Вторник, 19.05.2026, 18:31 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [793]
Снежный человек [1146]
Морские чудовища [1079]
Сухопутные твари [930]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1648]
Теория [1265]
Акулы [274]
Бабочки [165]
Грибы [229]
Гусеницы [66]
Дельфины [180]
Ежи [38]
Жуки [117]
Зайцы [34]
Змеи [267]
Кальмары,осьминоги [203]
Киты [302]
Копытные [597]
Кораллы [162]
Кошачьи [832]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [371]
Летучие мыши [179]
Лягушки [216]
Медведи [353]
Медузы,моллюски [231]
Микроорганизмы [639]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [155]
Муравьи [268]
Мухи,комары [299]
Насекомые [420]
Обезьяны [724]
Пауки [345]
Пингвины [104]
Псовые [671]
Птицы [1209]
Пчелы [381]
Ракообразные [207]
Растения [662]
Рыбы [928]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [161]
Сурикаты,грызуны [322]
Тараканы [60]
Улитки [79]
Хамелеоны [19]
Черви [221]
Черепахи [135]
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: 325 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Биоразнообразие и связь со снежным человеком (30)

Охотящийся на оленей бигфут замечен в Луизиане (22)

Растение риса поймало и убило гусеницу-вредителя (56)

Сверчков заподозрили в способности чувствовать боль (25)

Древних монстров Коллинза исключили из активных хищников (25)

Жуткая встреча армейского ветерана с бигфутом (39)

Внутренняя иерархия подавила желание приматов играть друг с другом (20)

Дети и птенцы научились говорить благодаря ответам родителей (23)

Чеснок оказался контрацептивом для мух и комаров (27)

Динозавры заботились о детенышах как современные птицы (29)

Папуанский пингвин оказался четырьмя разными видами (25)

Зеленому голубю с острова Тимор предрекли скорое вымирание (24)

Описали третий вид светляков из бирманского янтаря (18)

Самцы шмелей оказались активнее рабочих самок (17)

Уличные фонари заставили мокриц бегать по кругу (95)

Новый вид длинношеих динозавров открыли в Бразилии (36)

Предки многоножек стали «сухопутными» до выхода на сушу (31)

Вещество из галлюциногенных грибов снизило агрессию у тропических рыб (31)

Новый вид бабочек-огневок с Крита назвали в честь папы римского Льва XIV (38)

Палеонтологи описали второй вид коал, вымерший 30 тысяч лет назад (43)

Корни древних деревьев росли в обратную сторону, как побеги (39)

Тихоходки северных морей оказались менее разнообразными (34)

Глубоководные камеры у берегов Японии сняли загадочное существо (42)

Козодои синхронизировали перелеты и пищеварение с лунным циклом (31)

Самые большие лягушки в мире (35)

Дубы спаслись от гусениц, позже распустив почки (29)

Молодые желтохохлые какаду оказались конформистами (30)

Ботаники описали новый вид воронцов из штата Нью-Йорк (28)

Построили радар для поиска пчел и шмелей (98)

Мозг собак начал уменьшаться 5000 лет назад (41)

Страх застрять в дупле заставил кукушек подкладывать яйца неоптимальным способом (50)

Скорпионы использовали металлы для укрепления жала и клешней (32)

Женщины напугали городских птиц сильнее мужчин (31)

Аквариумные золотые рыбки выдавили конкурентов (31)

Орангутан пользуется лесным «воздушным мостом» (43)

Соловьи пересекли Сахару, летя только по ночам (37)

Арктический холод помог динозаврам покорить Землю (32)

Физическая активность заставила мышей буквально шевелить мозгами (38)

Золотой шар со дна Тихого океана оказался основанием актинии (38)

Крабы начали ходить боком около 200 миллионов лет назад (31)

ФБР тайно расследовало дело о снежном человеке (124)

Гигантские осьминоги оказались среди главных хищников морей эпохи динозавров (53)

Трилобиты дышали жабрами в ногах (34)

Звук дождя заставил семена риса прорастать быстрее (29)

Люди помогли осам нарушить сотрудничество деревьев с муравьями (70)

Коалиция бонобо напала на самку из соседней группы (40)

Попугай без части клюва овладел манерой рыцарского боя (43)

Наблюдали мирную cмену королевы у голых землекопов (43)

Обнаружили универсальный темп «языка» животных (43)

Мозг лягушки против суперкомпьютера: кто реально мощнее (35)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (35258)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (24454)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23702)

Русские монстры: от древности до наших дней (22191)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (18511)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17825)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (16930)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (16660)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16385)

Морского червя приняли за инопланетянина (16379)

Откуда вынырнули русалки? (16227)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15591)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (15359)

Неведомое существо обитает в Приморье (15112)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (15095)

Логово снежного человека обнаружено в США (14677)

10 неожиданно опасных пород собак (14268)

Чупакабра добралась до Воронежской области (13520)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (13518)

Монстры океанов (13139)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12978)

Кракен - чудовище из морской бездны (12346)

Морской змей в Черном море (12333)

Распутывая ДНК бигфута (12300)

Когда просыпаются русалки (12253)

Львы дружески трутся друг о друга (12150)

Крысы умнее, чем Google (12148)

Похороны настоящей… русалки (11991)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11883)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11836)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11832)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11772)

Страшное насекомое замечено в Индии (11736)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11692)

Монстры уходят на глубину (11468)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11397)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11374)

Кого боятся белые акулы (11365)

Морские дьяволы (11094)

Хайгейтские вампиры (10992)

Проект "Криптозоология" © 2010-2026 При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна

Яндекс.Метрика