На грани сенсации

[Avtor]

Об образовании угля, нефти и газа...
Углеводородам для рождения органика оказалась не нужна
 
Группа российских исследователей установила, что углеводороды могут формироваться глубоко под землей, вероятно, без участия органической материи. Об этом сообщается в пресс-релизе Геофизической лаборатории института Карнеги, где в настоящее время работают некоторые из авторов работы. Статья исследователей появилась в журнале Nature Geoscience.

В рамках работы геофизики в лаборатории моделировали физические условия верхних слоев мантии. Для этого они брали образцы метана (CH4) и этана (C2H6) и, нагревая их при помощи лазера до температур примерно 1100-2000 градусов по Цельсию, сжимали их алмазными наковальнями при давлении в 20 тысяч атмосфер. По словам ученых, данные условия аналогичны условиям на глубине 60-150 километров.

Во время опыта ученым удалось добиться того, что метан в данных условиях превращался в этан, пропан, бутан, молекулярный водород и графит. Затем исследователи поместили в похожие условия этан. Одним из продуктов реакции стал исходный метан.

По словам исследователей, подобная обратимость указывает на то, что формирование углеводородов в верхних слоях мантии проходит без участия органики и определяется только термодинамическими условиями. Геофизики подчеркивают, что существование этана глубоко под землей указывает на то, что в мантии могут присутствовать достаточно сложные углеводороды.

Один из исследователей, профессор Владимир Кучеров из Московской академии тонкой химической технологии имени Ломоносова, подчеркивает, что теория о неорганическом происхождении углеводородов впервые появилась в работах именно российских ученых. Он отмечает, что в дальнейшем специалисты планируют выполнить ряд экспериментов, которые прояснят среднее количество углеводородов, попадающих из верхней мантии в земную кору.

http://lenta.ru/news/2009/07/27/hydrocarbons/

[Avtor]

В продолжение темы...
Ученые нашли новые доказательства минерального происхождения нефти

МОСКВА, 27 июл - РИА Новости. Компоненты нефти могли образоваться не из останков отмерших растений и микроорганзимов, а из углерода и водорода, образующих метан и большое количество различных более тяжелых углеводородов в условиях высоких температур и давлений в верхних слоях мантии в недрах Земли, считают авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Geoscience.

Группа ученых под руководством Александра Гончарова (Alexander Goncharov) из Геофизической лаборатории Вашингтонского института Карнеги провела уникальный эксперимент с использованием алмазных наковален, выдерживающих огромные давления. Поместив внутрь рабочей области наковальни метан - простейший углеводород и основной компонент природного газа - ученые создали в ней давление в 20 тысяч атмосфер и нагрели содержимое до температур в диапазоне от 700 до 1500 градусов Цельсия. Как полагают геофизики - эти условия соответствуют верхним слоям мантии вблизи нижней границы земной коры.

Изучив спектральный состав углеводородов после нагрева ученые обнаружили, что в рабочей области наковальни образовались более тяжелые углеводороды - этан, пропан и бутан, а так же водород и углерод. Если же аналогичный эксперимент провести с более тяжелым углеводородом - этаном, в результате воздействия высоких температур и давлений образуется метан.

Такая обратимость реакций - образование при высоких давлениях и температурах этана из метана и наоборот - говорит о том, что процессы взаимных превращений углеводородов, и образование водорода с углеродом не требует наличия исходных веществ в органической форме, а значит тяжелые углеводороды в составе нефти могли образоваться не из сложных органических молекул животного или растительного происхождения, а напрямую из метана. Опыт же других научных групп говорит о том, что и метан в свою очередь в этих условиях может образоваться напрямую из углерода и водорода.

"Поводом для нашей работы стали теоретические и экспериментальные работы прошлых лет, посвященные абиогенному происхождению углеводородов нефти и газа. Существенно продвинуться вперед нам позволила наша новая установка, в которой мы можем идентифицировать исходные вещества и продукты реакций, находящиеся под огромным давлением", - сказал Гончаров пресс-службе института.

"Догадки о том, что углеводороды могут генерироваться в мантии Земли и затем, "просачиваясь" в верхние слои земной коры, питать подземные газовые и нефтяные резервуары, были высказаны учеными из России и Украины много лет назад. Наша работа показывает, что эти догадки действительно правомерны и нуждаются в дальнейших теоретических и экспериментальных проверках", - добавил Владимир Кучеров (Vladimir Kutcherov), соавтор публикации, профессор Московской государственной академии тонкой химической технологии.

Ученые полагают, что породы мантии могут выступать в этих реакциях в качестве катализаторов, облегчая и ускоряя процессы взаимных превращений углеводородов. По мнению авторов статьи теперь необходимо провести серию аналогичных экспериментов для более тяжелых углеводородов, а так же изучить экспериментально возможность их миграции в верхние слои земной коры.

http://rian.ru/science/20090727/178762823.html

[Avtor]

Революция в космонавтике

В Америке построили принципиально новый плазменный двигатель. Он мощнее, компактнее и экономичнее существующих разработок НАСА (NASA), утверждает автор изобретения, российский ученый Олег Батищев.

До испытаний в космосе, правда, пока далеко. Выпускник Физтеха ставит эксперименты в лаборатории Массачусетского технологического института.

Репортаж собственного корреспондента НТВ в США Алексея Веселовского.

Еще недавно такое было возможно только в научной фантастике. Плазменный двигатель, собранный практически на коленке, влезает в небольшую коробку, но при всей своей неказистости он способен вывести на орбиту небольшой спутник.

Вместо топлива — обычный азот, самый распространенный газ в воздухе. То есть стоит копейки. Революцию в космонавтике уже несколько лет готовит российский ученый Олег Батищев, выпускник московского физтеха. Принцип, который он придумал, настолько прост, что Олег в шутку создал плазменный двигатель из бутылки кока-колы и консервной банки. Хоть сейчас в космос.

Если объяснять совсем просто, то работает двигатель так: газ поступает в трубку. Под действием радиоизлучения появляется плазма, которую удерживает и выталкивает магнитное поле. Так и рождается реактивная тяга. Астронавт Джефф Хоффманн не верит глазам своим.

Джефф Хоффман, астронавт: «Это слишком хорошо, чтобы быть правдой. Это фантастика. НАСА уже использует плазменные двигатели для корректировки орбит своих спутников, но они дорогие. При большей мощности двигатель Батищева примерно в 10 раз экономичнее. Я потрясен. Я думаю, это революция. Принцип очень простой и главное: тут нечему изнашиваться. Эту технологию нужно немедленно испытывать. Как можно скорее».

Когда состоятся первые космические испытания двигателя, пока неизвестно. Дальнейшие тесты требуют больших денег, а военно-воздушные силы США, которые сейчас финансируют программу, урезали бюджет. Впрочем, сам Олег уверен, что увидит свое детище в космосе, потому что за ним будущее.

Олег Батищев, автор научной разработки: «Если мы говорим о массовых полетах в космос, на Луну, на Марс, то альтернативы электрическим двигателям просто не существует».

Олег Батищев пытался предложить свои разработки в России. Но пока отечественную науку его физика плазмы не заинтересовала. Так что скорее всего первым на орбиту его плазменный двигатель будет выводить американский спутник.

Плазменный двигатель для космонавтики все равно что электрический для автомобиля — принципиально новый вид энергии, и он уже есть. Но могут пройти годы, прежде чем плазменная ракета отправится, например, на Марс. Именно столько может уйти на сертификацию нового двигателя.

http://www.ntv.ru/novosti/170232/
http://www.roscosmos.ru/NewsDoSele.asp?NEWSID=6946

P.S. Подробнее о плазменном реактивном двигателе в Википедии...
http://ru.wikipedia.org/wiki/VASIMR

[Avtor]

И еще к теме о неорганической природе углеводородов...
Нефть и газ могут образовываться без участия органического материала

31 июля 2009

Нефть может появляться исключительно в ходе биологического процесса? (фото Rebecca Hale)
 
Впервые учёные из США, России и Швеции показали, что этан (C2H6) и другие более тяжёлые углеводороды могут быть получены искусственно в условиях, напоминающих глубинные подземные, без участия органического сырья. В качестве исходного материала для своих опытов физики использовали метан (CH4), который может быть синтезирован из природных минералов и воды.

Все школьники знают, что нефть и газ, обогревающие наши дома и двигающие наши машины, появились из организмов, которые давным-давно умерли, затем попали в толщу земной коры, где спрессовались, нагрелись и превратились в различные углеводородные соединения.

Нефть и газ добываются с глубин около 5-8 километров, но могут ли они образовываться ещё глубже? Например, в 65-150 километрах от поверхности Земли (в верхней мантии), там, где органического вещества нет и в помине не было. Учёные спорят об этом давно, да только никто не может предоставить убедительные доказательства своей правоты.

Теперь вопрос можно считать решённым. В Геофизической лаборатории Института Карнеги (Geophysical Laboratory of the Carnegie Institution) недавно было показано, что процесс появления на свет этана и других более сложных углеводородов может происходить без использования органических материалов.

Учёные поместили "искусственный" метан (простейший компонент природного газа) между двумя алмазами и нагрели его при помощи лазера. Тем самым, физики воссоздали условия, которые имеют место в земной мантии (давление около 20 тысяч атмосфер, температура 705 – 1300°С). Времени для осуществления синтеза учёным потребовалось, конечно же, куда меньше чем природе.

В результате метан превратился в смесь углеводородов, по составу очень похожую на природный газ. На выходе учёные зарегистрировали этан, пропан, бутан, молекулярный водород и графит (все эти вещества относятся к ископаемым видам органического топлива, да только органического, как и ископаемого в них ничего не было).

Сквозь глубинные разломы "неорганические" нефть и газ могут подходить к поверхности Земли, об этом рассуждали ещё в 50-х годах прошлого века. На врезке показан процесс диссоциации метана (иллюстрация А. Колесников и В. Кучеров).

Любопытно, что этан, помещённый в те же начальные условия, снова дал метан. Обратимость реакции означает, что получение насыщенных углеводородов может контролироваться в коре термодинамически.

"Нас заинтриговали предыдущие эксперименты и теоретические предсказания, которые свидетельствовали о том, что неорганический синтез тяжёлых углеводородов возможен. Никому ранее не удавалось определить, что же за молекулы получаются на выходе. Но мы улучшили экспериментальную установку и смогли воздействовать на бóльшие объёмы веществ более равномерно. Отсюда и результат", — рассказывает в пресс-релизе института Карнеги Александр Гончаров.

В своей статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, авторы работы отмечают, что полученные продукты не изменялись в течение многих часов, однако через несколько дней определить "химические подписи" веществ стало гораздо сложнее.

Эксперты и экономисты не спешат слишком уж радоваться открытию. Они считают, что даже если такие "неорганические" месторождения и существуют, то найти и разработать их будет крайне тяжело да и к тому же невыгодно. Кроме того, их доля на фоне "органических" нефти и газа, скорее всего, будет ничтожно мала...

Узнайте также о том, как нефть могла сгубить динозавров...

http://www.membrana.ru/lenta/?9513

[Avtor]

Открыто новое состояние материи

Используя комбинацию сверхсильных магнитных полей и холода, в 100 раз более сильного, чем в межзвёздном пространстве, экспериментаторы из университета Макгилла (McGill University) получили новое состояние материи — квазитрёхмерный электронный кристалл.

Необычная структура из электронов образовалась в неком полупроводниковом материале, сходном с теми, что используются для создания микросхем. Этот факт открывает заманчивые перспективы для совершенствования электроники, но сначала физикам ещё предстоит разобраться — что же у них получилось.

Краткий экскурс: так называемый двухмерный электронный кристалл был предсказан венгерским физиком Юджином Вигнером (Eugene Wigner) в 1934 году, а на практике его удалось получить в 1990-х. Такая система электронов возникает на границе двух материалов при ультранизких температурах и приложении чрезвычайно сильного магнитного поля перпендикулярно плоскости. При этом электроны могут двигаться в самой плоскости, но не способны выйти из неё.

Теперь исследователи из университета Макгилла, как они сообщают, воспользовались мощнейшим магнитом, работающим во Флориде (очевидно, подразумевается одна из установок National High Magnetic Field Laboratory, в составе которой есть постоянные и импульсные магниты на 45, 60 и даже 100 тесла), чтобы пойти в подобном опыте дальше.

В дополнение к перпендикулярному магнитному полю они приложили к образцу сверхсильное поле в плоскости, в которой образовывался "обычный" двухмерный электронный кристалл.

Взаимодействие его с дополнительным полем приводило к преобразованию кристалла в квазитрёхмерный. (Чему и посвящена статья устроителей опыта в Nature Physics.)

"Это не вполне 3D, — пояснил один из авторов работы Гийом Жерве (Guillaume Gervais). — Мы имеем дело с переходом между состояниями — совершенно новым явлением. Это одна из вещей, которую любят теоретики. Теперь они ломают головы и пытаются скорректировать свои модели".

Также Гийом объяснил, что понимание тонкостей в новом состоянии материи является не только академическим вопросом. Дело в том, что по мере уменьшения размеров микросхем в них начинают проявляться квантовые эффекты: электроны начинают вести себя коллективно, взаимодействовать так, что обычные 0 и 1, отображаемые в цепях этими самыми электронами, — теряют смысл.

Появление квазитрёхмерной системы электронов — один из новых эффектов, который в будущем, быть может, физики научатся приспосабливать под свои нужды, то есть задействовать как-то в необычных полупроводниковых устройствах.

Может, на горизонте очередное переизобретение транзистора?

Заметим, в сверхсильных магнитных полях возможно проявление целого ряда необычных эффектов, скажем, двухмерной сверхпроводимости.

http://www.membrana.ru/lenta/?8789

P.S. Согласно Альтернативной гипотезе мироздания, некоторые космические объекты, например магнитары, нейтронные звезды и др. есть остатки (ядра) холодных звезд, то есть, цитата: "холодные звезды имеют, предположительно, и холодное ядро, состоящее из металлического водорода, в котором (ядре) циркулируют громадные токи (благодаря эффекту сверхпроводимости), обеспечивающие сверхсильное магнитное поле звезды"...
http://jalishev.spb.ru/articles/13.php
Поэтому, предположительно, нейтронные звезды также могут обладать кристаллической структурой при температуре близкой к абсолютному нулю, обеспечивающее их (нейтронных звезд) сверхпроводящее состояние.
                                                                                                                      Ф.Ялышев

В продолжение темы открытия новых материалов и новых свойств известных материалов...
Физики создали лучший аналог металлического водорода

21 августа 2009

Группа американских учёных из Стэнфорда (Stanford University), института Карнеги (Carnegie Institution of Washington) и Национальной ускорительной лаборатории (SLAC National Accelerator Laboratory) изготовила сплав, по многим параметрам и по строению приближающийся к металлическому водороду (Metallic hydrogen) — очень необычному материалу, в получении которого учёные не особенно преуспели (либо создавали его на краткое мгновение, либо результаты экспериментов оказывались под сомнением).

Металлический водород, согласно моделям, является сверхпроводником при комнатной температуре. Некоторые прогнозы гласят, что можно добиться его устойчивости даже при нормальном давлении. А это сулит большие перспективы в области энергетики. Однако, для формирования металлического водорода необходимо давление порядка 3-4 (или даже чуть выше — зависит от условий) миллионов атмосфер. А это — больше, чем в центре Земли. Не первый год множество лабораторий проводят опыты по созданию материалов, близких по своим свойствам к металлическому водороду: уже только одни эти "синицы в руках" могут многое рассказать о строении и поведении "журавля в небе".

Перспективным материалом для моделирования металлического водорода считается моносилан (SiH4). Он богат водородом, а для его фазового перехода нужно хотя и очень высокое давление, но всё же меньшее, чем требуется для "обращения" самого водорода. В частности, в прошлом году учёные на опыте доказали, что под большим давлением силан превращается в металл, а при дальнейшем сжатии и охлаждении — в сверхпроводник.

Ныне американские физики пошли ещё дальше. Они создали два сплава силана с водородом, подвергнув их сильному сжатию. В первом их начальная пропорция составляла 1 : 1, а во втором 5 : 1 в пользу водорода. "Люди уже определили, что чистый силан может быть сверхпроводником, — сказала Венди Мао (Wendy Mao), одна из участниц новой работы. — Следующий шаг заключается в том, чтобы определить, что произойдёт, если у вас есть нечто, состоящее в основном из водорода с небольшой добавкой силана. Может быть, вы можете получить то, что будет ближе к (металлическому) водороду?"

Выяснилось, что при давлении более 6 гигапаскалей происходит кристаллизация системы SiH4-H2, а это куда более скромные условия, чем те, при которых в твёрдое состояние (но ещё даже не металлическое) переходит чистый водород. При этом, хотя содержание силана в самых насыщенных водородом образцах твёрдого сплава оказалось очень мало (до 1 молярного процента), влияние этого соединения на связи водород-водород было просто огромным.

Как обычно, для сжатия образцов учёные применяли алмазные наковальни (фото Wendy Mao).

Кстати, Мао известна нам по созданию другого экзотического материала — первого твёрдого сплава молекулярных водорода и кислорода. Ну а подробности нового эксперимента вы найдёте в статье в PNAS. Читайте также о сверхтвёрдых материалах, существующих под высоким давлением, суперионой воде и металлическом гелии.

http://www.membrana.ru/lenta/?9557

В дополнение к теме...
Ученые выяснили, как получить водород в металлическом состоянии

МОСКВА, 6 окт - РИА Новости. Водород в твердой металлической форме, который может оказаться прекрасным сверхпроводником или найдет применение в водородной энергетике будущего, можно получить при относительно небольших давлениях, добавив к его молекуле один атом лития, утверждают авторы исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ученые уже давно интересуются водородом в металлическом состоянии, в котором этот элемент, согласно теоретическим представлениям, может обладать весьма необычными физическими свойствами, например сверхпроводимостью. Кроме того, фиксация водорода в твердом соединении - крайне важная задача для развивающейся водородной энергетики будущего.

Тем не менее, теоретические расчеты показывают, что перевод водорода в твердое состояние требует применения огромных давлений - более 400 гигапаскаль (примерно четыре миллиона атмосфер) которые пока недостижимы в лабораторных условиях.

Группа ученых во главе с Роальдом Хоффманном (Roald Hoffman) из Корнельского университета в США с помощью математического расчета показала, что сочетание одного атома лития с двумя или шестью атомами водорода позволяет добиться получения металлического соединения, устойчивого в твердом состоянии при давлениях, в четыре раза меньших, чем для чистого водорода.

Авторы статьи отмечают, что это явление может наблюдаться и для других элементов периодической системы, с помощью которых можно добиться получения металлических водородных соединений с уникальными свойствами.

http://rian.ru/science/20091006/187726082.html
http://elementy.ru/news?newsid=431203

[Avtor]

Физики сделали из газа магнит
 
Физики из Массачусетского технологического института смогли заставить газ вести себя как магнит. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте института, а статья исследователей появилась в журнале Science.

В рамках исследования ученые охладили газ, состоящий из атомов изотопа лития 6Li, до температуры, близкой к абсолютному нулю. При этом небольшое количество газа было захвачено в оптическую ловушку. Анализ поведения образца позволил установить, что в какой-то момент он стал ферромагнетиком, то есть магнитные моменты атомов газа упорядочились определенным образом. При этом у газа возникла самопроизвольная намагниченность.

До настоящего времени подобное поведение наблюдалось только у металлов. О том, что газы способны быть ферромагнетиками, физики-теоретики предполагали достаточно давно, однако новая работа стала первым практическим подтверждением данной теории.

Ученые отмечают, однако, что в рамках нового исследования им не удалось зарегистрировать ферромагнетизм непосредственно, только косвенно. В рамках дальнейших исследований ученые надеются измерить намагниченность непосредственно.

Недавно физикам впервые удалось получить трехмерное изображение магнитного поля внутри твердого непрозрачного тела. Для этого ученые облучали образец спин-поляризованными нейтронами (нейтронами с заданным спином), анализируя полученное излучение.

http://lenta.ru/news/2009/09/18/magnet/
http://cybersecurity.ru/prognoz/78488.html

[KarpovSergei]

я бы тему переименовал:
Человечество на грани отупения.... Вообще экономический регресс хорошо совпадает с интеллектуальным. То ли я раньше не замечал, то ли сейчас приходится работать в такой среде - дибилизм повсеместный. У людей начался процесс атрофирования мыслительной ф-ции мозга...

[Avtor]

Физики подтвердили точность исторических датировок египетских царств

Физики подтвердили адекватность исторических датировок событий, происходивших в Древнем Египте, при помощи радиоуглеродного анализа. Статья исследователей появилась в журнале Science. Коротко о работе пишет портал ScienceNOW.

До настоящего времени ученые определяли хронологию Древнего Египта, ориентируясь, в первую очередь, по дошедшим до наших дней документам, а также астрономическим событиям, время которых сегодня можно вычислить с достаточно высокой точностью. В некоторых случаях эти два способа давали разные датировки того или иного события.

Авторы новой работы использовали метод радиоуглеродной датировки. Они определяли содержание изотопа углерода-14 в образцах растительных органических материалов, относящихся к различным периодам древнеегипетской истории. В течение жизни растения поглощают этот изотоп и накапливают его в своих тканях. Зная скорость радиоактивного распада углерода-14, ученые могут, исходя из его количества в древних образцах, вычислить их возраст.

Ученые собрали в различных музеях мира 211 различных предметов, найденных при раскопках в Египте. Для того чтобы уменьшить неточность датировки, ученые работали только с образцами из материалов, сделанных из растений, которые произрастали в интересующий специалистов период. То есть, специалисты работали с фрагментами тканей, корзин и пищи, уточняет портал Nature News.

Исследователи установили, что период Древнего царства начался между 2691 и 2625 годами до нашей эры, а Нового царства - от 1570 до 1544 года до нашей эры. Эти цифры слегка отличаются от принятых датировок, которые предполагают, что эти две эпохи начались позже. Чрезвычайно высокая точность данных, полученных после радиоуглеродного анализа (обычно точность этого метода не превышает 100-200 лет), ученые объясняют тем, что после проведения анализа они построили модель, включающую новые (радиоуглеродные) и старые (исторические) данные, и в рамках этой модели определили наиболее вероятные временные рамки. Модель основывалась на теореме Байеса, которая позволяет установить вероятность какого-либо события в ситуации, когда имеются только косвенные подтверждения, которые могут быть неточными.

http://lenta.ru/news/2010/06/18/egypt/
http://lenta.ru/articles/2010/06/19/dating/

[Avtor]

Снова об образовании нефти, угля, газа...
Бактерии могут превратить залежи угля в источники метана

МОСКВА, 23 июн - РИА Новости. Ученые впервые сумели показать, что бактерии, обитающие в грунте угольных месторождений при наличии в них проточной воды могут эффективно превращать углекислый газ в метан, сообщается в статье, опубликованной в июльском выпуске журнала GSA Bulletin.

Группа ученых во главе с Джениффер Мак-Интош (Jennifer C. McIntosh) из Аризонского университета в США, провели исследование микроорганизмов в угленосных геологических формациях в штате Луизиана. Исследователи выяснили, что широко распространенные бактерии, использующие углекислый газ и сам уголь в качестве пищи, в присутствии воды могут дополнительно перерабатывать СО2 и выделять метан в качестве побочного продукта.

Подобный механизм переработки веществ раньше не был известен ученым, так как СО2 не является природным газом и не встречается в подземных резервуарах подобно метану. В данном участке, на котором свои работы проводила Мак-Интош и её коллеги, углекислый газ был намеренно закачан под землю работавшей здесь раньше нефтяной компанией, пытавшейся таким образом повысить количество добываемой нефти.

В течение нескольких десятков лет эта скважина оставалась заброшенной, однако, как показали геологи, все это время бактерии перерабатывали СО2 с выделением метана, который можно использовать для энергетических нужд.

Согласно расчетам ученых, преобразование СО2 в метан происходит достаточно быстро, а потому идея закачки углекислого газа под землю в районах угольных месторождений с целью дальнейшей их разработки и получения природного газа не лишена смысла. С экологической точки зрения это намного выгоднее простого сжигания каменного угля.

По словам исследователей, для того, чтобы этот процесс работал, микроорганизмам, перерабатывающим СО2 в метан кроме самого углекислого газа и угля необходимы дополнительные питательные вещества - водород, соли уксусной кислоты и, что самое важное, - значительные количества воды, омывающей угольные месторождения.

Перспективность такого подхода к преобразованию угольных месторождений в источники возобновляемой энергии, по словам ученых, в настоящее время активно исследуется энергетическими компаниями, которые пока не готовы раскрывать свои наработки.

"Исследования в этой области чрезвычайно активны. Это не решит всех наших энергетических и экологических проблем, однако является одним из компонентов энергетики будущего", - приводит слова Мак-Интош Dicovery News.

http://eco.rian.ru/discovery/20100623/249401199.html

[Avtor]

В продолжение темы о неизвестных свойствах известных материалов...
Небывалое вещество показало путь к хранению энергии

В области топлива все рекордсмены, кажется, известны наперёд, ведь их "полезное содержание" зависит от давно изученных химических связей. Однако если заглянуть внутрь планет, там могут найтись материалы с необычными параметрами. И хорошо, что для такого поиска не обязательно спускаться в "преисподнюю" – достаточно и возможностей лаборатории.

Специалисты из университета Вашингтона (WSU) использовали сверхвысокое давление, аналогичное существующему в недрах Земли или бездне планет-гигантов, и создали невиданный прежде материал. По удельной ёмкости это – самое высокоплотное энергетическое хранилище химического типа.

Ведущий автор исследования профессор Чхонк-Шик Ёо (Choong-Shik Yoo) говорит о новом материале так: "Это наиболее сжатая форма хранения энергии, за исключением ядерной". Нетрудно догадаться, какие перспективы сулит освоение такой "упаковки" на практике.

Как поясняет пресс-релиз WSU, химики поместили внутрь алмазных наковален размером 5 х 8 сантиметров порцию дифторида ксенона (XeF2). Это вещество используется для травления кремния в микроэлектромеханических системах, а также его задействуют при синтезе сверхпроводников.

В обычных условиях дифторид ксенона — твёрдый белый кристалл, диэлектрик, а его линейные молекулы находятся на сравнительно большом расстоянии друг от друга. Однако под высоким давлением картина радикально меняется: материал меняет структуру с молекулярной на атомарную, а кристаллическая решётка перестраивается, обеспечивая появление в образце металлических свойств.

При 50 гигапаскалях (500 тысяч атмосфер) XeF2 превращается в красноватый XeF4 (тут имеется в виду элементарная ячейка кристалла) с двумерной слоистой графитоподобной решёткой. Причём этот материал является уже полупроводником.

При сжатии выше 70 ГПа соединение трансформируется в чёрный состав с металлическими свойствами — XeF8 (его, к слову, учёные наблюдали впервые). Решётка этого материала составлена уже из сложных многогранников, формирующих "тугие" трёхмерные связи. (Детали раскрывает статья в Nature Chemistry.)

Авторы работы изучили свойства необычного варианта фторида ксенона при давлении до миллиона атмосфер с лишним, поразившись его новым свойствам.

Химики установили, что перераспределение электронов в оболочках атомов, вызванное колоссальным давлением и сближением молекул исходного вещества, а также частичная делокализация электронов (которые тем самым смягчают силы отталкивания, действующие между атомными ядрами) обеспечивают выстраивание в таком кристалле новых химических связей.

Особенно учёных заинтересовало то, что связи эти оказались очень сильными. Фактически в ходе опыта происходило преобразование энергии механического давления в химическую с ультравысокой плотностью.

Учёные полагают, что дальнейшее развитие этих опытов может привести к появлению нового класса энергетических материалов и топлива, необычных устройств для хранения энергии, суперокислителей для уничтожения химических и биологических агентов, к созданию новых высокотемпературных сверхпроводников.

Правда, от первых опытов по получению необычного материала до реальных устройств, которые могли бы его использовать (вроде топливных элементов или батарей), — дистанция огромного размера. Нынешняя работа пока представляет больше академический интерес.

И всё же надо вспомнить, что все великие изобретения человечества начинались с простых экспериментов. Предвидел ли, к примеру, Луиджи Гальвани, как изменит мир электричество, когда размышлял над препарированной лягушкой, у которой дёргалась лапка при соприкосновении с металлическим скальпелем?

http://www.membrana.ru/articles/inventions/2010/07/05/180100.html

[Avtor]

Человек в экстремальных условиях...
Австралийский экстремал прыгнет с высоты 36,5 километров

(00:14) 15.07.2010

Австрийский экстремал Феликс Баумгартнер собирается прыгнуть с парашютом с высоты 120 000 футов (36,5 км). Если он осуществит задуманное, то не только побьет абсолютный рекорд высоты прыжка, но и станет «сверхзвуковым человеком», то есть тем, кому удастся в свободном падении преодолеть скорость звука. Попытка намечена на конец этого года и является частью проекта Red Bull Stratos.

Пока самым «высотным» парашютистом считается американец Джо Киттинджер, который в рамках проекта Excelsior совершил 16 августа 1960 года прыжок с высоты 100 000 футов (30,5 км). На эту высоту его поднял специально разработанный стратостат (кстати, все высотные прыжки совершаются именно с таких летательных аппаратов). Киттинджер установил сразу несколько абсолютных рекордов: высоты полета на стратостате, высоты относительно свободного падения (у Киттинджера за плечами был маленький стабилизирующий парашют) и скорости, развитой человеком без использования транспорта. Падение продолжалось 4 мин 36 сек, а на некоторых участках скорость составляла около 1000 км/ч, вплотную приближаясь к скорости звука.

Рекордный прыжок Киттинджера был третьим по счету. В первом прыжке с высоты 23, 3 км подвел стабилизирующий парашют, который должен был помогать спортсмену сохранять определенное положение тела в ходе свободного падения. Из-за преждевременного раскрытия парашюта Киттинджер начал вращаться с частотой около 120 оборотов в минуту. От перегрузок он потерял сознание, и ему удалось спастись лишь благодаря автоматической системе раскрытия основного парашюта.

Подобные прыжки совершались не для того, чтобы пощекотать нервы любителей экстремальных видов спорта, а ради испытаний перспективных технологий, которые использовались для разработки и изготовления скафандров для астронавтов и гермокостюмов для пилотов исследовательских самолетов-ракетопланов типа Х-15 и высотных самолетов-разведчиков типа U-2 и SR-71. Кроме того, они помогали получить ответ на важный практический вопрос: сможет ли летчик или астронавт, покинувший свой летательный аппарат в верхних слоях атмосферы, пережить столь длительное падение. Не случайно аварийно-спасательная система шаттлов рассчитана на спасение астронавтов до высоты 30,5 км, то есть до той отметки, с которой, как доказал Киттинджер в 1960 году, можно прыгнуть и остаться в живых.

Разумеется, не остался в стороне от подобных экспериментов и СССР. Требования к скафандрам по обеспечению безопасного спуска космонавта после покидания кабины корабля были в СССР даже жестче, чем в Америке. Это не удивительно – ведь космонавты, летавшие по программе «Восток», в отличие от американских астронавтов, вынуждены были катапультироваться на высоте 7-8 км. Катапульта также позволяла в случае аварийной ситуации покинуть космический корабль после взлета на высотах до 40 км. Для отработки высотно-прыжковых характеристик космических скафандров решено было осуществить два стратосферных прыжка. Чтобы условия эксперимента были максимально приближены к «боевым», был построен стратостат «Волга», гондола которого имитировала спускаемый аппарат космического корабля.

Полет «Волги» состоялся 1 ноября 1962 года. Двое опытных парашютистов-испытателей – Евгений Андреев и Петр Долгов, покинули гондолу на высоте 25 458 метров. По плану эксперимента Андреев должен был совершить затяжной прыжок, а Долгов – раскрыть парашют сразу после отделения от стратостата. О том, как разворачивались события, рассказал известный советский парашютист-испытатель Василий Романюк:

"Отделившись от гондолы, Андреев 30 секунд летел спиной вниз, чтобы не подвергать обледенению гермошлем. Скорость падения в разреженной атмосфере была около 900 км/час. Потом он повернулся лицом вниз и начал осуществлять управляемый полет. Когда Андреев увидел, что летит в сторону Волги, он развернулся на 180 градусов и стал планировать в другую сторону. Во время падения у него мерзли руки, и Евгений пытался сжимать пальцы в кулак. Но тогда площадь «рулей» уменьшалась, и парашютист срывался в штопор.

На высоте 8 км начало замерзать остекление гермошлема, земля стала видна хуже. На 252-й секунде свободного полета парашютист почувствовал рывок – это был сигнал, что до земли осталось 1500 м. Пролетев еще 18 секунд, Евгений дернул кольцо парашюта. Приземление произошло благополучно. Несмотря на большой вес, Андреев устоял на ногах. Итак, Евгений Андреев пролетел в свободном падении 24 500 метров за 270 секунд. Раскрытие купола произошло на высоте 958 метров."

В конце 1990-х – начале 2000-х годов превзойти достижение Киттинджера и Андреева намеревался и австралиец Родд Миллнер. Он планировал подняться на высоту 40 км на воздушном шаре и оттуда совершить свой прыжок. Разумеется, для этого ему нужно было специальное оборудование, включая скафандр. Обращались Миллнер и его коллеги за помощью в разработке данного оборудования и к российскому предприятию НПО «Звезда». Именно на «Звезде» были спроектированы и изготовлены все советские/российские космические скафандры и летные гермокостюмы, и организация эта по праву считалась мировым лидером в создании такого рода изделий. Но сотрудничество со «Звездой» не сложилось. Причина – ограниченность средств Миллнера и его команды. Видимо, ему так и не удалось получить необходимое оборудование для своего прыжка, ибо он его до сих пор не совершил.

Следующим в списке идет отставной полковник французских ВВС Мишель Форнье. В 2008 году, в возрасте 64-х лет он пытался замахнуться на рекорды Андреева и Киттинджера, но потерпел неудачу. Стратостат во время наполнения гелием просто отделился от гондолы, где должен был находиться Форнье, и уплыл в небо. В 2010 году Форнье предпринял вторую попытку, и вновь его постигла неудача.

Итак, в настоящее время наиболее вероятным кандидатом на новый рекорд является Феликс Баумгартнер. Напомним, что Киттинджер, хоть и прыгнул с большей высоты, чем Андреев, тем не менее, использовал стабилизирующий парашют, а поэтому полностью свободным его падение назвать нельзя. Таким образом, Баумгартнеру, чтобы стать самым «высотным» и «свободнопадающим» парашютистом нужно не просто подняться на высоту более 30,5 км (рекорд Киттинджера), но пролететь в свободном падении без каких-либо стабилизирующих или тормозящих устройств более 24,5 км (рекорд Андреева).

http://cybersecurity.ru/space/98098.html

[Avtor]

Ученые: верхний слой атмосферы Земли уменьшился и остыл

(14:51) 29.08.2010

Исследователи пришли к выводу о том, что один из верхних слоев атмосферы нашей планеты уменьшается в результате низкой солнечной активности. Это может показаться опасным, но для спутников, говорят специалисты, данное обстоятельство - несомненный плюс. В результате того, что аппараты испытывают меньшее сопротивление от газов, с которыми они сталкиваются на орбите, аппараты могут увеличить продолжительность работы.

С другой стороны, космический мусор также не испытывает сопротивления и также может оставаться на околоземной орбите дольше. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале американского геофизического союза Geophysical Research Letters, солнечная активность была на необычайно низких уровнях с 2007 по 2009 год. За этот период атмосферный слой, называемый термосфера (90-480 км над поверхностью планеты), значительно остыл и сжался в размерах.

Это обстоятельство снизило плотность газа, с которым сталкиваются спутники во время полета по орбите вокруг планеты. Согласно оценкам исследователей уже сейчас плотность по самым скромным оценкам упала на треть, что значительно больше, чем в период прошлого солнечного минимума.

"Наша работа показывает, что солнечные циклы - это не только традиционные 11-летние периоды, но и явления, способные переходить из одного цикла в другой, - говорит автор исследования Стэнли Соломон из американского Национального центра атмосферных исследований. - Мы убедились, что не все минимумы солнечных циклов равнозначны".

По его словам с 2007 по 2009 годы на Солнце почти не фиксировалось новых пятен и заметных бурь.  "С более низкой плотностью термосферы наши спутники получают увеличенный ресурс работы. Это хорошая новость для тех спутников, что уже работают. Но это также и плохая новость, так как тысячи уже отработавших элементов космического мусора тоже будут дольше находиться на орбите", - говорит он.

http://cybersecurity.ru/prognoz/101502.html

[Avtor]

Солнце поможет производить сталь без парниковых выбросов

МОСКВА, 10 сен - РИА Новости. Ученые разработали метод производства стали с помощью солнечной энергии без выбросов СО₂ в атмосферу, что может сократить общемировые парниковые выбросы на четверть, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Chemical Communications.

Разработка Стюарта Лихта (Stuart Licht) из университета имени Джорджа Вашингтона и его коллег подразумевает концентрирование солнечной энергии и использование ее световой и тепловой составляющих. Первая применяется для выработки электричества с помощью солнечного элемента, а вторая - для нагревания и плавления сырья. Оба процесса - электрический и тепловой - используются одновременно для получения железа из оксидных минералов, гематита Fe₂O₃ и магнетита Fe₃O₄.

В современных металлургических процессах сталь получают отливкой при температуре около двух тысяч градусов Цельсия. Такой нагрев требует большого количества энергии, выработка которой сопровождается мощными выбросами СО₂ в атмосферу. Лихт и его коллеги предложили альтернативный подход. В их установке плавление минералов происходит при температуре всего 800 градусов Цельсия в расплаве карбоната лития LiCO₃. При этом с помощью вырабатываемого солнечным элементом электрического тока расплав можно подвергнуть электролизу с выделением на электродах металлического железа.

В результате энергозатраты на производство железа резко сокращаются, а сам процесс оказывается углеродно-нейтральным, то есть не сопровождается выбросом углекислого газа в атмосферу.

Такой способ добычи железа из руды не требует больших металлургических комбинатов и может быть налажен вблизи крупных городов. Согласно расчетам авторов публикации, его повсеместное внедрение может привести к радикальному сокращению всех парниковых выбросов на планете примерно на 25%.

Описанный процесс получил называние STEP (Solar Thermal Electrochemical Photo) и уже демонстрировался в прошлом для получения водорода, и поглощения углекислого газа. Основным нововведением разработчиков является инновационный метод плавления минералов, в возможность реализации которого мало кто верил. Кроме того, ученым потребовалось подобрать дешевый и надежный материал электродов для добычи железа из расплава, которые бы выдерживали высокие температуры.

"Производство стали по технологии STEP будет очень эффективным с точки зрения стоимости и позволит разместить его в новых географических зонах, например, поближе к крупным городским агломерациям или регионам с большим количеством солнечных дней", - сказал Лихт, слова которого приводит интернет-издание Chemistry World.

http://eco.rian.ru/discovery/20100910/274254072.html

[Avtor]

Древние греки могли видеть комету Галлея

Небесное событие, замеченное древними греками между 466 и 467 годами до нашей эры, могло быть одним из самых ранних зафиксированных случаев наблюдения кометы Галлея в истории человечества. Как сообщает научный журнал New Scientist, писания древнегреческих астрономов, наблюдавших за падением метеорита на севере Греции примерно в тоже время, также указывают на наличие светящегося объекта в небе. Если эти сведения подтвердятся, то первое официальное свидетельство о появлении этого небесного тела произошло почти на 226 лет раньше, чем предполагали историки. Ранее считалось, что первыми прохождение кометы наблюдали китайские и вавилонские астрономы, в 240 году до нашей эры.

Исследователи университета Бригам Янг из Прово, штат Юта, Эрик Хинтц и Дэниэл Грэм проследили траекторию кометы Галлея вплоть до времен существования древнегреческой цивилизации и обнаружили, что ее можно было наблюдать невооруженным глазом на протяжении 75 дней между июнем и августом 466 года до н.э. Ученые также изучили рукописи Аристотеля, повествующие о падении крупного метеорита, «величиной с воз телеги», на территории государства.

Древнегреческий философ в своей научной работе «Метеорология» описывает падение объекта «выгоревшего цвета» и добавляет, что в это время «в западной части неба была видна комета». «Трудно заглядывать так далеко в прошлое, ведь комета – это не затмение, которое можно рассчитать с предельной точностью», - заявил Хинтц в интервью Би-би-си.

Тем не менее астроном выразил уверенность в том, что их подсчеты окажутся верны и добавил, что комета попалась на глаза грекам на три орбиты раньше, чем китайцам.

Любопытно, что по результатам исследований древние китайцы и вавилоны вели гораздо более скрупулезное наблюдение за небесными телами, чем греки, однако архивы европейской цивилизации должны помочь при подсчете общей продолжительности нахождения кометы в пределах видимости. Несмотря на удивительное совпадение между проходом кометы и падением метеорита, ученые скептически относятся к потенциальной взаимосвязи между двумя явлениями.

«Конечно, непосредственная связь между метеоритом и кометой смотрелась бы крайне изящно, если бы кусок Галлеи упал на землю, – отмечает Хинтц. – Но я все же склоняюсь к тому, что это всего лишь забавное совпадение». «Газета.Ru»

http://gazeta.ru/news/science/2010/09/13/n_1546496.shtml

[Avtor]

Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию по физике за 2010 год

(13:47) 05.10.2010

В Швеции продолжается так называемая нобелевская неделя, когда объявляются лауреаты этой престижной в научном мире награды. Вчера стал известен обладатель премии за 2010 год по медицине, им стал британец Роберт Эдвардс, создавший технологию искусственного оплодотворения.

Сегодня нобелевский комитет объявил имена лауреатов премии по физике. Согласно решению комитета, в 2010 году эту премию получили ученые Андрей Гейм и Константин Новоселов, которые в 2005 году создали такой перспективный материал, как графен. Оба эти специалиста впервые опубликовали данные о графене в 2005 году. Отметим, что Андрей Гейм сейчас работает в Нидерландах и преподает в Университете Неймегена, а также в Университете Манчестера. Родился Гейм в Сочи, тогда как в СССР он обучался в Московском Физико-техническом Университете. Константин Новоселов сейчас также работает в Манчестерском университете в Великобритании.

Графен является двухмерной модификацией обычного углерода. Слой атомов углерода толщиной в один атом соединяется посредством sp² связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и хорошей теплопроводностью.

Высокая подвижность носителей заряда делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.

Основным из существующих в настоящее время способов получения графена, в условиях научных лабораторий основан на механическом отщеплении или отшелушивании слоёв графита. Он позволяет получать наиболее качественные образцы с высокой подвижностью носителей. Этот метод не предполагает использования масштабного производства, поскольку это ручная процедура. Другой известный способ — метод термического разложения подложки карбида кремния гораздо ближе к промышленному производству. Поскольку графен впервые был получен только в 2004 году, он ещё недостаточно хорошо изучен и привлекает к себе повышенный интерес.

Считается, что на основе графена можно сконструировать баллистический транзистор. В марте 2006 года группа исследователей из технологического института штата Джорджии заявила, что ими был получен полевой транзистор на графене, а также квантово-интерференционный прибор. Исследователи полагают, что благодаря их достижениям в скором времени появится новый класс графеновой наноэлектроники с базовой толщиной транзисторов до 10 нм. Данный транзистор обладает большим током утечки, то есть нельзя разделить два состояния с закрытым и открытым каналом.

http://cybersecurity.ru/prognoz/104554.html
http://lenta.ru/articles/2010/10/05/graphene/
http://www.membrana.ru/lenta/?10823