Ученые рассчитали опасный уровень моря в районе АЭС Аккую
Профессор кафедры термогидромеханики океана с коллегами из Института океанологии им. Ширшова, компании МорТрансНИИПроект и Государственного института океанографии им. Зубова рассчитали возможные экстремальные колебания уровня моря в районе атомной электростанции Аккую, вызванные цунами, ветром, волнами и приливами. Вероятностные характеристики опасного повышения уровня моря в районе оцениваются с использованием гидродинамического моделирования и исторических данных. Результаты опубликованы в журнале Russian Meteorology and Hydrology.
Программа для анализа динамики липидов PCAlipids
Ученые рассчитали кинетику переноса электрона по слою графена с дефектами
Графен как новый тип электрода на углеродной основе имеет большой потенциал для применения в биосенсорах, солнечных элементах, а также топливных элементах. Производительность графена сильно зависит от его структуры и электронных свойств, которые оказывают существенное влияние на кинетику окислительно-восстановительных процессов. Сотрудник кафедры физики высокотемпературных процессов МФТИ совместно с коллегами из Института высоких температур теоретически исследовал кинетику переноса электрона на дефектном графене. Оказалось, что электрохимические свойства графена в значительной степени зависят от типа дефекта. Из-за малой квантовой емкости графена кинетика переноса электрона может модулироваться изменением емкости двойного слоя. Предсказаны отклонения потенциальной зависимости константы скорости от кинетики Батлера — Фольмера. Результаты опубликованы в журнале Electrochimica Acta.
Новый метод расчета коэффициента диффузии нанопузырьков
Диффузия нанометровых пузырьков в твердых телах — важный вопрос в теории радиационных повреждений материалов. Например, газообразные продукты деления движутся через объем ядерного топлива в основном в пузырьках. Значит, скорость диффузии пузырьков напрямую влияет на высвобождение продуктов деления из топливной матрицы. Сотрудники лаборатории суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния рассмотрели движение пузырьков в кристаллической решетке. Теория о движении пузырьков пересмотрена, и предложен метод неравновесной ускоренной молекулярной динамики в градиенте давления. Новый подход значительно ускоряет расчеты коэффициента диффузии для пузырьков нанометрового размера и открывает возможность проведения более точных, специфичных для материала расчетов диффузии газонаполненных нанопузырьков в ядерном топливе. Результаты опубликованы в журнале Journal of Nuclear Materials.
Джозефсоновскими переходами оказалось возможно управлять
Переходы «сверхпроводник — ферромагнетик — сверхпроводник» существуют в состояниях 0 и π, а переходы между ними определяются температурой и толщиной ферромагнитного слоя. Сотрудник лаборатории терагерцевой спектроскопии совместно с коллегой из Унивеситета Тарту (Эстония) показал, что при наличии внешнего магнитного поля, перпендикулярного слоям сверхпроводника, переходами можно управлять. Путем изменения соотношения коэффициентов диффузии в сверхпроводящем и ферромагнитном слоях эти управляемые полем переходы могут быть активированы при любых значениях обменной энергии в ферромагнетике. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Ученые повысили термостабильность LOV-домена
LOV-домены — распространенные белковые модули-фотосенсоры, найденные как в бактериях, так и в археях и эукариотах. Их модифицированные версии нашли широкое применение в биологии — в флуоресцентной микроскопии и оптогенетике. Одним из важных параметров таких молекулярных инструментов является их стабильность. Недавно сотрудниками Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ был обнаружен LOV-домен из бактерии Chloroflexus aggregans, обитающей в горячих источниках и адаптировавшийся к высоким температурам. В новой статье они показали, что обнаруженный белок может быть дополнительно стабилизирован с помощью рационального белкового дизайна — замещения имеющихся аминокислот на сохраняющиеся пролины. Хотя температура плавления мутированного белка повышена лишь на 2 °C, данный результат интересен, поскольку белок изначально был термостабилен, а мутация с большой вероятностью может быть перенесена и на другие LOV-домены. Результаты опубликованы в журнале Crystals. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и при участии ученых из Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена (Германия).
Нанолабиринты из оксида цинка
Сотрудник МФТИ вместе с коллегами из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова исследовал свойства кристаллов оксида цинка. Они были выращены на поверхности сапфира. Оказалось, что при предварительном нанесении тонкого слоя серебра на сапфир оксид цинка образует лабиринтоподобные наностены. Фотолюминесценция при комнатной температуре наностен ZnO более чем в два раза сильнее, чем у ZnO, выращенного на голом сапфире. В наностенах ZnO возбуждаются случайные электромагнитные волны с достаточно низкими энергиями. Результаты опубликованы в журнале Optical Materials.
Ученые из МФТИ изучили генераторы низкотемпературной плазмы
Сотрудники кафедры общей химии описали плазмохимический реактор, предназначенный для изготовления гибридной плазмы, и получили результаты спектрометрических измерений его реакционного объема. Реактор использовался для приготовления биосовместимых тонких пленок хитозана. Эксперименты показали, что модификация пленок хитозана в гибридной кислородной плазме улучшает их гидрофильные свойства. Также этот способ имеет преимущества по сравнению с модификацией в ВЧ-разряде или электронно-лучевой плазме, когда они используются по отдельности. Бактерицидный эффект гибридной плазмы был обнаружен в тестах культур Escherichia coli. Результаты опубликованы в Russian Physics Journal.
Распространение волн от локализованного источника
Сотрудники кафедры математики и математических методов физики исследовали проблему распространения волн, генерируемых локальным источником на двумерной решетке. Дискретная задача сводится к непрерывной задаче Коши, и ответ на нее строится с использованием модифицированного канонического оператора Маслова, включающего окрестность фронта ведущей волны. Авторы анализируют сильные и слабые дисперсионные эффекты, зависящие от шага решетки как функции величины начального возмущения. Результаты опубликованы в Russian Journal of Mathematical Physics.
Ламинарно-турбулентный переход, спровоцированный шероховатостью на краю пластины
Ламинарно-турбулентный переход — одна из самых сложных проблем современной науки. Несмотря на большое количество теоретических, вычислительных и экспериментальных достижений, понимание перехода неполно. Сотрудник лаборатории математического моделирования нелинейных процессов в газовых средах экспериментально исследовал поведение сверхзвукового потока воздуха при столкновении с небольшим препятствием. Он расположил на краю пластины с регулируемым закруглением неровность в виде цилиндра высотой 1 мм и такого же диаметра. Конструкция обдувалась потоком газа со скоростью, в 6 раз превышающей звуковую. Исследования проводились в диапазоне чисел Рейнольдса, где число Рейнольдса вычислено из местоположения шероховатости и параметров потока. Результаты опубликованы в журнале Fluid Dynamics.
Ингибитор ферментов рестрикции-модификации первого типа
Сотрудники Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ выделили белок ArdB и его мутант, не обладающий антирестрикционной активностью. Оказалось, что совыделение ДНК как при выделении белка с использованием ионообменной и аффинной хроматографии, так и при выделении тотальной ДНК из клеток, предварительно обработанных формальдегидом, имеет место лишь с нативным белком. Это подтверждает гипотезу блокирования белком ArdB процесса транслокации ДНК через R-субъединицы фермента рестрикции-модификации I типа. Результаты опубликованы в журнале «Биохимия».
Сотрудники кафедры компьютерного моделирования МФТИ проанализировали влияние двигателя самолета на потоки воздуха у крыла
Расчетные методы получения аэродинамических характеристик самолета дополняют данные аэродинамического эксперимента, особенно при совершенствовании местной аэродинамики, а также при определении вклада двигателя. Модели на основе граничного условия «активный диск» могут быть усовершенствованы для ситуаций слабой и умеренной аэродинамической интерференции за счет учета профилей переменных в воздухозаборнике, сформированных при работе вентилятора. Ученые рассмотрели применение вариантов граничного условия «активный диск» в расчетном исследовании вклада работающего двигателя в аэродинамические характеристики компоновки. Они показали, что подход надежен при решении задач слабой и умеренной аэродинамической интерференции. Работа двигателя оказывает слабое влияние на суммарные аэродинамические характеристики компоновки на малых углах атаки, но вызванные этим фактором вклады компонент заметны и имеют разный знак, что указывает на необходимость анализа такого взаимодействия. Результаты опубликованы в «Инженерном журнале: наука и инновации».
Ученые рассмотрели описание астрофизических потоков плазмы
Цель плазменной астрофизики — изучение и описание потока вращающейся плазмы, чтобы понять эволюцию различных объектов во Вселенной: от звезд и планетных систем до галактик и скоплений галактик. Профессор кафедры космической физики совместно с коллегами из Института космических исследований рассматривает фундаментальную задачу описания и изучения астрофизических потоков плазмы путем исследования ее общих свойств, характеризующих различные объекты во Вселенной. Обсуждаются магнитогидродинамические уравнения мелкой воды (однослойные и двухслойные модели) и двумерные магнитогидродинамические уравнения в качестве основы для изучения крупномасштабных течений в астрофизике плазмы. Авторы представляют новую систему уравнений во внешнем магнитном поле. Результаты опубликованы в журнале Atmosphere.
Термический или электрический
Сотрудники лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур нанесли линии серебра на стеклянные и пластиковые подложки при помощи аэрозольной струйной печати. Полученные линии спекали двумя способами, а именно термическим и электрическим методами. Оказалось, что удельное сопротивление линий на стеклянной подложке, спеченных двумя способами, составляет примерно 12 мкОм*см. При этом удельное сопротивление линий на пластиковой подложке, спеченных электрическими и термическими методами, составляет 11,1 и 17,2 мкОм*см соответственно. Таким образом, электрическое спекание позволяет достичь меньшего удельного электрического сопротивления линий на пластиковой подложке, чем термическое спекание, что дает возможность получать проводящие гибкие структуры с лучшими характеристиками. Результаты работы опубликованы в журнале Functional Materials and Advanced Technologies.
Ученые из МФТИ изучили нижние полосы оператора Шредингера со специфичным потенциалом
Сотрудники кафедры математики и математических методов физики исследовали квазиклассическое приближение нижних полос оператора Шредингера с периодическим двумерным потенциалом с тригональной симметрией. Также авторы рассмотрели случаи, когда потенциал имеет одну или две ямы в элементарной ячейке. Получена экспоненциально малая асимптотика ширины зоны и найдены дисперсионные соотношения. Решение этой проблемы стало первым шагом в изучении более сложной (и более интересной с физической точки зрения) проблемы туннельных эффектов во вращающихся димерах. Результаты опубликованы в журнале Theoretical and Mathematical Physics.
Исследованы свойства пленок из пористого органостекла
Сегодня растет спрос на высокоскоростные электронные устройства во всех сферах жизни. Сотрудник кафедры микро- и наноэлектроники совместно с коллегами из Института физики и технологий им. К. А. Валиева и МИРЭА оптимизировали химический состав новых материалов с низкой диэлектрической проницаемостью. Подобные материалы внедряются для сокращения задержек сигнала. Авторы наносили на твердую поверхность пленки из пористого органосиликатного стекла. Их изготавливали из смеси тетраэтоксисилана (TEOS) и метилтриэтоксисилана (MTEOS) с различными соотношениями поверхностно-активного вещества Brij 30. Осажденные пленки содержат различные концентрации концевых метильных групп, которые пропорциональны концентрации MTEOS. Увеличение концентрации метильной группы путем изменения отношения TEOS/MTEOS уменьшает пористость, диэлектрическую проницаемость и модуль Юнга, а также увеличивает средний радиус пор. Скорость травления в плазме хорошо коррелирует с количеством атомов фтора, проникающих в поры. Повреждение плазмы радикалами фтора зависит от концентрации углерода в пленках. Результаты опубликованы в Journal of Vacuum Science & Technology A.
Ученые доказали эффективность параметризации с помощью хук-переменных
Функции Шура играют важную роль в современной математической физике. Они являются решениями билинейных уравнений Хироты, отправной точкой для различных триангулярных деформаций, которые приводят к функциям Джека, Макдональда и Керова. Профессор кафедры общей физики совместно с коллегой из Института физики им. П. Н. Лебедева рассмотрели новый тип многокомпонентных КП-𝛕-функций — 𝛕-функции Матисса. Эти функции преобразованы при помощи хук-переменных. Результаты опубликованы в журнале Physics Letters B.
Ваше мнение о дайджесте, а также информацию о своих статьях, выступлениях и проектах для публикации в последующих выпусках можно присылать на почту nebolsina@phystech.edu. Дайджест выходит раз в две недели. Следующий — 13 апреля.
