Край Будущего

Как же работают обычные линзы?

Линзы — это, по сути, оптические устройства, которые направляют свет в фокусную точку, позволяя нам делать четкие фотографии и видеозаписи. Однако, если вы когда-нибудь задумывались, почему современные смартфоны по-прежнему требуют нескольких объективов, занимая при этом значительное место, то вы не одиноки! Это связано с тем, что традиционные линзы должны быть достаточно толстыми, чтобы отклонять свет и создавать четкое изображение.

В последние годы в области оптики произошли значительные прорывы, и одним из таких достижений стали металинзы. Они плоские, легкие и, что самое главное, в 40 раз тоньше человеческого волоса! Эти устройства работают так же, как и обычные линзы, но благодаря использованию наноструктур, они могут радикально уменьшить свои размеры.

Исследователи из ETH Zurich создали специальную метаповерхность, состоящую из структур шириной и высотой всего в сто нанометров. Это позволяет им не только уменьшить размер линзы, но и изучать необычные свойства света, например, нелинейную оптику.

Преобразование инфракрасного света!

Теперь давайте поговорим о том, как эта новая линза работает. Когда инфракрасный свет с длиной волны 800 нанометров проходит через металинзу, она преобразует его в видимый свет с длиной волны 400 нанометров. Это происходит благодаря особой структуре ультратонких линз и составу материала, который позволяет достичь нелинейно-оптического эффекта.

Профессор Рэйчел Грейндж и ее команда разработали новый технологический процесс, который позволяет использовать ниобат лития для создания этих удивительных металинз. Они комбинируют химический синтез с прецизионной наноинженерией, что позволяет создавать линзы, которые могут быть использованы в массовом производстве.

Применение в реальной жизни.

Теперь, когда мы знаем, как работают эти удивительные линзы, давайте подумаем о том, как они могут изменить наш мир. Металинзы могут использоваться для защиты банкнот и произведений искусства от подделки, а также для создания новых микроскопических инструментов. Они могут даже помочь сделать инфракрасный свет видимым для простых камер, что значительно упростит работу с датчиками.

Итак, друзья, мир оптики становится все более удивительным благодаря таким инновациям, как металинзы. Эти ультратонкие линзы могут не только изменить подход к созданию оптических устройств, но и открыть новые горизонты в науке и технологиях.

Вы когда-нибудь задумывались, как блохи могут прыгать так высоко? Ответ кроется в их удивительном белке — резилине. И теперь, благодаря группе ученых из Университета RMIT в Австралии, этот белок может стать спасителем в борьбе с бактериями на медицинских имплантатах!

Как резилин стал антибактериальным героем?

Исследование, опубликованное в журнале Advances in Colloid and Interface Science, стало первым, которое продемонстрировало, как антибактериальные покрытия на основе резилин-миметических белков могут полностью предотвратить прикрепление бактерий к поверхностям. Профессор Намита Рой Чоудхури, ведущий автор исследования, уверена, что это открытие — важный шаг к созданию "умных поверхностей", которые не дадут шансов опасным бактериям, таким как MRSA.

"Эта работа показывает, как эти покрытия могут быть адаптированы для эффективной борьбы с бактериями — не только в краткосрочной перспективе, но и на длительный срок", — говорит она.

После операций на имплантатах бактерии часто находят себе уютное местечко, несмотря на все меры стерилизации. Это приводит к инфекциям и необходимости использования антибиотиков, что, как вы знаете, не всегда эффективно, особенно с учетом растущей устойчивости к ним. Нам нужны новые решения, и резилин может стать одним из них!

Чоудхури объясняет: "Мы разработали эту поверхность так, чтобы полностью предотвратить первоначальное прикрепление бактерий и образование биопленок, что снизит уровень инфицирования".

Резилин: от блох до медицины!

Теперь давайте поговорим о самом резилине. Этот белок, содержащийся в организме насекомых, обладает невероятной эластичностью, позволяя блохам подпрыгивать более чем в сто раз выше своего роста. Но его суперспособности не заканчиваются на этом! Резилин также биосовместим и нетоксичен, что делает его идеальным кандидатом для медицинских применений, от имплантатов до хирургических инструментов.

Исследователи создали несколько форм покрытия из модифицированных резилинов и протестировали их на бактериях E. coli и клетках кожи человека. И вот, что они обнаружили: эти покрытия на 100% эффективны в борьбе с бактериями, а также хорошо взаимодействуют со здоровыми клетками.

Доктор Нисал Ванасингха, соавтор исследования, добавляет: "Как только они вступают в контакт, покрытие нарушает целостность мембран бактериальных клеток, что приводит к их гибели".

Преимущества резилиновых покрытий.

Покрытия на основе резилина имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными антибиотиками. В отличие от них, резилин не создает условий для выработки резистентности у бактерий. А благодаря своему натуральному происхождению, он снижает риск побочных реакций в тканях человека и более экологичен, чем альтернативы на основе наночастиц серебра.

Профессор Наба Датта, соавтор исследования, подчеркивает, что резилин-миметические белки очень чувствительны к изменениям в окружающей среде, что открывает новые возможности для их применения. "Эти первые результаты многообещают для улучшения инфекционного контроля в больницах, но нам нужно провести дополнительные испытания", — говорит он.

Следующие шаги включают добавление антимикробных пептидных сегментов и других антимикробных агентов для расширения спектра действия. Но прежде чем резилин сможет спасти мир, нам нужно убедиться в его безопасности и эффективности, а также разработать доступные методы производства.

Итак, друзья, резилин — это не просто белок, который помогает блохам прыгать. Это потенциальный супергерой в борьбе с инфекциями, который может изменить подход к медицинским имплантатам и инфекционному контролю. Давайте следить за развитием этой захватывающей истории и надеяться на лучшее будущее в медицине!

Ученые из университетов Хельсинки, Дарема и Тулузы провели исследование, используя данные космических телескопов "Хаббл" и "Gaia", чтобы смоделировать развитие Млечного Пути и Андромеды в течение следующих 10 миллиардов лет.

В настоящее время эти две галактики движутся навстречу друг другу со скоростью около 100 километров в секунду. Возможное столкновение между ними могло бы привести к разрушительным последствиям, в результате которых обе галактики были бы уничтожены, оставив после себя сфероидальное скопление звезд, известное как эллиптическая галактика. Команда провела 100 000 симуляций, основываясь на последних данных наблюдений.

В исследование также было включено влияние самого массивного спутника Млечного Пути — Большого Магелланова облака (БМО), и впервые учтены неопределенности в наблюдаемых параметрах. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Исследование показало, что вероятность столкновения галактик в ближайшие пять миллиардов лет составляет всего 2%. Это противоречит ранее существовавшему мнению о том, что столкновение и гибель Млечного Пути были неизбежны в этот период. В более чем половине смоделированных сценариев Млечный Путь и Андромеда переживают хотя бы одно близкое столкновение, прежде чем теряют достаточно орбитальной энергии для слияния, но это произойдет через восемь-десять миллиардов лет, а не через пять. К этому времени наше Солнце уже полностью погаснет. В большинстве других случаев две галактики проходят на таком большом расстоянии друг от друга, что их эволюция продолжается без значительных помех на протяжении очень долгого времени.

Хотя новое исследование ставит под сомнение ранее принятую судьбу нашей галактики, авторы работы подчеркивают, что сделать очень точный прогноз все еще сложно. Ведущий автор исследования, доктор Тилль Савала из Хельсинкского университета, отметил, что новые выводы не означают, что предыдущие расчеты были ошибочными; скорее, команда смогла учесть больше переменных благодаря современным данным космических телескопов.

Доктор Савала сказал: "Когда мы исходили из тех же предположений, что и предыдущие исследователи, мы получили аналогичные результаты. Мы просто смогли исследовать гораздо более широкий спектр возможностей, воспользовавшись новыми данными. Ранее исследования сосредотачивались на взаимодействии между Млечным Путем, Андромедой и галактикой Треугольник, а мы также учли влияние Большого Магелланова облака. Хотя его масса составляет всего около 15% массы Млечного Пути, его гравитационное притяжение значительно влияет на движение Млечного Пути, снижая вероятность слияния с Андромедой."

Соавтор исследования, профессор Элис Дизон из Института вычислительной космологии Даремского университета, добавила: "Эти результаты имеют большое значение для судьбы нашей галактики. Ранее считалось, что она неизбежно сольется с Андромедой, образуя колоссальную 'Млекомеду'. Теперь есть шанс, что мы сможем избежать этой участи."

Неопределенность в отношении будущего Млечного Пути и Андромеды может продлиться недолго, поскольку команда уже планирует исследовать дальнейшие сценарии с использованием новых данных. Космический телескоп "Gaia" вскоре обеспечит более точные измерения некоторых из наиболее важных переменных внутри галактик, включая поперечное движение Андромеды, которое трудно измерить непосредственно.

Ведущий космолог, профессор Карлос Френк из Даремского университета, заключил: "Вселенная — это динамичное место, постоянно развивающееся. Мы видим, как внешние галактики часто сталкиваются и сливаются с другими, иногда создавая эквивалент космического фейерверка, когда газ, направляющийся к центру остатка слияния, питает центральную черную дыру, испуская огромное количество излучения, прежде чем безвозвратно попасть в нее. Ранее мы думали, что такая судьба ожидает нашу галактику Млечный Путь. Теперь мы знаем, что есть очень хороший шанс избежать этой страшной участи. Когда я вижу результаты наших расчетов, я поражаюсь, что мы можем с такой точностью моделировать эволюцию гигантских скоплений звезд на протяжении миллиардов лет.

Публикация взята с сайта: https://www.nature.com/articles/s41550-025-02563-1

Астрономы из США, Франции и Великобритании приступили к поискам планет в системе звезды Альфа Центавра. Хотя их усилия пока не увенчались успехом, им удалось установить предварительные ограничения на наличие экзопланет. К сожалению, из-за чрезмерной яркости звезды "Уэбб" демонстрирует чувствительность к планетам, нагретым Альфа Центавра A до температур в диапазоне от -73 до -20°C, с радиусом не менее 1,5 радиуса Юпитера и находящимся на расстоянии около 1,5 астрономических единиц. Тем не менее, попытка не пытка.

Альфа Центавра, также известная как Толиман, является самой близкой звёздной системой к нашей Солнечной системе на протяжении ближайших 10 тысяч лет, содержащей экзопланеты. Она состоит из трёх звёзд: солнцеподобной Альфы Центавра A, оранжевого карлика Альфы Центавра B и тусклого красного карлика Проксимы Центавра (Альфа Центавра C). Первые две звезды видны невооружённым глазом, тогда как третью можно наблюдать только через телескоп. Основная часть системы находится на расстоянии 4,37 световых лет от нас, а Проксима Центавра расположена всего в 4,24 световых годах.

Исследователи давно высказывали предположения о существовании планет в системе Альфа Центавра, однако поиски начали активно развиваться относительно недавно. В 2016 году была обнаружена первая планета у звезды Проксима Центавра. На сегодняшний день известно, что у этой звезды имеется как минимум три планеты и свой пояс астероидов.

Проксима b — первая обнаруженная планета — представляет собой суперземлю и находится в зоне обитаемости. Однако из-за вспышек на Проксиме она, вероятно, не пригодна для жизни и больше напоминает Марс, чем Землю...

В 2019 году была открыта Проксима c — ледяная планета, схожая с Нептуном, расположенная на расстоянии 1,5 астрономических единиц от звезды. Возможно, у неё есть система колец, напоминающая кольца Сатурна.

В 2020 году космический телескоп Gaia зафиксировал возможную третью планету — Проксиму d. Это газовый гигант, сопоставимый по размеру с Сатурном, с температурой около +238 °C. Однако существование этой планеты пока не подтверждено.

Что касается других звёзд системы, то у Альфы Центавра B не обнаружено известных планет. Горячая суперземля Альфа Центавра Bb, найденная в 2012 году, на самом деле оказалась ошибкой в обработке спектра звезды. У самой Альфы Центавра A может находиться экзопланета размером с Уран в зоне обитаемости, но это открытие пока не подтверждено.

Япония, продолжающая испытывать последствия экономического кризиса, тем не менее, порой демонстрирует впечатляющие достижения в области технологий. Исследователи из страны Восходящего Солнца установили небывалый рекорд скорости передачи данных — 1,02 петабита в секунду через оптоволоконный кабель толщиной всего 0,125 мм, что сопоставимо с обычными волокнами в современных сетях. Это немного быстрее, чем китайская 10G.

Учёные достигли нового мирового рекорда, передав 1,02 петабита данных (это примерно миллион гигабайт) на расстояние 1 808 км через специальное волокно с 19 каналами. Однако это не просто новый рекорд скорости. По мнению авторов исследования, их технология может подготовить интернет к эпохе «больших данных», искусственного интеллекта, 6G и интернета вещей.

Секрет успеха заключается в самом волокне. Инженеры разработали «19-полосную магистраль» в оболочке толщиной 0,125 мм, аналогичной обычному волокну. Каждый из 19 каналов передаёт данные независимо, обеспечивая одновременно огромный объём трафика.

Ранее высокие скорости удавалось достигать лишь на коротких участках из-за затухания сигнала. Команда Optic Publishing Group решила эту проблему, создав умную систему усиления для всех 19 каналов сразу в двух диапазонах света — C- и L-диапазонах. Они разработали 19 циркуляционных контуров, в которых сигнал прокручивался 21 раз, чтобы смоделировать передачу на почти две тысячи километров. На финише сигналы принимались специальным приёмником и обрабатывались цифровым процессором, который выделял полезную информацию даже из шумного потока.

Результат поистине впечатляет: рекордная скорость и максимальный на сегодняшний день показатель «ёмкость × расстояние» — 1,86 эксабита на километр, и всё это без утолщения кабеля или сложной модернизации.

Пока неясно, как можно использовать такие скорости, но японские исследователи предполагают, что это шаг к созданию «сильного» искусственного интеллекта, интернета вещей и других пока фантастических технологий, возможно, скорого будущего.

Возможно, 10G станет предвестником технологической сингулярности.