Пресс-релизы АНИ "Фиан-Информ" http://fian-inform.ru Wed, 20 Jun 2018 16:11:55 +0300 ru-ru Размер имеет значение: что могут наночастицы http://fian-inform.ru/optika/item/574-nanochastitsy http://fian-inform.ru/optika/item/574-nanochastitsy

В ФИАНе сконструирована и запущена установка для получения наноразмерных материалов на основе металлов и их оксидов. Материалы в дальнейшем найдут применение как компоненты оптически активных материалов, органо-неорганических композиционных материалов различного назначения, например, лакокрасочных и полиграфических материалов, сорбентов в устройствах для очистки воды, а также для создания новых систем диагностики и лечения различных заболеваний. Автор работы Н.А. Булычев награжден премией Правительства Москвы молодым ученым.

nab 1Установка для получения наноразмерных материалов, созданная в ФИАНе. Верхняя часть – ультразвуковой излучатель, нижняя – кавитационная камера с жидкостью

 

    Получение частиц нанометрового размера (1 нм = 10−6 мм) является перспективным направлением современной науки, так как подобные материалы проявляют особые свойства, не характерные для макроскопических частиц. В отделе люминесценции ФИАН под руководством ведущего научного сотрудника, доктора химических наук Николая Алексеевича Булычева создана система для получения наноразмерных материалов в акустоплазменном разряде.

    Акустоплазменный разряд – само по себе необычное, мало изученное на данный момент физическое явление. Чтобы его наблюдать, в жидкость (например, в воду) погружаются электроды из материала, частицы которого необходимо получить. К ним прикладывается напряжение, вызывающее пробой, и из электродов начинают вылетать частицы. Не все из них долетают до противоположного электрода, некоторые охлаждаются по пути и образуют нужный нам материал. В то же время на область между электродами оказывается интенсивное ультразвуковое воздействие, генерируемое специальным излучателем. Ультразвук должен быть настолько сильным, чтобы в жидкости начала происходить кавитация.

     Кавитация – явление, проявляющееся при распространении интенсивных звуковых волн в жидкостях.

 

    «Каждый плавал в море и видел, что такое продольное волна: волнуется море, и в такт ему колеблются растения на дне. Звук – тоже продольная волна, и при большой интенсивности звуковых колебаний в фазе разрежения в толще воды появляются разрывы, полости. Эти "пузырьки" схлопываются и порождают вторичную ударную волну, которая как раз и может дробить твердое вещество на частицы. Кавитация очень опасна для гребных винтов кораблей и насосов, так как может их разрушать, однако ученые смогли поставить ее на службу науке – кавитация сделала возможным получение мелких частиц с необычными свойствами», – объясняет Николай Алексеевич.

 

    Диспергирование (измельчение) частиц ультразвуком – хорошо известный метод получения наноматериалов, однако совмещение режима кавитации с плазменным разрядом – новаторский подход ученых ФИАНа. Кавитация превращает жидкость в особую среду, занимающее промежуточное положение между жидкостью и паром, а значит, меняет ее электрические свойства. Соответственно, получаемые частицы обладают особыми свойствами. Химические методы дают возможность создать частицы более правильной формы, а вот поверхность частиц, полученных в акустоплазменном разряде, является «дефектной» из-за взрывного характера процесса кавитации. Такая поверхность позволяет получать особые оптические свойства: «дефекты» в веществе светятся гораздо ярче, чем однородная поверхность. Кроме того, поверхность полученных в акустоплазменном разряде частиц «активирована», т. е. лучше взаимодействует с другими частицами и соединениями, что дает возможность синтезировать новые вещества, например, комбинировать органические и неорганические составляющие. Разработанный метод позволяет получать наночастицы металлов и оксидов металлов, в том числе благородных, различные формы углерода (например, популярные сегодня нанотрубки и нановолокна), а также частицы типа «ядро-оболочка», в которых внутренняя и внешняя части состоят из различных соединений.

 

nab 3 

Спектры фотолюминесценции наночастиц оксида вольфрама, полученных в плазменном разряде под действием ультразвука: черный график – в присутствии кавитации, красный – без кавитации. При равных концентрациях частиц, интенсивность излучения от материала, полученного в присутствии кавитации, значительно больше

 

nab 2Протекание акустоплазменного разряда с активным выделением водорода

    Спектр применения получаемых наночастиц крайне широк. Они могут быть использованы в оптике при создании современных светоизлучающих устройств, например, перестраиваемых источников излучения высокочастотного, терагерцового диапазона – это локаторы, детекторы аэрозолей, сканеры, или люминофоров, устройств оптической памяти, квантовых генераторов и детекторов ионизирующего излучения. В медицине – для направленного воздействия на клетки. Было показано, что наночастицы могут внедряться в раковые клетки и уничтожать их под действием слабого ультразвука. Медицина вообще может стать одним из главных потребителей наноразмерных материалов: наночастицы, взаимодействуя с белками крови, способны влиять на ход различных реакций в организме, что может быть использовано для ранней диагностики и предупреждения болезней.

    Описанный метод получения наночастиц может применяться и в непрерывном потоке жидкости. Частицы, образуемые при воздействии разряда и ультразвука на поток, а также сопутствующие процессу ультрафиолетовое излучение и электрическое поле обладают способностью уничтожать в воде вредные микроорганизмы. В результате сотрудничества Н.А. Булычева и ученых из Чили, технология плазменной очистки была внедрена в этой латиноамериканской стане, где нехватка чистой воды является серьезной проблемой для населения.

     Наконец, стоит отметить, что в процессе протекания акустоплазменного разряда активно разлагается жидкая среда, и, если она состоит из водородсодержащих молекул, то синтезируется и выделяется газообразный водород. При этом есть два важных преимущества – относительно высокий энергетический КПД и возможность использования в качестве жидких сред сырья очень низкого качества – вода с примесями органики, спирты, фенолы, альдегиды, их смеси и эмульсии. В свете роста популярности водорода как «зеленого топлива» подобный способ его получения также представляет большой интерес.

 

    «Явление акустоплазменного разряда интересное, многообещающее, и его возможности далеко не исчерпаны», – говорит Николай Алексеевич. – «Сейчас одна из ближайших задач, которую я вижу, это создание методики синтеза наночастиц смешанных оксидов металлов, где кристаллическая решетка состоит из атомов разных металлов и кислорода. Такие соединения весьма сложно синтезировать традиционными методами, а они очень перспективны при создании новых люминесцентных керамик различного назначения, например, источников УФ-излучения в практически значимом диапазоне с высоким квантовым выходом. Так что будем работать, и, как говорилось в фильме "Бриллиантовая рука" про премию: "Дай Бог – не последняя!"».

 

nab

Н.А. Булычев рядом с установкой по очистке воды,
работающей на основе предложенной им технологии

 

 

К. Кудеяров, АНИ «ФИАН-информ»

____________________

От редакции.

1. Иллюстративные материалы предоставлены Н.А. Булычевым.

2. Дополнительно Вы можете ознакомиться с результатами исследований в публикациях:

1) A.S. Averyushkin, A.N. Baranov, N.A. Bulychev, M.A. Kazaryan, A.D. Kudryavtseva, M.A. Strokov, N.V. Tcherniega, K.I. Zemskov. Stimulated Low Frequency Raman Scattering in Cupric Oxide Nanoparticles Water Suspension. Optics Communications, 2017, Vol. 389, p. 51-53.

2) N.A. Bulychev, M.A. Kazaryan, A.S. Averyushkin, A.A. Chernov, A.L. Gusev. Hydrogen Production by Low-Temperature Plasma Decomposition of Liquids. International Journal of Hydrogen Energy, 2017, Vol. 42, 20934-20938.

3) A.E. Erokhin, I.V. Smetanin, S.M. Mikhailov, N.A. Bulychev. Spectral shifts of stimulated Rayleigh – Mie scattering in Ag nanoparticle colloids, Optics Letters, 2018, Vol. 43. I.7, p.1593.

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Оптика Wed, 30 May 2018 09:53:00 +0300
Запуск суперколлайдера SuperKEKB: первое столкновение электронов и позитронов http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/573-belle2 http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/573-belle2

26 апреля 2018 года: в 00:38 по японскому времени в международном научном центре KEK (г. Цукуба, Япония) произошло первое столкновение электронов и позитронов в суперколлайдере SuperKEKB. Детектор Belle-II, установленный в точке столкновения пучков, впервые зарегистрировал процесс электрон-позитронной аннигиляции (аннигиляции материи и антиматерии), в результате которой образовались новые частицы, в том числе содержащие пары b анти-b кварков. Это первое электрон-позитронное столкновение в лаборатории физики элементарных частиц KEK за последние 8 лет; предыдущий коллайдер KEKB (и детектор Belle) остановил набор данных в 2010 году.

 

image 

 Одно из первых событий в детекторе Belle-II
Изображение предоставлено международной коллаборацией Belle-II

 

    Новый детектор Belle-II на суперколлайдере SuperKEKB был спроектирован и построен международной коллабораций, включающей более 750 ученых из 25 стран. По сравнению с предыдущим детектором Belle, детектор Belle-II обладает значительными преимуществами и позволяет детектировать и реконструировать события с существенно большей частотой за счет рекордной светимости коллайдера SuperKEKB, превышающую светимость коллайдера KEKB в 40 раз! За десятилетие работы планируется зарегистрировать более 50 миллиардов событий, содержащих пары B-анти-B-мезонов, что в 50 раз превышает весь образец данных проекта KEKB/Belle.

    Новый суперколлайдер SuperKEKB совместно с детектором Belle-II, представляет собой научный комплекс, предназначенный для поиска Новой физики за пределами Стандартной модели с помощью измерения редких распадов элементарных частиц, содержащих прелестные и очарованные кварки, а также с помощью исследования распадов тау-лептонов. К основным задачам эксперимента Belle-II относятся поиск новых частиц, поиск причин доминирования материи над антиматерией, а также поиск ответов на другие открытые фундаментальные вопросы Вселенной.

    В марте 2018 года KEK начал новый этап запуска асимметричного электронно-позитронного коллайдера SuperKEKB с новой чрезвычайно сложной системой сверхпроводящих фокусирующих магнитов и с детектором Belle-II, установленным в точке взаимодействия. Впервые пучок электронов с энергией 7 ГэВ был успешно запущен и сохранен в высокоэнергетическом кольце 21 марта, а пучок позитронов с энергией 4 ГэВ в низкоэнергетическом кольце 31 марта. С тех пор прецизионная настройка сталкивающихся пучков ускорителя в точке взаимодействия детектора Belle-II продолжалась в течение нескольких недель.

    В отличие от Большого адронного коллайдера в ЦЕРН (Женева, Швейцария), являющегося ускорителем с самой высокой энергией сталкивающихся протонов, электрон-позитронный суперколлайдер SuperKEKB спроектирован для достижения рекордной светимости. Сегодня SuperKEKB является мировым лидером по светимости.

    Полностью пресс релиз можно найти на сайте: https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/26/0700/

    Подробную информация об эксперименте Belle-II на суперколлайдере SuperKEKB можно найти на сайте http://belle2.jp/

 

    Физики Лаборатории тяжёлых кварков и лептонов ФИАН являются членами международных коллабораций Belle & Belle-II (KEK, Япония). При их непосредственном участии создана самая большая по площади подсистема Belle-II, торцевой детектор для регистрации мюонов и долгоживущих нейтральных каонов.

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Масштабные эксперименты Fri, 27 Apr 2018 14:12:53 +0300
Сформирована научная программа РадиоАстрона AO-6: июль 2018 – июнь 2019 гг. http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/572-ra-bull-05042018 http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/572-ra-bull-05042018

 

В июне 2018 г. к концу подходит пятый год открытой научной программы наблюдений наземно-космического радиоинтерферометра РадиоАстрон. С июля 2018 года стартует новый, шестой, этап наблюдательной программы – АО-6 на 2018-2019 гг.

 

SRT

 Художественное изображение РадиоАстрона.
Источник: АКЦ ФИАН

 

    AO-6 традиционно была сформирована из поданных на конкурс предложений, куда принимались заявки двух типов: “ключевая научная программа” (KSP) и “общее наблюдательное время” (GOT).

     Подробнее с правилами конкурса можно ознакомиться на сайте конкурса.

    Научная экспертиза поступивших проектов осуществлялась международным научным советом экспертов проекта РадиоАстрон, результаты утверждены его руководителем, академиком Н.С. Кардашевым. В международный совет экспертов на период AO-6 вошли:

– Matthew Lister (председатель, Университет Пердью, США),

– David Jauncey (CSIRO, Австралия),

– Alexander Pushkarev (КрАО, Россия), Olaf Wucknitz (MPIfR, Германия),

– Benito Marcote (JIVE, Голландия),

– Liz Humphreys (Европейская Южная Обсерватория).

 

    В рамках периода АО-6 для наблюдений было отобрано 13 проектов:

• GOT: “Слежение за изменениями видности суперкомпактных водяных мазерных пятен с целью изучения межзвездной микротурбулентности”, PI: Hiroshi Imai (Университет Кагошимы, Япония);

• KSP: “Мониторинг субструктуры в дисках рассеяния радиоизлучения пульсаров”, PI: Carl Gwinn (UCSB, США);

• GOT: “Двумерное картографирование межзвездного рассеивающего экрана в направлении пульсара в Крабовидной туманности”, PI: Robert Main (CITA, Канада);

• GOT: “Эпизодическая аккреция и выброс вещества в процессе формирования массивных звезд по наблюдениям РадиоАстрона в линии воды 22 ГГц”, PI: Ольга Баяндина (АКЦ ФИАН, Россия);

• GOT: “Наблюдение ярких “водяных фонтанов” и звездных водяных мазеров с высоким угловым разрешением”, PI: Михаил Щуров (АКЦ ФИАН, Россия);

• GOT: “Необычное АЯГ PKS 0521-365 под пристальным взором наземно-космического РСДБ”, PI: Eduardo Ros (MPIfR, Германия; Университет Валенсии, Испания);

• KSP: “Исследование межзвездного рассеяния с помощью наблюдений субструктуры рефракционного рассеяния в АЯГ с помощью наземно-космического радиоинтерферометра РадиоАстрон”, PI: Михаил Лисаков (АКЦ ФИАН, Россия);

• KSP: “Структура яркого загадочного блазара AO 0235+164 с двадцатикратным увеличением”, PI: Leonid Gurvits (JIVE, Голландия; TU Delft, Голландия);

• GOT: “Измерение угловых размеров быстро движущихся компонент в мегамазере NGC 4258”, PI: James Moran (CfA, США);

• GOT: “Заглядывая в область формирования джета радиогалактики Лебедь А”, PI: Uwe Bach (MPIfR, Германия);

• KSP: “Исследование наиболее глубоких областей джетов АЯГ и их магнитных полей”, PI: Jose L. Gomez (IAA, Испания);

• GOT: “Наблюдения активных галактических ядер методом многочастотного синтеза на частоте 22 ГГц”, PI: Виктор Зуга (АКЦ ФИАН, Россия);

• GOT: “N113 – выдающийся водяной мазер в области звездообразования в Большом Магеллановом Облаке”, PI: Андрей Соболев (УрФУ, Россия).

 

    Из представленного списка приоритет "A" (высший) имеют четыре проекта, "B" – семь, "C" – два проекта. Соавторы заявок представляют 20 стран мира в количестве более 150 человек. Наибольшее количество исследователей – из России, следом идут Германия, Испания, США, Австралия и Канада.

 

АКЦ ФИАН для АНИ «ФИАН-информ»

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Масштабные эксперименты Wed, 11 Apr 2018 15:38:53 +0300
Ученым удалось рассмотреть область формирования джета в далекой галактике Персей А http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/570-ra03042018 http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/570-ra03042018

Международная команда исследователей, включающая учёных ФИАН, МФТИ и МГУ, с беспрецедентной точностью визуализировала образование струи плазмы в окрестности массивной чёрной дыры. Радиоизображение, сделанное с помощью комбинации телескопов в космосе и на Земле, позволило восстановить структуру струи с потрясающей детализацией на уровне всего лишь в пару сотен радиусов горизонта чёрной дыры. Астрономам впервые удалось достичь такого разрешения. Полученные данные заставляют астрофизиков пересмотреть устоявшиеся взгляды на формирование джетов. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.

 

RA 030418 1 

Коллаж схематически показывает наземно-космический интерферометр «Радиоастрон» (сигналы отдельных телескопов объединяются при помощи интерференции радиоволн) слева и восстановленное изображение струи в галактике «Персей А», изображённое в псевдоцвете.
Размер в треть светового года показан справа жёлтой линией.

Источник: Pier Raffaele Platania INAF/IRA (коллаж); АКЦ ФИАН (изображение РадиоАстрона)

 

    Массивные чёрные дыры в центрах галактик превосходят массу Солнца в миллиарды раз. Уже давно известно, что некоторые из этих массивных чёрных дыр выбрасывают струи плазмы, которая течёт со скоростью, близкой к скорости света. Такие струи плазмы, называемые джетами, формируются в окрестности чёрной дыры и могут выходить далеко за пределы родной галактики. Над вопросом о том, как формируются джеты, астрофизики бьются многие годы. Долгое время не было технической возможности увидеть структуру этих струй достаточно близко к месту их зарождения, что необходимо для прямого сравнения информации, полученной из наблюдений, с теоретическими моделями образования джетов. Полученные из наблюдений «РадиоАстрона» данные позволят проверить теоретические модели и зададут дальнейшее направление их развития.

    По сей день учёными обсуждаются базовые гипотезы формирования выбросов плазмы в галактиках. Есть две конкурирующие идеи, которые были предложены ещё на рубеже 70–80-х годов прошлого века.

 

RA 030418 2 

Фантазия художника на тему «Центр активной галактики с аккреционным диском
и яркой узкой симметричной струёй».

Источник: Вольфганг Штеффен, Институт астрономии
Национального автономного университета Мексики

 

    Одна – модель Блэнфорда-Знаека. В центре галактики находится сверхмассивная чёрная дыра массой в миллиарды масс Солнца. Она вращается, вокруг нее вращается аккреционный диск. Часть падающего на неё из аккреционного диска вещества, которая не засасывается чёрной дырой, выбрасывается наружу в виде струи. То есть узкий джет формируется благодаря крутящему моменту, получаемому от центральной сверхмассивной чёрной дыры.

    С этим представлением многие годы конкурировала модель Блэнфорда-Пейна. В рамках этой модели считается, что формирование горячих выбросов плазмы возможно через крутящий момент, уносимый от аккреционного диска. То есть сама черная дыра не играет ключевую роль в формировании джета.

    До последнего времени астрофизики, занимающиеся далекими галактиками, отдавали предпочтение модели Блэнфорда – Знаека: они склонялись к тому, что джеты в галактиках формируются центральной сверхмассивной чёрной дырой.

    Международная команда исследователей из восьми стран с помощью космического телескопа «РадиоАстрон» получила изображения джета, зарождающегося в окрестности центральной чёрной дыры галактики «Персей A» с ультравысоким угловым разрешением. Астрономам удалось получить детальное изображение основания джета в 10 раз ближе к границе чёрной дыры, чем это было возможно с наземными инструментами. Впервые получилось выявить новые детали области формирования струи.

    Полученные данные являются серьёзным аргументом в пользу гипотезы о том, что джет может формироваться с участием аккреционного диска. Возможно, что вклад в этот процесс от аккреционного диска даже является основным.

 

    «Мы публикуем первую карту "РадиоАстрона" для объекта, находящегося так близко к нам. Из-за его близости реализуемое линейное разрешение составляет величину всего лишь 12 световых дней на расстоянии 70 мегапарсек, или 230 миллионов световых лет! Благодаря такому беспрецедентному разрешению „РадиоАстрона“ мы увидели, что джет сразу стартует широким и имеет цилиндрическую форму. Быть с самого начала широким он может только при условии, если в его формировании значительную роль сыграл аккреционный диск. Это первый результат, который указывает на важность вклада диска», — комментирует соавтор этих результатов, заведующий лабораторией ФИАН и в МФТИ, член-корреспондент РАН Юрий Ковалев.

 

RA 030418 3 

Радиоизображение джета в галактике «Персей А», полученное «РадиоАстроном».
Источник: Giovannini et al., Nature Astronomy

 

    Раньше, из-за ограничения параметров наземных телескопов, астрономы не имели такого высокого углового разрешения при наблюдении джетов, поэтому не могли измерить ширину джета в его основании. Из-за этого, общепринятой точкой зрения являлось то, что джеты стартуют узкими, и, следовательно, они формируются центральной чёрной дырой.

    Благодаря возможностям «РадиоАстрона», авторы работы обнаружили, что ширина джета в самом основании составляет порядка тысячи радиусов Шварцшильда (этот радиус определяет размер горизонта событий чёрной дыры). А ведь, согласно устоявшимся представлениям, размер джета у его основания должен быть как минимум на порядок меньше.

 

    «Это может означать, что, по крайней мере, внешняя часть струи запускается с аккреционного диска, окружающего чёрную дыру. Наш результат ещё не опровергает текущие гипотезы, в которых джеты запускаются из эргосферы – области пространства рядом с вращающейся чёрной дырой. Но, надеюсь, он даст теоретикам представление о структуре струи вблизи места запуска и подскажет, как модернизировать модели», — заключает доктор Туомас Саволайнен из Университета Аалто в Финляндии.

 

Для справки

    В рамках международного проекта «РадиоАстрон» в 2011 году на околоземную орбиту был запущен космический радиотелескоп. Главный элемент аппарата – 10-метровое зеркало. При запуске оно было в сложенном состоянии, чтобы габариты не превышали 3,5 метра – диаметр ракеты. При выходе на расчётную орбиту 27 лепестков раскрылись и сформировали параболоид вращения размером 10 метров с точностью 1 миллиметр. Этот телескоп был построен Научно-производственным объединением им. Лавочкина. Головной научной организаций является Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, руководитель проекта – академик РАН Николай Кардашёв.

 

RA 030418 4 

Космический телескоп проекта «РадиоАстрон» готовится к запуску.
Источник: НПО им. С.А. Лавочкина

 

    «"РадиоАстрон" реализует рекордное угловое разрешение до нескольких микросекунд дуги, эквивалентное радиотелескопу диаметром 350 000 км – почти расстояние между Землёй и Луной. На Земле с нами работает до 40 крупнейших радиотелескопов по всему миру. Сигналы отдельных телескопов, синхронизированные с помощью атомных часов, объединяются вместе в интерферометре для получения изображения при помощи специализированной обработки данных», — рассказывает Юрий Ковалев.

 

RA 030418 5 

Наземные радиотелескопы, участвовавшие в наблюдениях «РадиоАстрона».
Источник: Paul Boven (boven@jive.eu). Изображение со спутника: Blue Marble Next Generation,
любезно предоставлено NASA Visible Earth (visibleearth.nasa.gov).

 

 

АНИ «ФИАН-информ», совместно с пресс-службами МФТИ и МГУ

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Масштабные эксперименты Tue, 03 Apr 2018 11:48:32 +0300
«Радиоастрон» разглядел галактический водяной мазер размером с Солнце http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/569-ra27032018 http://fian-inform.ru/masshtabnye-eksperimenty/item/569-ra27032018

Российская космическая обсерватория «Радиоастрон» совместно с наземными радиотелескопами из нескольких стран смогла обнаружить экстремально компактные детали в удаленном от Земли на 2 тысячи световых лет источнике мазерного излучения в линии водяного пара на частоте 22 ГГц – двойная деталь содержит компоненты размером с наше Солнце. Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal.

 

    «Мы обнаружили самую маленькую структуру, когда-либо наблюдавшуюся в галактических мазерах и это еще раз показывает, какими возможностями обладает наш радиоинтерферометр - мы смогли различить объекты размером с диаметр солнечного диска на расстоянии в 700 парсек, угловые размеры которых 3000 раз меньше, чем мог различить знаменитый космический телескоп "Хаббл"», – говорит один из авторов работы, Алексей Алакоз из Астрокосмического центра ФИАН.

 

    Мазерное излучение, как и лазерное, возникает в среде с инверсной населенностью энергетических уровней (в обычной среде ситуация обратная), иначе говоря, в среде, где число молекул или атомов, находящихся на верхнем уровне энергии, превосходит число молекул или атомов, находящихся на нижнем. Когда в такую среду попадает фотон с энергией, соответствующей разности энергий между уровнями, он вызывает процесс перехода молекул на нижний уровень с излучением когерентных фотонов (являющихся почти точной копией исходных), в результате чего происходит лавинообразное усиление излучения – лазерного (если это происходит в видимом диапазоне) или мазерного (в микроволновом).

    В межзвездном газе тоже могут возникать условия для генерации мазерного излучения в линиях некоторых молекул (в протозвездных и протопланетных дисках, областях звездообразования, оболочках проэволюционировавших звезд, остатках сверхновых, в окрестностях сверхмассивных черных дыр в других галактиках), при этом наиболее сильное излучение наблюдается в линиях воды (H2O), гидроксила (OH), метанола (CH3OH) и окиси кремния (SiO).

    Для работы космического мазера необходим постоянный приток энергии, создающий инверсную заселенность уровней путем накачки излучением (например, от молодой звезды) и/или столкновениями с молекулами газа. Необходим также отток энергии, обеспечивающий работу циклов накачки, а также достаточно большие размеры самих облаков газа, где может генерироваться излучение.

    В том случае, если происходит резкое изменение условий накачки или два (или более) облака газа в процессе движения совмещаются на луче зрения наблюдателя, возможно резкое усиление излучения – вспышка мазера.

    Наиболее эффективно космические мазеры работают в качестве усилителей фонового излучения, но для слабых мазеров хватает усиления собственного спонтанного излучения.

    С точки зрения наблюдателя мазерные линии выглядит как обычное излучение, но яркостная температура наблюдаемого источника (рассчитанная, как если бы это было тепловое излучение абсолютно черного тела) зачастую может достигать сотен триллионов градусов, а ширина линий может быть значительно меньше нормальной для теплового излучения. При этом на самом деле излучающий газ имеет относительно низкую температуру – обычно не более нескольких сотен градусов.

    Из-за их небольших угловых размеров (несколько миллисекунд дуги и меньше), очень высоких плотностей потока (до тысяч Янских) и узкой ширины линии (обычно около 0,5 километров в секунду и меньше), отсутствия поглощения пылью, мазеры позволяют исследовать кинематику и физические параметры областей звездообразования по всей Галактике и даже околоядерных областей в других галактиках.

 

cephaatlas    Международная команда «Радиоастрона» исследовала область активного звездообразования «Цефей А» (по имени созвездия), находящуюся на расстоянии около 2 тысяч световых лет от Земли в линии излучения молекулы воды на частоте 22 Гигагерца.

    Ранее в этой области в радиодиапазоне уже было обнаружено 16 компактных источников теплового радиоизлучения – большинство из которых, скорее всего – новорожденные звезды класса О или В в "коконе" из родительских газопылевых облаков. Эти объекты были описаны в работе Hughes & Wouterloot 1984, поэтому таким объектам присвоены названия начинающиеся с HW. Со многими из этих объектов также связано излучение мазеров воды и гидроксила, а в HW2 ранее было зарегистрировано излучение метанольных мазеров, то есть источников мазерного излучения в радиолиниях метилового спирта. В ноябре 2012 года эта область звездообразования была исследована «Радиоастроном» совместно с тремя наземными радиотелескопами, расположенными в России, Италии и Испании.

    В результате удалось обнаружить три очень компактных мазерных детали, не разрешаемых до конца даже на наземно-космических базах, что примерно соответствует разрешению радиотелескопа с диаметром зеркала в три с лишним раза диаметра Земли. Одна из этих деталей связана с областью HW2, где расположен массивный протопланетный диск. Две другие детали наблюдаются в окрестностях другого объекта, HW3Diii. Всего в этом объекте удалось разглядеть два сверхкомпактных ярких пятна мазерного излучения, каждое из которых имеет размеры, сопоставимые с диаметром Солнца.

    По одной из наиболее вероятных версий, рассмотренных в статье, поток газа от близкой массивной молодой звезды, связанной с объектом HW3dii наталкивается на препятствие, связанное с объектом HW3Diii (вероятно, на аккреционный диск вокруг молодой звезды), в результате взаимодействия с этим препятствием в потоке газа образуется вихревая дорожка (дорожка фон Кармана), а наблюдавшиеся на «Радиоастроне» объекты представляют собой ближайшую к препятствию пару вихрей (пару турбулентных ячеек), где уплотнившийся газ получает близкие к идеальным условия для возникновения мазерного эффекта. Другое возможное объяснение этих наблюдательных данных – мазеры в различных сгустках газа, попавших одновременно на луч зрения.

 

    «Вероятнее всего, мы наблюдаем взаимодействие струи газа, выброшенной соседней звездой с каким-то препятствием, например аккреционным диском вокруг другой звезды. В таких струях возникают турбулентные явления, самым красивым из которых является образование дорожки вихрей (мы видим это и на спутниковых снимках земных облаков). В этих вихрях и возникают наблюдавшиеся нами сверхкомпактные мазерные детали. Различить отдельные ячейки турбулентности до сих пор не удавалось, несмотря на то, что знания об их размере необходимы для построения теории строения и эволюции космических объектов. Для проведения таких измерений потребовался "Радиоастрон" – самый большой прибор, созданный человеком», – прокомментировал результаты космического проекта первый автор статьи, Андрей Соболев из Уральского федерального университета.

 

АКЦ ФИАН для АНИ «ФИАН-информ»

 

___________________________

От редакции. Изображение предоставлено авторами

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Масштабные эксперименты Wed, 28 Mar 2018 09:30:58 +0300
Термоядерный реактор под защитой http://fian-inform.ru/priborostroenie/item/568-iter http://fian-inform.ru/priborostroenie/item/568-iter

Физики из Отдела оптики низкотемпературной плазмы ФИАН создали и протестировали систему обнаружения малых концентраций веществ в газовых смесях. Работа нацелена на обеспечение безопасности термоядерного реактора ИТЭР, однако спектр возможных применений разработанного метода невероятно широк: от экологического контроля до диагностики заболеваний. Результаты исследования опубликованы в журнале Laser Physics Letters.

 

                ИТЭР – проект по созданию международного экспериментального термоядерного реактора, задачей которого станет демонстрация возможности коммерческого использования термоядерной энергии[1]. Запуск реактора, сооружаемого во французском исследовательском центре Кадараш, намечен на 2025 год. Для отвода избытков тепла реактор необходимо оснастить водяной системой охлаждения, что приводит к дополнительным трудностям: если водяные пары проникнут в плазменную камеру через микротрещины, это может привести к катастрофическим последствиям. Чтобы контролировать концентрацию водяного пара в плазме, сотрудниками Отдела оптики низкотемпературной плазмы ФИАН был предложен и успешно протестирован метод мультиспектральной актинометрии плазмы.

 

tskhai1 

Строительство термоядерного реактора ИТЭР
Источник изображения: scigeek.ru

 

    В ходе эксперимента ученые фиксировали интенсивность излучения, испускаемого двумя видами частиц: концентрация которых была известна (так называемых актинометров) и концентрация которых изучалась. Соотношение измеренных интенсивностей дало возможность сделать вывод о концентрации изучаемого вещества. В качестве актинометра учеными был выбран инертный газ ксенон, а концентрация воды определялась по излучению гидроксила OH, появляющегося при распаде молекул воды. Подобный подход позволил достигнуть рекордной чувствительности к натеканию водяных паров в реактор без существенного вмешательства в его конструкцию. Однако точность метода сначала вызывала некоторые сомнения, так как концентрация воды измерялась не напрямую, а рассчитывалась с использованием значений некоторых физических величин, не всегда известных точно в реальных условиях.

 

tskhai2 

Результаты эксперимента по измерению концентраций различных веществ в плазме инертных газов.
Измеренные величины отмечены символами, а результаты моделирования – сплошными линиями.
Можно заметить, что экспериментальные данные хорошо согласуются с результатами моделирования

 

    Чтобы проверить результаты оптической актинометрии, ученые ФИАНа определили концентрацию воды другим методом, позволяющим провести прямые измерения, пусть и с использованием более сложной установки. Таким методом стала лазерная спектроскопия: физики наблюдали за поглощением излучения лазера с длиной волны, соответствующей энергетическим переходам в молекулах воды. Чем больше была концентрация молекул, тем сильнее ослаблялся свет, проходящий через газовый разряд.

    Чтобы повысить чувствительность к малым концентрациям воды, было необходимо увеличить путь, проходимый лазерным излучением в исследуемой области. Это было реализовано благодаря оптическому резонатору, состоящему из двух зеркал с очень высоким коэффициентом отражения (99,99 %) – прежде чем покинуть резонатор, свет проходил путь длиной в несколько километров. По итогам эксперимента оказалось, что результаты актинометрии и спектроскопии совпали в пределах погрешностей.

 

tskhai3 4 

Слева фотография экспериментальной установки «Течь»,
справа – установка для совместных лазерных и актинометрических измерений.
Фотографии предоставлены экспериментаторами

 

    Таким образом, ученые подтвердили, что актинометрия может быть успешно использована для контроля концентрации водяных паров в плазме. Возможным препятствием на пути метода пока что является использование ультрафиолетовой области спектра, в которой излучает исследуемый гидроксил OH. Дело в том, что при продолжительном воздействии ультрафиолета многие оптические элементы могут разрушаться. Решением проблемы может стать переход к измерению концентрации молекул водорода, однако в таком случае для начала придется связать концентрацию водорода и концентрацию водяного пара теоретически.

    В то же время примененная для проверки актинометрии лазерная спектроскопия с использованием резонаторов также имеет широкий спектр возможных применений. Одно из них – измерение концентраций вредных веществ в атмосфере для контроля экологической ситуации. Подобная технология может быть использована в медицине: анализ состава выдоха человека способен выявить около 20 различных заболеваний. Наконец, метод может применяться в геологии: исследования атмосферы дадут людям возможность предсказывать поведение вулканов.

 

К. Кудеяров, АНИ «ФИАН-информ»

____________________________

              [1]       ИТЭР – изначально англ. International Thermonuclear Experimental Reactor; в настоящее время название связывается с латинским словом iter – путь. Более подробно о проекте см. статью Международный экспериментальный термоядерный реактор.    Назад к тексту ↑

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Приборостроение Thu, 15 Mar 2018 11:27:37 +0300
Рукотворная реальность кристально чистой воды http://fian-inform.ru/priborostroenie/item/565-xenozone http://fian-inform.ru/priborostroenie/item/565-xenozone

Предприятием-резидентом Троицкого технопарка ФИАН – ООО ИТЦ «Комплексные исследования» разработана технология очистки воды на основе процессов интенсивного окисления, на сегодняшний день уже имеющая опыт успешного внедрения на различных предприятиях. Уникальность технологии, в том числе, заключается в ее «всеядности», т.е. широком спектре применения – от бытовых до промышленных масштабов, и полном нивелировании вреда от токсичных загрязнений.

 

 

    Пожалуй, не найдется ни одного человека, который оспорил бы величайшую ценность такого природного ресурса как вода. Вода является средой обитания множества живых существ, определяет климат. Для человека она стала еще и важнейшим компонентом в промышленной деятельности: транспортная артерия, источник энергии, сырье, теплоноситель и т.д.

    Интенсивное использование воды в промышленных целях (зачастую с пренебрежением экологическими нормами) привело к проблеме загрязнения водных источников. Отдельные экологи заговорили о грядущем вымирании всего живого на планете: загрязнение воды пагубно влияет на развитие флоры и фауны, ведет к росту тяжелых заболеваний, в том числе онкологических, и ухудшению уровня жизни людей в целом. И хотя такие апокалиптические прогнозы сегодня вызывают определенный скепсис, ясно, что с загрязнением воды необходимо интенсивно бороться.

19238 s1    Среди множества различных загрязнений особую тревогу вызывают т.н. стойкие органические загрязнения – ядовитые химические вещества, оказывающие негативное влияние на здоровье людей и окружающую среду. Распространяясь по воздуху и воде, они, к тому же, весьма устойчивы к распаду, что приводит к заражению территорий, достаточно удаленных от места их непосредственного производства. В результате происходит их постепенное накапливание в растениях и организмах животных, потребляемых в пищу, а также нарастание загрязнения всей планеты. Источником токсичных органических соединений является, прежде всего, промышленное производство. Список «злоумышленников» весьма широк: практически любое производство в качестве побочного продукта получает те или иные токсичные органические соединения.

             Существует множество различных методов борьбы с подобными загрязнениями, которые обладают определенной степенью эффективности. Но наиболее перспективными являются процессы интенсивного окисления (АОР)[1], позволяющие производить деструкцию токсичных соединений до безопасных и биоразлагаемых.

    ООО ИТЦ «Комплексные исследования», которое является предприятием-резидентом Троицкого технопарка ФИАН, разработаны технологии, позволяющие производить очистку воды с использованием данной методики.

 

             Процессы, о которых мы говорим, хорошо известны, – рассказывает Евгений Юрьевич Щекотов, генеральный директор компании. – Вся технология связана с контролем процессов окисления в воде, реализованных в виде цепных реакций, которые в свое время исследовались академиком Семеновым Н.Н. и группой ученых. Собственно, академик Семенов за эти исследования получил Нобелевскую премию[2]. Мы же просто довели эти технологии до прикладного применения.

 

    Принцип очистки воды, заложенный в предлагаемой технологии, основан на деструкции токсичных органических соединений и их производных в результате интенсивного окисления, активированного с помощью гидроксильных радикалов (ОН-радикалы).

 

scheme OH 

Сравнение окислительного потенциала различных групп окислителей.
Иллюстрация предоставлена ООО ИТЦ «Комплексные исследования»

 

 

    Объясняет Сергей Викторович Изюмов, директор по развитию ИТЦ «Комплексные исследования»:

 

    Константы скоростей реакций гидроксильного радикала, – так называют соединение одного атома водорода с одним атомом кислорода (ОН-радикал), – с различными органическими соединениями в миллионы раз выше, чем, например, у озона! При столкновении с органической молекулой ОН-радикал, оторвав от нее атом водорода, превращается в воду, или разорвав двойную связь, присоединяется к молекуле. Органическая молекула в этом случае приобретает лишнюю валентность и легко окисляется кислородом, будучи до этого к нему нейтральной. Таким образом ОН-радикал активирует реакции окисления.

 

    Если процесс генерации ОН-радикалов поддерживать постоянно, то в результате будет иметь место длинная цепочка окислительных реакций, в результате которой образуются молекулы CO2, воды и некоего, более «легкого», органического соединения. Принципиально возможно полное разложение примесей, когда в качестве конечных продуктов останется лишь вода, CO2, некоторые соли и неорганические кислоты, которые образуются при наличии в органических соединениях азота, серы, хлора или других элементов.

    Но такой вариант не всегда оправдан экономически. Можно за счет частичного окисления перевести токсичное или трудноудалимое соединение в более легкую биоразлагаемую форму и на этом остановить процесс. А вот как узнать, достигнут ли желаемый результат, в какой момент остановить процесс окисления – это уже ноу-хау разработчиков.

    Предлагаемая методика принципиально отличается от наиболее распространенных сегодня методов очистки органических соединений, таких как фильтрация, окисление хлором и биологическая очистка. Во-первых, данные методы имеют выборочный спектр действия. Так, например, не все органические соединения можно отфильтровать, а некоторые из них не подлежат окислению хлором. Во-вторых, после них возникает новая проблема: куда девать полученный осадок, который также зачастую небезопасен для окружающей среды? В-третьих, проблемой являются невысокие скорости реакций и, следовательно, медленный процесс очистки.

    Главным преимуществом предлагаемой технологии является неселективный характер окисления, за счет чего появляется возможность перекрывания весьма широкого спектра токсичных соединений, а сама она приобретает характер универсальности: гидроксильным радикалам все равно, что окислять – органические соединения или же неорганические.

 

    Известна, например, международная база данных из более, чем 650 органических соединений, требующих нейтрализации. Так вот, бо́льшая часть этих веществ попадает в область наших возможностей, – продолжает Сергей Викторович. – Более того, хотя наша основная мишень – органические соединения, благодаря работе с окислителями мы можем попутно удалять и некоторые неорганические соединения (например, железо и марганец – основные «болевые» точки загрязненной воды), бороться с микробиологическими опасностями и т.д. Нашей технологии оказалось под силу даже улучшение органолептических свойств воды, таких как удаление постороннего запаха, вкуса и цветности.

    Такая универсальность технологии позволяет говорить о дальнейшем расширении спектра решаемых задач как относительно списка нейтрализуемых органических соединений, так и для удаления веществ техногенного происхождения.

 

    В основе технологии лежит применение различных принципов получения ОН-радикалов в воде. Один из них – использование уникального генератора озона и ОН-радикалов, запатентованного под названием XENOZONE, на базе эксимерных ксеноновых ламп, излучающих свет в ультрафиолетовом диапазоне с длиной волны 172 нм.

 

xenozone 

На рисунке: наверху – генератор XENOZONE;
внизу – схема очистки воды с помощью генератора XENOZONE.
Иллюстрация предоставлена ООО ИТЦ «Комплексные исследования»

 

    Использование вакуумного ультрафиолета эксимерных ксеноновых ламп генераторов XENOZONE направлено на одновременную реализацию двух процессов:

• получение гидроксильных ОН-радикалов и перекиси водорода H2О2 при облучении воды вакуумным ультрафиолетовым излучением;

• получение озона при облучении кислорода в воздухе.

Не менее важным является возможность встраивания предлагаемых систем в уже существующие системы очистки воды, что также позволяет повысить качество, скорость обработки загрязнений и расширить спектр нейтрализуемых веществ, а также обеспечить способность «подстраивания» системы под конкретные задачи заказчика.

 

    На сегодняшний день технология XENOZONE не просто научная разработка, а активно внедряемая на предприятиях система очистки. Среди предлагаемых объектов применения крупные предприятия, такие как АЭС, ТЭС, муниципальные водоканалы, предприятия микроэлектроники, а также небольшие организации – предприятия пищевой промышленности, бассейны.

 

 xenozone aes

Установка очистки конденсата и промывочной воды для Нововоронежской АЭС
(стоп-кадр видеосюжета «Системы очистки воды XENOZONE для промышленности и энергетики»)

 

 

         Рассказывает Евгений Юрьевич:

 

Одним из предприятий-заказчиков была Нововоронежская АЭС (НВ АЭС), где в 2015 году была запущена установка очистки конденсата от органических соединений. Как результат внедрения установки мы можем представить заключение миссии OSART МАГАТЭ[3].

 

    Помимо данного опыта, за «плечами» компании программы по очистке воды на муниципальных водоканалах Троицка и Подольска, Верхнетагильской ГРЭС и многих других.

 

xenozone tr 

Установка по очистке воды на предприятии водоканала Троицка.
Иллюстрация предоставлена ООО ИТЦ «Комплексные исследования»

 

    Летом 2017 года был успешно завершен проект по созданию установки очистки сточных вод от токсичных органических соединений из промышленных стоков предприятий микроэлектроники, осуществленный по заказу японской компании «SANBIC». Таким образом, можно говорить, что данная технология получила международное признание.

 

    Самое важное, на мой взгляд, состоит в том, что все работы – от «железа» до автоматизации и наладки – мы полностью проводим своими силами, на площадке Троицкого технопарка ФИАН. Для реализации крупных проектов, подобных Нововоронежской АЭС или Верхнетагильской ГРЭС, конечно, необходимы определенные финансовые вложения, которые мы обеспечиваем самостоятельно, за счет реализации небольших коммерческих проектов. Такое самоинвестирование – наша принципиальная позиция. И в этом мы также видим залог своего успеха, – отметил в заключение Сергей Викторович.

 

Е. Любченко, АНИ «ФИАН-информ»

____________________

От редакции. Дополнительно предлагаем ознакомиться с видеосюжетом, рассказывающим об опыте применения разработки на муниципальном предприятии по очистке вод Троицка.

 

Примечания:

       [1] Международное название процессов активного окисления: AOP – Advanced Oxidation Processes. К тексту ↑

        [2] Семенов Николай Николаевич – советский физико-химик, один из основоположников химической физики. Единственный советский лауреат Нобелевской премии по химии. Получил премию в 1956 г. «За исследования в области механизма химических реакций» (совместно с С.Н. Хиншелвудом). К тексту ↑

        [3] OSART (англ. Operating Safety Analysis Review Team) – группа анализа эксплуатационной безопасности. Миссии OSART имеют целью повысить эксплуатационную безопасность АЭС за счёт обмена опытом эксплуатации, накопленным в мире. Такие миссии проходят на различных АЭС мира. На основании проведённой ими оценки разрабатывается отчёт, содержащий описание положительной практики эксплуатации (признаваемой таким образом на международном уровне), а также предложения и рекомендации. Источник: (https://ru.wikipedia.org/wiki/Международное_агентство_по_атомной_энергии)

    Сайт OSART Good Practices: http://www-ns.iaea.org/reviews/good-practices.asp?s=7&l=49.    К тексту ↑

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Приборостроение Mon, 29 Jan 2018 09:18:07 +0300
Новые типы ЖК откроют дорогу 3D технологиям будущего http://fian-inform.ru/priborostroenie/item/564-ink http://fian-inform.ru/priborostroenie/item/564-ink

В лаборатории оптоэлектронных процессоров ФИАН ведется работа по созданию новых материалов, которые могут найти широкое применение в производстве жидкокристаллических дисплеев с рекордно высокой частотой смены кадров. Это позволит не только улучшить качество изображения, но и создать новые, более совершенные 3D-дисплеи.

 

    Жидкие кристаллы (ЖК) – особое состояние вещества, обладающее свойствами как жидкости, так и твердого тела. Важнейшим свойством ЖК является их способность менять ориентацию молекул при приложении электрического поля, что и позволяет использовать их для изготовления пикселей в экранах мониторов. С помощью поляризаторов можно пропускать или задерживать прошедший через ЖК свет, и, таким образом, формировать изображение.

    Более 70% современных дисплеев созданы с использованием нематических ЖК. Главная проблема подобных материалов – они долго восстанавливают свое начальное состояние после выключения электрического импульса, поэтому не могут менять свое положение быстрее, чем 140-160 раз в секунду. Такой частоты кадров достаточно для отображения 2D- видео, которое будет комфортно восприниматься человеческим глазом, однако современные технологии цветопередачи и создания 3D-изображений требуют более высокой скорости работы. Не могут обеспечить достаточную частоту кадров и современные OLED-дисплеи.

    Группа ученых ФИАН под руководством Игоря Николаевича Компанца создала и исследовала материалы, принадлежащие к классу смектических ЖК с сегнетоэлектрическими свойствами. Такие кристаллы устроены более сложным, «слоистым» образом. В ходе исследований были найдены несколько интересных режимов их работы, каждый из которых сможет найти свое применение в реальных устройствах.

 

    «В режиме пропускания данные ЖК ведут себя подобно нематическим кристаллам, однако время реакции молекул на электрическое поле уменьшается в 20 раз: c 1 миллисекунды до 50 микросекунд! Кроме того, возвращать молекулы в исходное состояние можно электрическим импульсом обратного знака. Это позволяет отображать на экране несколько тысяч кадров в секунду, что делает доступной технологию последовательной во времени смены цветов. В современных мониторах цвет каждого пикселя на экране формируют три субпикселя с фильтрами различных цветов: красного, зеленого и синего. Увеличив частоту отображения кадров в 3 раза, можно подавать каждый из цветов на один и тот же пиксель последовательно. Человеческий глаз не различает изображения, сменяющиеся быстрее, чем 25 в секунду, поэтому наблюдатель увидит цветное изображение без разделения на субпиксели, т.е. потребуется втрое меньше отображающих элементов. Более того, цвета будут более яркими, так как отпадает потребность в светофильтрах» – рассказывает Игорь Николаевич.

 

    Еще более многообещающим представляется применение новых материалов для формирования 3D-изображений. Самым популярным способом отобразить объемную картинку является стереоскопия: изображения для правого и левого глаза подаются на экран попеременно. Существуют различные варианты реализации этой технологии - как с применением специальных очков, так и без них. Использование смектических ЖК увеличит число ракурсов, с которых можно будет просматривать 3D-фильмы (то есть число мест для зрителей), а также сделает возможным одновременный просмотр разных телеканалов на одном экране несколькими пользователями. Другой возможный подход к 3D-отображению – вольюметрические дисплеи, визуализирующие в объёмном экране типа «аквариума» наиболее реалистичный световой макет трехмерного объекта или сцены. Учеными ФИАНа был создан и успешно протестирован экспериментальный макет такого устройства. (см. здесь)

 

ink1 14122017
Схема 3D-дисплея с объемным ЖК-экраном

 

    Исследованные жидкие кристаллы могут не только пропускать свет, но также и интенсивно рассеивать его. Режим рассеяния может быть включен и выключен столь же быстро, как и режим пропускания – за десятки микросекунд, однако любое из двух состояний кристалла может сохраняться десятки секунд или до прихода следующего электрического импульса. Такие ЖК позволят существенно снизить энергопотребление приборов, в которых не требуется частая смена кадров (например, электронных книг).

    Создание дисплейных экранов на основе исследуемых материалов может быть легко освоено производителями, так как технологии создания приборов на основе нематических и смектических ЖК близки. Существует также возможность получения пока дорогих смектических жидких кристаллов из достаточно дешёвых нематических путем добавления специальных примесей. Новый принцип создания ЖК был предложен и экспериментально проверен совместными усилиями сотрудников ФИАН, ИКРАН, Курчатовского центра, а также Политехнического университета Турина (Италия).

 

К. Кудеяров, АНИ «ФИАН-информ»

 

___________________

От редакции. Изображение представлено И.Н. Компанцом

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) Приборостроение Thu, 14 Dec 2017 09:28:08 +0300
В Самаре прошел XV Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/562-xv-sf-conf http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/562-xv-sf-conf

С 14 по 18 ноября 2017 года в Самарском филиале Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (СФ ФИАН) прошла очная конференция участников XV Всероссийского молодежного Самарского конкурса-конференции научных работ по оптике и лазерной физике. В конференции приняли участие более 100 молодых исследователей из Самары, Москвы, Санкт-Петербурга, Казани, Владивостока и других городов России.

 

sf conf2017 2
Участники XV Всероссийского молодежного Самарского конкурса-конференции
научных работ по оптике и лазерной физике
(Самара, 14-18 ноября, 2017)

 

    Конкурс-конференция организован СФ ФИАН совместно с Самарским национальным исследовательским университетом имени академика С.П. Королева и проходит при финансовой поддержке РФФИ, Министерства образования и науки Самарской области и Самарского студенческого отделения SPIE.

sf conf2017 3
Н.Н. Колачевский (ФИАН)

    Программа конференции включала лекции ведущих ученых, приглашенные доклады и конкурсные доклады. Интересные, содержательные актуальнейшие лекции по самым разным разделам оптики и лазерной физики и не только – одна из традиций Самарского конкурса-конференции. В этом году лекции были прочитаны нашими «постоянными» лекторами, которые не первый год вносят вклад в популяризацию современных научных знаний и развитие конкурса-конференции: М.В. Загидуллиным (СФ ФИАН, Самара), Н.Н. Колачевским (ФИАН, Москва), Н.Д. Кундиковой (ЮУрГУ, ИЭФ УрО РАН, Челябинск), А.В. Наумовым (ИСАН, Троицк, Москва), а также «открытиями» этого года В.И. Белотеловым (МГУ им. М.В. Ломоносова, Российский квантовый центр, Москва), В.П. Кандидовым (МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва), А.Д. Киселевым (ИТМО, Санкт-Петербург), И.В. Шишковским (СФ ФИАН, Самара).

 

sf conf2017 4
А.В. Наумов (ИСАН, МПГУ)

 

   Не менее интересными были и приглашенные доклады, сделанные молодыми кандидатами наук из Самарского университета и СФ ФИАН, ИСАН, КФТИ КазНЦ РАН, Саратовского университета им. Н.Г. Чернышевского, Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого. Некоторые докладчики еще совсем недавно были участниками Самарских конкурсов-конференции в секции студентов, а потом аспирантов. Думается, что полезной и своевременной для участников конкурса-конференции стала лекция В.Б. Киреева (МФТИ, Москва) по выявлению инновационного потенциала проводимых исследований.

    Непосредственно участниками конкурса-конференции было сделано 58 устных и 22 стендовых доклада. Студенты, аспиранты, молодые ученые представили результаты своих экспериментальных исследования и теоретических исследований по квантовой и когерентной оптике, нано- и биофотонике, квантовой электронике. Экспертная комиссия, в состав которой входят ведущие ученые СФ ФИАН, Самарского университета, ИСОИ РАН выявляла победителей и призеров конкурса-конференции.

 

sf conf2017 5
Во время стендовой секции

 

    Красивыми экспериментами, актуальностью тем и глубоким владением материала покорили экспертов и участников конференции молодые ученые из Института автоматики и процессов управления ДВО РАН (Владивосток). Евгений Мицай представил результаты исследования явления поверхностного плазмонного резонанса в изогнутом металлизированном одномодовом световоде и стал победителем в секции аспирантов и молодых исследователей. В студенческой секции первое место занял Сергей Сюбаев c исследованием по теме «Лазерная печать хиральных плазмонных наноструй вихревыми пучками». Большим объемом проведенных исследований, их глубиной и высокой практической значимостью характеризуются научные работы победителей секции Биофотоника аспиранта Саратовского государственного национального исследовательского университета им. Н.Г. Чернышевского Вадима Генина и студентки Самарского национального исследовательского университета им. С.П. Королёва Людмилы Шаминой. Вадим Генин представил работу «Исследование кинетики нагрева опухолей и окружающих тканей излучением ближнего ИК спектрального диапазона при введении в ткань золотых наночастиц». Сравнительный анализ результатов биохимических исследований и спектральных характеристик крови пациентов со злокачественными новообразованиями был проведен Людмилой Шаминой.

 

sf conf2017 1
Победители XV Всероссийского молодежного Самарского конкурса-конференции
научных работ по оптике и лазерной физике
(Самара, 14-18 ноября, 2017)

 

    Самарский конкурс-конференция по оптике и лазерной физике существует уже пятнадцать лет. И практически каждый год организаторы задают себе вопрос – а нужен ли именно конкурс? Не нужно ли ограничиться просто конференцией? Ведь, несмотря на очень большую работу, проведенную экспертной комиссией по выявлению лучших работ, высокую квалификацию и объективность каждого эксперта, наличие выработанной системы оценок научных работ и выступлений конкурсантов, распределение мест является субъективным. Тем не менее, думается, что конференции быть в ее обычном формате! Потому что именно интерес и внимание к работам конкурсантов со стороны ведущих ученых помогают сохранить традиционную атмосферу конкурса-конференции: доброжелательную, но с порою острыми и конструктивными дискуссиями, отстаиванием своих мнений и искренними попытками понять чужую точку зрения. Потому что места и дипломы – это совсем не главный итог конкурса-конференции. Главное, что конференция, кому-то помогла приобрести опыт выступлений и научных дискуссии, для кого-то стала местом встречи с единомышленниками и просто друзьями, способствовала рождению новых идей, новых проектов, созданию новых научных коллективов и долгосрочному сотрудничеству.

    А убедиться в том, что на конференции было очень много интересных и достойных работ, можно на сайте конкурса-конференции, где размещен Сборник материалов XV Всероссийского молодежного Самарского конкурса-конференции научных работ по оптике и лазерной физике. В Сборник вошли научные работы всех участников, а также аннотации лекций и приглашенных докладов. Избранные работы участников будут опубликованы в журналах «Краткие сообщения по физике», «Компьютерная оптика» и «Фотоника». По результатам семинара по биофотонике планируется выход специального выпуска журнала «Journal of Biomedical Photonics & Engineering».

 

А. Майорова, ученый секретарь конкурса-конференции (СФ ФИАН), для АНИ «ФИАН-информ»

 

_____________________

От редакции. Все фотографии предоставлены автором обзора

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) События и мероприятия Wed, 29 Nov 2017 14:19:56 +0300
Финтех, Регтех и ФИАН http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/561-fintex http://fian-inform.ru/sobytiya-i-meropriyatiya/item/561-fintex

21 ноября в ФИАН состоялось пленарное заседание III Международной научно-практической конференции «Финтех и Регтех: возможности, угрозы и риски финансовых технологий», организованной Росфинмониторингом при поддержке Министерства образования и науки России, ФАНО и Президиума РАН.

 

    Работа конференции была рассчитана на три дня с 21 по 23 ноября, на трех сессионных площадках. Первый день – открытие конференции и пленарное заседание – прошли в стенах ФИАН.

    В этот день конференцию посетили директор и представители Федеральной службы по финансовому мониторингу, представители ФАНО и Евразийской группы по противодействию легализации преступных доходов и финансированию терроризма, ученые и аспиранты институтов РАН, стран СНГ, Индии и Китая, а также преподаватели, аспиранты и студенты Сетевого института по противодействию отмыванию денег и финансированию терроризма (ПОД/ФТ), ведущих ВУЗов России и стран СНГ.

    Большую роль в организации и проведении всего мероприятия сыграли волонтеры – студенты и аспиранты МИФИ, а также – сотрудники МИФИ и ФИАН.

 

fintech1 
Н.Н. Колачевский приветствует участников III Международной конференции «Финтех и Регтех: возможности, угрозы и риски финансовых технологий»

 

    Открывая пленарное заседание, директор ФИАН Н.Н. Колачевский отметил:

 

    Сегодняшняя встреча позволит нам обсудить широкий спектр задач, поделиться идеями, обсудить назревшие проблемы в области цифровых финансовых технологий, которые, с одной стороны, открывают новые возможности для экономики. А с другой стороны, влекут за собой соответствующие риски в самых различных аспектах. 

    Мы собрались в Институте, где родилось несколько научных направлений, кардинально изменивших облик нашей жизни. В этих стенах, фактически, был создан первый лазер, заложены основы физики сверхпроводимости, и – многое другое. Как видим, эти стены стимулируют интерес к поиску жизненно важных решений и дискуссиям. Надеюсь, что и поставленные перед участниками Конференции проблемы и задачи найдут здесь если и не окончательное решение, то направление к ним.

 

    С приветственным словом к участникам конференции обратились директор Федеральной службы по финансовому мониторингу Ю.А. Чиханчин и первый заместитель председателя Комитета Государственной Думы по финансовому рынку И.Б. Дивинский. 

    Обрисовав общую ситуацию в области развития современных финансовых технологий и проблемы, вставшие перед международным сообществом, Юрий Чиханчин подчеркнул:

 

fintech2     На сегодняшний день финансовый мониторинг носит ярко выраженный междисциплинарный характер. Вопросы борьбы с отмыванием денег и противодействия финансированию терроризма требуют тесного взаимодействия органов государственной власти, специалистов в области финансов и права, научной и вузовской общественности. Указанные направления являются важными для экономики и безопасности России, вследствие чего им уделяется постоянное, неослабевающее внимание со стороны высшего руководства страны.

 

    В своем выступлении Ю.А. Чиханчин отметил высокий уровень качества подготовки специалистов в сфере финансовой безопасности, которую осуществляют в российских ВУЗах, бурное развитие научных исследований в данной области, которое выражается в росте научных публикаций и послевузовской подготовки. Но самое ценное, отметил Юрий Чиханчин, в росте не количества, а качества проводимых исследований. 

    Отдельно была отмечена значительная роль РАН в развитии нового направления исследований.

 

    «Президиум РАН поддержал соответствующие научные исследования по направлению создания системы искусственного интеллекта для совершенствования системы финансового мониторинга в Российской Федерации», – сказал Ю.А. Чиханчин. – «Ученые РАН, будучи специалистами самой высокой квалификации, внесли неоценимый вклад в создание Комплексной программы научных исследований (КПНИ) математическое и социально-экономическое моделирование в целях противодействия отмыванию денег и финансированию терроризма»

 

    Головным институтом по реализации этой программы стал ФИАН.

    Развитие цифровых финансовых технологий приводит к их проникновению во все сферы жизни государства и отдельных людей. На сегодняшний день нет единых международных стандартов, определяющих сущность такого явления как криптовалюта, нет общих правил производства и обогащения на рынке оборота виртуальных «денег», требований к участникам оборота. Нет даже понятийного аппарата. Все это вызывает обеспокоенность международного сообщества и приводит к появлению новых рисков, в том числе и в сфере ПОД/ФТ. Говоря о развитии современного финансового рынка, И.Б. Дивинский заметил:

fintech3 

    Финансовые технологии банков – уже не будущее, а свершившееся настоящее. Цифровая трансформация на рынке финансовых услуг изменили до неузнаваемости финансовый ландшафт не только России, но и большинства стран. Может оказаться, что банковские гиганты, доминировавшие в финансовом секторе на протяжение десятилетий, стали слишком громоздки и неповоротливы, чтобы адаптироваться в условиях постоянного быстрого развития финансовых технологий XXI века. Ограниченные системы вряд ли смогут отразить будущие атаки хакеров и террористических групп.

    Риски при внедрении новых технологий есть всегда. Все новое – это всегда риск безопасности. В финансовой сфере они особенно чувствительны, поскольку связаны с возможной потерей финансовых средств. Вдумайтесь: в последние годы наблюдается неуклонный рост киберпреступлений; причем, около 80 % из них имеют финансовые мотивы. 

    Необходимо создание новой финансовой системы: задача государственных регулирующих компаний и политиков – гарантировать развитие финансовых технологий таким образом, чтобы обеспечить максимальные возможности и свести к минимуму риски для нашего общества.

 

    Также со словами приветствия выступили Шкляев С.В., представитель Федеральной таможенной службы; Мурычев А.В., исполнительный вице-президент Российского союза промышленников и предпринимателей. В своих выступлениях они отметили актуальность вопросов, рассматриваемых на конференции, сложность задач, которые стоят перед исследователями, а также выразили надежду, что такой необычный сплав «физиков и лириков», собравшихся для их решения, непременно приведут к значимым результатам.

    В заключение торжественной части, обращаясь к участникам конференции с приветственным словом, представитель Президиума РАН Г.А. Месяц сказал:

fintech4 

    Еще год назад трудно было представить, что в таком профильном институте, полифизическом, каким является ФИАН, будут рассматриваться проблемы развития финансовых технологий. 

    Однако, когда возникла идея привлечения институтов РАН, мы увидели, что страна столкнулась с колоссальной проблемой, которую невозможно решить усилиями специалистов какой-то одной сферы деятельности. Стало понятно, что необходимо привлекать высшие достижения науки. 

    Думаю, работая в тесном сотрудничестве со специалистами правовой и финансовой сферы, представители академического сообщества будут относиться к этому так же, как раньше относились к иным вызовам времени. Фактически на протяжении многих лет в Академии наук решались вопросы защиты государства и его граждан от радиационных, электромагнитных, лазерных воздействий, иных форм уничтожения. Сейчас перед обществом возникли угрозы иного плана. И, на мой взгляд, в РАН было принято правильное решение – всячески помогать и способствовать этим исследованиям. Думаю, ученые активно подключатся к работе и будут всячески способствовать реализации поставленных задач.

 

    Проблемы и задачи, поставленные перед специалистами, столь сложны и многогранны, что для их решения необходимы усилия всего научного сообщества: представителей естественных, точных, социальных, экономических и других наук. Именно этим и определяется столь широкий спектр областей специализации участников конференции и разноплановость представленных докладов.

    Одним из первых докладчиков на пленарной сессии конференции стала директор Института законодательства и сравнительного правоведения при Правительстве Российской Федерации Хабриева Т.Я., поведавшая о результатах исследований основных тенденций развития российского законодательства ПОД/ФТ в свете международных стандартов. Она отметила, что «необходимо продолжать непрерывный научный поиск адекватных правовых решений» проблем в области ПОД/ФТ. В настоящее время, согласно результатам исследования, уже сложилась устойчивая модель правового регулирования в означенной области, состоящая из устойчивой международной правовой и динамично развивающейся национальной подсистем. Конечно, с учетом непрекращающегося развития, есть и проблемы. Так, слабо выстроена субъектная вертикаль нормативно-правового массива – федеральный, региональный и др. уровни, – что осложняет вопросы регулирования на местах. Существуют риски экспансии чуждых, иностранных, правовых образцов, которые будут либо слабо реализуемы, либо вообще неприменимы в условиях национальной специфики. Лавинообразное нарастание объемов правового регулирования приводит к диффузии нормативных актов, снижению эффективности их применения на местах. Однако понимание этих, и многих других, выявленных в результате анализа, проблем позволит оптимизировать нормативно-правовую базу, сделав ее эффективной и работоспособной.

    Большой интерес вызвал доклад ректора Национального исследовательского ядерного университета МИФИ Стриханова М.Н., который рассказал об опыте института по подготовке отечественных специалистов в финансовой сфере, признанных одними из лучших в стране. Михаил Николаевич отметил трудности и «подводные камни» подготовки специалистов данной сферы. Среди основных условий успеха он назвал: 1) обязательное развитие научной деятельности профессорско-преподавательского состава и стимулирование интереса к ней у студентов; 2) интернационализацию образования; 3) выработку современных образовательных механизмов; 4) долговременное сотрудничество с ведущими предприятиями, специализирующимся в сфере осуществляемых ВУЗом направлений подготовки, тесное взаимодействие с соответствующей индустрией; 5) дополнительное профессиональное образование, профессиональная подготовка и повышение квалификации.

    Далее последовала серия научно-исследовательских докладов представителей Высшей школы экономики, Государственного университета управления, ФИАН, ЦЭМИ РАН, ИМЭМО РАН. Каждый из докладов вызывал интерес, живую дискуссию, которая в перерыве продолжалась в кулуарах конференции. И даже то факт, что конференция закончилась уже поздним вечером не охладила пыл ее участников.

    Одной из основных ценностей этого мероприятия организаторы назвали возможность живого общения специалистов из различных областей, с помощью которого стимулируется выработка нетривиальных решений тех или иных задач, формулирование новых, до этого момента скрытых, проблем исследований в области финансовых технологий.

 

    В конце пленарного заседания было подписано соглашение о сотрудничестве между Федеральной службой по финансовому мониторингу и Российским союзом промышленников и предпринимателей. Как отметил после торжественной церемонии подписания Ю.А. Чиханчин,

 

    Росфинмониторинг считает весьма важной работу по противодействию легализации преступных доходов, требующей сложной и многоплановой работы и сотрудничества с представителями бизнеса, науки и образования. И этот факт нашел отражение в подписании данного документа.

 

fintech5
Подписание соглашения Ю.А. Чиханчиным (слева) и А.В. Мурычевым (справа)

 

Е. ЛюбченкоАНИ «ФИАН-информ»

]]>
info@fian-inform.ru (ФИАН-информ) События и мероприятия Fri, 24 Nov 2017 16:31:14 +0300