В октябре 2023 года россиянин Алексей Екимов стал одним из трех лауреатов Нобелевской премии по химии. Награда была присуждена за фундаментальные открытия в области нанотехнологий: за открытие и исследование квантовых точек. Квантовые точки или полупроводниковые нанокристаллы, используются повсюду: в экранах компьютеров и телевизоров, для придания цветовых оттенков в люминесцентных лампах, в биохимии и медицине для исследований тканей.
Ученые продолжают изучать квантовый мир, а мы посмотрим на открытия ученых-химиков. Читайте в нашем сегодняшнем дайджесте технологий сохранения энергии о текстильных датчиках, новых элементах для солнечных панелей и искусственных клетках для выработки белка.
Индикаторы спасут от ожогов
В России изобрели текстильные индикаторы, которые меняют цвет при высоких концентрациях кислотных или щелочных паров в воздухе. В основе индикаторов лежат соединения, которые произведены из тринитротолуола, также известного как тротил.
Сообщается, что такие индикаторы можно использовать для изготовления спецодежды и средств индивидуальной защиты для предотвращения химических ожогов. Хромодатчики, меняющие цвет, оперативно подадут человеку сигнал об опасности и помогут не терять время зря.
Установка найдет «живую» и «мертвую» воду
В московском Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН показали уникальную установку для определения изотопного состава лунной воды. Она позволяет отличить «легкий» лед – источник питьевой воды, от «тяжелого» – подходящего для ракетного топлива, но смертельно опасного для здоровья.
Принцип работы установки следующий:
- лунный лед помещают в вакуумную камеру
- подогревают до -20℃ градусов от изначального состояния -70℃
- вода из выделяющихся газов задувается в специальный прибор
- прибор определяет молекулярный состав воды
Солнечные панели прослужат дольше
Согласно прогнозам, к 2050 году солнечные панели будут производить 4 500 гигаватт-часов энергии по всему миру, в 4 раза больше по сравнению с 2021 годом.
Конечна, сфера «зеленой» энергетики требует усовершенствований: исследователи разработали молекулярные добавки, которые позволят продлить срок службы перовскитовых элементов солнечных панелей и снизить их стоимость в 4 раза. Утверждается, что этакие добавки замедляют деградацию перовскита за счет устранения разрывов в кристаллической решетке атомов свинца в его кристаллах.
В России сфера солнечной энергетики также развивается. В стране работает более 50 солнечных электростанций. На январь 2023 года мощность таких электростанций составила 0,72 % от установленной мощности всех электрогенераторов в России. Мы в «ПрофХолоде» также используем солнечную энергию – в прошлом году запустили в работу самую крупную в Щелково солнечную электростанцию от компании SolarOn. А всего с момента установки первой солнечной электростанции на нашем заводе мы использовали для производства сэндвич-панелей и холодильных дверей более 500 тыс. кВтч солнечной энергии.
Поверхность не пропустит воду
Исследователи из Финляндии предложили новую форму водоотталкивающих «жидкоподобных омнифобных поверхностей», которые состоят из наночастиц. Новые поверхности обладают высокой подвижностью и прекрасно связывают молекулярные слои с подложкой.
Отмечается, что среди всех существующих в мире структур новая самая скользкая и текучая. Технология водонепроницаемых поверхностей может применяться в различных сферах, в том числе в оптике, автомобильной и морской промышленности.
Искусственные клетки посоревнуются с естественными
Ученые представили искусственно созданные клетки, которые способны вырабатывать белки, прямо как настоящие живые клетки. Для их создания была разработана методика полимеризационно-индуцированной самосборки (PISA), которая позволяет синтезировать полимеры в водных растворах.
Сообщается, что новые структуры могут использоваться в качестве микрореакторов для ферментативных реакций и биоминерализации. Ученые полагают, что с их помощью можно будет даже объяснить происхождение жизни на Земле!
Кислородно-ионная батарея обезопасит планету
Специалисты австрийского Института химических и аналитических технологий создали кислородно-ионную электрическую батарею из керамических материалов. В этой батарее кислородно-ионный раствор работает аналогично литий-ионному. Происходит это так: после подачи напряжения ионы кислорода перемещаются из одного керамического материала в другой, во время чего и создается электрический ток.
Разработчики утверждают, что кислородно-ионная батарея может самостоятельно регенерировать свой заряд за счет компенсации его кислородом из окружающего воздуха, это позволит значительно продлить ее срок службы. Кроме того, кислородная батарея безопаснее литий-ионной, так как не угрожает возгоранием, и экологичнее за счет отсутствия в составе лития, кобальта и никеля – материалов, для добычи которых требуется огромное количество воды.
Благодаря постоянному развитию технологий и научным открытиям, будущее химии обещает быть захватывающим и перспективным. Новые открытия в области нанотехнологий, катализа и материалов открывают перед нами удивительные возможности для создания более эффективных и экологически чистых материалов. Благодаря развитию биохимии, мы можем ожидать появления новых устойчивых материалов, биоразлагаемых пластиков и инновационных методов очистки воды и воздуха.
Будущее химии также связано с развитием фармацевтической отрасли, где новые методы синтеза и технологии доставки позволят создавать более эффективные лекарства с меньшими побочными эффектами. А химические исследования в области энергетики могут привести к созданию более эффективных источников энергии и аккумуляторов для ее хранения.
Каких открытий ждете вы?
