Этот сайт предназначен для тех, кто интересуется закономерностями развития человечества, управления знаниями и вопросами прогнозирования будущего

Спиральный термоядерный реактор

В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН состоялся торжественный запуск Спиральной магнитной открытой ловушки (СМОЛА). Если запланированные на ней эксперименты пройдут успешно, она приблизит нас к термоядерной энергетике и созданию плазменных двигателей для космоса.

Термоядерная ловушка

Как сообщают учёные, СМОЛА позволит осуществить проверку принципиально новой концепции улучшенного удержания термоядерной плазмы в линейных магнитных системах. Успешная реализация предлагаемой экспериментальной программы откроет возможности использовать этот принцип в проекте разрабатываемой в ИЯФ СО РАН газодинамической магнитной ловушки (ГДМЛ), создание которой станет крупным шагом на пути к экологически привлекательному термоядерному реактору, в том числе без использования трития в качестве топлива.

«Надо сказать, что эта установка — красивая быстрая реализация новой идеи физики удержания плазмы с высокими параметрами, необходимыми для обеспечения управляемого термоядерного синтеза. В СМОЛА есть и другие возможные приложения. Эта физика нового подхода будет изучаться в ближайшие два года, и отсюда мы получим выходы на совершенно новые плазменные технологии в области термоядерного синтеза и плазменных двигателей для космоса», — сказал директор ИЯФ СО РАН академик Павел Владимирович Логачев.+

 

Установка была создана при поддержке Российского научного фонда. «На самом мы деле хотим проверить два независимых принципа уменьшения продольных потерь из магнитных ловушек. Это ловушка с винтовым магнитным полем — некая вращающаяся «мясорубка», которая движет протоны в разные стороны», — отметил заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе доктор физико-математических наук Александр Александрович Иванов.+

«Частицы плазмы стремятся вылететь из этой «мясорубки», но если мы будем крутить ручку в обратном направлении, то они будут двигаться назад, таким образом плазма останется в ловушке», — объясняет старший научный сотрудник кандидат физико-математических наук ИЯФ СО РАН Антон Вячеславович Судников.

По предварительным оценкам, подобные принципы позволят уменьшить потери плазмы в 20-100 раз.

«Открытая ловушка ИЯФ СО РАН наиболее перспективна с точки зрения реализации термоядерной электростанции. Фактически учёные ИЯФ СО РАН — это первооткрыватели, которые идут по своей дороге, по той, который никто не ходил», — прокомментировал событие мэр Новосибирска Анатолий Евгеньевич Локоть.

«Очень важно, чтобы такая перспективная наука развивалась, нужно, чтобы присутствовала не только генерация идей, но и возможность очень быстрой их реализации. В этой ситуации Институт ядерной физики просто уникален, потому что он один из немногих в Сибирском отделении, кто может совершать такие большие прорывы. Если значимый результат есть, то подключаются и государственные источники финансирования и международные, но сначала нужно его показать», — сказал председатель СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон.+

«Наука в Сибири»

http://www.sbras.info/news/v-iyaf-so-ran-zapushchena-novaya-plazmennaya-ustanovka-smola

https://www.nkj.ru/news/33007/

Нуклеусы из Индии

Индия

Некоторые орудия из Аттирампаккамы / ©Sharma Centre for Heritage Education

На юге Индии археологи нашли каменные орудия, изготовленные за сотни тысяч лет до того, как люди, как ранее считалось, заселили Индию. О находке сообщается в журнале Nature.

Каменные орудия среднего палеолита появились в Африке более 300 тыс. лет назад. Ранее считалось, что на территории Индии орудия среднего палеолита появились менее чем 140 тыс. лет назад. Однако находки показывают, что древние люди, способные изготавливать каменные орудия, жили в Индии примерно в то же время, что и в Африке.

Раскопки проводились вблизи современной деревни Аттирампаккам. При помощи оптического датирования исследователи установили, что возраст находок составляет 172-385 тыс. лет. Они демонстрируют переход от примитивной ашельской культуры раннего палеолита к более продвинутой культуре среднего палеолита. Ашельская культура считается первой человеческой культурой, покинувшей пределы Африки.

Археологические находки свидетельствуют о постепенном совершенствовании и уменьшении инструментов. Массивные и грубые рубила превратились в сравнительно небольшие, весьма острые и мастерски выделанные орудия. Самые ранние такие находки найдены в Африке, где, видимо, появились технологии нуклеусов и откуда распространились в Евразию и дальше.

Судя по выводам статьи, опубликованной в журнале Nature группой индийских ученых, каменная индустрия среднего палеолита существовала у гоминид на юге Азии уже 385 тыс. лет назад.

Шанти Паппу (Shanti Pappu) и ее коллеги рассмотрели находки из Аттирампаккамы (Attirampakkam) на юге Индии, в центре ранней мадрасской культуры, которая еще не знала нуклеусов и пользовалась более примитивными технологиями. Около 7200 каменных артефактов, обнаруженных между 1999 и 2004 гг., ученые датировали возрастом от 385 тыс. до 172 тыс. лет, и они демонстрируют яркий переход от примитивной ашельской технологии к среднепалеолитической.

https://naked-science.ru/article/sci/sovershennye-orudiya-ukazali-na-burnoe

http://www.nature.com/articles/nature25444

Нанорука

Немецкие ученые под руководством Энцо Коппергера (Enzo Kopperger) из Мюнхенского технического университета разработали роботизированную наноруку из молекул ДНК, которая управляется с помощью внешнего электрического поля. С помощью такой системы можно передвигать молекулы или наночастицы на несколько десятков нанометров всего за несколько миллисекунд, что на пять порядков быстрее, чем при использовании молекулярных роботов из ДНК, управляемых химическими способами, пишут ученые в статье в Science.

 

нанорука

Ученые собрали роботизированную наноруку длиной 25 нанометров, состоящую из шести спиралей ДНК. Такая нанороборука из ДНК закрепляется одним своим концом на платформе размером 55 на 55 нанометров, тоже собранной из молекул ДНК с помощью методики ДНК-оригами. За счет того, что молекула ДНК является заряженной, изменяя внешнее электрическое поля, можно изменять ее ориентацию в пространстве.

Благодаря возможности образования комплементарных связей между азотистыми основаниями, молекулы ДНК можно использовать для создания сложных полимерных систем с заданной структурой и нужным расположением функциональных групп. Например, такой механизм используется в методике ДНК-оригами, с помощью которой можно собирать молекулярные структуры для медицинских препаратов или люминесцентных систем. Подобный подход ученые также предлагают использовать для создания молекулярных роботов, которые могут выполнять несложные операции с нанообъектами.

Однако пока не удавалось избавиться от главного недостатка химически управляемых устройств — низкой скорости работы.

Чтобы управлять величиной и направлением электрического поля можно было с достаточной точностью, структуру с ДНК-роборукой химики помещали в микрофлюидное устройство, в котором с помощью системы электродов электрическое поле программно переключалось в нужной последовательности. В результате ученым удалось добиться, что переключение между различными состояниями молекулярной роборуки происходило всего за несколько миллисекунд. По словам ученых, это позволяет выполнять операции (простой поворот руки или перемещение с ее помощью простейших биомолекул и наночастиц) со скоростью примерно на пять порядков выше, чем у других нанороботов на основе ДНК, что соизмеримо со скоростью биогибридных устройств на основе молекул АТФ.

По утверждению авторов работы, длина одной руки из ДНК может быть увеличена с 25 до 400 нанометров. Таким образом, изменение ее ориентации можно использовать для перемещения отдельных молекул или наночастиц на расстояние вплоть до нескольких десятков нанометров. При этом, если объединить несколько таких ДНК-нанорук в единый массив, то можно создать устройство для выполнения более сложных задач, чем перемещение одной молекулы. За счет размещения на единой платформе наноэлектродов, каждой из нанорук можно будет управлять отдельно, поэтому такие массивы ДНК-нанорук, по словам ученых, можно будет использовать в качестве системы для многостадийных операций или хранения информации, которая кодируется электрическим полем с помощью ориентации.

Ученые сравнивают разработанную ДНК-наноруку с другими устройствами, которые могут совершать операции с нанообъектами, в частности оптическим пинцетом и зондом атомно-силового микроскопа, и отмечают, что изменение электрического поля не только позволяет ускорить операции с нанообъектами, но и упрощает способ получения молекулярных роботов и снижает связанные с этим затраты.

Подходы, основанные на соединении между собой молекул ДНК за счет комплементарных связей сейчас научились использовать для получения довольно больших трехмерных систем заданной геометрии (суммарной массой до гигадальтона), так и для создания упорядоченных двумерных массивов с четко управляемым положением функциональных частиц с нанометровым разрешением.

Согласно исследованию, нанорука в настоящее время является наиболее высокоскоростным роботизированным устройством в мире – скорость ее работы превышает любые другие устройства минимум в пять раз, сообщается в журнале Science

Александр Дубов                                         

 

Источники: Kopperger E, Madhira S., Rothfischer F. and all.
A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields. Science, vol. 359, Issue 6373, pp. 296-301.
DOI: 10.1126/science.aao4284 http://science.sciencemag.org/content/359/6373/296

https://nplus1.ru/news/2018/01/19/dna-robotic-arm

https://tvzvezda.ru/news/vstrane_i_mire/content/201801210339-1lqf.htm

Thanks: Maketnw