#Термин_дня

🧬 Что такое нанопоровое секвенирование?

ДНК-секвенирование представляет собой стандартную процедуру, позволяющую определить последовательность нуклеотидов.
При нанопоровом секвенировании используются белковые или синтетические твердотельные нанопоры, обладающие чувствительностью к нуклеиновым кислотам и имеющие диаметр несколько нанометров.
Этот метод обладает рядом преимуществ, таких как относительно низкая стоимость генотипирования, быстрый анализ и предоставление результатов в реальном времени.

⚙️ Как это работает?

Нанопоровая система представляет собой реакционную камеру, разделенную на две части мембраной, в которой находится нанопора. Подача напряжения к обеим частям камеры приводит к тому, что молекулы, подлежащие анализу, проходят через нанопору под воздействием электрического поля. Когда нуклеиновые молекулы проходят через пору, отдельные нуклеотиды влияют на различные измеряемые параметры системы, что позволяет определить последовательность нуклеотидов.

🔬 Практическое применение

Нанопоровое секвенирование может использоваться для
🔘 быстрого обнаружения вирусных и бактериальных патогенов;
🔘 мониторинга бактериальной резистентности;
🔘 секвенирования геномов человека, животных и растений;
🔘 исследования альтернативных сплайс-вариантов генов;
🔘 предимплантационной генетической диагностики эмбрионов;
🔘 судебно-криминалистическых экспертиз и др.

#Термин_дня

❔ Что такое дефлаграция?
Это форма горения, при которой происходит быстрое распространение пламени вдоль поверхности горючего материала со скоростью, которая не превышает скорость звука в данной среде.

🔥 Чем отличается от других форм горения?
Этот процесс обычно характеризуется низким давлением и температурой пламени по сравнению с процессом детонации, который является другой формой горения, происходящей с ультра-высокой скоростью и адиабатическим нагревом газов.

⬇️ Примеры дефлаграции
Горение порошкообразных материалов, топливных паров, а также некоторых типов взрывчатых веществ.

✅ Что еще важно знать о дефлаграции?
Она не обязательно приводит к взрыву, однако в некоторых случаях может стать причиной возникновения пожара или других опасных ситуаций.

#Термин_дня

❔ Что такое наноалмаз?
Это специфический наноуглеродный материал, состоящий из частиц алмаза, который характеризуется высокой прочностью, высокой теплопроводностью, химической стойкостью и электрической проводимостью.

🟢 Как можно получить наноалмаз?
😮из природных алмазов физическими методами;
😮детонационным синтезом;
😮синтезом при сверхвысоких давлениях и температурах;
😮химическим осаждением из газовой фазы;
😮электрохимическим осаждением на аноде.

💬Где применяются наноалмазы?

😮Медицина: доставка лекарственных веществ, иммунотерапия, создание диагностических инструментов, импланты и биомедицинские устройства.

😮Электроника: сверхпрочные и термостойкие компоненты (транзисторы, диоды), наноэлектроника, квантовая электроника (для создания квантовых точек и других квантовых устройств).

😮Катализ: гетерогенный катализ (могут катализировать различные реакции, такие как окисление и гидрирование), фотокатализ (могут катализировать различные фотохимические реакции, такие как разложение загрязняющих веществ в воде или воздухе и синтез органических соединений), нанокаталитические материалы (разработка более эффективных катализаторов с улучшенными характеристиками).

#Термин_дня

❔ Что такое клатраты?

Это суп­ра­мо­ле­ку­ляр­ные со­еди­не­ния, которые об­ра­зу­ют­ся при вклю­че­нии мо­ле­кул од­но­го вида, на­зы­вае­мых гос­тя­ми, в по­лос­ти кри­сталического кар­ка­са, по­стро­ен­но­го из мо­ле­кул другого ви­да, на­зы­вае­мых хо­зяе­ва­ми, или в плость од­ной боль­шой мо­ле­ку­лы-хо­зяи­на.

🟢 Какие бывают клатраты?

😮Молекулярные клатраты (рисунок 1) образуются «хозяевами», имеющими внутримолекулярные полости, такие клатраты могут существовать как в растворе, так и в кристаллическом состоянии.
😮Решетчатые клатраты (рисунок 2) получаются, если «хозяин» способен образовывать только межмолекулярные или кристаллические полости. Они устойчивы лишь в твердом состоянии.

🪐 Пример клатрата в природе:

Гидрат метана, в котором молекулы метана заключены в пустоты кристаллической решетки льда. Это соединение широко распространено в природе – запасы метана на дне океанов, вероятно, значительно превышают запасы газа в свободном состоянии.

💬Где применяются клатраты?

Образование клатратов используется в хроматографии, для хранения газов и высокотоксичных веществ, опреснения морской воды и разделения соединений, близких по свойствам, но отличающихся геометрией молекул, например, цистранс-углеводородов. В последнее время активно исследуется возможность применения клатратов на основе воды и металлоорганических каркасов для аккумулирования и хранения водорода.

#термин_дня

Фотохромизм – это эффект, при котором вещество меняет цвет под воздействием света, а затем возвращается к исходному оттенку, когда освещение исчезает или заменяется другим источником.

Виды фотохромизма:

🔹 Физический фотохромизм. Происходит из-за изменений на атомарном уровне: при облучении светом атомы переходят из стационарного в возбужденное состояние. Такое явление встречается только при воздействии мощных световых потоков.

🔹 Химический фотохромизм. Основан на обратимых химических реакциях внутри молекулы или между молекулами.

Примеры фотохромизма в природе:

В природе фотохромизм проявляется как у минералов, так и у некоторых живых существ. Например, минералы, такие как гакманит и тугтупит, могут изменять цвет при освещении. Гакманит меняется от розового к белому, тугтупит – от бледно-розового до насыщенно-розового. Среди живых существ выделяются хамелеоны, осьминоги и каракатицы. У хамелеонов способность менять цвет обусловлена изменениями в их нанокристаллической структуре кожи, которая перестраивается, отражая и поглощая свет по-новому.

Применение фотохромизма:

▫️ Фотохромные линзыдля очков. Линзы, которые темнеют под воздействием солнечного света, защищая глаза от ультрафиолета.

▫️ Информационные и запоминающие устройства на молекулярном уровне. Такие материалы используются для создания светочувствительных экранов и дисплеев.

▫️ Фотохромные покрытия на текстиле и других материалах, меняющие цвет на солнце, что активно используется в дизайне и искусстве.

Фотохромизм открывает большие перспективы для создания инновационных материалов, которые адаптируются к условиям окружающей среды, что делает его одной из интересных тем для исследований.

#Термин_дня

🔥 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)

СВС — это метод получения материалов, при котором реакция инициируется в одном участке системы и распространяется за счет выделяющегося тепла. Этот процесс активно используется для синтеза порошков тугоплавких соединений, абразивных паст, ферросплавов керамики.

⁉️ Почему это важно?
Благодаря СВС можно создавать уникальные материалы с высокой прочностью, термостойкостью и коррозионной устойчивостью. Метод позволяет экономить энергию, так как процесс поддерживается выделяющимся теплом реакции.

🚀 Где применяется?
🔸 Авиационно-космическая техника
🔸 Строительная промышленность
🔸 Электротехника и электроника
🔸 Машиностроение и металлургия

А какие еще термины из химической физики вы хотели бы обсудить? Пишите свои идеи в комментариях! 🧪

🔬 Термин дня: суперконтинуум

Суперконтинуум — это оптическое явление, при котором свет, проходя через нелинейную среду, сильно расширяет свой спектр, образуя практически непрерывный диапазон длин волн. Этот спектр включает в себя все цвета радуги, однако он может быть даже шире, распространяясь на ультрафиолетовый и инфракрасный диапазон.

📚 История открытия:
Явление суперконтинуума впервые наблюдали в 1970-х годах в результате экспериментов с твердотельными лазерами. Исследователи заметили, что при определенных условиях лазерный импульс с узким спектром (меньше нанометра) генерирует свет с широчайшим спектром. Это открытие вдохновило развитие новых направлений в физике и химии.

⚡ Как это работает?
Суперконтинуум возникает благодаря нелинейным оптическим эффектам, таким как:
🔹 Самофокусировка: явление концентрации поля световой волны в нелинейной среде, показатель преломления которой зависит от интенсивности поля.
🔹 Чирпирование импульсов: возникновение разной задержки для разных длин волн.
🔹 Рамановское рассеяние и генерация гармоник: эффекты, которые добавляют новые частоты в исходный спектр.

Суперконтинуум обычно генерируется с использованием мощных лазеров, направленных на нелинейные материалы, такие как оптические волокна или кристаллы.

🌍 Применение:
Благодаря своему широкому спектру суперконтинуум находит применение во многих областях:
🔹 Спектроскопия: Одновременный анализ нескольких веществ с использованием широкополосного света.
🔹 Медицина: Оптическая когерентная томография (ОКТ) для диагностики тканей.
🔹 Телекоммуникации: Оптические волокна для передачи данных.
🔹 Квантовая физика: Исследования взаимодействия света с веществом.

🧪 Научные перспективы:
Суперконтинуум открывает возможности для новых экспериментов, где нужен широкий и управляемый спектр света. Например, в химии он используется для анализа сложных молекулярных систем, а в биологии — для создания сверхточных изображений клеток.

Как вы считаете, какие еще области науки и техники могут выиграть от применения суперконтинуума? Делитесь своими идеями в комментариях!

#термин_дня

#термин_дня

🔭 Молекулярные дескрипторы — цифровой отпечаток молекулы

Как предсказать свойства химического соединения, не проводя длительные эксперименты? Молекулярные дескрипторы позволяют описать молекулы числовыми параметрами, которые можно использовать для моделирования реакционной способности, биологической активности и физических свойств.

Какие бывают молекулярные дескрипторы?

1⃣ Фрагментные дескрипторы
Определяют наличие (бинарные) или количество (целочисленные) структурных фрагментов в молекуле. Применяются для предсказания реакционной способности органических соединений и в работе с базами данных для ускорения подструктурного поиска и организации поиска по подобию.

2⃣ Топологические индексы
Численно характеризуют связность атомов в молекуле. Используются в анализе структуры и предсказании физических свойств.

3⃣ Физико-химические дескрипторы
При моделировании описывают основные свойства молекул, такие как липофильность, молярная рефракция, молекулярный вес, водородные связи, молекулярные объемы и площади поверхностей.

4⃣ Квантово-химические дескрипторы
Являются результатом квантово-химических расчетов и включают:
✔ Энергии граничных молекулярных орбиталей (ВЗМО – высшая занятая молекулярная орбиталь и НСМО – низшая свободная молекулярная орбиталь) – предсказывают реакционную способность молекул.
✔ Индексы реакционной способности – электронные и энергетические характеристики системы.
✔ Энергии катионной, анионной и радикальной локализации.
✔ Дипольный и высшие мультипольные моменты распределения электростатического потенциала.

5⃣ Дескрипторы молекулярных полей
Аппроксимируют молекулярные поля путем вычисления энергии взаимодействия пробного атома с молекулой. Используются в моделировании биологической активности и дизайне лекарств.

6⃣ Константы заместителей
Описывают влияние заместителей в молекуле на ее реакционную способность.

7⃣ Фармакофорные дескрипторы
Показывают, содержит ли молекула ключевые функциональные группы, влияющие на биологическую активность.

8⃣ Дескрипторы молекулярного подобия
Определяют, насколько данное соединение похоже на известные молекулы, используемые в обучающих выборках машинного обучения.

Где применяется дескрипторы?

✅ катализ – подбор активных центров для химических реакций,
✅ электрохимия – моделирование поведения молекул на электродах,
✅ фармацевтика – поиск новых действующих веществ с заданными свойствами,
✅ экология – предсказание токсичности соединений
и во многих других процессах и отраслях.

🏛 Недавно ученый из ​​ФИЦ ХФ РАН представил новый дескриптор, который значительно повышает точность предсказаний физико-химических и электрохимических параметров ионов. О его работе мы расскажем в следующем посте.

💬 Используете ли вы дескрипторы в своей работе? Какие и применительно к каким процессам? Делитесь в комментариях!👇