​Достижения мировой науки в 2019 году прокомментировали ученые ИФП СО РАН, ИЦиГ СО РАН, ИНХ СО РАН, университета Технион (Израиль).

В Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН состоялся традиционный новогодний семинар, на котором сотрудники ИФП СО РАН и гости из других научных организаций поделились своим мнением о самых впечатляющих научных результатах 2019 года. В числе последних — квантовое превосходство Google, возможность получения сверхпроводимости при высокой температуре, появление химерных животных, способы применения гигантского комбинационного рассеяния света и другие интересные работы.

Открыл мероприятие директор ИФП СО РАН академик Александр Васильевич Латышев, поздравив участников семинара с наступающим Новым Годом и представив  некоторые «цифры и факты» ИФП СО РАН  2019 года.

«Сегодня в ИФП СО РАН работает более тысячи человек, в уходящем году мы создали две новых молодежных лаборатории в рамках нацпроекта «Наука», в которых работают исключительно молодые ученые. За авторством сотрудников института в 2019 году опубликованы статьи в таких престижных научных журналах, как Science, Nature Photonics, Physical Review Letters, Carbon и других. В уходящем году институт провел четыре конференции, на которые приезжали ведущие российские и зарубежные исследователи. Самая большая по численности — "Российская конференция по физике полупроводников", ее участниками стали более 350  человек» — отметил Александр Латышев.

Следующие сообщения участников семинара преимущественно касались впечатливших их разнообразных научных работ 2019 года. Например,

...об изучении всемирного культурного наследия с помощью ионитов

рассказал профессор университета Технион (Израиль) Эммануил Баскин, бывший сотрудник ИФП СО РАН. В составе международной коллаборации Эммануил Баскин разрабатывает высокоточные методы анализа, используемые, в частности, для изучения объектов всемирного культурного наследия:  например, рукописей Михаила Булгакова, Джакомо Казановы.

«С помощью специально подготовленных ионитов (нерастворимых высокомолекулярных соединений, способных поглощать из раствора положительные или отрицательные ионы в обмен на эквивалентные количества других ионов, содержащихся в ионите, имеющих заряд того же знака — Прим.авт.) нам удалось извлечь из рукописей те вещества, которые оставили авторы, прикасаясь к бумаге. В случае работ Булгакова — это, например, белки, характерные для болезни почек (известно, что он страдал ею), следы морфина, который писатель использовал для облегчения состояния. На рукописях Казановы мы обнаружили соединения ртути, следы опиумной настойки и другие вещества», — объяснил Эммануил Баскин.

По словам ученого подобная технология извлечения следовых количеств веществ востребована в медицинской диагностике,  для исследования объектов всемирного культурного наследия, как  сравнительно молодых (до 500 лет), так и более древних.

...о половых коготках

Ведущий научный сотрудник ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН»  кандидат биологических  наук Нариман Рашитович Баттулин рассказал о недавней работе биологов, связанной с исследованием брачного поведения дрозофил.

«Была загадка, которую больше ста лет не могли разгадать: дрозофилы с мутацией в гене, ответственном за цвет тела, хуже спариваются с самками, чем те мухи, у которых этой мутации нет.  В первом случае цвет самцов  — желтый, во втором — черный. Никто не знал, почему эта мутация оказывает такое влияние на поведение, было предположение, что это связано с нарушением синтеза дофамина», — отметил Нариман Баттулин.

Дофамин — это ключевой элемент системы вознаграждения, который вызывает чувство удовольствия и удовтлетворения, также он необходим для образования черного пигмента меланина.

«Коллектив исследователей решил разобраться, где конкретно в нейронах дрозофил нарушается синтез дофамина и почему они (дрозофилы желтого цвета — Прим. авт.) так плохо размножаются. Поведение этих мух регулируется специальными подсистемами в мозгу, там порядка 2000 нейронов и авторы планомерно выключали ген Yellow в этой системе нервных клеток. Отключили везде, во всех нейронах, но не воспроизвели мутацию.

В итоге ученые выяснили, что "виноваты" половые коготки на лапках у самцов, которыми они хватают самку, и если в половых коготках будет мало меланина, то последние становятся мягкими и самцы не могут удержать самку. Сто лет считалось, что это особенности поведения, а оказалось — дело в механике процесса!», — подчеркнул Нариман Баттулин.

...о квантовой запутанности

Старший научный сотрудник ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Илья Игоревич Бетеров сообщил о работе, сделанной в университете Висконсин-Мэдисон (США),  результаты ее опубликованы в журнале Physical review Letters. Достижение авторов — получение 90 % точности генерации перепутанных состояний Белла — простейшего примера квантовой запутанности, когда квантовые состояния частиц оказываются взаимосвязанными вне зависимости от расстояния между ними. То есть воздействие на состояние одной частицы, мгновенно передается другой.

«Это рекорд для системы, в которой реализовано когерентное возбуждение на высоколежащие ридберговские состояния, адресованное только одному атому. Воздействие на один атом не оказывает никакого влияния на соседние, этого довольно сложно добиться», — отметил ученый.

Также Илья Бетеров рассказал, какая техника нужна, чтобы сфотографировать одиночный атом, захваченный в оптический пинцет и показал свой авторский снимок такого объекта.

2_Одиночный атом.png 

Фото Ильи Бетерова

 

...о гигантском комбинационном рассеянии света

С содержанием научного обзора соответствующей тематики, слушателей познакомил заместитель директора ИФП СО РАН по научной работе доктор физико-математических наук Александр Германович Милёхин. Гигантское комбинационное рассеяние света (ГКРС) — получение усиленного сигнала комбинационного рассеяния с помощью, например, наночастиц металлов. При комбинационном рассеянии небольшая часть фотонов меняет свою частоту в результате взаимодействия с молекулами какого-либо вещества.

«Одно из выдающихся достижений метода ГКРС  — совмещение гигантского комбинационного рассеяния света и ближнепольной микроскопии: сканирующей туннельной микроскопии или атомно-силовой. Если молекула помещена вблизи металлического острия микроскопа, то можно усилить сигнал такой молекулы. В этом году была опубликована работа, в которой показано, что разрешение оптического  метода может достигнуть величины в один ангстрем. Причем возможна визуализация нормальных колебательных мод одной молекулы» — отметил Александр Милёхин.

Ученый привел исключительно новогодний пример практического применения подобных методов. «Группа исследователей изучала ряд объектов: совиньон блан, пино нуар, шираз, мерло, каберне совиньон. Оказалось, что при помощи ГКРС можно визуализировать в этих научных образцах содержание красителей», — добавил Александр Милёхин.

...об оживленных мозгах, очеловеченных и химерных животных

Символ уходящего года — свинья, и в 2019 году благодаря этому животному биологи совершили несколько удивительных открытий

«В апреле этого года ученым удалось "оживить" мозг свиньи после смерти (мозг получили через четыре часа — Прим. авт.) и в течение 10 часов через него прокачивались специальные растворы, проводилось наблюдение — клетки мозга не умирали, а нейроны показывали электрическую активность. Возможно, это открытие позволит предотвратить необратимые процессы, происходящие с клетками мозга человека после смерти», — рассказала младший научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РА Татьяна Александровна Шнайдер.

Еще одна работа,  в которой без свиней не обошлось, связана с получением донорского материала. Известно, что животные не могут быть его поставщиками для людей в силу большой генетической разницы и возникающего вследствие иммунного отторжения.

«Один из способов "очеловечить свинью" — геномное редактирование»,  — объяснила Татьяна Шнайдер. По словам исследовательницы китайская компания «eGenesis» 28 ноября анонсировала появление свиней, с самой большой по своей статистике генетической модификацией из всех существующих.

«На своей странице "eGenesis" пишет, что в скором времени они будут приступать к клиническим испытаниям. Поэтому высока вероятность того, что лет через пять появятся пациенты с пересаженными очеловеченными  органами», — добавила Т. Шнайдер.

Второй способ получить донорские органы с помощью животных — вырастить их внутри последних. «В эмбрион свиньи нужно привнести клетки человека, из которых потенциально могут формироваться нужные органы. Но при этом есть вероятность, что клетки  начнут формировать головной мозг, и возникает масса этических вопросов, связанных с тем, можно ли использовать животных, у которых часть головного мозга состоит из человеческих клеток. Поэтому эксперименты на людях и свиньях с созданием таких химерных животных не проводились. Но в начале декабря одна из лабораторий опубликовала статью,  в которой говорится о том, что родились поросята с клетками макаки-крабоеда.

Это первая работа, которая показывает принципиальное существование организма химеры между свиньей и  приматом», —  подчеркнула биолог.

...о святом Граале физики твердого тела — металлическом водороде

«Металлический водород — материал, которому приписываются все мыслимые и немыслимые свойства, ему предсказали судьбу самого высокотемпературного сверхпроводника», — так начал свой доклад заместитель заведующего лаборатории физики низких температур Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Николаевич Лавров.

«Как и  положено Граалю, он не давался в руки долгое время, только недавно начали появляться сообщения о том, что вроде бы удалось получить металлический  водород.  К сожалению, это до сих пор остается в виде сказаний, поскольку никто этого не видел, и не все в это верят», — добавил ученый. 

Как объяснил Александр Лавров, плотность атомов водорода в гидридах металлов может быть существенно выше, чем в жидком водороде, и в 2017 году для гидрида серы удалось получить выдающееся значение температуры сверхпроводящего перехода —  190 градусов Кельвина (минус —83,15 градусов Цельсия).

«Затем, согласно сделанным ранее теоретическим предсказаниям, серу "заменили" на редкоземельный металл, — и температура сверхпроводящего перехода в образце гидрида лантана достигла 270 градусов Кельвина (минус —3,15 градусов Цельсия). Конечно, подобные эффекты наблюдаются только при сверхвысоких давлениях. В последние месяцы появились расчеты, в которых для более сложных гидридов предсказаны температуры сверхпроводящего перехода выше 400 градусов Кельвина    то есть около 200 градусов Цельсия», — подвел итог исследователь.

...о квантовом превосходстве Google

Рассказал старший научный сотрудник лаборатории неравновесных полупроводниковых систем кандидат физико-математических наук Алексей Владимирович Ненашев.

«Сотрудники Института Google опубликовали статью в Nature, которая начинается со слов "квантовое превосходство". Я считаю, что это фантастически сложный и красивый эксперимент, его семьдесят семь авторов хорошо потрудились. Они  утверждают в этой работе, что на квантовом компьютере впервые сделано такое вычисление, которое обычному классическому компьютеру "не по зубам",  и, таким образом, достигнуто квантовое превосходство»,  — уточнил ученый.

Как объяснил Алексей Ненашев, парадокс в том, что данное утверждение проверить нельзя, поскольку объем памяти даже самого высокопроизводительного, обычного (не квантового) компьютера недостаточен для повторения эксперимента. Вероятности того, что каждый этап эксперимента — это именно следствие вычислений квантового компьютера, а не просто случайный набор нулей и единиц, невозможно смоделировать на классическом компьютере.

«Получается, что пока квантовое преимущество есть, мы не можем проверить его наличие. И лишь в будущем сможем узнать, что в 2019 году было достигнуто квантовое превосходство. Но, находясь в 2019 году, мы этого сделать не можем, и поэтому надо двигаться в направлении следующего года!», — завершил свое сообщение исследователь.

 

Пресс-служба ИФП СО РАН

Фото Владимира Яковлева

 Достижения мировой науки в 2019 году.docx


Похожие новости

  • 02/12/2019

    Диагностика в инфракрасном диапазоне

    ​Можем ли мы увидеть черную кошку в темной комнате? Да, можем. Но только в том случае, если воспользуемся современной тепловизионной техникой. Об области применения этих важных для науки устройств подробно рассказал на своей лекции ведущий сотрудник Института физики полупроводников им.
    279
  • 11/04/2018

    Круглый стол «Научное приборостроение для нанотехнологий. Современное состояние. Возможности развития»

    ​Уважаемые коллеги, В новосибирском Академгородке 25 апреля 2018 года с 11-00 до 17-00 на базе Института физики полупроводников имени А.В. Ржанова СО РАН (Новосибирск, пр. академика Лаврентьева, 13) при поддержке Нанотехнологического Общества России, компании NT-MDT Spectrum Instruments и Сибирского Отделения РАН состоится в формате круглого стола семинар по теме: «Научное приборостроение для нанотехнологий.
    1431
  • 25/08/2016

    Новосибирские ученые помогут выявить опухоль за три минуты

    ​Утверждение сибирских физиков звучит фантастично. Человек сдает кровь, ее проверяют на специальной установке, которая через несколько минут выдает график. У здорового человека это набор пиков, напоминающих расческу.
    1468
  • 18/10/2019

    L’OREAL — UNESCO: они этого достойны

    Три молодых исследовательницы из Новосибирска вошли в число десяти лауреаток конкурса «Для женщин в науке» L’OREAL — UNESCO 2019. Его цель — улучшение позиций женщин-ученых и признания их заслуг. Мы поговорили с победительницами об их работе и о препятствиях, которые им приходится преодолевать.
    754
  • 20/03/2017

    Институт катализа СО РАН и Лицей № 130 откроют совместную химическую лабораторию

    Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Лицей № 130 имени академика М.А. Лаврентьева откроют совместную химическую лабораторию. Учащиеся смогут со школьной скамьи получить опыт работы в настоящей лаборатории под руководством научных сотрудников, решая реальные исследовательские задачи.
    2698
  • 20/02/2019

    Новосибирские ученые исследовали воздействие мощного терагерцового излучения на мышечные ткани

    ​Ученые Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН (ИХКГ СО РАН) и Новосибирского государственного медицинского университета совместно с коллегами из Института ядерной физики им.
    933
  • 10/12/2018

    Сибирские ученые исследуют новые контрастные вещества для МРТ

    Сибирские ученые обнаружили, что соединения лантаноидов чувствительны к локальной температуре тканей в организме, а значит, способны определять многие раковые опухоли на ранних стадиях, работая как контрастное вещество при магнитно-резонансной томографии (МРТ).
    1181
  • 16/05/2018

    В Новосибирске состоялась пресс-конференция, посвященная продвижению крупных научно-производственных проектов Сибирского отделения РАН

    В Новосибирске в одиннадцатый раз стартовали городские Дни науки. В этом году они проходят под лозунгом «Новосибирск – научная столица России» (именно такое определение городу дал президент страны во время посещения Академгородка в феврале этого года).
    1404
  • 11/09/2016

    «Кремний-2016» - XI Конференция и X Школа молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе

    ​​С 12 по 15 сентября 2016 года  в Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН будет проходить конференция "Кремний-2016". Конференция является продолжением серии научных конференций, посвященных кремнию.
    3156
  • 10/10/2018

    Нобель-2018: комментируют сибирские ученые

     Сегодня царица наук — молекулярная биология. Именно за работы в этой области (или для нее) в 2018 году получены сразу две с половиной Нобелевские премии. Сибирские ученые объясняют, в чем важность этих исследований, и рассказывают, как они развиваются в России и в СО РАН.
    750