Российские учёные ищут новые материалы с помощью суперкомпьютера

В 1994 году видный кристаллограф-теоретик Анджело Гавеццоти написал научную статью под названием «Предсказуемы ли кристаллические структуры?», первым словом в которой было «нет». Новая работа российско-американских исследователей в очередной раз опровергает этот лаконичный пессимизм.

Ранее ими уже был успешно создан метод эволюционного предсказания кристаллических структур USPEX, а новый подход сочетает его плюсы с преимуществами метадинамики, второго основного метода этой научной области. Статья, описывающая основные идеи эволюционной метадинамики и первые результаты её работы, опубликована на страницах журнала CrystEngComm.

Точно предсказывать физические и химические свойства веществ по их составу — давняя мечта учёных всего мира. Однако еще 20 лет назад даже изучать структуру веществ можно было только экспериментально, а уж подбирать новые материалы с необходимыми свойствами до сих пор приходится лишь методом аккуратного перебора сотен различных вариантов.

Работы по развитию компьютерных методов предсказания кристаллической структуры призваны упростить жизнь экспериментаторов.

Большой вклад в развитие этой научной области внесли и наши соотечественники — Андрей Ляхов и Артем Оганов, адъюнкт-профессор МГУ им. Ломоносова. В середине 2000-х они разработали свой метод эволюционного поиска USPEX, который до сих пор остаётся одним из самых эффективных в мире.

В своей новой статье они модифицируют USPEX, совмещая его с элементами метадинамики.

На первый взгляд, предсказывать кристаллическую структуру очень просто. Есть химический состав и различные способы скомбинировать его элементы. Каждая комбинация характеризуется своей величиной свободной поверхностной энергии, а самая устойчивая — минимальной среди прочих энергией. Только число комбинаций подчас достигает колоссальных значений, и поэтому слепой их перебор невозможен. Поэтому в эволюционном методе перебор отталкивается от некой первичной структуры. Из неё получают сходные структуры, среди них отбирают самые выгодные и вновь повторяют эксперимент: размножают структуры, анализируют энергию, отбирают самые выгодные модификации.

В методе же метадинамики ведётся анализ свободной поверхностной энергии как функции длины связей, торсионных углов и других кристаллических параметров. При этом в число уравнений, определяющих вид энергии, искусственно вводится переменный во времени потенциал, провоцирующий поиск новых минимумов в окрестностях уже известных устойчивых состояний. Часто этот локальный поиск ведётся при помощи решений уравнений движения, заменить которые в новом подходе призвана эволюция.

Работоспособность эволюционной метадинамики учёные проверили на нескольких модельных задачах. Первая из них, поиск трёх стабильных состояний на фазовой диаграмме минерала Al2SiO5, служит своеобразной лакмусовой бумажкой для каждого нового метода предсказания кристаллических структур. Так, например исследователи предварительно случайно сгенерировали 10 000 различных структур, соответствующих этому составу. И ни одна из них не совпала с реальностью, а с применением эволюционной метадинамики верные решения были найдены после нескольких десятков шагов поиска.

Во второй задаче исследователи пытались получить структуру M-углерода, ещё одной модификации углерода наравне с привычными графитом, алмазами или фуллеренами. Экспериментально М-углерод, прозрачный и твёрдый материал, который получается из графита при давлении в миллион атмосфер, открыли еще в середине XX века.

Однако его структуру впервые смогли определить именно с помощью метода USPEX, и новые вычисления удачно подтвердили старые выводы.

Таким образом, метод эволюционной метадинамики отлично продемонстрировал свою работоспособность на этих двух примерах. При этом он также выгодно отличается от своих предшественников. Так, в отличие от эволюционного поиска для корректной работы ему не требуется хорошей начальной структуры, а на каждом этапе он даёт гораздо больше информации, чем обычная метадинамика. Так же как и раньше, предметом исследования остаются фазовые переходы и поиск устойчивых кристаллических структур при давлениях в нескольких ГПа (это характерные давления для земного ядра или многих космических объектов), но устойчивость и производительность метода вполне позволяют использовать его для поиска новых кристаллических материалов с желаемыми физическими свойствами.

Вычисления для работы частично проведены на суперкомпьютерах Скиф-МГУ и межведомственного суперкомпьютерного центра РАН.

Источники: Qiang Zhu, Artem R. Oganov and Andriy O. Lyakhov Evolutionary Metadynamics: a Novel Method to Predict Crystal Structures. — CrystEngComm. — 2012. — 14. — P.~3596-3601.
http://www.nanonewsnet.ru/

Сотрудники отдела нанотехнологий примут участие в 5й школе «Метрология и стандартизация в нанотехнологиях и наноиндустрии»

Фонд инфраструктурных и образовательных программ и Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии в период 4-7 июня 2012 г. в Научном центре РАН в Черноголовке проведут 5-ую Школу «Метрология и стандартизация в нанотехнологиях и наноиндустрии».

Школа является коммуникационной и образовательной площадкой, направленной на обсуждение актуальных проблем и повышение квалификации специалистов компаний наноиндустрии, регулирующих органов, центров коллективного пользования, испытательных центров и лабораторий в области метрологического обеспечения производств, испытаний продукции наноиндустрии и стандартизации.

Тематика Школы
— Российская и международная практика в области метрологии и стандартизации продукции наноиндустрии. Нормативно-методическое обеспечение наноиндустрии РФ.
— Вопросы прикладной метрологии в наноиндустрии: разработка и применение методов и средств измерений в производственных процессах и контроле качества продукции.
— Характеризация перспективных наноматериалов и наноструктур разных типов современными методами измерений.

Также в рамках школы будут представлены презентации современного исследовательского и метрологического оборудования для наноиндустрии от ведущих производителей.

Доклады отдела нанотехнологий ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша»:

5 июня (вторник)
13.15 – 13.30
ИЗМЕРЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕСФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ МЕТОДОМ МНОГОУГЛОВОГО ДЕПОЛЯРИЗОВАННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА
Шмыткова Екатерина Александровна

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОВОДИМОСТИ ПЛЕНОК ZNO С ПОМОЩЬЮ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ (стендовый доклад)
Савушкина С.В., Соколов И.В., Сигалаев С.К.

СВЕРХОСТРЫЕ ИГЛЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ НАНОСТРУКТУР (стендовый доклад)
Соколов И.В.

Полная программа на сайте школы: http://rusnano-mc.com/Section.aspx/Show/28566

Размеры наночастиц определяем по их цвету

То свойство наночастиц, которое обуславливает большую часть их практического применения, оказывается может помочь ученым получше изучить сами наночастицы. Исследователи из Китая разработали простую методику светорассеивания, которая позволяет оценивать размеры наночастиц, укладывающихся в диапазон 35–110 нанометров.

В настоящее время наночастицы из благородных металлов находятся на переднем крае как теоретических, так и экспериментальных разработок, включающих в себя оптические устройства, сенсоры и биомедицинские системы. К сожалению, размер наночастицы имеет значение и необходима разработка простых методов, позволяющих оценить геометрические параметры наночастиц.

И Тао Лонг (Yi-Tao Long) из Университета Науки и Технологии Восточного Китая (Шанхай) нашли, какую информацию можно получить на основании цвета, рассеивающегося поверхностью наночастиц золота в результате явления плазмонного резонанса – эту окраску можно увидеть с помощью темнопольной микроскопии.

Интенсивность красного, синего и зеленого цвета, рассеивающегося наночастицами, хорошо коррелируют с их диаметром, благодаря чему цвет наночастиц, регистрируемый с помощью темнопольного микроскопа, может быть испльзоваться в качестве аналитического сигнала для определения размеров наночастиц.


Рис. 1. Цвет, рассеивающийся наночастицами, может использоваться для определения их размера.
(Источник: Anal. Chem., 2012, DOI: 10.1021/ac203118g).

Если говорить точно, размеры наночастиц могут быть определены с помощью явления, известного как эффекта локализованного поверхностного плазмонного резонанса [localised surface plasmon resonance (LSPR) effect], характерного для частиц золота, серебра и меди.

Этот эффект возникает при рассеивании света электронами поверхности наночастиц и является основой для применения наночастиц в фотонике.

Исследователи поясняют, что разработанный ими подход удобнее, а также требует меньше времени, чем другие методы. Они подчеркивают, что новая методика может применяться не только в идеально стерильных условиях лаборатории, необходимых для работы сканирующего электронного микроскопа, ошибка определения размера наночастиц при этом не превысит 5 нанометров.

Кун Хуо (Qun Huo) из Университета Центральной Флориды уверен, что работа представляет собой весьма элегантный и новый метод для оценки размеров наночастиц золота на основании особенностей их светорассеивания. Она добавляет, что еще одним несомненным достоинством работы китайских исследователей является то, что авторы методики разработали компьютерную программу, позволяющую сразу определять размеры частицы по фиксируемым оптическим свойствам.

Лонг отмечает, что для того, чтобы довести приложение до ума, необходимо увеличить уровень точности теоретических расчетов не только для золотых, но и для серебряных и медных наночастиц с различным размером и формой.

Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Сотрудники отдела нанотехнологий примут участие в 5й школе «Метрология и стандартизация в нанотехнологиях и наноиндустрии»

Фонд инфраструктурных и образовательных программ и Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии в период 4-7 июня 2012 г. в Научном центре РАН в Черноголовке проведут 5-ую Школу «Метрология и стандартизация в нанотехнологиях и наноиндустрии».

Школа является коммуникационной и образовательной площадкой, направленной на обсуждение актуальных проблем и повышение квалификации специалистов компаний наноиндустрии, регулирующих органов, центров коллективного пользования, испытательных центров и лабораторий в области метрологического обеспечения производств, испытаний продукции наноиндустрии и стандартизации.

Тематика Школы
— Российская и международная практика в области метрологии и стандартизации продукции наноиндустрии. Нормативно-методическое обеспечение наноиндустрии РФ.
— Вопросы прикладной метрологии в наноиндустрии: разработка и применение методов и средств измерений в производственных процессах и контроле качества продукции.
— Характеризация перспективных наноматериалов и наноструктур разных типов современными методами измерений.

Также в рамках школы будут представлены презентации современного исследовательского и метрологического оборудования для наноиндустрии от ведущих производителей.

Доклады отдела нанотехнологий ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша»:

5 июня (вторник)
13.15 – 13.30
ИЗМЕРЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕСФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ МЕТОДОМ МНОГОУГЛОВОГО ДЕПОЛЯРИЗОВАННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА
Шмыткова Екатерина Александровна

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОВОДИМОСТИ ПЛЕНОК ZNO С ПОМОЩЬЮ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ (стендовый доклад)
Савушкина С.В., Соколов И.В., Сигалаев С.К.

СВЕРХОСТРЫЕ ИГЛЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ НАНОСТРУКТУР (стендовый доклад)
Соколов И.В.

Полная программа на сайте школы: http://rusnano-mc.com/Section.aspx/Show/28566

Разработана стратегия создания перспективных материалов на период до 2030 года

ФГУП «Всероссийский институт авиационных материалов» (ВИАМ) в сотрудничестве с министерствами, ведомствами, НИИ и предприятиями отрасли разработало Стратегию развития материалов и технологий на период до 2030 года, сообщила заместитель генерального директора института Ольга Оспенникова.

По ее словам, Стратегия развития материалов и технологий в России на период до 2030 года одобрена на Научно-техническом совете Военно-промышленной комиссии при правительстве РФ, и в ближайшее время будет вноситься в правительство как часть новой Государственной программы по материалам и технологии. По сути, стратегия объединяет несколько Федеральных программ, и финансирование ведется параллельно по нескольким программам. Планируется, что Государственная программа по материалам и технологиям с отдельной строчкой финансирования начнет действовать с 2014 года. «Принципиально, такие решения уже приняты», — отметила она. Общий объем финансирования составит порядка 50 млрд рублей в течение пяти лет, с последующим продлением выполняемых работ и новым объемом финансирования.

По ее словам, в перспективе планируется создать Национальный центр по материалам и технологиям, который будет объединять авиастроение, ракетно-космическую отрасль, судостроение и общее машиностроение. В планах создания Национального центра по материалам и технологиям планируется очень широкая кооперация. «Стратегия предусматривает работы для всего народного хозяйства страны — для авиационной и ракетно-космической отрасли, транспорта, в частности железнодорожного, в интересах судостроения», — подчеркнул замгендиректора ВИАМ.

Говоря о содержании стратегии, замгендиректора ВИАМ подчеркнула, что речь идет о создании новых и принципиально новых материалов и технологий изготовления из них каких-либо конструкций. «Во главу угла поставлен принцип неразрывности материала и конструкций, то есть, одновременно с созданием нового материала, параллельно создается и технология изготовления конструкций из него», — отметила она.

Формулированию Стратегии развития материалов и технологии предшествовала очень большая работа: был проведен анализ текущего состояния и выполнен прогноз развития материалов и технологий, как в России, так и за рубежом. В частности, проанализированы основные задачи отечественного двигателестроения в ближайшей перспективе и на 20 лет вперед. «В рамках подготовки стратегии были поставлены основные задачи по созданию материалов и технологий, сформулированы основные направления работ», — пояснила О.Оспенникова.

В результате сформулированы 18 основных стратегических направлений развития материалов и технологий на период до 2030 года. Примерно 80 % из них — это материалы, которые будут разрабатываться для применения в современных двигателях. Сама стратегия развития материалов и технологий будет направлена на реализацию 10 основных проектов. В части двигателестроения целью является создание перспективного двигателя с соотношением тяги к массе 20:1 за счет применения новых поколений жаропрочных материалов и покрытий, и задачу обеспечения снижения стоимости жизненного цикла на 20 %.

В ходе проведения анализа были выделены такие группы новых материалов, как интеллектуальные материалы, интерметаллидные материалы, высокотемпературные металлические материалы, полимерные полиматричные материалы, наноструктурные гибридные материалы и покрытия.

При этом ставится задача провести гармонизацию методик исследований и испытаний материалов с зарубежными подходами, чтобы провести сертификацию отечественных материалов в соответствие с международными стандартами.

Говоря о ближайшей перспективе, замгендиректора ВИАМ подчеркнула, что «Объединенная двигателестроительная корпорация» в настоящее время реализует проект создания семейства перспективных двигателей ПД-14 на базе унифицированного газогенератора. В интересах этой программы требуется применение как новых материалов и технологий, так и конструктивных разработок.

Более отдаленными по времени направлениями развития двигателестроения являются создание перспективного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя, гиперзвукового двигателя. «Решение этих задач позволит к 2025—2030 гг. создать тяжелые гиперзвуковые самолеты», — полагает О.Оспенникова.

Далее она более подробно изложила основные направления, по которым будут проводиться исследования и опытно-конструкторские работы. Для развития техники гиперзвуковых скоростей необходимо найти решения задач вхождения летательных аппаратов в плотные слои атмосферы, снижения и посадки, что требует разработки комплексных теплозащитных систем и систем торможения со сверхзвуковых скоростей с применением тормозных двигательных установок.

Получат дальнейшее развитие монокристаллические жаропрочные суперсплавы и новые технологии создания лопаток двигателя с перспективной системой охлаждения. По этой работе проведена большая совместная работа с ЦИАМ и ОДК. Как прорывное направление следует отметить создание ниобиевых композитов на основе интерметаллидов ниобия. Разработки в области интерметаллидных гаматитановых сплавов, что позволит снизить массу лопаток турбины низкого давления до двух раз. Новое поколение покрытий будет основано на самоорганизующихся нанокомпозитах.

Дальнейшее развитие высокоградиентной направленной кристаллизации уже переходит к технологиям с переменным управляемым градиентом, то есть умением управлять структурой материала в процессе изготовления изделия.

Также развиваются технологии вакуумной выплавки. В ВИАМ разработаны технологии по контролируемому кислородному потенциалу, микро- и нанолегированию, в том числе и редкоземельными элементами.

По мнению О.Оспенниковой, реализация Стратегии создания перспективных материалов и технологий позволит снизить массу конструкции на 30 %, повысить температуру газов перед турбиной в 2-3 раза, повысить ресурс деталей горячего тракта, обеспечить отношение тяги к массе двигателя до 20:1, сократить на 30-50 % стоимость изделий и материалов, снизить трудоемкость техобслуживания.

Москва. 14 апреля. АвиаПорт.

База знаний «Функциональные наноматериалы для космической техники»

Программный комплекс ПК БЗ ФНКТ является результатом выполнения работы «СОЗДАНИЕ БАЗЫ ЗНАНИЙ ПО ТЕМАТИЧЕСКОМУ НАПРАВЛЕНИЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НАЦИОНАЛЬНОЙ НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЕТИ „ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ“» по государственному контракту от 23 августа 2011 г. №16.647.12.2047 в рамках ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008—2011 годы» и представляет собой:
— средства редактирования онтологий предметной области;
— среду выполнения правил, запросов и запуска механизмов рассуждений;
— систему интеграции разнотипных источников данных;
— процессор логического вывода, систему машинного обучения;
— систему аннотирования текстовой информации на основе онтологии;
— систему автоматического анализа входной информации и установления таксономических взаимосвязей выделяемых терминов.

ПК БЗ ФНТК предназначен для проведения полного комплекса мероприятий по работе с базой знаний в области функциональных наноматериалов для космической техники:
— определения прав доступа пользователей;
— разделения пользовательского и административного порядка доступа к предметной базе знаний;
— защиты от несанкционированного вмешательства;
— редактирования онтологии;
— проверки согласованности онтологии;
— проверки когерентности класса;
— вывода аксиомы;
— аннотирования текстовой информации на основе онтологии;
— анализа информации с выделением терминов — кандидатов для включения в онтологию — и установления их таксономических взаимосвязей;
— синтеза нового знания на основе онтологии и экспертной выборки.

Правообладателем ПК БЗ ФНКТ является Российская Федерация в лице Департамента приоритетных направлений науки и технологий Министерства образования и науки Российской Федерации.

В настоящее время эксплуатацией и поддержкой ПК БЗ ФНКТ занимается ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша».

Для получения ПО клиентской части ПК БЗ ФНКТ и регистрационной информации необходимо отправить официальный запрос по e-mail: rn_rizakhanov@kerc.msk.ru на имя начальника отдела нанотехнологий Ризаханова Ражудина Насрединовича.

Исходный код системы основан и программно совместим с клиент-серверной архитектурой Protege 3.4.6 с существенными доработками. Исходный Код может быть получен по официальному запросу.

Центр производства микроспутников появится в Сколково

Центр по разработке, изготовлению и наземным испытаниям оборудования для малых космических аппаратов массой в 10-50 килограммов будет создан в инновационном городе Сколково, заявку на реализацию этого проекта в экспертный совет фонда «Сколково» подал инженерно-технологический центр «Сканэкс», сообщил РИА Новости представитель ИТЦ.

ООО «Спутникс», дочерняя компания ИТЦ «СКАНЭКС», в среду стала резидентом Сколково.

«До конца 2011 года „Спутникс“ планирует подать заявку на получение гранта „Сколково“ и реализовать частно-государственное партнерство (частные инвестиции со стороны ИТЦ „Сканэкс“, государственные — со стороны фонда). В настоящее время ведется работа над подготовкой подробного бизнес-плана, который будет подан на соискание гранта», — сказал представитель ИТЦ.

Он отметил, что «Сканэкс» ведет разработки системы управления микроспутником на протяжении последних трех лет. Для этого проекта «Спутникс» намерен привлечь иностранные компании, специализирующиеся на создании датчиков систем определения ориентации, исполнительных элементов, командных радиолиний, систем электропитания, системных архитекторов бортового программного обеспечения.

Предполагается, что в работе центра примет участие ряд российских и иностранных специалистов в области математического и численного моделирования, изготовления и испытания служебных систем, в частности, систем ориентации и стабилизации. Кроме того, центр должен иметь базу для проведения калибровки и испытаний разрабатываемых компонент и систем.

По словам представителя «Сканэкса», за основу разработки системы ориентации берется созданная компанией система для малого космического аппарата «Чибис-М», которая подвергается модернизации «для получения характеристик, сопоставимых, или лучше, чем зарубежные аналоги — по точности, габаритам, энергопотреблению, модульности».

За основу комплекса функциональных испытаний берется стенд полунатурного моделирования, также созданный «Сканэксом».

Кроме производственно-технологической, центр будет вести образовательную деятельность.

На первом этапе жизни центра, в течение года — двух лет, планируется сформулировать спецификацию для малых спутников на базе стандарта «ТаблетСат», контейнер для выведения таких аппаратов на МКС, контейнер для выведения спутников этого стандарта на ракетоносителе типа «Днепр», ключевые элементы первой очереди, необходимые для создания следующих перспективных служебных систем МКА типа «ТаблетСат».

Также в эти сроки планируется разработать программно-математический комплекс, необходимый для оценки требований и выбора элементов и систем, в зависимости от задач спутника, и сформировать услуги по наземным, в том числе, полунатурным испытаниям систем ориентации аппаратов массой 10-50 килограммов.

В настоящее время ведутся переговоры об участии в проекте компаний и организаций: OHB Systems, ZARM Technik, TU Berlin Space Technologies, Astro und Feinwerktechnik Adlershof GmbH, SSTL, ISIS (Дания), TNO (Нидерланды), AXELSPACE Corporation (Япония), Comtech AeroAstro (Канада), RUAG (Швеция), LusoSpace (Португалия), NamiSat (Норвегия), NovaNano (Франция), а также специалистов Космического центра университета Суррея (Великобритания), Института космических систем университета Штутгарта (Германия), Аалборгского университета (Дания), Стенфордского университета (США), Римского университета (Италия).

В развитых странах существует несколько коммерческих или частно-государственных центров со схожими целями и задачами. К примеру, TU Berlin Space Technologies, являющееся подразделением Берлинского технического университета, создает служебные системы для малых спутников со специализацией в области разработки цифровой бортовой видео- и фотоаппаратуры. В Японии в настоящее время создаются проекты RISING-2 (запуск в 2013 году), TSUBAME (запуск в 2012 году), нацеленные на то, чтобы занять нишу аппаратов массой 10-50 килограммов.

Источник: РИА Новости

Кому это нано — экспонаты выставки нанотехнологий не имеют аналогов в мире

В выставке нанотехнологий Rusnanotech-Expo-2011 приняли участие 385 российских и зарубежных компаний из десяти стран.

Нано — это целый мир, утверждают энтузиасты нанотехнологий. Грядет научно-техническая революция, с которой не сможет соперничать даже изобретение компьютера. Пока мы стоим на старте обещанных преобразований. Но и они уже выглядят многообещающе.

На выставке Rusnanotech-Expo-2011, которая проходит в рамках IV Международного форума RUSNANOTECH 2011, экспонаты представили 385 российских и зарубежных компаний из десяти стран, в частности, Великобритании, Германии, Японии, Австрии, Испании, Южной Кореи, Голландии и т. д. Причем с каждым годом все больше российских регионов вливаются в нанодвижение. Сейчас их уже 15.

Понятно, что первую скрипку на выставке играет «Роснано». На ее стенде кластеры по шести основным направлениям: электроника и оптика, медицина и фармокология, энергоэффективность, наноматериалы, модификация поверхности, инфраструктурные проекты. Здесь есть ветераны подобных форумов. Но если 2-3 года назад они выставляли макеты и опытные образцы, то сейчас эти проекты уже готовы к реализации. Построены заводы и начато серийное производство, к примеру, сверхъярких экономичных светодиодов, материала, который до 30 процентов увеличивает срок службы автомобильных дорог, металлорежущего инструмента с нанопокрытием, электрохимических станков для прецизионного изготовления деталей из наночастиц. А на очереди еще несколько заводов, которые вот-вот начнут выпускать продукцию, в частности, для солнечной энергетики, комплексы для бесконтактного забора крови, материалы, которые в разы уменьшают потери тепла в домах и т. д. Словом, «Роснано» демонстрирует просто фантастические для российских условий сроки реализации идей.

Форум выпустил в «люди» и уникальный прибор, который заранее предупреждает об опасности появления тромбов. У него аналогов в мире нет. Диагностика выглядит предельно просто, тест длится 30 минут. Этот проект стал одним из первых, который поддержал «Роснано», выделив 500 миллионов рублей, а общий бюджет составил один миллиард рублей. Серийный выпуск начнется в 2012 году. Еще одна гордость «Роснано» — нанопружина, созданная группой уральских специалистов. За счет добавки наночастиц и особых методов обработки пружина получилась в 20 раз прочней и долговечней, чем все существующие аналоги. За пружиной уже выстроилась очередь заказов из разных отраслей.

А вот другой уникальный проект новичок на нанотехнологической выставке. Хотя несколько лет назад он стал победителем конкурсов «Русские инновации» и «Высокие технологии XXI века». Тогда, вручая награду, министр Андрей Фурсенко сказал, что ему очень нравится этот проект Института биофизики клетки РАН, так как затрагивает почти каждого человека. Ведь позволяет делать мясные изделия — колбасы, фарш, сосиски и т. д. — без вредных консервантов.

— Мы убираем из мяса кислород, который окисляет продукт, и добавляем природные антиоксиданты, они убивают вредные микробы — объясняет автор доктор биологических наук Николай Векшин. — Получается экологически чистый продукт, его можно спокойно месяц хранить холодильнике. Предлагали испытать 14 мясокомбинатам, никого не интересует. Надеемся, что эта выставка поможет сдвинуть дело с мертвой точки.

Нет спроса и на установку по упрочнению рельсов, созданной в космическом Центре им. Келдыша. Ее электронный луч повышает прочность материала в 10 раз. Облучать рельсы можно прямо из движущегося вагона. Однако космическая идея никак не может спуститься на землю. Не лучше судьба и у другой разработки центра. Здесь создан станок, который делает иглы для главного инструмента нанотехнологий — сканирующего микроскопа.

— Наша игла стоит в 20 раз дешевле, чем все ныне существующие, — говорит сотрудник центра Леонид Агуреев. — Дело в том, что нам удалось весь процесс изготовления игл автоматизировать, отсюда и низкая цена. Но на станок нет спроса.

Число подобных неудачников с уникальными проектами, увы, преобладает. Все они надеются, что этот форум изменит ситуацию. Что их заметит и благословит «Роснано», и они на следующих выставках попадут в экспозицию «счастливчиков».

Юрий Медведев: Российская газета — Федеральный выпуск №5619 (243)

Космический корабль на ядерной тяге

Несмотря на падение интереса мирового сообщества к дальним полетам в космос, в России продолжаются работы по проектированию космического корабля для полета на Марс. Проект ядерного двигателя для него будет готов уже в этом году.

В этом году в России будет закончен проект ядерного реактора мегаваттного класса для нового космического корабля дальнего радиуса действия. В следующем году появится проект и самого корабля. Об этом на прошедшем в подмосковном Жуковском международном авиакосмическом салоне МАКС заявил генеральный директор Государственного ракетного научного центра имени Келдыша Анатолий Коротеев. «В 2011 году будет закончен эскизный проект реакторной установки, а в 2012 году в соответствии с планом мы должны закончить проект полностью по всему изделию — как по ядерному двигателю, так и по самому космическому аппарату», — сказал он. В подтверждение этого Центр имени Келдыша впервые представил на авиасалоне МАКС-2011 линейку электрокомпозитных материалов для турбин и сопел «корабля будущего». «Наиболее сложным вопросом на сегодняшний день является разработка холодильника-излучателя. Это очень напряженный блок работы ядерной энергоустановки. Мы очень сильно продвинулись в данном направлении: помимо облика холодильника-излучателя на стадии эскизного проекта мы выбрали наконец особую жидкость, способную работать в условиях открытого космоса. Я не могу выговорить ее название — это очень сложное слово, но суть состоит в том, что это органо-жидкостная композиция, обеспечивающая радиационную стойкость в условиях космического полета», — сказал академик Коротеев.

Сама идея использовать ядерный реактор в качестве силовой установки для космического корабля, конечно, не нова. Еще в прошлом веке на околоземную орбиту был запущен ряд спутников, оснащенных атомными двигателями малой мощности (они, в частности, следили за перемещениями подводных лодок). Необходимость работы в направлении создания ядерных космических двигателей объясняется как минимум двумя факторами. Во-первых, специалисты признают, что существующие сегодня реактивные двигатели исчерпали свои возможности. «Мы имеем сегодня неэкономичные транспортные средства. Представьте, из каждых 100 тонн, улетающих с Земли, в полезную нагрузку в лучшем случае превращается 3%. Это для всех современных ракет. Все остальное выбрасывается в виде сгоревшего топлива. Есть возможность увеличить этот показатель в разы или на порядки? Оказывается, есть. Например, используя ядерные двигатели, мы могли бы увеличить удельную тягу примерно до 900 секунд, то есть еще в два раза. А используя для разгона ионизованное рабочее тело, могли бы выйти на величины 9000–10 000 секунд, то есть подняли бы удельную тягу в 20 раз», — считает Анатолий Коротеев. Во-вторых, они не обеспечивают возможность освоения дальнего космоса, например полетов на Марс. Несмотря на падение интереса в мире к освоению дальнего космоса, Россия все же будет строить для этого космический корабль. «Наши специалисты говорят, что готовиться к полету на Марс надо, но лететь реально пока не на чем. Это абсурд лететь на Марс на тех кораблях и двигателях, которые сейчас есть. Возможность полета на Марс надо совместить с созданием корабля, на котором будет новая энергодвигательная ядерная установка. И тогда можно будет долететь за месяц», — обрисовывал российским сенаторам ситуацию весной этого года прежний руководитель Роскосмоса Анатолий Перминов. И хотя в конце апреля «гражданского» Перминова на посту главы Роскосмоса сменил «военный» Владимир Поповкин, актуальность создания мощных ядерных силовых установок для новых космических кораблей только повысилась. Подтверждением этому стали слова Анатолия Коротеева о том, что в этом году финансирование этого направления увеличилось. «В прошлом году было тяжело — были выделены очень небольшие средства по линии Роскосмоса — всего 70 млн, из них 40 млн мы отдали РКК «Энергия» на разработку ее части программы. Но с этого года финансирование проекта увеличено. С деньгами сейчас все в порядке», — заявил на МАКС-2011 глава Космического центра имени Келдыша.

Вопрос ведь не только в полете на Марс, который, по прогнозам Роскосмоса, состоится не ранее 2035 года. Можно по-разному относиться к прогнозам и предсказаниям о том, что одной из основных причин гибели планеты Земля (и населяющих ее людей, соответственно) может стать ее столкновение с большим астероидом. Но американцы еще в прошлом веке начали пытаться создавать «космический зонтик», а сейчас и Еврокомиссия объявила конкурс на выполнение научно-исследовательских работ, связанных с обеспечением астероидно-кометной безопасности Земли. ГРЦ имени Макеева для этой цели, например, предлагает использовать наши космические аппараты — разведчики «Каисса» и универсальный ударный космический аппарат «Капкан», которые способны обнаружить, исследовать, а затем и уничтожить направленным ядерным взрывом угрожающие Земле астероиды. Для того чтобы доставить их на место, сейчас достаточно обычных ракет-носителей. Однако, если вести речь о постоянном «боевом дежурстве на дальних рубежах», космическим кораблям нужны будут новые силовые установки.

Источник: http://expert.ru/

Золотые наночастицы используются для повышения эффективности солнечных батарей

Технология под названием плазмоника поможет увеличить эффективность преобразования энергии на 20 %.small_information_items_5913

Органические фотогальванические солнечные батареи обладают целым рядом потенциальных применений. И все же до сих пор они пребывают в статусе этаких выскочек, поскольку устройство и технология вроде бы имеются, но вот эффективность оставляет желать лучшего.

И вот недавно ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и их коллеги из Китая и Японии доказали, что золотые наночастицы, внедренные в солнечные батареи, помогают увеличить поглощение солнечного света и преобразование солнечной энергии в электрическую.

Результаты исследования опубликованы в издании ACS Nano.

Группа ученых во главе с профессором Янг Янгом установила, что использование прослойки из золотых наночастиц помогает увеличить эффективность солнечных батарей на 20 %. Эффект плазмоники способствует тому, что батареи начинают поглощать намного больше солнечного света.

«Мы успешно продемонстрировали весьма эффективное устройство, просто добавив в состав органических солнечных батарей золотые наночастицы», заключил Янг.

Источник: http://innovanews.ru/