Пятница, 20.03.2026, 19:40 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [793]
Снежный человек [1139]
Морские чудовища [1077]
Сухопутные твари [930]
Летающие монстры [251]
Подземные твари [61]
Динозавры,мегафауна [1633]
Теория [1262]
Акулы [274]
Бабочки [162]
Грибы [228]
Гусеницы [65]
Дельфины [180]
Ежи [38]
Жуки [117]
Зайцы [34]
Змеи [266]
Кальмары,осьминоги [201]
Киты [300]
Копытные [597]
Кораллы [162]
Кошачьи [831]
Крокодилы [114]
Крысы,мыши [370]
Летучие мыши [176]
Лягушки [212]
Медведи [352]
Медузы,моллюски [228]
Микроорганизмы [636]
Морские звезды [42]
Морские львы,тюлени [155]
Муравьи [267]
Мухи,комары [297]
Насекомые [419]
Обезьяны [716]
Пауки [341]
Пингвины [101]
Псовые [669]
Птицы [1194]
Пчелы [375]
Ракообразные [204]
Растения [655]
Рыбы [924]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [161]
Сурикаты,грызуны [320]
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: 319 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Орнитологи описали новый вид пеночек из Японии (10)

Розовый кузнечик позеленел после 11 дней в неволе (8)

Взаимное поедание крыльев скрепило брачный союз азиатских тараканов (10)

Домогательства самцов рыб привели к снижению численности зоопланктона (57)

Грибы научились у бактерий превращать воду в лед при околонулевых температурах (36)

Мелкие размеры помогли жукам спастись из пасти сома (31)

Взрослеющие шувозавриды перешли от четвероногости к двуногости (36)

Наземные растения изменили форму Земли (71)

Как королевы шмелей дышат под водой (36)

Еноты решили головоломки просто ради удовольствия (34)

Эксперимент с «поющими» собаками поможет разгадать тайны происхождения пения (30)

Описали древнего родственника крокодилов (30)

В Оклахоме семья встретила у реки снежного человека (93)

В Новой Гвинее нашли животных, считавшихся вымершими 6000 лет назад (37)

Шимпанзе проявили человеческую тягу к правильной геометрии (32)

Нашли древнейшее свидетельство поедания крупных травоядных наземными хищниками (26)

Нашли искривленные челюсти странного животного из пермского периода (29)

Вымирающих медососов из Австралии заново обучили традиционной песне (34)

Шмели предпочли цвет форме при поиске пищи (23)

Ареал древнейших родственников приматов расширили к югу (67)

Косатки ели сородичей, не подозревая об этом (37)

Муравьи научились превращать парниковый газ в «каменную броню» (37)

Почему древнейшие животные на земле не оставили окаменелостей (27)

Новый вид древних морских амфибий нашли в Австралии (33)

Спящие медведи сохранили мышечную массу после полугода без движения (34)

Собаки помогают людям спонтанно, а кошки — только ради выгоды (38)

У гусениц нашли еще один способ обманывать муравьев (34)

Тираннозавры бегали на цыпочках, подобно птицам (89)

Анализы мочи шимпанзе отчасти подтвердили гипотезу о «пьяной обезьяне» (45)

Биологи пересчитали пчел на планете и удивились количеству их видов (29)

Альваресзавриды уменьшились не из-за насекомоядной диеты (28)

Зачем некоторые косатки собираются в большие группы (28)

Зачем самкам северных оленей рога (35)

Лошадиное ржание оказалось средним между свистом и пением (30)

Новый вид древних муравьев нашли в янтаре в Доминикане (33)

Копирование мимики партнера обозначило пик сексуальной стимуляции у бонобо (31)

Энтомологи обнаружили вид муравьев без самцов и рабочих особей (29)

Нашли «криптонит» против постельных клопов (75)

Женская дружба помогла самкам оленей в выживании (44)

Пчелы запомнили ориентиры, чтобы летать за едой по точным траекториям (32)

Огромный нос трицератопса служил радиатором для охлаждения мозга (33)

Нашли динозавра, покрытого полыми шипами (33)

Таяние гренландских ледников вынудило нерп сменить тактику охоты (25)

Второй вид спинозавров отличился 40-сантиметровым гребнем на голове (35)

Архейным предкам эукариотов разрешили быть толерантными к кислороду (33)

Герпетологи уличили 207 видов змей в каннибализме (40)

Мнения криптозоологов о бигфуте (84)

В мексиканской деревне заговорили о чупакабре (42)

Вымерших гавайских ибисов назвали ночными и слабовидящими (29)

Капуцины из Эквадора зачесались вслед за сородичами (41)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (35173)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (24271)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (23664)

Русские монстры: от древности до наших дней (22096)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (18379)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (17747)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (16698)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (16553)

Морского червя приняли за инопланетянина (16318)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (16298)

Откуда вынырнули русалки? (16152)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (15486)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (15283)

Неведомое существо обитает в Приморье (15040)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (14975)

Логово снежного человека обнаружено в США (14621)

10 неожиданно опасных пород собак (13976)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (13383)

Чупакабра добралась до Воронежской области (13338)

Монстры океанов (13067)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12881)

Морской змей в Черном море (12253)

Кракен - чудовище из морской бездны (12243)

Распутывая ДНК бигфута (12209)

Когда просыпаются русалки (12164)

Львы дружески трутся друг о друга (12102)

Похороны настоящей… русалки (11912)

Крысы умнее, чем Google (11866)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (11753)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11745)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (11707)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (11667)

Страшное насекомое замечено в Индии (11609)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (11586)

Монстры уходят на глубину (11374)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (11315)

Кого боятся белые акулы (11288)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (11276)

Морские дьяволы (11005)

Хайгейтские вампиры (10905)

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

Яндекс.Метрика