Среда, 17.12.2025, 18:28 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [792]
Снежный человек [1136]
Морские чудовища [1075]
Сухопутные твари [930]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1608]
Теория [1260]
Акулы [272]
Бабочки [161]
Грибы [227]
Гусеницы [64]
Дельфины [179]
Ежи [37]
Жуки [115]
Зайцы [34]
Змеи [265]
Кальмары,осьминоги [201]
Киты [296]
Копытные [591]
Кораллы [161]
Кошачьи [827]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [370]
Летучие мыши [176]
Лягушки [212]
Медведи [351]
Медузы,моллюски [228]
Микроорганизмы [634]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [153]
Муравьи [261]
Мухи,комары [295]
Насекомые [413]
Обезьяны [708]
Пауки [340]
Пингвины [101]
Псовые [665]
Птицы [1182]
Пчелы [369]
Ракообразные [203]
Растения [648]
Рыбы [921]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [160]
Сурикаты,грызуны [319]
Тараканы [59]
Улитки [78]
Хамелеоны [19]
Черви [220]
Черепахи [134]
Ящерицы [198]

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: 309 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Нашли генетические признаки адаптации белых медведей к жизни безо льда (44)

Впервые зафиксировали совместную охоту косаток и дельфинов (37)

Самцы бонобо отследили репродуктивные циклы самок (27)

Человек по уровню моногамии оказался ближе к сурикатам, чем к шимпанзе (21)

Диплодоки могли иметь такую же яркую окраску, как современные птицы (19)

Подводная камера запечатлела редкого семирукого осьминога (20)

Нанотираннус был отдельным видом (27)

Охотники на бигфута приближаются к разгадке тайны (94)

Новое изображение Лох-Несского чудовища (56)

Бигфуты и научные исследования на грани (35)

Пчелы не эффективны против слонов (25)

Лягушки победили самых опасных шершней (34)

Нехватка сардин привела к сокращению на 95% популяции пингвинов (31)

ФБР опубликовало досье на снежного человека (85)

Гриб из Чернобыля поглощает радиацию (34)

Почему и как бенгальская кошка не стала домашней (32)

Шимпанзе и люди одинаково отнеслись к просоциальности (30)

У растений обнаружили механизм бурения плотного грунта по принципу промышленных труб (31)

В Европе распространяется хищный червь (40)

Редкая эволюционная особенность позволила пандам использовать инструменты (39)

Генетический анализ переписал историю происхождения домашних кошек (44)

Биологи нашли систему принудительного роста вниз у растений (34)

Выяснили, за какое время слоны привыкают к следящим дронам (28)

В геноме адского вампира нашли следы общего предка осьминогов и кальмаров (40)

Агрессия у собак оказалась генетически связана с человеческой депрессией (37)

Люди ищут истину, стоящую за снежным человеком (87)

Мозг птерозавров и птиц адаптировался к полету двумя разными путями (37)

В Германии нашли самого маленького в мире коня (40)

Социальное обучение позволило орангутанам освоить взрослый пищевой рацион (27)

Безуспешные поиски Лох-Несского чудовища (65)

Переписали механизм навигации у голубей (45)

Изучение пингвинов помогло воссоздать механизм коллективного поведения (40)

Споры мха выжили после девяти месяцев в открытом космосе (44)

Смешение с собаками повысило генетическое разнообразие части динго (47)

Новозеландцы встретили розовую кобылку (35)

Обезьяны показали способность отказываться от своих ошибочных убеждений (55)

У мышей обнаружили способность к «акушерству» (43)

Домашние кошки предпочли кузнечиков и сверчков (37)

Новый вид змей назвали в честь Стива Ирвина (28)

Муравьи-паразиты обманом заставили муравьев-хозяев убить собственных матерей (37)

Считавшуюся вымершей рыбу переоткрыли спустя 21 год (49)

Палеобиологи «добыли» древнейшую РНК из туши мамонтенка Юка (145)

Сколько нужно кальмаров для прокорма черных дельфинов (53)

Шмели отличили короткое мигание лампочки от длинного (55)

Пауки сделали фальшивых пауков втрое крупнее себя из объедков и мусора (55)

Ученые посоветовали кричать на чаек, чтобы не дать им украсть еду (51)

Раскрыли клеточные механизмы «мужской беременности» морских коньков (70)

Бактерии со сломанными жгутиками поплыли вперед на собственных фекалиях (67)

Как хамелеонам удается вращать глазами независимо друг от друга (53)

Скворцы превзошли попугаев в имитации звуков дроида R2-D2 (46)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (35064)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (24005)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23570)

Русские монстры: от древности до наших дней (21902)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (18119)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17657)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (16403)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (16354)

Морского червя приняли за инопланетянина (16205)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16201)

Откуда вынырнули русалки? (16000)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15389)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (15181)

Неведомое существо обитает в Приморье (14895)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (14873)

Логово снежного человека обнаружено в США (14457)

10 неожиданно опасных пород собак (13490)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (13125)

Чупакабра добралась до Воронежской области (13091)

Монстры океанов (12889)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12706)

Морской змей в Черном море (12182)

Распутывая ДНК бигфута (12140)

Кракен - чудовище из морской бездны (12114)

Когда просыпаются русалки (12060)

Львы дружески трутся друг о друга (12044)

Похороны настоящей… русалки (11830)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11628)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11560)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11542)

Крысы умнее, чем Google (11507)

Страшное насекомое замечено в Индии (11490)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11459)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11434)

Монстры уходят на глубину (11237)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11201)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11153)

Кого боятся белые акулы (11144)

Морские дьяволы (10870)

Хайгейтские вампиры (10792)

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

Яндекс.Метрика