"Оригами"из ДНК становятся трехмерными.

Не так давно на страницах нашего сайта мы рассказывали обобручальных кольцах, изготовленных из цепочек ДНК.Сейчас, благодаря новой технологии, разработанной в Институте биодизайна университета Аризоны, стало возможным сворачивать цепочки ДНК в трехмерные образы и формы. Это достижение, о котором было рассказано в выпуске журнала Science от 15 апреля, является шагом на пути создания крошечных устройств доставки лекарственных препаратов, нанокомпьютеров и миниатюрных химических фабрик.

Понятие"оригами"из ДНК было введено в 2006 году Полом Розэмандом (Paul Rothemund) из Калифорнийского Технологического института. Он описал их как самособирающиеся структуры, составленные из четырех основных нуклеотидных пар, из которых состоят хорошо известные двойные спирали ДНК. Эти нуклеотиды A, T, C и G, взаимодействуют между собой и соединяются в строгом порядке. Используя это свойство, ученые заставили нуклеотиды соединяться, составляя при этом сложную трехмерную структуру.

В самом начале ученые создают цепочку ДНК требуемой длины, после чего, используя точки привязки и дополнительные нуклеотиды, ученые заставляют нить ДНК сворачиваться, скрепляться с другими участками этой же молекулы, что бы принять заданную форму."Нашей целью является разработка принципов и технологий, которые позволят исследователям моделировать произвольные трехмерные формы с заданной степенью искривления поверхности"-рассказал Ян Луи (Yan Liu), ученый из Института биодизайна.

Источник

Новая технология доказала, что Эйнштейн был в свое время неправ - мы можем измерить Броуновское движение.

В 60 году до н.э. поэт Лукреций красочно описал движение пыли в воздухе темной комнаты, размышляя о существовании атомов. В 1827 году Роберт Броун описал беспорядочноедвижение мельчайших частиц цветочной пыльцы в воде, движение, которое впоследствии было названо его именем. Это оставалось неизменным до 1905 года, когда Эйнштейн сделал вывод о том, что Броуновское движение является мгновенной реакцией частиц на случайные столкновения с беспорядочно движущимися молекулами воды. Согласно Эйнштейну Броуновское движение происходило по всем канонам классической ньютоновой физики. В то время было невозможно определить линейную скорость движения, средства измерения того времени позволяли измерить только среднеквадратичное смещение. Эйнштейн сказал по этому поводу:"Не представляется возможным с помощью непосредственных наблюдений измерить скорость движения",из-за того, что скорость частиц меняется приблизительно за 100 нс, чрезвычайно быстро для того времени.

Но это все происходило достаточно давно. Сейчас исследователи, вооруженные современными технологиями и измерительными инструментами, могут производить наблюдения с точностью, на порядки превышающей точность тех времен.

Удерживая крошечную сферическую частицу, диаметром около одного микрона, в оптической ловушке, ученые из Техасского университета в Остине и Швейцарского политехнического института (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) измеряли силу отраженного от частицы света лазера. Скоростной оптический датчик положения смог обеспечить частоту измерения положения частицы около 75 миллионов раз в секунду, что дало разрешающую способность определить траекторию Броуновского движения частицы с точностью 0.2 ангстрема и интервалом 10 наносекунд.

С такими характеристиками проведенных измерений ученым впервые в истории удалось достаточно точно измерить скорость и траекторию двигающихся частиц, другими словами, Броуновское движение.

Источник

Обработка атомарным кислородом позволяет восстановить древние картины.

Несмотря на все меры предосторожности, время не очень щадит древние картины и другие произведения искусства. Старая краска, находясь долгое время на воздухе, имееттенденцию загрязняться, что приводит к ее выцветанию и делает некоторые картины совершенно неузнаваемыми. Специалисты НАСА, используя новую технологию, основанную на использовании не молекулярного, а атомарного кислорода получили ошеломляющие результаты восстановления древних картин.

Использование атомарного кислорода, являющегося сверхактивным окислителем, позволяет полностью удалить с поверхности картины любые загрязнители органического инеорганического происхождения, такие как частички углерода и сажи. При этом собственно краска не повреждается поскольку большинство пигментов имеют неорганическую природу. Помимо этого, тщательно рассчитав время воздействия атомарным кислородом, получается сохранить и органические компоненты красок. Так как воздействию подвергается только поверхность картины со стороны краски, основание картины, холст, так же не разрушается.

Что касается эффективности данной технологии, то вышеприведенное изображение говорит само за себя. Слева вы увидите картину после того, как сотрудники Кливлендского художественного музея, используя ацетон и хлорид метилена, пытались"очистить и восстановить картину".А справа можно увидеть картину после обработки атомарным кислородом, которую провели специалисты НАСА.

Источник

Самая маленькая в мире"бутылка"вмещает только одну молекулу воды.

Группе ученых из различных научных учреждений Китая и Германии, возглавляемой Кианян Зангом (Qianyan Zhang), удалось спроектировать и изготовит миниатюрный контейнер, своеобразную"бутылку",способную сместить только одну молекулу воды. Собственно этот контейнер представляет собоймолекулу фуллерена,но не цельную, а с отверстием, которое может закрываться с помощью специальной"крышки",состоящей из молекулы фосфатного соединения.

Одним из ключевых моментов проведенной работы являлся точный подбор размера отверстия в молекуле фуллерена C60, состоящей из 60 атомов углерода, для того, что бы внутрь ее смогла попасть и поместиться только одна молекула воды. Фосфатное соединение, выполняющее роль пробки этой бутылки, из-за его высокой химической активности может быть легко отделено от молекулы фуллерена, открыв, таким образом,"горлышко"этой минибутылки. Так же с помощью химического воздействия можно легко связать фосфат и углерод, закрыв проход в оболочке молекулы.

Само по себе создание такого контейнера для воды имеет только познавательный интерес. Но, используя подобную технологию, можно будет создавать контейнеры для молекул других веществ и радиоактивных элементов, а это уже может найти достаточно широкое применение в медицине и других областях.

Источник

Физики создали принципиально новый тип источника света.

Физикам из университета Бонна удалось создать уникальные условия, при соблюдении которых стало возможным получение абсолютно нового типа источника света, которыйранее существовал только в теории. Этот источник является ничем иным, какконденсатом Бозе-Эйнштейна,состоящим из фотона, своеобразным супер-фотоном. Это открытие может привести к появлению новых классов оптических приборов, по свойствам напоминающих лазеры, работающие в рентгеновском диапазоне, и к разработке на их основе более мощных компьютерных оптических процессоров.

Впервые конденсат Бозе-Эйнштейна был получен в 2001 году группой американских физиков, ставших в связи с этим лауреатами Нобелевской премии в области физики. Атомы рубидия, охлажденные до сверхнизких температур, составляющих миллионные доли градуса выше абсолютного нуля, концентрировались в очень маленьком замкнутом объеме.При достижении некоторого порога плотности эти частицы исчезли, превратившись в конденсат Бозе-Эйнштейна, поведение которого соответствует поведению одной единственной огромной супер-частицы.

Такой подход должен сработать и для фотонов света, но тут возникает одна проблема, когда фотоны"охлаждаются",они попросту исчезают. Но, можно сказать, Боннским ученым удалось реализовать невозможное -"охладить"фотоны света и сконцентрировать их в малом объеме. Добиться этого им удалось, применив два зеркала, имеющих очень высокий коэффициент отражения. Фотоны света, попавв плоскость, перпендикулярную плоскостям этих зеркал, больше никогда не покидали этого объема, колеблясь между зеркалами взад-вперед. В пространство между зеркалами были выпущены молекулы вещества-пигмента, которые при столкновении поглощали фотоны и тут же испускали их вновь, но уже с другой температурой.

"Во время этого процесса фотоны приняли температуру окружающего газа"-рассказывает профессор Мартин Вайц (Martin Weitz). -"Они, эти фотоны, остыли буквально до комнатной температуры, но при этом они не исчезли или потерялись".После этого с помощью луча лазера физики буквально накачали фотонами пространство между зеркалами, это позволило получить чрезвычайно высокую концентрацию фотонов в достаточно ограниченном объеме. А высокая концентрация фотонов привела к возникновению конденсата Бозе-Эйнштейна, т.е. одного супер-фотона.

Источник