, самая интересная особенность, которую мы обнаружили, — это различие между более жестким внутренним слоем, который служит своего рода фундаментом, и более мягким и пористым внешним слоем над ним. Конечно же, было крайне любопытно наблюдать, как под циклической нагрузкой панцирь водоросли колеблется, не ломаясь, что послужило подтверждением нашей гипотезы о причинах его гибкости и прочности. Такое поведение, как и сравнительные механические характеристики живых клеток и очищенных от органики панцирей, мы наблюдали и проанализировали впервые».

Один из руководителей исследования, заведующий лабораторией биофотоники Сколтеха профессор Дмитрий Горин, добавил: «Мы считаем, что дальнейшее исследование панцирей диатомовых водорослей сделает возможными прорывные технологические решения, от мембран для оптоакустических эндоскопов или MEMS-микрофонов, даже внешне напоминающих эти водоросли [см. изображение ниже], и вплоть до новых композитных материалов, которые будут воспроизводить структуру диатомеи с добавлением других компонентов и функций».

Исследование стало результатом сотрудничества МИСИС и сразу трех подразделений Сколтеха: Центра фотоники и фотонных технологий, Центра энергетических технологий и Центра системного проектирования. Работа поддержана Российским научным фондом (проект под руководством Дмитрия Горина) и Министерством науки и высшего образования России.

https://naked-science.ru/article/column/pantsir-planktona-vdohnovil-uchenyh

Категория: Микроорганизмы | Просмотров: 298 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Тайна сербского Лох-Несского чудовища (23)

Сняли детеныша Лох-Несского чудовища (13)

Если йети существуют, почему они до сих пор не обнаружены (18)

Позднемелового родственника ядозубов назвали в честь предводителя орков (10)

Записали звуки и передвижение таракана при помощи оптоволокна (14)

Формула идеального взмаха поможет создать роботов-птиц будущего (11)

Биофлуоресценция у рыб развивалась более 100 раз за 112 млн лет (38)

Биологи надели 3D-очки на богомолов и сделали из них буридановых ослов (22)

Насекомые способны к навигации по звездам (24)

Растения, которые не стоит собирать и выращивать (23)

Кожная слизь аксолотля распознала и уничтожила раковые клетки (21)

Нашли нового предка тираннозавра (17)

Новый вид ящерицы-монстерзавра назвали в честь вождя гоблинов (43)

Паук-кружевник убил добычу, окутав токсичным шелком (21)

В кожном секрете ослов нашли средство от клещей (26)

В Канадской Арктике нашли челюсти новой хищной рыбы девонского периода (45)

Почему птицы поют на рассвете (22)

Роевой интеллект направил муравьев расчистить путь перед сородичами с добычей (20)

Ветеринары выявили породы собак, чаще подверженные диарее (27)

Палеонтологи впервые описали кололит зауропода (18)

Бигфута сняли в лесах Колорадо (110)

Открыли гриб с производными ЛСД (39)

Байкальские рачки сохранили древнюю способность выживать при нагреве (39)

Шимпанзе заразились зевотой от робота (38)

Отыскали новую популяцию вымирающих беличьих кускусов (35)

У осьминога впервые нашли девятую работающую «ногу» (79)

Как черви совершают коллективный побег в дикой природе (52)

Новый вид рыб в «спасательном круге» нашли в китайских пещерах (44)

Почему павианы «ходят строем» (44)

Макаки с острова Авадзи увлеклись групповым грумингом (38)

Потепление не смогло заменить диатомовые водоросли динофлагеллятами (24)

Какаду научились пользоваться общественными фонтанчиками для питья (33)

Поиски Лох-Несского чудовища продолжаются (66)

Лох-Несское чудовище питается лососем (43)

Постельных клопов назвали первыми насекомыми-вредителями (27)

Как мухи ощущали приложенную лапками силу (26)

Дрозофил заставили полюбить кокаин с помощью генной инженерии (24)

Тетерки охотнее спарились с самцами-танцорами, а не драчунами (33)

У кошек нашли «ген мурлыканья» (29)

Как тюлени ориентируются в мутной воде прибрежных зон (29)

Азиатские слонихи обошли саванных почти на килограмм мозга (28)

Птицы начали гнездиться в Арктике уже в позднем мелу (74)

Данио рерио адаптировались к жаре (24)

Физики напугали сомов (33)

Рыбы-клоуны уменьшились в ответ на тепловой стресс (25)

Опровергли теорию о вымирании мегалодонов (69)

Умственные способности ворон и сорок шокировали (47)

Хиолитов отнесли к самым ранним моллюскам (29)

Насекомые выпутались из паутины благодаря воску на экзоскелете (25)

Ленивцы три раза независимо стали гигантскими (32)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (34912)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (23599)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23420)

Русские монстры: от древности до наших дней (21541)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17464)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (17082)

Морского червя приняли за инопланетянина (16044)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16023)

Откуда вынырнули русалки? (15654)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (15596)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (15315)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15238)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (14747)

Неведомое существо обитает в Приморье (14706)

Логово снежного человека обнаружено в США (14111)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (13938)

Чупакабра добралась до Воронежской области (12705)

10 неожиданно опасных пород собак (12516)

Монстры океанов (12497)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12449)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (12035)

Кракен - чудовище из морской бездны (11939)

Морской змей в Черном море (11917)

Похороны настоящей… русалки (11691)

Распутывая ДНК бигфута (11538)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11420)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11372)

Страшное насекомое замечено в Индии (11310)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11308)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11265)

Когда просыпаются русалки (11251)

Крысы умнее, чем Google (11236)

Львы дружески трутся друг о друга (11184)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11085)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (10970)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (10969)

Кого боятся белые акулы (10900)

Монстры уходят на глубину (10880)

Хайгейтские вампиры (10601)

Морские дьяволы (10521)

Проект "Криптозоология" © 2010-2025 При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна

Яндекс.Метрика