25 июня 2021, пятница, 06:00
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

24 июля 2012, 12:57

Новости бионики

Морская губка. Источник:http://arstechnica.com
Морская губка. Источник:http://arstechnica.com

Прыжок в будущее

Одновременно с развитием современных материалов, ученые не перестают исследовать материалы, данные нам самой природой. Зачастую решение современных проблем было придумано эволюцией миллионы лет назад. Среди последних «муз», которые навели ученых на важные открытия, много представителей водной стихии.

Губки для электроники

Ученые применили методы генной инженерии. чтобы создать белки, которые можно использовать в производстве электроники: получать двуокись кремния и двуокись титана, активно применяющиеся в комьютерных чипах и солнечных батареях.

Некоторые виды морских губок вырабатывают белки, отвечающие за создание кремния. Традиционная генная инженерия прививает бактерии чужеродный ген, отвечающий за выработку конкретного белка и использует бактерию как «фабрику» по производству этого белка. В случае с морской губкой, ее белок убьет подопытную бактерию. Ученые из университета Калифорнии попробовали решить эту проблему, создав искусственную клетку, которая состоит из микроскопического пластикового зерна — ядра — и масляного шара в качестве клеточной мембраны.

К каждому из ядер ученые присоединили частицу ДНК, отвечающую за производство силикатеина, причем эта ДНК была получена с помощью случайного скрещивания ДНК двух других силикатеинов. Затем эти ядра были опущены с смесь бактериальных белков, которые должны превратить ДНК в силкатеин, и покрыты тонким слоем масла, который, как клеточная мембрана, «привязал» энзимы к ядру. После этого энзимы начали создавать силикатеин, который скапливается на покрытом антителами пластиковом ядре.

На следующем этапе ученые разрушили мембрану, опустили клетки в раствор с соединениями кремния или титана, и снова покрыли клетки маслом. Во время этой процедуры силикатеиновые белки собирают на ядре оксид кремния (или оксид титана).

После этого был проведен искусственный отбор. Сначала отсортировали ядра по размеру, отобрав те, у которых на поверхности собрался самый большой слой минерала, а затем подвергли их механическому воздействию и отфильтровали те, которые после этого оказались поврежденными. Таким образом были отобраны самые эффективные гены для производства минерала.

Из прошедших отбор клеток ученые случайным образом отобрали 30, и секвенировали их ДНК. Они обнаружили как гены, идентичные исходным силикатеинам, так и новые, абсолютно отличающиеся от исходных. С помощью этих новых генов ученые снова синтезировали силикатеин и изучили его свойства. В то время как обычный силикатеин производит просто скопления кремниевых частиц, новые белки произвели дисперсные наночастицы с содержанием оксидов металлов. Нашелся даже белок — его назвали силикатеин X1 — который производил слои кремниево-белковых волокон.

Таким образом,

искусственно направленная эволюция теоретически может приводить к эффективным результатам, не обнаруженным в природе.

Фактически, они искусственно получили более эффективный (с точки зрения человека), чем исходный, белок-производитель оксида кремния.

Разумеется, направленная эволюция не ограничивается только силикатеинами — например, некоторые виды морских губок производят стекловолокно, которое можно было бы использовать в оптоволоконных сетях, а определенные бактерии могут производить нано-частицы.

Генная инженерия может позволить создавать биологические заводы по производству необходимых для промышленности элементов. Такие заводы были бы экологически чистыми, безотходными и самоподдерживающимися.

Сейчас задача ученых — научиться контролировать процесс направленной эволюции так, чтобы получать белки с заданными свойствами,

например, такими, чтобы производили оксиды с высокой проводимостью. Авторы проекта уверены, что их разработки помогут «поставить те же эволюционные процессы, которые создали морские раковины и скелет, на службу человеку».

Секрет прочности

Губки — не единственное морское животное, вдохновляющее ученых на произвоство новых материалов. Другая группа инженеров-химиков из университета Калифорнии изучила уникальные свойства рака-богомола роскошного (Peacock Mantis Shrimp). Это ракообразное обладает мощнейшими клешнями, которыми оно разбивает панцири крабов, креветок и раковины моллюсков, а иногда даже и стенки аквариумов. На первый взгляд их клешни похожи на обычный хитин, но они выдерживают тысячи ударов за очень короткое количество времени без каких-либо повреждений структуры, при этом очень легкие.

Используя электронный микроскоп, рентгеновскую дифрактометрию, микромеханическое тестирование и компьютерное микромеханическое моделирование, ученые выяснили, что

своей прочностью клешни обязаны трехслойной структуре.

Ударяющая поверхность клешней состоит из чрезвычайно плотного гидроксиапатита. Его прочность на сжатие выше, чем у специализированной керамики типа оксида циркония или карбида кремния. Под ним находится более податливый слой из геликоидальных спиральных хитиновых волокон, окруженных аморфной минеральной массой. Наружная часть клешни состоит из еще одного хитинового слоя, на этот раз бороздчатого, в котором хитиновые волокна расположены параллельно друг другу. Все вместе дает клешне непревзойденную прочность.

Современные композитные материалы используют похожий принцип, но все равно редко выдерживают больше нескольких сильных ударов, после чего их внутренняя структура разрушается. Если же взять за пример то, как эту проблему решила природа, то можно создать легкую и прочную военную броню, обшивку для автомобилей и самолётов, инструменты, спортивный инвентарь.

Робот-клоп

Еще одно водное животное, вдохновившее материаловедов — клоп-водомерка. Он скользит по воде благодаря мельчайшим бороздкам на своих лапках, которые делают их гидрофобными.

Ученые из Китайской академии наук решили, что подобным образом можно решить проблему олеофобных материалов, то есть материалов, отталкивающих жиры и масла. К сожалению, большинство олеофобных покрытий перестают работать, если на них попадает вода.

Ученые сделали небольшого «робота», очень похожего на водомерку. Чтобы придать его медным «лапкам» нанотекстуру, напоминающую текстуру лапок водомерки, их погрузили в гидрат аммиака, и в результате химической реакции образовались мельчайшие нано-«лепестки» оксида меди. Благодаря такому окислению, медная проволока показала угол касания с каплей масла в 164 градуса, под водой, то есть очень высокие олеофобные свойства, которым не препятствует погружение материала в воду.

Ученые уверены, что подобный способ будет работать и с другими металлами, и даже с полимерами, если покрыть их оксидами металлов. Такое олеофобное покрытие может найти массу применений — от лобовых стекол автомобилей, на которые не будут прилипать разбившиеся мухи, до роботов, которые смогут чистить нефтяные разливы в море и покрытия днищ судов, чтобы на них не налипали ракушки.

Обсудите в соцсетях

Главные новости

29.05 17:58 Миронов вручил Стивену Сигалу партбилет «Справедливой России — За правду»
29.05 17:14 МИД объявил, что россиянам не придется возвращаться из-за границы ради нового загранпаспорта
29.05 16:51 Lufthansa получила от России разрешение на полеты в обход Белоруссии
29.05 16:15 В Москве открыли новый железнодорожный вокзал — впервые за сто лет
29.05 15:52 В Черном море у Туапсе появилось новое нефтяное пятно длиной 150 метров
29.05 14:25 Air France согласовала с Россией план полетов в обход Белоруссии
29.05 13:46 Прокуратура попросила лишить свободы на пять лет чеченца, вступившего в драку с росгвардейцами на акции протеста
29.05 12:58 Количество автокредитов в России достигло исторического максимума в апреле
29.05 12:16 Глава «Белавиа» назвал западные санкции «подлостью» и «наказанием невиновных»
29.05 11:53 Адвокат Мария Эйсмонт выиграла суд у полицейских, не пустивших ее к задержанным под предлогом плана «Крепость»
29.05 11:25 В России третий день подряд фиксируют больше 9 тыс. заболевших ковидом
29.05 11:00 Президент Финляндии назвал действия Минска «революционным вмешательством в международную практику»
29.05 10:17 Forbes: российские авиакомпании начали облетать Белоруссию
29.05 09:44 Во Вьетнаме нашли новый штамм коронавируса — еще более заразный гибрид британского и индийского штаммов
29.05 09:13 США приостановят соглашение с Белоруссией об авиасообщении и введут новые санкции против Минска
28.05 22:19 ФСБ и СК задержали саратовских подростков и обвинили их в экстремизме и участии в украинской радикальной группировке
28.05 21:48 Euronews: нигерийские власти подтвердили гибель 76 человек, плывших в лодке, перевернувшейся в штате Кебби
28.05 21:10 Haberturk: из-за аварии танкера Rava приостановлено движение судов через Босфор
28.05 21:00 Минздрав опроверг невозможность исследования комбинации AstraZeneca и «Спутник V»
28.05 20:47 Против редактора DOXA Владимира Метелкина завели еще одно уголовное дело. Его обвиняют в клевете на следователя
28.05 20:19 CTV: в Канаде на территории бывшей школы-пансионата для коренных народов нашли захороненные останки 215 детей
28.05 19:52 Наталья Поклонская снялась с праймериз «Единой России» «в связи с новой работой» и сообщила, что снова сможет надеть китель
28.05 19:23 МИД РФ: вся ответственность за развал Договора по открытому небу лежит на США
28.05 19:05 Лукашенко заявил Путину, что в Белоруссии «идет попытка раскачать ситуацию до уровня августа прошлого года»
28.05 18:14 Ярославским курсантам училища ПВО приказывают голосовать на праймериз «Единой России»
28.05 17:59 «Фармвестник»: Минздрав РФ отказался от испытаний комбинации вакцин AstraZeneca и «Спутник V»
28.05 17:28 Участника Pussy Riot Тима Бесцвета арестовали из-за акции с радужными флагами в Москве
28.05 17:09 К россиянке Софье Сапеге пустили адвоката спустя пять дней после задержания в Минске
28.05 16:54 ТАСС: Малайзия вводит полный локдаун на две недели
28.05 16:37 В Ульяновске начались одиночные пикеты против принудительной вакцинации от коронавируса, фактически объявленной указом губернатора
28.05 16:31 Литва выслала двух белорусских дипломатов
28.05 16:08 Люблинский суд смягчил ограничения для фигуранта «Нового величия» Дмитрия Полетаева. Он сможет передвигаться по всей Москве
28.05 15:58 WSJ: Год назад Nike разорвала контракт с Неймаром из-за обвинений в домогательствах в его адрес
28.05 15:35 В Сочи арестовали аниматоров в костюмах коней. Они вымогали деньги у прохожих
28.05 15:32 В свердловском селе дети записали для мэра рэп о том, что очень «хотят надрать зад» тем, из-за кого у них нет воды
28.05 15:04 Подозреваемых в планировании терактов на Ставрополье арестовали на два месяца
28.05 14:52 Жителя Нарьян-Мара оштрафовали за посты в соцсети с подписью, что Крым принадлежит Украине
28.05 14:36 Документы Стивена Хокинга оцифруют и поместят в библиотеку Кембриджского университета
28.05 14:34 Станислав Козловский: «Википедия» может быть признана иноагентом по «закону о приземлении», если откроет свой филиал в России
28.05 14:33 Суд в Минске отклонил жалобу на задержание россиянки Софьи Сапеги
28.05 14:00 Палеонтологи изучили яйца вымершего подвида эму
28.05 14:00 РФ разрешила Austrian Airlines выполнить рейс в Москву в облет Белоруссии. Разрешения на другие рейсы авиакомпании пока нет
28.05 13:55 Мосгорсуд огласил приговор бывшим полицейским по делу Голунова. Они получили от 5 до 12 лет колонии
28.05 13:26 Полиция подозревает оренбургского первоклассника в участии в несанкционированном митинге. Он держал плакат с просьбой отремонтировать школу
28.05 13:04 ФБР решило помочь в расследовании инцидента с самолетом авиакомпании Ryanair
28.05 12:51 Гендиректор Ryanair назвал захват самолета с Романом Протасевичем «незаконным и предосудительным действием»
28.05 12:41 Генпрокурор Краснов за прошлый год увеличил доход в три раза и обогнал Бастрыкина
28.05 12:11 В правительстве предложили запретить ватные палочки и пластиковую посуду
28.05 12:00 Затопленная итальянская деревня спустя 70 лет вновь оказалась на поверхности
28.05 11:59 Профессору Митько, обвиняемому в госизмене, не разрешили выступить на Международном арктическом саммите
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Болгария Бразилия Бурятия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венгрия Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Дания Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Кипр Киргизия Китай Коми Конституция Красноярск Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Минздрав Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минцифры Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОАЭ ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса Омск ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Приморье РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Росгвардия Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат Ростех Ростуризм СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Хакасия Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия арест армия археология астрономия аукционы бактерии банкротство беженцы безработица бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес благотворительность блогосфера бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена демография деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество здоровье землетрясение изнасилование импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коронавирус коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература математика медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость нейробиология некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство право православие преступность продовольствие происшествия психология пытки ракета рейтинги реклама религия ретейл робототехника рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны смертность социология спецслужбы спутники статистика страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Бастрыкин Александр Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Алтайский край Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Астраханская область Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Бутовский полигон Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Милонов Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Калужская область Кирилл Серебренников Кировская область Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Наталья Поклонская Нижний Новгород Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олег Дерипаска Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Самарская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Тюменская область Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Эммануэль Макрон Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников домашние животные дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие хроники обнуления эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Всемирная организация здравоохранения Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» компьютеры и программное обеспечение видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 рейтинг Forbes Аль-Каида Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД Путин20летназад новость20летназад Apple Bitcoin Boeing Facebook G20 Google iPhone IT Microsoft NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks YouTube

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.