Пятница, 10.05.2024, 19:18 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Чупакабра [786]
Снежный человек [1074]
Морские чудовища [986]
Сухопутные твари [881]
Летающие монстры [244]
Подземные твари [60]
Динозавры,мегафауна [1470]
Теория [1200]
Акулы [263]
Бабочки [154]
Грибы [209]
Гусеницы [60]
Дельфины [171]
Ежи [35]
Жуки [114]
Зайцы [31]
Змеи [250]
Кальмары,осьминоги [188]
Киты [283]
Копытные [573]
Кораллы [151]
Кошачьи [791]
Крокодилы [112]
Крысы,мыши [350]
Летучие мыши [159]
Лягушки [193]
Медведи [343]
Медузы,моллюски [208]
Микроорганизмы [605]
Морские звезды [38]
Морские львы,тюлени [150]
Муравьи [243]
Мухи,комары [279]
Насекомые [382]
Обезьяны [631]
Пауки [312]
Пингвины [93]
Псовые [636]
Птицы [1113]
Пчелы [344]
Ракообразные [194]
Растения [596]
Рыбы [869]
Саранча,кузнечики [29]
Слоны [147]
Сурикаты,грызуны [296]
Тараканы [56]
Улитки [76]
Хамелеоны [17]
Черви [204]
Черепахи [130]
Ящерицы [187]

Интересное
Аномальные новости

Хроники природных катастроф

Календарь
«  Май 2023  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
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: 221 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0


Последние новости

Теории о происхождении снежного человека (48)

Тихоходки могут распространяться ветром (24)

Шимпанзе сохраняют способность учиться во взрослом возрасте (22)

Зачем попугаи убивают и усыновляют птенцов друг друга (26)

Шмели не захотели самостоятельно решать задачу для двоих (24)

Самки клопов вырастили на ногах грибы для защиты яиц от наездников (24)

Звери, похожие на бигфута, встречаются по всему миру (44)

Зачем зебры покачивают головой (23)

Зачем белухи меняют форму лба (27)

Снежный человек пьет кровь мертвых животных (65)

Домашние попугаи отличили созвон от видео с другой птицей (39)

Назвали породы собак, которых чаще всего кусают клещи (35)

Человекообразные обезьяны впервые обработали рану лекарственным растением (34)

Ослабление магнитного поля планеты посчитали причиной первого взрыва биоразнообразия на Земле (38)

Сумчатые куницы предались полуночной сиесте (36)

Пенис альпак во время спаривания достал до рогов матки (38)

Удлиненные морды рыжих лисиц и песцов оказались адаптацией к мышкованию (30)

Сколько мамонтов смогло бы выжить на современной Аляске (40)

Палеонтолог нашел причину наличия двойных клыков у некоторых саблезубых (64)

Шум дорожного движения помешал птенцам вылупиться из яиц (32)

Восьмилучевые кораллы первыми из животных освоили биолюминесценцию (65)

У хрящевых рыб нашли суставы как у наземных животных (41)

Хемогенетическая активация нейронов гипоталамуса повысила аппетит макак (41)

Семь лет считавшийся самцом бегемот из японского зоопарка оказался самкой (64)

Дата рождения определила репродуктивную тактику самцов кальмара (38)

Создан позволяющий отличить слоновую кость от бивней мамонтов подход (61)

Сокращение численности карибу может быть связано с миграциями белохвостых оленей (48)

Зачем воскрешать мамонта (62)

Что стало с собаками после года веганской диеты (75)

Палеонтологи пересмотрели строение гигантских саблезубых лососей (76)

На темп и ритм птичьего пения повлияли гены (50)

Куры покраснели от эмоций (38)

На обочине дороги в Огайо заметили животное, истребленное 200 лет назад (62)

У черных ревунов обнаружили эффект дорогого врага (48)

Первые биолюминесцентные организмы появились 540 млн лет назад (37)

Клонировали еще двух вымирающих американских хорьков (41)

Поляризованный лунный свет помог муравьям отыскать путь домой (50)

Акулы предпочитают жить в теплой воде с температурой 20-22 градуса (42)

У миног нашли зачатки симпатической нервной системы (56)

Молодые самцы лазоревок уступили чужих самок старшим сородичам (36)

Палеонтологи открыли древнюю гигантскую змею (62)

Как работает антимикробный пептид из морского червя (37)

НАСА попросили помочь в поисках Лох-Несского чудовища (82)

Обнаружили останки крупнейшего ихтиозавра Земли (65)

Описали новый вид древних гигантских кенгуру (54)

Микробиологи рассказали о бактериальном вампиризме (46)

Шмели живут под водой неделю (46)

Новый микроорганизм назвали в честь братьев Стругацких (51)

Подземного муравья из Австралии назвали в честь Волан-де-Морта (39)

Бигфут скрывается в горах с таинственной энергией (127)

Поиск


Популярное

Дикие люди Китая (34370)

Чупакабра напала на жителя Одесской области (22637)

Растения, питающиеся животными, издавна вселяли в сердца людей страх (22072)

Русские монстры: от древности до наших дней (20846)

Поведение хищников опровергает правила естественного отбора (16438)

Атлантическая треска может исчезнуть из-за роста кислотности океана (16047)

Загадочный Каспий. Морские монстры, НЛО, русалки (15574)

Морского червя приняли за инопланетянина (15094)

Откуда вынырнули русалки? (14911)

На дне Марианской впадины обитают чудовища (14685)

Славянская мифология. Сказочные существа. Часть 3 (14429)

В произведениях Говарда Лавкрафта действуют чудовища, живущие под землей (14195)

Неведомое существо обитает в Приморье (13819)

В Марианской впадине нашли загадочных существ и инопланетных гостей (13677)

Логово снежного человека обнаружено в США (13421)

В Риме гигантские сомы-мутанты пожирают птиц и крыс (12952)

Ровенский селянин поймал двух упитанных «чупакабр» (12040)

10 неожиданно опасных пород собак (11739)

Монстры океанов (11727)

Чупакабра добралась до Воронежской области (11655)

Морской змей в Черном море (11442)

Кракен - чудовище из морской бездны (11210)

Похороны настоящей… русалки (11208)

Обнаружено самое уродливое существо на планете (11029)

Рыба-мутант: что можно найти в водах Севана (10800)

Страшное насекомое замечено в Индии (10772)

Сказки - старшилки про Бабу-Ягу, Кощея Бессмертного и Змея Горыныча (10742)

Крылья бабочки помогут создать антибликовое покрытие экранов (10713)

Распутывая ДНК бигфута (10685)

Крысы умнее, чем Google (10595)

Львы дружески трутся друг о друга (10564)

Когда просыпаются русалки (10536)

Экологи просят защитить карадагское чудовище (10399)

Мертвого загадочного зверя из США опознали (10254)

В китайской гробнице нашли вымершее существо (10211)

Грибы-монстры - пришельцы из космоса (10107)

Монстры уходят на глубину (10082)

Кого боятся белые акулы (9998)

Морские дьяволы (9883)

Хайгейтские вампиры (9799)

Проект "Криптозоология" © 2010-2024 При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна

Яндекс.Метрика