Зашли с ума: результаты бомбардировки астероида и шелковая микроэлектроника

«Известия» выбрали пять самых интересных новостей науки за прошедшую неделю

В Москве изучили наночастицы пыли и выявили их опасность для людей и городских экосистем, в МФТИ роботехники создают беспилотники, которые копируют форму и повадки рыб и птиц. Об этом, а также от том, кто стал лауреатом Нобелевской премии – 2024 по физике, химии, физиологии и медицине, как создали материал с микроструктурой типа «шелк-графен» для гибкой имплантируемой микроэлектроники и зачем был отправлен космический аппарат к астероидной системе Дидимос, читайте в рейтинге новостей науки за неделю, подготовленном «Известиями».

Наночастицы пыли вызывают старение мозга

85% территории Москвы подвержено негативному воздействию наночастиц городской пыли. К таким результатам пришли ученые из Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН. Они провели исследование и отобрали 78 образцов этого вещества в разных районах в пределах Третьего транспортного кольца.

По словам специалистов, пыль может представлять угрозу экосистеме города и здоровью людей. Эти частицы аккумулируют тяжелые металлы и ртуть. Они обладают высокой подвижностью, легко проникают внутрь живых организмов и могут служить причинами канцерогенных заболеваний.

— Необходимо уделить пристальное внимание исследованиям наночастиц городской пыли, которые переносят различные токсичные элементы, а также разработке способов снижения такого загрязнения, — рассказал «Известиям» старший научный сотрудник лаборатории геохимии наночастиц ГЕОХИ РАН, кандидат химических наук Александр Иванеев.

По словам ученого, воздух с высоким содержанием загрязняющих веществ оказывает влияние на работу мозга человека, ускоряет когнитивное старение и повышает риски болезни Альцгеймера и деменции. Исследователи установили, что главные источники пыли — это выбросы автотранспорта и выветривание городских почв.

Зооморфные летательные и подводные дроны

В Московском физико-техническом институте разрабатывают беспилотники, которые внешне напоминают птиц и рыб. Также они копируют особенности движения животных. На текущий момент созданы прототипы робоптицы, робособаки и роборыбы.

Разработчики пояснили, что прежде не было возможности воспроизвести биомеханику животных известными математическими способами. Это стало реальным благодаря инструментам искусственного интеллекта. Поэтому во всём мире в последнее десятилетие наблюдается увеличение интереса к зооморфным машинам.

— Из преимуществ, которые потенциально будут у такого рода машин, первое — это безопасность. Второе — это энергоэффективность. И третье, с точки зрения практического применения, — это бесшумность работы. От тех же вертолетов и коптеров огромное количество шума, — отметил Виктор Казанцев.

По мнению ученых, зооморфные роботы найдут применение как в военной сфере (например, для разведки и охраны территорий), так и для мирных целей (наблюдение за животными, экомониторинг, сельскохозяйственные работы).

Искусственный спутник изучит бомбардировку астероида

7 октября с помощью ракеты-носителя Falcon 9 с космодрома на мысе Канаверал (Флорида, США) был успешно запущен космический аппарат Hera. Миссия организована Европейским космическим агентством (ESA).

Цель экспедиции — изучить двойную систему Дидимос. Она состоит из двух астероидов — Дидимос и Диморфос. Они стали известны 26 сентября 2022 года, когда космический аппарат миссии DART намеренно врезался во второй из них. Таким образом специалисты отработали технологию отклонения траектории астероида от падения на Землю.

В ходе экспедиции ученые с помощью бортового приборного комплекса Hera изучат последствия столкновения. В том числе измерят размеры кратера и рассчитают импульс, который был передан снарядом небесному телу. Также будут испытаны новые технологии исследования на сверхнизких орбитах малых небесных тел с помощью двух кубсатов.

По окончании миссии ученые надеются выработать представление, как превратить метод «кинетического удара» по астероиду для смещения его траектории в хорошо понятную и надежно повторяемую методику. В дальнейшем она станет частью системы планетарной защиты.

Прототипы шелковой микробиоэлектроники

Ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (США) впервые в мире создали двухмерный материал с микроструктурой типа «шелк на графене». В ходе исследовательской работы специалисты «распутали» беспорядочный клубок шелковых волокон и разместили его на слое углеродного материала.

По мнению создателей, разработка открывает путь к получению гибкой биосовместимой микроэлектроники. Такие материалы, в частности, будут востребованы для создания носимых и имплантируемых в живой организм микроскопических устройств.

Например, транзисторов. В них фиброины (длинные молекулы шелка) будут выполнять роль гибких адаптивных механизмов, которые реагируют на изменения окружающей среды. Обладая изоляционными свойствами, в нормальном состоянии они будут отделять затвор от полупроводника. Но, когда шелк поглотит влагу, внутри произойдет перестановка ионов, что изменит значение затвора и запустит транзистор. При этом графен возьмет на себя функции электропроводящего материала.

Помимо этого, отметили ученые, существуют методы легирования (внесения в состав полезных примесей) шелковых волокон. Это позволит получить их новые свойства — например, оптические или электропроводные, что поможет значительно расширить диапазон применения новых материалов.

Лауреаты Нобелевской премии – 2024

Две из трех нобелевских премий по научным дисциплинам в 2024 году присуждены за исследования, которые связаны с искусственным интеллектом. Так, награду по физике присудили ученым Джону Хопфилду и Джеффри Хинтону. Они разработали алгоритмы машинного обучения с помощью нейронных сетей.

Премией по химии наградят трех исследователей. Первый из них — это Дэвид Бейкер. На основе машинного обучения он разработал метод проектирования искусственных белков с заданными свойствами. Еще двое — Демис Хассабис и Джон Джампер — предложили технологию, которая предсказывает структуру таких белков по последовательности составляющих их аминокислот.

Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена Виктору Эмбросу и Гэри Равкану за открытие микроРН. Это одна из молекул, которые определяют активность генов. Это достижение открыло возможности для управления синтезом белков. Такие методы сейчас применяют в фармацевтике, сельском хозяйстве и других сферах.