Международная группа исследователей открыла новую структуру льда, представляющую собой одномерные цепочки, составленные из пятиугольников, образованных молекулами воды. Исследователи полагают, что открытие позволит разработать новые материалы для обработки облаков с целью искусственного вызова осадков.

Компьютерное изображение цепочки, состоящей из пятиугольников. (Рисунок из Nature Materials, 2009, doi:10.1038/nmat2403)

Хотя строение обычного льда на макроуровне достаточно хорошо изучено, мы обладаем куда меньшей информацией о его строении на наноуровне – в особенности о том, какое строение лед имеет на поверхности своих кристаллов, контактирующей с окружающей средой, в особенности в условиях, моделирующих условия в верхних слоях атмосферы. Один из авторов проекта, доктор Ангелос Микаэлидес (Dr. Angelos Michaelides) отмечает, что в результате его работ впервые продемонстрировано, что лед может образовывать протяженные одномерные цепи из пяти-, а не шестиугольных структур.

Группа ученых из Университета Коннектикута (University of Connecticut) смогла существенно увеличить квантовый выход люминесценции однослойных углеродных нанотрубок. Это изобретение может получить широкое применение в медицинских изображающий системах и ряде других близких областях.

Профессор Фотиос Пападимитракопулос (фото с сайта University of Connecticut)

Результаты исследований только что опубликованы в журнале Science. Эффект от повышения квантового выхода люминесценции выражается в том, что нанотрубка светится более ярко при возбуждении излучением ИК-диапазона. Исследователи сумели довести значение упомянутого показателя до двадцати процентов (предыдущий рекорд составлял всего 0,5 процента). Добиться таких результатов позволила оригинальная технология покрытия нанотрубок слоем одного из синтетических производных рибофлавина (витамин В2), который устраняет дефекты поверхности, вызванные хемосорбцией молекул кислорода. Авторы работы запатентовали свое изобретение.

По словам ведущего химика Университета Фотиоса Пападимитракопулоса (Fotios Papadimitrakopoulos), который руководил данными исследованиями, процесс нанесения покрытия можно представить себе следующим образом: тончайшая трубка вставляется в другую, чуть большего диаметра, причем разница в диаметрах настолько мала, что в ходе операции с поверхности удаляются все выступающие чужеродные элементы. Химикам удалось поместить нанотрубку в своеобразный «рукав» из химически активного вещества, как поясняет ученый.

Циклический пептид поставил под вопрос существующую теорию о принципах работы белков-антифризов рыб.

Гликопротеиды-антифризы [antifreeze glycoprotein (AFGP)] были выделены в 60-е годы ХХ века из крови антарктической рыбы Chaenocephalus aceratus. Белок связывается с кристалликами льда, не давая им вырасти до опасных размеров, тем самым позволяя животным переносить температуры ниже –2°C.

Гликопротеин AFGP помогает антарктическим рыбам переносить холод. (Рисунок из Chem. Commun., 2009, DOI: 10.1039/b815917c)

Син-Ичиро Нисимура (Shin-Ichiro Nishimura) из Университета Хоккайдо разработал способ получения синтетических аналогов природных AFGP (syAFGP). Искусственные белки-антифризы были получены в надежде найти соотношение между строением и свойствами антифризов. Предварительно полученные Нисимурой результаты позволили предположить, что для проявления свойств антифриза белок должен обладать α-спиралевидной вторичной структурой. Однако синтезированные циклические аналоги гликопротеидов-антифризов (cyAFGPs), вторичная структура которых исключает образование α-спирали, демонстрируют еще большую активность в ингибировании роста ледяных кристаллов.

Исследователи из Великобритании получили материал, способный к запасанию больших количеств водорода, в то время как их коллеги из Китая разработали способ быстрого высвобождения H₂.

Дизайн кристаллической решетки способствует адсорбции водорода при высоком и низком давлении, что увеличивает емкость материала. (Рисунок из Chem. Commun., 2009, 1025)

Мартин Шрёдер (Martin Schröder) из Университета Ноттингема смог получить новый пористый материал для хранения водорода с существенно увеличенной емкостью [1]. Пинг Вонг (Ping Wang) из Академии Наук Китая обнаружил, что высвобождение водорода из аминоборанов может быть ускорено за счет их механического перемалывания совместно с гидридом магния [2].

Полученный Шрёдером материал для хранения водорода – координационный полимер, содержащий ионы меди(II). Полимер может запасать до 10 массовых процентов водорода при давлении 77 бар и температуре 77 K, такая емкость к настоящему времени является максимальной.

Другое требование, ключевое для развития водородной энергетики, заключается в методиках, способствующих быстрой «зарядке» материала водородом и его быстрому высвобождению, что должно обеспечить быстрый цикл зарядка-разрядка потенциальных двигателей на водороде.