Графен и гигантское… Недостающий этап развития глаз. Новая лампа накаливания. Новости QWERTY №255
Всем привет! Вы смотрите научно-популярный канал QWERTY. Меня зовут Владимир, и вы знаете, я очень давно не пользовался лампами накаливания. Ну понятно, почему — всё-таки платить такие счета, это нужно быть миллионером. Хотя, конечно, иногда не хватает их тёплого лампового света с хорошим индексом цветопередачи, близким к солнечному свету. То есть при нём не искажаются цвета предметов.
Посмотрите на меня. Ну вообще вот жуткая цветопередача при вот таких вот светодиодных лампах. В общем, раньше было лучше, так может быть, не отказываться от ламп накаливания. Китайские учёные со мной согласны, но с одним "но". Это должны быть непривычные лампы со спиралью в инертном газе: недолговечные, прожорливые, а улучшенные. Вместо вольфрамовой спирали будет двойная спираль — один слой из углеродных нанотрубок, а второй из нитрида бора.
Чёрный и белый излучатели работают они по-старому на принципе нагревания, но поместить спираль надо не в стеклянный контейнер, а в керамические резонаторы и оставить кварцевое окно для не фотонов, причем только в видимом спектре, а инфракрасное и ультрафиолетовое излучение отражаются назад и рециркулируются. То есть чёрный излучатель поглощает эти спектры, но при этом сам он излучает с коэффициентом, близким к единице. Получается, что внутри устройства образуется в итоге контур рециркуляции фотонов, а потери на рассеяние энергии становятся минимальными.
Называется эта вещь "устройство освещения с рециркуляцией фотонов на принципах накаливания". КПД у него больше 25 процентов, эффективность в полтора раза выше, чем у тех же светодиодов. При этом срок службы аж в три раза больше, чем у них. И при этом хорошие индексы цветопередачи.
Как говорится, это мы покупаем, а вот как раз цену на это устройство мы себе и не представляем, пока что. Но зато мы представляем вам выпуск самых интересных новостей науки за предыдущую неделю. И, как обычно, все ссылки на источники и подробности в описании.
[музыка]
Я ценю любые положительные новости. Их, последнее время, всё меньше и меньше, в основном какой-то трэш про самопринимающиеся цифровые инвайты. Каиду! Ну у атмосферы Земли есть для нас хорошие вести. Несмотря на то, что мы выбрасываем умопомрачительное количество вредных веществ в атмосферу, у неё есть механизм для самоочищения. Тонны диоксида серы, оксидов азота, углерода, углеводородов, аммиака, фтористого водорода и ещё десятков наименований приводят к гибели миллионов людей ежегодно, но в воздухе есть свой герой — гидроксид. Он очень высокоактивен и поэтому живет мало.
Зато он успевает прореагировать с частью этих вредных соединений, связать их и убрать из атмосферы. Вопрос ранее заключался в том, откуда этот гидроксид. Он появляется в атмосфере. Ранее считалось, что катализатором для образования его из атомов водорода и кислорода служит солнечный свет, и такие реакции не редкость в лаборатории. Но или ещё более экзотические, что катализатором выступали какие-нибудь металлы. Но всё оказалось гораздо проще.
Эксперимент учёных показал, что свет для реакции образования гидроксида вообще не нужен, реакция проходит и в темноте. Для этого они собрали вот такие установки с обычной водой, которые помещали на свет и в темноту. А из некоторых даже откачали воздух. Также в установке добавили флюоресцентные вещества, которые указывали на старт спонтанных реакций образования гидроксида. В итоге, что на свету, что в темноте реакции протекали одинаково, в темноте даже чуть активнее.
А вот без воздуха образование гидроксид-ионов сильно замедлилось. Однозначно сейчас пока сказать сложно, но похоже, что на границе между водой и воздухом, вот на границе разделения фаз, сильное электрическое поле способствует появлению гидроксида. А так как такое состояние встречается вообще повсеместно, то получается, что нужны только капельки воды для того, чтобы атмосфера сама очищалась. И это для нас действительно хорошая новость.
Нужно подумать над тем, а можно ли активизировать эти процессы. Кстати, вы наверняка в курсе, что аммиак, который требуется всему миру для производства удобрений, производят вот уже 100 лет одним и тем же способом — при помощи процесса Габера-Боша, который очень энергозатратен. Его суть заключается в реакции азота с водородом в присутствии катализатора при давлении в несколько сотен атмосфер и высокой температуре. Затем из аммиака делают азотные удобрения, которые, в общем и целом, помогли населению вырасти с тех пор на 4 миллиарда.
И, наконец-то, тут наметился сдвиг. Оказалось, что есть процесс, при котором аммиак может образовываться из азота и воды без ресурсоемкого нагревания и даже без водорода, который для Габера больше нужно специально ещё выделять. Правда, давление 80 бар для этого процесса всё ещё нужно. Для реакции нужны микрокапли воды, распылённые в азоте, при прохождении взвесить через катализатор получался положительно заряженный гидратированный ион аммония. Ну а далее и сам Aсоль.
Опять же скорее всего в том, что эта реакция связана с тем, что на микрокаплях, там где воздух встречается с водой, быстрее идут реакции одноэлектронного переноса, что мне очень напомнило про гидроксид в атмосфере. Так что получается, аммиак и соответственно удобрения можно будет производить гораздо более простым способом. И вот без этого дополнительного углеродного следа, что нам и надо. Ну и, наверное, можно будет дополнительно накормить ещё 4 миллиарда человек.
Думается, что очень многие слышали от креационистов что-то вроде: "Посмотри на свои глаза, как мог такой сложный орган сформироваться полностью самостоятельно". Справедливости ради, с тех пор как мы выяснили, что своим появлением человек обязан эволюции, проблема объяснения того, как глазное яблоко могло возникнуть в этом упорядоченном процессе, оставалась нерешенной. Говорят, что сам Чарльз Дарвин был этим озадачен, но недавние исследования, похоже, могут разрешить все вот эти вот сомнения.
Хотя если хоть один факт, который креационисты не могут интерпретировать в свою пользу. Все началось с идеи, что зрение позвоночных могло начаться с использованием генов светочувствительности, характерных для бактерий и собственно от них же и полученным. Тогда учёные отобрали в качестве кандидатов потомков таких бактериальных генов ряд человеческих генов и скормили их программе IQ3, она умеет находить схожие генетические последовательности.
Сравнение проводили с геномами различных существ, но в основном с бактериями. И один из человеческих генов, а rbp, подходил под выдвинутую. RBP кодирует одноимённый белок, который в человеческих глазах отвечает за конвертацию света в электрический импульсы, которые поступают в мозг по зрительному нерву. Но он работает не только у человека. Вообще является важной частью зрения всех позвоночных. Наличие такого гена и белка у позвоночных вполне понятно. Мы с ними, в общем-то, в основном являемся достаточно близкими родственниками.
А также аналог arb встречается и у бактерий, как показал поиск по генетической базе. У бактерий он встречался в основном в бактериальной пептидазе. Это такие ферменты, которые умеют утилизировать белки. Филогенетическая реконструкция показала, что белки arb позвоночных все происходят из довольно древних бактериальных белков возрастом около 500 миллионов лет. А вот у беспозвоночных такого гена в основном не существует. Получается, что полмиллиарда лет назад произошел горизонтальный перенос генов между доменами от бактерий к древним позвоночным. Что привело, в итоге, к развитию светочувствительности у них и к возможности смотреть QWERTY глазами.
Мы думали, что уже всё узнали о свойствах графена, изучили его до последней детали. За два десятилетия исчерпали золотую — ни черта подобного! Начну издалека. Есть ценный тип материалов, которые меняют свою электропроводность под воздействием магнитного поля. Самые простые примеры — это датчики в смартфонах, автомобилях, компьютерах. Такие материалы достаточно редки. Большая часть металлов и полупроводников меняют свое сопротивление в магнитных полях буквально на миллионные доли процента.
Чтобы наблюдать магнитосопротивление в более значительных масштабах, материалы обычно охлаждают чем-то вроде жидкого гелия. Это помогает снизить рассеяние электронов. И как сказал один из учёных: "всё охлаждали, охлаждали разные материалы". Ну вот, потому что при охлаждении обычно вылезают какие-нибудь интересные свойства. А мы решили нагреть, и речь идет о графене. Нагрев превратил его в нечто совершенно необычное. Команда учёных под руководством сэра Андрея Гейма, Нобелевского лауреата за открытие графена, настроила высококачественный графен так, чтобы носители заряда в нём возбуждались только благодаря изменению температуры.
Так образовалась плазма из быстро движущихся дираковских фермионов. Дираковская плазма — у неё была высокая подвижность, несмотря на высокое рассеяние. И хотя эта плазма не должна была, она демонстрировала свойства, требующиеся для явления, под названием гигантская магнитосопротивление. Настолько гигантское, что электрическое сопротивление материала менялось на сотни процентов в обычных стандартных магнитных полях. Но и это ещё не всё.
При повышенных температурах нейтральный графен повел себя как странный металл. Это настоящий термин, он означает, что в материале имеется быстрая растяжка электронов, которая определяется только лишь принципом неопределенности Гейзенберга. Откровенно говоря, поведение странных металлов нам не ясно и представляет собой научную загадку. Собственно и линейное магнитосопротивление в магнитных полях выше пары Тесла, которые слабо зависят от изменения температур, тоже достаточно загадочно.
Возможно, что вот это открытие рекордного магнитосопротивления в графене эту загадку поможет решить. И, кстати, если бы вот не только охлаждали, но и нагревали ранее, то возможно, это явление было бы известно уже лет так 10 назад. Лучше растет. Предыдущего выпуска вы признали новость про то, что учёные наконец поняли, как работает механизм влияния холода на продолжительность жизни. Всё дело в том, что при понижении температуры тела на некоторое количество градусов для человека и мышей на один, а для круглых червей на пять, активируется работа протеасом.
Это такие машины по расщеплению белков, которые умеют разбираться с токсинами и препятствуют их накоплению в организме. В свою очередь, снижение количества токсинов уменьшает риски возникновения нейродегенеративных заболеваний, а соответственно и продлевает жизнь. Если в молодости организмы в целом неплохо справляются с самоощущением от отходов жизнедеятельности, то с возрастом уборщики выходят из строя. А значит, всё более возрастает роль поддержания организма в относительном холоде.
А ещё, и это вряд ли будет для вас секретом, если регулярно мерзнуть, то можно улучшить свой обмен веществ и помочь своей сердечно-сосудистой системе. Потому что при этом активируется усиленное сжигание жиров и повышается роль полезного бурого жира. Ну что, на этом на сегодня всё. Большое спасибо вам за просмотр! Мне будет очень приятно, если вы поставите лайк этому видео и поделитесь со своими друзьями. Не забудьте щёлкнуть колокольчик, чтобы не пропускать новых видео.
Например, на следующей неделе выпуска у нас не будет. Проголосовать за самую интересную новость можно, как обычно, в нашем Telegram-канале. Все ссылочки у нас в описании. И до скорых встреч! Пока!
[музыка]