Субмарина для луны Юпитера, капли ночного видения и убивающий бактерии пластик

В подборке самых интересных научных новостей недели:

Наночастицы золота могут стать биосенсорами безопасности замороженного мяса

Автор фото, Getty Images

Когда вы покупаете в магазине замороженное мясо, есть ли у вас гарантия того, что ранее оно не оттаяло и не было снова заморожено, утратив значительную часть своих вкусовых свойств? В настоящее время проверить это невозможно, и люди вынуждены верить производителям на слово.

Но вот теперь группа индийских химиков из министерства сельского хозяйства в Индии разработала дешевый и доступный метод проверки истории температурной обработки пищевых продуктов, включая мясо и рыбу.

Для этого требуются микроскопические количества золота и хитина - дешевого полисахарида, который добывается из панцирей морских моллюсков.

В результате простой химической реакции между раствором золота и хитозаном, производным хитина, образуются наночастицы золота, которые служат индикатором температурных колебаний.

Жидкость, состоящая из растворенного хлорида золота с добавлением полимера хитозана, имеет ярко красный цвет. Она остается неизменной по цвету при нанесении на замороженную поверхность, но при оттаивании меняет цвет в сторону сине-зеленой части спектра.

Этот метод является чрезвычайно дешевым и экологически безопасным, и может начать применяться в пищевой и фармакологической промышленности уже в ближайшие месяцы.

Статья об этом опубликована в журнале Science of Food.

Найден способ превращать атмосферный углекислый газ в уголь

Автор фото, iStock

Содержание углекислого газа в атмосфере постоянно растет под воздействием антропогенных факторов. С этим уже мало кто спорит, как и с тем, что это приводит к усилению парникового эффекта и повышению температуры воздуха на Земле.

Предлагаются различные промышленные способы секвестрации или удаления CO2 из воздуха, но все они либо чрезвычайно дорогостоящие, либо опасные для окружающей среды. Например, закачка сжиженного CO2 в подземные хранилища чревата его массовыми выбросами, а сжигание биомассы все равно приводит к разогреву атмосферы.

Недавно исследователи из университета RMIT в Мельбурне, Австралия разработали метод по трансформации атмосферного CO2 в частицы углерода, которые по своим свойствам напоминают обыкновенную сажу.

Этот метод не требует установок высокого давления или сложных химических реакторов, которые обычно сопровождают подобные технологии.

Секрет состоит в использовании наночастиц из металла церия, которые служат катализатором электрохимической реакции, в результате которой молекула CO2 распадается на кислород и углерод под воздействием слабого электрического разряда.

Если же наночастицы церия подвешены в жидкой среде из металла галлия, вся реакция может проходить при комнатной температуре, а твердый углерод при этом не налипает на наночастицы.

"Пока что молекулы газа CO2 удавалось конвертировать в твердые фракции только под воздействием крайне высоких температур, что делает невозможным его промышленное применение", - говорит Торбен Дейнеке, химик из университета RMIT.

"Нам впервые удалось превратить газ в углерод при комнатной температуре, используя жидкий металл в качестве катализатора".

Получаемые формы углерода могут использоваться при производстве графена, который, в свою очередь, обладает уникальными свойствами, используемыми при производстве нового поколения аккумуляторных батарей.

Но еще важнее то, что одним из побочных продуктов такой реакции является синтетическое топливо, которое имеет своё промышленное применение.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Бактерицидный пластик убивает 99,9% бактерий с помощью солнечного света

Автор фото, iStock

Китайские ученые сообщают о разработке нового крайне эффективного и безопасного метода удаления бактерий из воды.

Облучая ультрафиолетовым излучением сосуд из нитрида графитообразного углерода, группа ученых добилась в экспериментах на прототипе полной очистки 10 литров воды за час.

"Будущее применения метода фотокаталитической дезинфекции может решить проблему дефицита чистой воды и снизить энергетические затраты на ее очистку", - заявил руководитель группы Дан Ванг.

Известно, что различные металлы могут служить фотокатализаторами в воде: они ускоряют окислительные реакции с участием кислорода. Проблема в том, что такие металлы выделяют в воду свои оксиды, которые могут быть токсичными.

Группе химиков и физиков из китайской Академии наук и университета Янчжоу удалось, как они утверждают, создать новый синтетический материал, который лишен этих недостатков.

Секрет состоит в том, что ультратонкие листы, изготовленные из нитрида графитообразного углерода, имеют молекулы карбоксила и карбонила, добавленные к краям листа, которые притягивают к себе электроны.

Под воздействием ультрафиолетового и видимого светового излучения такой материал начинает вырабатывать перекись водорода, которая в водном растворе оказывает мощное дезинфекционное воздействие на бактерии, разрывая клеточные мембраны, а затем распадаясь на воду и кислород.

Самое главное, что новый материал легко производится в промышленных масштабах, а стоит недорого. Однако очистка воды от бактерий, как признают китайские ученые, является лишь одним из этапов при получении чистой воды. Ее необходимо сочетать с удалением солей тяжелых металлов, регулированием щелочного состава и другими процессами.

Статья об этом опубликована в журнале Chem.

Ночное видение может стать доступным для человека

Автор фото, Science Photo Library

Известно, что глаз человека неспособен воспринимать излучение в инфракрасном диапазоне. Это объясняется тем, что фоторецепторные клетки, содержащиеся в сетчатке глаза, могут реагировать на световое излучение с частотой не более 500 нанометров, но все, что превышает частоту 650 нанометров в красной части спектра, остается за пределами восприятия.

Есть ряд животных, которые в результате эволюции приобрели инфракрасное зрение, например, рептилии, которые могут охотиться в ночное время.

К сожалению, млекопитающие вроде нас никогда не обладали такой способностью. Человек придумал различные устройства, которые способны конвертировать инфракрасное излучение в видимое. Их нельзя использовать днем, а также подобные очки не очень удобно носить.

Ученые из китайского Университета науки и технологии разработали наночастицы, которые состоят из белковых молекул, которые при введении в глаз мышей приклеиваются к фоторецепторам и преобразуют светового излучение в более короткое, смещая его в инфракрасную часть спектра.

Эксперименты в лабораторных условиях показали, что такие мыши реагируют на различные объекты, освещенные слабым инфракрасным светом, а при дневном свете видят нормально.

Единственным побочным эффектом, которое наблюдали у грызунов ученые, было некоторое помутнение глаз.

Глаз человека мало чем отличается от глаз мышей, и нет никаких оснований думать, что этот метод не пригодится военным, водителям или астрономам.

Но ученые считают, что речь идет о первых результатах более широких исследований процессов восприятия видимого света человеческим мозгом. В их руках может оказаться целый арсенал инструментов исследования биохимии глаза, которые пригодятся в разработке методов лечения таких заболеваний, как цветовая слепота или дальтонизм.

Данные об открытии публикует журнал Cell.

НАСА строит субмарину для исследования океанских глубин (и не только на Земле)

Автор фото, NASA

О том, что происходит в мировом океане на глубинах между 6 км и 11 км, ученым известно крайне мало. А ведь это 45% массы всего океана нашей планеты.

В Солнечной системе, судя по последним данным, есть и другие океаны - это подледные массы воды на спутниках Юпитера и Сатурна.

И вот ученые из американского аэрокосмического агентства НАСА и Океанографического института Вудс-Хола запустили совместный проект с бюджетом 1,2 млн долларов. Он предусматривал проектирование и постройку новой автоматической субмарины, предназначенной для исследования глубин океана.

Эта группа дала аппарату символическое название "Орфей" в честь героя древнегреческой мифологии, который спустился в подземный мир и играл на лире перед его царем Аидом.

"Эти глубины остаются почти не исследованными и представляют собой весьма враждебную для человека природную среду", - говорит конструктор роботов в НАСА Джон Лейхти, который участвовал в создании аппарата "Орфей".

Целью инженеров была постройка робота, который был так мал по размерам и весу, что его можно было бы доставлять на другие планеты. "Орфей" стал первым шагом в этом направлении.

Он имеет размеры примерно с холодильник и весит всего 280 кг. В сентябре прошлого года было проведено первое испытание робота в автономном режиме погружения у мыса Кейп-Код. Робот погрузился на глубину 176 метров.

Его автономные системы действовали нормально, что важно, если отдаленные потомки этого аппарата будут использоваться далеко от Земли. Управляться он будет именно автономными системами, а не сигналами с Земли.

Разработчики имеют в виду прежде всего возможное использование таких роботов на спутнике Юпитера Европе, где под слоем льда в 100 км существует жидкий океан.

Аппарат оснащен четырьмя видеокамерами и бортовым компьютером, который анализирует получаемые изображения и дает команды бортовым двигателям.

Разработчики планируют продолжить испытания аппарата на больших глубинах, особенно в глубоких впадинах океанского дна вблизи термальных источников и вулканов, где возможно присутствие не известных науке морских организмов.

Аппарат оснащен датчиками, фиксирующими присутствие метана, сероводорода и гелия в морской воде, которые могут быть признаками органической жизни.

Он способен спускаться на дно и вести наблюдение в стационарном режиме в течение длительного времени.