Рентгеновский датчик на неорганических перовскитах
В 1895 г. Вильгельм Рентген (Wilhelm Conrad Röntgen) открыл неизвестное излучение, которому впоследствии было присвоено его имя, а сам он его называл икс-лучами (X-Rays). Существует два принципа обнаружения и визуализации рентгеновского излучения: (i) прямой способ с помощью полупроводниковых материалов (a-Se, HgI2, CdTe, CdZnTe и др.), когда излучение непосредственно преобразуется в электрический сигнал и (ii) косвенный способ с использованием сцинтилляторов. Детекторы прямого действия характеризуются высоким разрешением, но скорость отклика, как правило, у них низкая. Сцинтилляторы, которые преобразуют рентгеновские лучи в ультрафиолетовый или видимый свет, коммерчески более выгодны вследствие относительно низкой стоимости производства, широкого выбора для индивидуальной настройки параметров и гибкого сочетания с сенсорными матрицами.
Недавно было показано (ACS Nano, 2019)📕 , что нанокристаллы (НК) полностью неорганического галогенидного перовскита CsPbBr3 имеют большой потенциал для обнаружения и визуализации рентгеновских лучей. Авторы применили принцип «эмиттер в матрице», CsPbBr3@Cs4PbBr6, используемый ранее в коммерческих сцинтилляторах, когда излучающие наночастицы CsPbBr3 были встроены в твердотельную матрицу Cs4PbBr6. Было установлено, что данная матрица не только усиливает затухание рентгеновских лучей, но и значительно повышает стабильность НК CsPbBr3. Оптическая конструкция с прозрачной для зеленого излучения НК CsPbBr3 матрицей Cs4PbBr6 обеспечивает эффективный световой выход, в целом система обладает линейным откликом на рентгеновское излучение и сверхвысоким временным разрешением. Помимо вышеперечисленных преимуществ в оптике, детектор CsPbBr3@Cs4PbBr6 также отличается простым синтезом, хорошей масштабируемостью и низкой стоимостью. Авторы получили тонкопленочную конструкцию детектора большой площади, с помощью которой они смогли визуализировать рентгеновское изображение металлической пружины, невидимое для глаза человека.
В 1895 г. Вильгельм Рентген (Wilhelm Conrad Röntgen) открыл неизвестное излучение, которому впоследствии было присвоено его имя, а сам он его называл икс-лучами (X-Rays). Существует два принципа обнаружения и визуализации рентгеновского излучения: (i) прямой способ с помощью полупроводниковых материалов (a-Se, HgI2, CdTe, CdZnTe и др.), когда излучение непосредственно преобразуется в электрический сигнал и (ii) косвенный способ с использованием сцинтилляторов. Детекторы прямого действия характеризуются высоким разрешением, но скорость отклика, как правило, у них низкая. Сцинтилляторы, которые преобразуют рентгеновские лучи в ультрафиолетовый или видимый свет, коммерчески более выгодны вследствие относительно низкой стоимости производства, широкого выбора для индивидуальной настройки параметров и гибкого сочетания с сенсорными матрицами.
Недавно было показано (ACS Nano, 2019)
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Квант Цвета
Самый разноцветный элемент — Иридий🟥 (часть 1) В Периодической системе есть элемент, получивший свое название за удивительно разнообразную окраску своих соединений в растворе. В металлическом состоянии он обладает высокой твердостью и чрезвычайно высокой…
Самый разноцветный элемент — Иридий🟥
(часть 2)
Внеземной элемент
Иридий — редчайший элемент на планете со средним содержанием 1 мг на тонну. Поразительно, но доля иридия в некоторых метеоритах превосходит естественное содержание в десятки и сотни раз. В 1980 обнаружили (Science, 1980)📕 значительные отложения иридия в слоях возрастом 65 млн лет, что соответствует времени предполагаемого падения на нашу планету гигантского астероида, который вызвал вымирание динозавров.
В 1977 при попытке получить комплекс иридия(III) с 2,2′-бипиридином химики выделили соединение с нехарактерными спектральными свойствами (JACS, 1977)📕 . Тайна этого комплекса была разгадана через несколько лет (ChemComm, 1981)📕 . Выяснилось, что Ir3+ способен замещать водород у атома углерода, образуя с последним ковалентную связь. За счет этого такой циклометаллированный комплекс оказывается существенно стабильнее комплекса, где металл образует связи только с атомами азота.
Развитие химии комплексов Ir3+ и изучение их оптических свойств показало, что они способны интенсивно фосфоресцировать во всем видимом диапазоне с возможностью тонкой настройки длины волны испускания и времени жизни возбужденного состояния путем модификации лигандов.
Уже в 1999 был собран первый фосфоресцентный светоизлучающий диод (PHOLED) на основе комплекса Ir3+ (APL, 1999)🏛 , продемонстрировавший качественное превосходство иридиевых комплексов над органическими эмиттерами в эффективности и стабильности. Впоследствии в разработку иридиевых комплексов помимо многочисленных научных коллективов включились такие гиганты, как Samsung и LG. В марте 2023 сообщили о том, что 20-летние разработки голубого излучающего материала увенчались успехом (News, 2023)📕 , а в декабре 2023 вышла в свет прорывная работа (Nature, 2023)📕 , посвященная тому, как сделать голубой PHOLED на основе иридиевого комплекса еще более стабильным. Исследования продолжаются, и, возможно, вскоре в дисплее каждого смартфона появится частичка внеземного происхождения.
#иридий
(часть 2)
Внеземной элемент
Иридий — редчайший элемент на планете со средним содержанием 1 мг на тонну. Поразительно, но доля иридия в некоторых метеоритах превосходит естественное содержание в десятки и сотни раз. В 1980 обнаружили (Science, 1980)
В 1977 при попытке получить комплекс иридия(III) с 2,2′-бипиридином химики выделили соединение с нехарактерными спектральными свойствами (JACS, 1977)
Развитие химии комплексов Ir3+ и изучение их оптических свойств показало, что они способны интенсивно фосфоресцировать во всем видимом диапазоне с возможностью тонкой настройки длины волны испускания и времени жизни возбужденного состояния путем модификации лигандов.
Уже в 1999 был собран первый фосфоресцентный светоизлучающий диод (PHOLED) на основе комплекса Ir3+ (APL, 1999)
#иридий
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
D-π-A Красители для DSSC
Один из наиболее дешевых по себестоимости подходов преобразования солнечной энергии в электричество включает использование сенсибилизирующего красителя для повышения светочувствительности солнечного элемента на основе оксидного полупроводника (Dye-Sensitized Solar Cells, DSSC) (Nature, 1991)📕 . Благодаря способности таких элементов генерировать электричество даже от рассеянного света и ввиду их термической устойчивости интерес к ним по прежнему высок (Chemical Society Reviews, 2021)📕 .
При участии сотрудников Центра Цвета🏛 разработаны и протестированы в солнечных элементах D-π-A красители, содержащие тиено[3,2-b]индол, 7-(трет-бутил)тиено[3,2-b]индол или бензо[g]тиено[3,2-b]индол в качестве электронодонорной части, 2,2'-битиофен в качестве π-мостика и 2-цианакриловую кислоту в качестве акцептора электронов.
Наибольшая эффективность преобразования солнечного света в электрический ток в 4.41% достигнута для элемента на основе красителя, содержащего тиено[3,2-b]индол в качестве электронодонорной части. Ознакомиться с работой можно по ссылке (Dyes and Pigments, 2024)📕
Один из наиболее дешевых по себестоимости подходов преобразования солнечной энергии в электричество включает использование сенсибилизирующего красителя для повышения светочувствительности солнечного элемента на основе оксидного полупроводника (Dye-Sensitized Solar Cells, DSSC) (Nature, 1991)
При участии сотрудников Центра Цвета
Наибольшая эффективность преобразования солнечного света в электрический ток в 4.41% достигнута для элемента на основе красителя, содержащего тиено[3,2-b]индол в качестве электронодонорной части. Ознакомиться с работой можно по ссылке (Dyes and Pigments, 2024)
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Изобретение, повлиявшее на изобразительное искусство
11 сентября 1841 г. американский художник Джон Рэнд подал патент на складной тюбик для краски. К середине XIX века большинство художников уже не смешивали краски самостоятельно, а покупали их у продавцов. Однако контейнеры, использовавшиеся до изобретения Дж.Рэнда, были довольно примитивными. Самым распространенным способом хранения краски было использование свиного пузыря, перевязанного веревкой. Для того, чтобы воспользоваться нужной краской необходимо было проткнуть пузырь булавкой или гвоздиком. Поскольку возможности заткнуть дыру не было, художники использовали всю краску прямо на месте. Свиные пузыри зачастую было трудно транспортировать, что ограничивало возможности художников, если они хотели поехать в определенное место.
Еще одним вариантом, доступным в начале XIX века, был своего рода стеклянный шприц, который позволял художникам выдавливать столько краски, сколько им было необходимо в данный момент. На создание одной пейзажной картины при этом часто требовались десятки сеансов. Переехав из США в Лондон, Джон Рэнд придумал оригинальное решение: взять идею шприца, но сделать трубку из тонких гибких кусков жести. Вместо того, чтобы выталкивать краску поршнем, художник мог сжимать трубку, а затем ее запечатать (завинчивающаяся крышка появилась только в 1859 г.).
Благодаря этому масляные краски сохраняли свежесть дольше, чем в свиных пузырях, а художники теперь могли брать с собой весь свой запас красок, когда выходили рисовать на природу. Поскольку на момент изобретения Рэнда олово было достаточно дорогим, потребовалось время, чтобы тюбики завоевали популярность среди художников. Но справедливость восторжествовала в конце концов, и все стали пользоваться именно такими тюбиками с краской. Жан Ренуар, сын великого импрессиониста Пьера Огюста Ренуара, утверждал, что его отец однажды сказал, что без трубок Рэнда «не было бы ни Сезанна, ни Моне, ни Сислея или Писсарро, ничего из того, что журналисты позже назвали импрессионизмом».
#история_цвета
11 сентября 1841 г. американский художник Джон Рэнд подал патент на складной тюбик для краски. К середине XIX века большинство художников уже не смешивали краски самостоятельно, а покупали их у продавцов. Однако контейнеры, использовавшиеся до изобретения Дж.Рэнда, были довольно примитивными. Самым распространенным способом хранения краски было использование свиного пузыря, перевязанного веревкой. Для того, чтобы воспользоваться нужной краской необходимо было проткнуть пузырь булавкой или гвоздиком. Поскольку возможности заткнуть дыру не было, художники использовали всю краску прямо на месте. Свиные пузыри зачастую было трудно транспортировать, что ограничивало возможности художников, если они хотели поехать в определенное место.
Еще одним вариантом, доступным в начале XIX века, был своего рода стеклянный шприц, который позволял художникам выдавливать столько краски, сколько им было необходимо в данный момент. На создание одной пейзажной картины при этом часто требовались десятки сеансов. Переехав из США в Лондон, Джон Рэнд придумал оригинальное решение: взять идею шприца, но сделать трубку из тонких гибких кусков жести. Вместо того, чтобы выталкивать краску поршнем, художник мог сжимать трубку, а затем ее запечатать (завинчивающаяся крышка появилась только в 1859 г.).
Благодаря этому масляные краски сохраняли свежесть дольше, чем в свиных пузырях, а художники теперь могли брать с собой весь свой запас красок, когда выходили рисовать на природу. Поскольку на момент изобретения Рэнда олово было достаточно дорогим, потребовалось время, чтобы тюбики завоевали популярность среди художников. Но справедливость восторжествовала в конце концов, и все стали пользоваться именно такими тюбиками с краской. Жан Ренуар, сын великого импрессиониста Пьера Огюста Ренуара, утверждал, что его отец однажды сказал, что без трубок Рэнда «не было бы ни Сезанна, ни Моне, ни Сислея или Писсарро, ничего из того, что журналисты позже назвали импрессионизмом».
#история_цвета
Муранское стекло и техника миллефиори
Муранское стекло, названное в честь острова Мурано, расположенного вблизи Венеции, ведет свою историю с XIII века, когда все стеклодувные мастерские во избежание многочисленных пожаров были переведены из Венеции на остров. Одна из самых удивительных техник, которая культивировалась в стеклодувных мастерских Мурано с давних времен и по нынешний день, называется миллефиори, что в переводе с итальянского означает «тысяча цветов» (Journal of Cleaner Production, 2017)📕 .
Технология миллефиори заключается в выдувании и вытягивании жгута из стеклянных прутов различного цвета, образующих в сечении требуемый цветной рисунок. В печи при высокой температуре прут разогревается, размягчается и вытягивается в более тонкий и длинный прут. При этом рисунок сжимается в размерах и становится практически филигранным, поскольку механические границы между отдельными прутками различных цветов исчезают, а сечение представляет однородный рисунок требуемой расцветки. После достижения требуемого рисунка прут разрезается на мелкие пластины порядка нескольких миллиметров. Срез такой пластины называется муриной, и он представляет собой красивый рисунок в виде цветка, ромба, колечка, сердечка и т.д. Затем множество таких мурин наносят путем накатывания на разогретый стеклянный сосуд, который после соответствующей термической обработки становится похожим на цветочную поляну.
Исследование древних бусинок, изготовленных по технологии миллефиори, с помощью рентгеноспектрального микроанализа позволило установить элементный состав поверхности бусин и предложить ряд пигментов, которыми могли пользоваться мастера (Radiation Physics and Chemistry, 2015)📕 .
Удивительное развитие техника миллефиори получила в работах нашего современника, американского художника-самоучки Лорена Стампа, который из муранского стекла создает потрясающие миниатюры: портреты, пейзажи и даже мини-копии сюжетных полотен. Л. Стамп складывает трубку таким образом, чтобы на ее поперечном срезе проявилось лицо, например, лик Мадонны.
Муранское стекло, названное в честь острова Мурано, расположенного вблизи Венеции, ведет свою историю с XIII века, когда все стеклодувные мастерские во избежание многочисленных пожаров были переведены из Венеции на остров. Одна из самых удивительных техник, которая культивировалась в стеклодувных мастерских Мурано с давних времен и по нынешний день, называется миллефиори, что в переводе с итальянского означает «тысяча цветов» (Journal of Cleaner Production, 2017)
Технология миллефиори заключается в выдувании и вытягивании жгута из стеклянных прутов различного цвета, образующих в сечении требуемый цветной рисунок. В печи при высокой температуре прут разогревается, размягчается и вытягивается в более тонкий и длинный прут. При этом рисунок сжимается в размерах и становится практически филигранным, поскольку механические границы между отдельными прутками различных цветов исчезают, а сечение представляет однородный рисунок требуемой расцветки. После достижения требуемого рисунка прут разрезается на мелкие пластины порядка нескольких миллиметров. Срез такой пластины называется муриной, и он представляет собой красивый рисунок в виде цветка, ромба, колечка, сердечка и т.д. Затем множество таких мурин наносят путем накатывания на разогретый стеклянный сосуд, который после соответствующей термической обработки становится похожим на цветочную поляну.
Исследование древних бусинок, изготовленных по технологии миллефиори, с помощью рентгеноспектрального микроанализа позволило установить элементный состав поверхности бусин и предложить ряд пигментов, которыми могли пользоваться мастера (Radiation Physics and Chemistry, 2015)
Удивительное развитие техника миллефиори получила в работах нашего современника, американского художника-самоучки Лорена Стампа, который из муранского стекла создает потрясающие миниатюры: портреты, пейзажи и даже мини-копии сюжетных полотен. Л. Стамп складывает трубку таким образом, чтобы на ее поперечном срезе проявилось лицо, например, лик Мадонны.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Самый разноцветный элемент — Иридий🟥
(часть 3)
Платиновый Институт
В начале XX века в России добывали более 90% мирового объема платиновых металлов. Однако вывозилась исключительно сырая платина и ее спутники, тогда как обратно в страну за куда большую стоимость металлы возвращались в виде готовых изделий. Столь нерациональное расходование национального богатства возмущало известных и авторитетных ученых страны (Чугаев, 1920). Для решения этой проблемы в 1918 выдающийся химик проф. Л.А. Чугаев основал Институт по изучению платины и других благородных металлов, который в 1922 возглавил акад. Н.С. Курнаков. Задачи Института состояли в разработке надежных и простых способов обнаружения каждого платиноида, высокоэффективных методов разделения их друг от друга и методик аффинажа.
При создании ИОНХ🏛 в 1934 Платиновый Институт вошел в его состав. Научную программу исследований Л.А. Чугаева в ИОНХ продолжила плеяда его знаменитых учеников: акад. И.И. Черняев, чл.-корр. Н.К. Пшеницын, проф. О.Е. Звягинцев и др., которые успешно решили поставленные задачи, существенно обогатив знания о химии платиновых металлов и обеспечив химическую промышленность страны необходимыми технологиями и аналитическими методиками.
Noblesse oblige
В Центре цвета активно работают по научным направлениям, заложенным основателями ИОНХ, с учетом современных потребностей в эффективных фотосенсибилизаторах, эмиттерах, (фото)катализаторах и т.п. на основе металлоорганических комплексов металлов платиновой группы. Разработаны методы синтеза наиболее перспективных циклометаллированных комплексов иридия(III) и усовершенствованы способы управления электронной структурой комплексов с целью придания им требуемого набора физико-химических свойств (Dalton Transactions, 2023)📕 . Расширены возможности молекулярного дизайна комплексов иридия(III) (Dalton Transactions, 2023)📕 и найдены способы воздействия на оптические свойства комплексов за счет использования нековалентных взаимодействий в кристаллах (Dalton Transactions, 2023)📕 .
#иридий
(часть 3)
Платиновый Институт
В начале XX века в России добывали более 90% мирового объема платиновых металлов. Однако вывозилась исключительно сырая платина и ее спутники, тогда как обратно в страну за куда большую стоимость металлы возвращались в виде готовых изделий. Столь нерациональное расходование национального богатства возмущало известных и авторитетных ученых страны (Чугаев, 1920). Для решения этой проблемы в 1918 выдающийся химик проф. Л.А. Чугаев основал Институт по изучению платины и других благородных металлов, который в 1922 возглавил акад. Н.С. Курнаков. Задачи Института состояли в разработке надежных и простых способов обнаружения каждого платиноида, высокоэффективных методов разделения их друг от друга и методик аффинажа.
При создании ИОНХ
Noblesse oblige
В Центре цвета активно работают по научным направлениям, заложенным основателями ИОНХ, с учетом современных потребностей в эффективных фотосенсибилизаторах, эмиттерах, (фото)катализаторах и т.п. на основе металлоорганических комплексов металлов платиновой группы. Разработаны методы синтеза наиболее перспективных циклометаллированных комплексов иридия(III) и усовершенствованы способы управления электронной структурой комплексов с целью придания им требуемого набора физико-химических свойств (Dalton Transactions, 2023)
#иридий
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Малахит: минеральный пигмент и синтетический краситель
В античные времена в качестве зеленого пигмента использовали краски на основе природного минерала малахита. Он применялся в Египте в качестве краски для глаз еще в додинастические времена и был найден на росписях гробниц 4-й династии (ок. 2625–2500 до н.э.). Малахит был широко распространен в культуре Майя и, в частности, был зафиксирован в составе знаменитой маски Красной королевы (Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2020)📕 . Его можно увидеть на зеленом поясе ангела в правом углу «Манчестерской Мадонны» - незаконченного шедевра кисти Микеланджело (около 1497 г.); на полотне «Сикстинская Мадонна» Рафаэля Санти (около 1512 г.) и целом ряде других шедевров, созданных в эпоху Возрождения итальянскими мастерами. В Эрмитаже хранится один из лучших образцов искусства уральских мастеров – колоссальная малахитовая ваза-кратер «Медичи».
Изучая термическое разложение образцов малахита, привезенных из различных мест, французский химик Ж.Л. Пруст всякий раз получал одни и те же продукты в одинаковых соотношениях. Это дало ему возможность не только определить точные компоненты малахита: медь, углерод и кислород, но и вывести фундаментальный закон постоянства состава.
Помимо природного пигмента существует синтетический триарилметановый краситель с похожим названием «малахитовый зеленый». Малахитовый зеленый представляет собой блестящие зеленые кристаллы, растворимые в воде и спирте и используется для окраски хлопка, протравленного танином, а также в качестве прямого красителя для шелка, шерсти, джута и кожи.
Малахитовый зеленый используется в качестве местного антисептика в разбавленном растворе (Aquatic Toxicology, 2003)📕 . Также известно, что он контролирует грибок Saprolegnia, водную плесень, которая уничтожает икру и молодь рыб в рыбоводстве. Однако, также установлено, что этот краситель-антисептик может быть крайне опасен для рыб и других водных обитателей (Environmental Science and Pollution Research, 2022)📕 .
В античные времена в качестве зеленого пигмента использовали краски на основе природного минерала малахита. Он применялся в Египте в качестве краски для глаз еще в додинастические времена и был найден на росписях гробниц 4-й династии (ок. 2625–2500 до н.э.). Малахит был широко распространен в культуре Майя и, в частности, был зафиксирован в составе знаменитой маски Красной королевы (Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2020)
Изучая термическое разложение образцов малахита, привезенных из различных мест, французский химик Ж.Л. Пруст всякий раз получал одни и те же продукты в одинаковых соотношениях. Это дало ему возможность не только определить точные компоненты малахита: медь, углерод и кислород, но и вывести фундаментальный закон постоянства состава.
Помимо природного пигмента существует синтетический триарилметановый краситель с похожим названием «малахитовый зеленый». Малахитовый зеленый представляет собой блестящие зеленые кристаллы, растворимые в воде и спирте и используется для окраски хлопка, протравленного танином, а также в качестве прямого красителя для шелка, шерсти, джута и кожи.
Малахитовый зеленый используется в качестве местного антисептика в разбавленном растворе (Aquatic Toxicology, 2003)
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Caput mortuum или голова мертвеца
Красивый коричнево-фиолетовый оттенок caput mortuum имеет не только жуткий перевод с латыни, но и не менее пугающую историю своего происхождения. Дело в том, что название переводится как «голова мертвеца», а изготавливалась краска путем измельчения древних египетских мумий. Чтобы превратить мумии в краску, их приходилось завозить прямо на фабрики, поэтому в XIX веке торговля мумиями процветала. Мумий покупали не только производители разных вещей и лекарств, но и фирмы по производству красок, чтобы создавать уникальную коричнево-фиолетовую краску для художников.
При этом не все художники осознавали, что название краски «мумия коричневая» имеет буквальное значение. Например, Эдвард Бёрн-Джонс, английский живописец и иллюстратор XIX века, не догадывался о происхождения краски и был, мягко говоря, «крайне огорчён», когда его коллега-художник Лоуренс Альма-Тадема сообщил ему о составе краски. Он был настолько расстроен, что, по слухам, провёл церемониальное захоронение тюбика краски в собственном саду. Спрос на caput mortuum находился на пике вплоть до начала XX века. Например, в 1904 г. фирма по производству красок даже разместила объявление в газете, что им «очень» нужна мумия для «создания цвета». Это связано с тем, что к началу 1900-х годов стало практически невозможно найти мумий, поскольку их количество стремительно иссякало. Тем не менее, последний тюбик такой краски был изготовлен относительно недавно в 1964 г.
Спектроскопические исследования показали, что caput mortuum в основном состоит из гематита (The Analyst, 2002)📕 . Современная краска «голова мертвеца» создаётся при помощи каолина (глина состава Al2O3·2SiO2·2H2O), кварца, гетита (минерал FeO(OH) и гематита (минерал Fe2O3). В зависимости от количества ингредиентов и их соотношения, цвет может иметь красный, жёлтый или фиолетовый оттенок. Недавно итальянские ученые синтезировали современный аналог этого пигмента (Dyes and Pigments, 2021)📕 .
Красивый коричнево-фиолетовый оттенок caput mortuum имеет не только жуткий перевод с латыни, но и не менее пугающую историю своего происхождения. Дело в том, что название переводится как «голова мертвеца», а изготавливалась краска путем измельчения древних египетских мумий. Чтобы превратить мумии в краску, их приходилось завозить прямо на фабрики, поэтому в XIX веке торговля мумиями процветала. Мумий покупали не только производители разных вещей и лекарств, но и фирмы по производству красок, чтобы создавать уникальную коричнево-фиолетовую краску для художников.
При этом не все художники осознавали, что название краски «мумия коричневая» имеет буквальное значение. Например, Эдвард Бёрн-Джонс, английский живописец и иллюстратор XIX века, не догадывался о происхождения краски и был, мягко говоря, «крайне огорчён», когда его коллега-художник Лоуренс Альма-Тадема сообщил ему о составе краски. Он был настолько расстроен, что, по слухам, провёл церемониальное захоронение тюбика краски в собственном саду. Спрос на caput mortuum находился на пике вплоть до начала XX века. Например, в 1904 г. фирма по производству красок даже разместила объявление в газете, что им «очень» нужна мумия для «создания цвета». Это связано с тем, что к началу 1900-х годов стало практически невозможно найти мумий, поскольку их количество стремительно иссякало. Тем не менее, последний тюбик такой краски был изготовлен относительно недавно в 1964 г.
Спектроскопические исследования показали, что caput mortuum в основном состоит из гематита (The Analyst, 2002)
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Краска из медной шахты
Фалунский красный — это особый оттенок красной краски (#801818), которой окрашено большинство ферм, деревенских домов и старых зданий в Скандинавских странах, а также много хозяйственных построек в Северной Америке. Основой этой краски является темно-красный пигмент — α-Fe2O3. История этой самой известной краски Скандинавии тесным образом связана с древнейшей медной шахтой Швеции.
Добыча меди на рудниках близ города Фалуна началась в IX веке. К XVII в. 2/3 меди в Европе добывали из этих рудников (Journal of Archaeological Science: Reports, 2017)📕 , что превратило Швецию из маленькой страны на задворках континента в супердержаву того времени.
В 1764 г., когда запасы меди были истощены (Mineral Economics, 2022)📕 , владельцы шахт перешли на коммерческое производство красной краски, которая к тому моменту уже была достаточно популярна у населения Скандинавии, а изготавливали ее кустарным способом. Для промышленного производства использовали желтоватый шахтный шлам в качестве источника пигментного сырья. В сушильных печах шлам обезвоживали, и цвет материала менялся с землисто-желтого на ярко-красный. Затем пигмент измельчали и смешивали с мукой, водой и льняным маслом для получения традиционной красной краски.
Хотя в XX в. синтетические краски вытеснили Фалунскую краску, в последние годы она снова стала очень популярна в Скандинавии из-за смещения приоритетов потребителей к экологичности и традиционности красок (Focus on Pigments, 2021)📕 . По некоторым оценкам, шахтного шлама, накопленного за тысячелетнюю историю Фалунских рудников, хватит еще на пару столетий при текущих объемах производства краски.
Фалунский красный — это особый оттенок красной краски (#801818), которой окрашено большинство ферм, деревенских домов и старых зданий в Скандинавских странах, а также много хозяйственных построек в Северной Америке. Основой этой краски является темно-красный пигмент — α-Fe2O3. История этой самой известной краски Скандинавии тесным образом связана с древнейшей медной шахтой Швеции.
Добыча меди на рудниках близ города Фалуна началась в IX веке. К XVII в. 2/3 меди в Европе добывали из этих рудников (Journal of Archaeological Science: Reports, 2017)
В 1764 г., когда запасы меди были истощены (Mineral Economics, 2022)
Хотя в XX в. синтетические краски вытеснили Фалунскую краску, в последние годы она снова стала очень популярна в Скандинавии из-за смещения приоритетов потребителей к экологичности и традиционности красок (Focus on Pigments, 2021)
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Сенсоры для контроля состояния продуктов питания
Ежегодно в мире образуется почти 1,5 миллиарда тонн пищевых отходов из-за неэффективного управления процессами производства, распределения и потребления пищевых продуктов. На долю произведенных продуктов питания, которые затем просто выбрасываются, приходится 8% глобальных выбросов парниковых газов, 20% потребления пресной воды и 30% мирового использования сельскохозяйственных земель (Nature Communications, 2020)📕 . Помимо экологических и экономических издержек, вспышки болезней пищевого происхождения возникают при употреблении в пищу испорченных продуктов.
Из-за микробной активности в богатых белком продуктах генерируются биогенные амины, которые получаются путем декарбоксилирования амидных групп. Поэтому такие амины являются важными биомаркерами для мониторинга порчи богатых белком продуктов. В современной практике для этого используют хроматографические методы, которые, однако, требуют серьезного инструментального обеспечения, доступного только в лабораторных условиях, и обученного персонала.
В последние годы идет активная разработка миниатюрных сенсорных устройств, способных идентифицировать и количественно характеризовать степень испорченности богатых белком продуктов (Nature Food, 2023)📕 . Для этой же цели разрабатывают композитные материалы на основе силикагеля с применением широко известных своими выдающимися оптическими свойствами порфиринов для цветовой индикации состояния продуктов (Food Packaging and Shelf Life, 2023) 📕 .
Ежегодно в мире образуется почти 1,5 миллиарда тонн пищевых отходов из-за неэффективного управления процессами производства, распределения и потребления пищевых продуктов. На долю произведенных продуктов питания, которые затем просто выбрасываются, приходится 8% глобальных выбросов парниковых газов, 20% потребления пресной воды и 30% мирового использования сельскохозяйственных земель (Nature Communications, 2020)
Из-за микробной активности в богатых белком продуктах генерируются биогенные амины, которые получаются путем декарбоксилирования амидных групп. Поэтому такие амины являются важными биомаркерами для мониторинга порчи богатых белком продуктов. В современной практике для этого используют хроматографические методы, которые, однако, требуют серьезного инструментального обеспечения, доступного только в лабораторных условиях, и обученного персонала.
В последние годы идет активная разработка миниатюрных сенсорных устройств, способных идентифицировать и количественно характеризовать степень испорченности богатых белком продуктов (Nature Food, 2023)
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Папка с научными каналами
Телеграм-канал «Зоопарк из слоновой кости» разместил папку с каналами о науке, куда попал и наш молодой канал🏛 :
🔗Присоединяйтесь: https://yangx.top/addlist/JQHmpxd5RhRhYjJi
Телеграм-канал «Зоопарк из слоновой кости» разместил папку с каналами о науке, куда попал и наш молодой канал
🔗Присоединяйтесь: https://yangx.top/addlist/JQHmpxd5RhRhYjJi
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍11🔥8
Индиго: от древнеперуанского хлопка до модных джинсов.
Часть 1
Индиго, известный как король красителей, является одним из древнейших синих красителей в мире. Его использовали жители Египта и Азии более 4000 лет назад, однако древнейшее его применение связано с окрашиванием хлопковых тканей коренными жителями Южной Америки более 6000 лет назад (Science advances, 2016)📕 . Древние греки, а вслед за ними и римляне получали этот ценный краситель из Индии, в связи с чем за ним закрепилось название «индиго».
До середины 19 века, когда был получен синтетический индиго, растение индигофера было единственным известным источником, позволяющим добиться стойкого синего цвета. Технология экстракции натурального индиго из листьев индогоферы в Индостане не менялась на протяжении многих столетий и начиналась со сбора листьев, которые немного похожи на базилик и собираются непосредственно перед распусканием их розовых цветов, и заканчивалась операцией, когда осадок из ферментированных листьев смешивали со щелочью, спрессовывали в лепешки, которые сушили, а затем превращали в порошок. Его смешивали с разными веществами и получали различные оттенки синего и фиолетового.
В 1879 году А. Байер открыл индофениловую реакцию — появление синего окрашивания при смешении бензола c изатином в присутствии концентрированной серной кислоты. Это стало возможным после того, как Байеру наконец удалось полностью выделить изатин. Байер осуществил синтез индиго из динитрофенилдиацетилена (1882 г.) и предложил его структурную формулу (Berichte, 1882)📕 .
Конец XIX века принес с собой и первый бум современных химических гигантов, таких как BASF и Hoechst, которые вкладывали значительные средства в разработку синтетических красителей, и в 1897 году эти компании запатентовали свою собственную версию синтетического индиго и начали его коммерческое производство. В 1904 г. они подписали так называемое «Соглашение индиго», и еще больше упростили процесс производства изатина, что привело к получению более стойкого и прочного красителя.
Часть 1
Индиго, известный как король красителей, является одним из древнейших синих красителей в мире. Его использовали жители Египта и Азии более 4000 лет назад, однако древнейшее его применение связано с окрашиванием хлопковых тканей коренными жителями Южной Америки более 6000 лет назад (Science advances, 2016)
До середины 19 века, когда был получен синтетический индиго, растение индигофера было единственным известным источником, позволяющим добиться стойкого синего цвета. Технология экстракции натурального индиго из листьев индогоферы в Индостане не менялась на протяжении многих столетий и начиналась со сбора листьев, которые немного похожи на базилик и собираются непосредственно перед распусканием их розовых цветов, и заканчивалась операцией, когда осадок из ферментированных листьев смешивали со щелочью, спрессовывали в лепешки, которые сушили, а затем превращали в порошок. Его смешивали с разными веществами и получали различные оттенки синего и фиолетового.
В 1879 году А. Байер открыл индофениловую реакцию — появление синего окрашивания при смешении бензола c изатином в присутствии концентрированной серной кислоты. Это стало возможным после того, как Байеру наконец удалось полностью выделить изатин. Байер осуществил синтез индиго из динитрофенилдиацетилена (1882 г.) и предложил его структурную формулу (Berichte, 1882)
Конец XIX века принес с собой и первый бум современных химических гигантов, таких как BASF и Hoechst, которые вкладывали значительные средства в разработку синтетических красителей, и в 1897 году эти компании запатентовали свою собственную версию синтетического индиго и начали его коммерческое производство. В 1904 г. они подписали так называемое «Соглашение индиго», и еще больше упростили процесс производства изатина, что привело к получению более стойкого и прочного красителя.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Индиго. Часть 2
Татуированные британцы
«Omnes vero se Britanni vitro inficiunt, quod caeruleum efficit colorem», – так Гай Юлий Цезарь писал о пиктах, подчеркивая их любовь раскрашивать свои тела с помощью яркой синей краски (Oxford Journal of Archaeology, 2005)📕 . В сущности, это был все тот же индиго, но добываемый из вайды. Поразительно, но до 18 в. некоторые страны Европы под страхом смерти запрещали импорт индийского индиго, защищая собственное производство.
Синие джинсы
В 1873 г. Д.В. Дэвис и Л. Страусс запатентовали рабочие брюки, которым суждено было покорить мир. Джинсы из прочной ткани деним быстро стали фаворитами среди мужчин, выполняющих тяжелую работу, а синий цвет индиго стал отличительным знаком одежды рабочего класса. Сегодня немногие производители предлагают своим покупателям джинсы, окрашенные натуральным индиго, хотя джинсы, окрашенные естественным пигментом, обычно имеют более светлый синий цвет, чем джинсы, окрашенные синтетическим индиго.
Природоподобные технологии
Производство джинс значительно загрязняют окружающую среду, о чем свидетельствуют синие реки по соседству с фабриками. Причина в том, что нерастворимый в воде индиго для закрепления на ткани предварительно переводят в бледно-желтый растворимый лейкоиндиго с последующей химической обработкой ткани для возвращения синего цвета, а сточные воды просто выбрасывают за пределы фабрик (Nature, 2018)📕 .
В растениях индиго содержится в виде бесцветного гликозида – индикана. Под действием ферментов он расщепляется на бесцветные глюкозу и индоксил, который окисляется на воздухе и превращается в индиго (Bioresources and Bioprocessing, 2023)📕 . Ученые скопировали этот процесс и научились производить индикан из триптофана с помощью генно-модифицированных кишечных палочек (Nature Chemical Biology, 2018)📕 . Авторы надеются, что подобные технологии смогут в перспективе хотя бы частично заменить существующий способ получения индиго. Но, как и столетия назад, производители индиго не терпят конкурентов.
Татуированные британцы
«Omnes vero se Britanni vitro inficiunt, quod caeruleum efficit colorem», – так Гай Юлий Цезарь писал о пиктах, подчеркивая их любовь раскрашивать свои тела с помощью яркой синей краски (Oxford Journal of Archaeology, 2005)
Синие джинсы
В 1873 г. Д.В. Дэвис и Л. Страусс запатентовали рабочие брюки, которым суждено было покорить мир. Джинсы из прочной ткани деним быстро стали фаворитами среди мужчин, выполняющих тяжелую работу, а синий цвет индиго стал отличительным знаком одежды рабочего класса. Сегодня немногие производители предлагают своим покупателям джинсы, окрашенные натуральным индиго, хотя джинсы, окрашенные естественным пигментом, обычно имеют более светлый синий цвет, чем джинсы, окрашенные синтетическим индиго.
Природоподобные технологии
Производство джинс значительно загрязняют окружающую среду, о чем свидетельствуют синие реки по соседству с фабриками. Причина в том, что нерастворимый в воде индиго для закрепления на ткани предварительно переводят в бледно-желтый растворимый лейкоиндиго с последующей химической обработкой ткани для возвращения синего цвета, а сточные воды просто выбрасывают за пределы фабрик (Nature, 2018)
В растениях индиго содержится в виде бесцветного гликозида – индикана. Под действием ферментов он расщепляется на бесцветные глюкозу и индоксил, который окисляется на воздухе и превращается в индиго (Bioresources and Bioprocessing, 2023)
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Предсказание молярного коэффициента поглощения красителей с помощью машинного обучения
Молярный коэффициент поглощения (logε) является одной из фундаментальных характеристик красителей, определяющей эффективность поглощения света на определенной длине волны, что является ключевым параметром для использования красителя в конкретной практической области.
Ученые их ИХР РАН🏛 собрали из литературных источников набор из 20 000 уникальных молекул красителей, состоящий из 5 классов: ксантена (1), акридина (2), диарилметана (3), антрахинона (4) и дипиррометена (5-7).
На этом наборе данных была обучена модель Случайного Леса (Random Forest) и получена точность по RMSE равная 0.26 логирифмической единицы. Тем не менее авторы считают, что не достигли желаемого результата по показателям качества прогнозирования. Они связывают это с тем, что данные, извлеченные из статей, были получены в разных условиях.
Работа была опубликована в журнале Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy (IF=4.4)📕
Также авторы разработали сервис, где с помощью обученной модели можно предсказать logε для других молекул из этих классов:
http://chem-predictor.isc-ras.ru/individual/abs
Молярный коэффициент поглощения (logε) является одной из фундаментальных характеристик красителей, определяющей эффективность поглощения света на определенной длине волны, что является ключевым параметром для использования красителя в конкретной практической области.
Ученые их ИХР РАН
На этом наборе данных была обучена модель Случайного Леса (Random Forest) и получена точность по RMSE равная 0.26 логирифмической единицы. Тем не менее авторы считают, что не достигли желаемого результата по показателям качества прогнозирования. Они связывают это с тем, что данные, извлеченные из статей, были получены в разных условиях.
Работа была опубликована в журнале Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy (IF=4.4)
Также авторы разработали сервис, где с помощью обученной модели можно предсказать logε для других молекул из этих классов:
http://chem-predictor.isc-ras.ru/individual/abs
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Бесконтактное определение пигментов на картинах
Реставрация произведений искусства — комплексная задача, и всегда существует риск непреднамеренного повреждения самого объекта. Картины на фресках, холсте или бумаге особенно уязвимы из-за своей неоднородной структуры. Поэтому реставраторам крайне важно собрать как можно больше информации о природе ингредиентов и материалов, используемых во время реставрационных работ. Это информация о химическом составе используемых компонентов, чтобы найти подходящее чистящее средство, например, для удаления поверхностных загрязнений или измененного слоя лака с картины. Также важно воспроизведение исторических красок в научных целях, и как правило, залогом успеха является знание химической природы той или иной краски.
Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) — подходящий метод для анализа красок и картин, поскольку ИК-спектры позволяют надежно идентифицировать вещества, присутствующие на картине. До недавнего времени основным недостатком метода ИК-спектроскопии было то, что анализ произведений искусства на месте был практически невозможен. Измерения больших картин или фресок часто требовали деструктивного отбора проб с последующим анализом в лаборатории. Естественно, что в большинстве случаев такой способ был просто неприемлем.
Ситуация существенно изменилась, когда на рынок вышли компактные ИК-спектрометры, позволяющие регистрировать спектры как с полотен, так и с любых вертикальных изображений типа фресок. Отличительной чертой таких спектрометров является фронтальное расположение модуля отражения, который также оснащен встроенной видеокамерой, позволяющей обеспечивать прямой обзор области измерения. Средний радиус пятна образца около 5 мм, и он может быть опционально уменьшен до 3 мм, если требуется более высокое пространственное разрешение.
В работе (Heritage Science, 2019)📕 с помощью данной методики авторам удалось надежно идентифицировать различные пигменты на исторических полотнах, хранящихся в музее Fitzwilliam (Кембридж).
Реставрация произведений искусства — комплексная задача, и всегда существует риск непреднамеренного повреждения самого объекта. Картины на фресках, холсте или бумаге особенно уязвимы из-за своей неоднородной структуры. Поэтому реставраторам крайне важно собрать как можно больше информации о природе ингредиентов и материалов, используемых во время реставрационных работ. Это информация о химическом составе используемых компонентов, чтобы найти подходящее чистящее средство, например, для удаления поверхностных загрязнений или измененного слоя лака с картины. Также важно воспроизведение исторических красок в научных целях, и как правило, залогом успеха является знание химической природы той или иной краски.
Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) — подходящий метод для анализа красок и картин, поскольку ИК-спектры позволяют надежно идентифицировать вещества, присутствующие на картине. До недавнего времени основным недостатком метода ИК-спектроскопии было то, что анализ произведений искусства на месте был практически невозможен. Измерения больших картин или фресок часто требовали деструктивного отбора проб с последующим анализом в лаборатории. Естественно, что в большинстве случаев такой способ был просто неприемлем.
Ситуация существенно изменилась, когда на рынок вышли компактные ИК-спектрометры, позволяющие регистрировать спектры как с полотен, так и с любых вертикальных изображений типа фресок. Отличительной чертой таких спектрометров является фронтальное расположение модуля отражения, который также оснащен встроенной видеокамерой, позволяющей обеспечивать прямой обзор области измерения. Средний радиус пятна образца около 5 мм, и он может быть опционально уменьшен до 3 мм, если требуется более высокое пространственное разрешение.
В работе (Heritage Science, 2019)
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Агрегация молекул и люминесценция
Для большинства органических и металлорганических люминофоров интенсивность люминесценции в растворе выше, чем в твердом состоянии. Причина в том, что такие люминофоры, как правило, содержат ароматические кольца, обуславливающие преимущественную агрегацию молекул за счет π-π взаимодействий, что приводит к тушению люминесценции. Это явление оказывается крайне нежелательным на практике и, в частности, заметно сужает возможности при разработке эмиссионных материалов для светоизлучающих диодов (Materials Horizons, 2019)📕 . Но все не так однозначно, и в ряде случаев эмиссия заметно усиливается при агрегации молекул.
«Вам не нравится агрегация? – Вы просто не умеете ее готовить!»
С этим перефразированным рекламным слоганом, пожалуй, согласились бы многие редакторы авторитетных общехимических и материаловедческих журналов. За последнее время опубликованы работы по применению соединений, демонстрирующих усиленную эмиссию в агрегатах, в оптической микроскопии сверхвысокого разрешения (ChemSocRev, 2024)📕 , в OLED (ChemMat, 2017)📕 , в разработке сенсорных (Sensors and Actuators, B: Chemical, 2024)📕 и других материалов (AdvMat, 2020)📕 .
Хотя первое соединение, излучающее в твердом состоянии интенсивнее, чем в растворе, описал еще Дж. Стокс (Philosophical Transactions, 1852), пристальное внимание к эмиссии, вызванной агрегацией молекул, обратили лишь в XXI в (ChemComm, 2001)📕 . За годы исследований установили, что основная причина возникновения усиленной эмиссии в агрегатах заключается в ограничении внутримолекулярных колебательно-вращательных движений.
В Центре цвета🏛 получили первый комплекс родия(III) с эмиссией в твердом состоянии, который, вопреки интуиции, показал более яркую фотолюминесценцию, чем аналогичный комплекс иридия(III) (Dalton, 2023)📕 . А недавно наши коллеги из СПбГУ🏛 синтезировали первый комплекс палладия(II) с ациклическими диаминокарбеновыми лигандами, который продемонстрировал яркую эмиссию в кристалле за счет металлофильных взаимодействий (InorgChem, 2024)📕 .
Для большинства органических и металлорганических люминофоров интенсивность люминесценции в растворе выше, чем в твердом состоянии. Причина в том, что такие люминофоры, как правило, содержат ароматические кольца, обуславливающие преимущественную агрегацию молекул за счет π-π взаимодействий, что приводит к тушению люминесценции. Это явление оказывается крайне нежелательным на практике и, в частности, заметно сужает возможности при разработке эмиссионных материалов для светоизлучающих диодов (Materials Horizons, 2019)
«Вам не нравится агрегация? – Вы просто не умеете ее готовить!»
С этим перефразированным рекламным слоганом, пожалуй, согласились бы многие редакторы авторитетных общехимических и материаловедческих журналов. За последнее время опубликованы работы по применению соединений, демонстрирующих усиленную эмиссию в агрегатах, в оптической микроскопии сверхвысокого разрешения (ChemSocRev, 2024)
Хотя первое соединение, излучающее в твердом состоянии интенсивнее, чем в растворе, описал еще Дж. Стокс (Philosophical Transactions, 1852), пристальное внимание к эмиссии, вызванной агрегацией молекул, обратили лишь в XXI в (ChemComm, 2001)
В Центре цвета
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
История охры
Охра происходит из земных отложений, содержащих минералы лимонит (FeO(OH)×nH2O), гётит (α-FeO(OH)), лепидокрокит (γ-FeO(OH)) и гематит (α-Fe2O3) (Materials Science and Engineering B, 2006)📕 . Различное количество воды в этих пигментах, примеси песка и глины, а также, например, марганца приводят к разным желтым, красным и коричневым оттенкам, что использовалось в изготовлении красок.
Археологические находки свидетельствуют, что охра (#CC7722) применялась для украшения в погребальных ритуалах в конце эпохи палеолита более 280 тыс. лет до н. э. (World Prehistory, 2022)📕 . В пещерах Бломбос в Южной Африке археологи обнаружили то, что было описано как первый в истории «набор для рисования». Инструменты, состоящие из ракушки и камня, использовались для измельчения охры и костей. Смешав этот порошок с жидкостью в морской ракушке, можно было получить охру в форме краски. Поскольку кистей еще не существовало, конец небольшой кости использовался для нанесения краски на кожу, предметы, окружающие стены, что представляет собой один из самых ранних признаков того, что люди уже в эпоху позднего палеолита выражали свою социальную принадлежность и свою идентичность с помощью красок.
Копали карьер, а нашли стоянку древних людей
Одно из самых значимых археологических открытий, связанных с красной охрой, имеет непосредственное отношение к России. В 1955 г. машинист экскаватора при разработке глиняного карьера вблизи Владимира обнаружил в ковше кости. Вскоре выяснилось, что рабочий, сам не зная того, обнаружил верхнепалеотическую стоянку человека, где оказались наилучшие по сохранности и сложнейшие по ритуалу погребения, известные современной науке (Труды ГИН АН СССР, 1966). Там было найдено более 70 тысяч предметов: орудия труда из камня и кости, предметы вооружения и украшения. Экспедиция ИА АН СССР под руководством О.Н. Бадера на стоянку Сунгирь установила, что сунгирскому захоронению более 30000 лет, а сохранились могилы в очень хорошем состоянии благодаря тому, что они были засыпаны красной охрой.
Охра происходит из земных отложений, содержащих минералы лимонит (FeO(OH)×nH2O), гётит (α-FeO(OH)), лепидокрокит (γ-FeO(OH)) и гематит (α-Fe2O3) (Materials Science and Engineering B, 2006)
Археологические находки свидетельствуют, что охра (#CC7722) применялась для украшения в погребальных ритуалах в конце эпохи палеолита более 280 тыс. лет до н. э. (World Prehistory, 2022)
Копали карьер, а нашли стоянку древних людей
Одно из самых значимых археологических открытий, связанных с красной охрой, имеет непосредственное отношение к России. В 1955 г. машинист экскаватора при разработке глиняного карьера вблизи Владимира обнаружил в ковше кости. Вскоре выяснилось, что рабочий, сам не зная того, обнаружил верхнепалеотическую стоянку человека, где оказались наилучшие по сохранности и сложнейшие по ритуалу погребения, известные современной науке (Труды ГИН АН СССР, 1966). Там было найдено более 70 тысяч предметов: орудия труда из камня и кости, предметы вооружения и украшения. Экспедиция ИА АН СССР под руководством О.Н. Бадера на стоянку Сунгирь установила, что сунгирскому захоронению более 30000 лет, а сохранились могилы в очень хорошем состоянии благодаря тому, что они были засыпаны красной охрой.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Использование больших языковых моделей (LLMs) для прогнозирования химических свойств молекул
При предсказании свойств молекул с помощью классических методов машинного обучения (ML) существует основная проблема — недостаточность данных. Часто приходится собирать данные вручную, а алгоритмы начинают показывать приемлемую точность только от нескольких тысяч примеров в датасете.
Ученые из Швейцарии предложили использовать дообученную модель GPT-3 для предсказания свойств различных химических соединений с использованием небольших наборов данных.
В частности, они показали, что имея всего несколько десятков значений экспериментальных данных можно научиться предсказывать число фаз в высокоэнтропийных сплавах с точностью, сравнимой с точностью ML модели, обученной на 1200+ примерах. Также они дообучили GPT предсказывать длину волны перехода молекулярных фотопереключателей, выход химических реакций и т.д.
Авторы связывают эту высокую точность предсказания с тем, что GPT-3 была обучена на огромной части интернета и научных статей, и, следовательно, в ее весах уже содержится много информации о химических молекулах.
У такого подхода есть 2 преимущества: требуется меньше данных, а также не нужно настраивать конкретную ML модель под конкретный набор химических данных. Однако все же точность предсказания может быть ниже, чем у с нуля построенной ML модели под конкретную задачу.
Работа опубликована в📕 Nature Machine Intelligence (IF=23.8) в открытом доступе🔥 .
Воспользоваться кодом авторов и дообучить GPT на своем наборе данных можно, перейдя по ссылке:
https://github.com/kjappelbaum/gptchem — вам потребуется ключ от API OpenAI
При предсказании свойств молекул с помощью классических методов машинного обучения (ML) существует основная проблема — недостаточность данных. Часто приходится собирать данные вручную, а алгоритмы начинают показывать приемлемую точность только от нескольких тысяч примеров в датасете.
Ученые из Швейцарии предложили использовать дообученную модель GPT-3 для предсказания свойств различных химических соединений с использованием небольших наборов данных.
В частности, они показали, что имея всего несколько десятков значений экспериментальных данных можно научиться предсказывать число фаз в высокоэнтропийных сплавах с точностью, сравнимой с точностью ML модели, обученной на 1200+ примерах. Также они дообучили GPT предсказывать длину волны перехода молекулярных фотопереключателей, выход химических реакций и т.д.
Авторы связывают эту высокую точность предсказания с тем, что GPT-3 была обучена на огромной части интернета и научных статей, и, следовательно, в ее весах уже содержится много информации о химических молекулах.
У такого подхода есть 2 преимущества: требуется меньше данных, а также не нужно настраивать конкретную ML модель под конкретный набор химических данных. Однако все же точность предсказания может быть ниже, чем у с нуля построенной ML модели под конкретную задачу.
Работа опубликована в
Воспользоваться кодом авторов и дообучить GPT на своем наборе данных можно, перейдя по ссылке:
https://github.com/kjappelbaum/gptchem — вам потребуется ключ от API OpenAI
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Методы машинного обучения для открытия материалов
Вслед за AlphaFold2 DeepMind представила графовую нейросеть GNoME (graph networks for materials exploration) для предсказания кристаллических структуры материалов и их стабильности.
Всего было найдено 2.2 млн новых материалов, 380к из которых предсказаны как стабильные.
Все новые предсказанные материалы добавляются в базу The Materials Project — платформу об известных и прогнозируемых материалах.
На этой платформе с помощью удобного интерфейса можно изучать предсказанные материалы, а также получать информацию из этой базы данных с помощью API на Python.
С полным текстом работы можно ознакомиться в журнале📕 Nature: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06735-9
Вслед за AlphaFold2 DeepMind представила графовую нейросеть GNoME (graph networks for materials exploration) для предсказания кристаллических структуры материалов и их стабильности.
Всего было найдено 2.2 млн новых материалов, 380к из которых предсказаны как стабильные.
Все новые предсказанные материалы добавляются в базу The Materials Project — платформу об известных и прогнозируемых материалах.
На этой платформе с помощью удобного интерфейса можно изучать предсказанные материалы, а также получать информацию из этой базы данных с помощью API на Python.
С полным текстом работы можно ознакомиться в журнале
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Forwarded from Химия в бутылочке⚗️
Из чего делают пигменты?
Об одном из двух основных компонентов, входящих в состав красок, мы уже поговорили в этом сочном посте. Настало время окунуться в яркую палитру цветов. Только начнём с ахроматических, то есть чёрного, белого и всех оттенков серого между ними и, как всегда, с точки зрения химии👩🏻🔬
Думаю, вы с легкостью догадаетесь, из чего состоит черный пигмент🔳 Да, это одна из модификаций углерода — сажа. Она образуется в ходе неполного сгорания или термического разложения углеводородов и представляет собой чистый углерод C🔥 Почему неполного? Если горение будет протекать в избытке кислорода O₂, то, как мы знаем, углеводороды сгорают с образованием углекислого газа CO₂ и воды H₂O. Но если процесс горения поддерживать при недостатке кислорода, то образуется ядовитый угарный газ CO и сажа С, которую осаждают из коптящего пламени на специальных охлаждаемых поверхностях. Например, много сажи образуется при сжигании бензола, который горит характерным коптящим пламенем⚗️
Выбор пигмента белого цвета уже шире🔲. Вы наверняка слышали об одном из древнейших белых пигментов — свинцовых белилах (основный карбонат свинца 2PbCO₃·Pb(OH)₂). Сейчас этот пигмент запрещен для использования в малярных работах из-за его высокой токсичности, но несколько веков назад люди не знали об опасности соединений свинца и добавляли его даже в косметику☠️. С помощью свинцовых белил дамы из высшего света добивались ровного и белоснежного цвета лица, нанося при этом непоправимый вред коже и своему здоровью.
Существенным недостатком свинцовых белил также было взаимодействие с сероводородом H₂S, содержащимся в небольших количествах в воздухе. При реакции свинца с серой образуется очень прочное соединение черного цвета — сульфид свинца PbS. В ходе необратимого процесса белый цвет на картинах постепенно темнел.
На смену свинцовым белилам пришли цинковые белила — оксид цинка ZnO. Благодаря своему противовоспалительному действию он вам может быть известен как основной компонент цинковой мази, которая как раз имеет белоснежный цвет.
В современных эмалях используют титановые белила — диоксид титана TiO₂, — которые по многим свойствам обыгрывают цинковые. Титановые белила обладают более сильной кроющей способностью и не меняют своего цвета со временем и при нагревании.
Но между цинковыми и титановыми белилами есть отличия помимо кроющей способности, существенные в работе художника👩🏻🎨 Цинковые обладают более холодным слегка голубоватым оттенком, а титановые наоборот — более теплым и желтоватым. Поэтому в профессиональных наборах масляных красок так и сохранились эти два «оттенка» белого🤷🏻♀️
Диоксид титана не является токсичным соединением и используется в качестве зарегистрированной пищевой добавки E171. В качестве абразивного вещества его добавляют, например, в зубную пасту🦷
Оттенки серого, очевидно, получают смешением белого и черного. Но известны и пигменты серого цвета, приготовленные из металлического порошка или графита. Например, измельченный цинк или алюминий.
О пигментах хроматических цветов, то есть оттенков цветового круга (красный, желтый, синий и др.) поговорим в следующий раз🎨 Оставайтесь на связи😉
Об одном из двух основных компонентов, входящих в состав красок, мы уже поговорили в этом сочном посте. Настало время окунуться в яркую палитру цветов. Только начнём с ахроматических, то есть чёрного, белого и всех оттенков серого между ними и, как всегда, с точки зрения химии👩🏻🔬
Думаю, вы с легкостью догадаетесь, из чего состоит черный пигмент🔳 Да, это одна из модификаций углерода — сажа. Она образуется в ходе неполного сгорания или термического разложения углеводородов и представляет собой чистый углерод C🔥 Почему неполного? Если горение будет протекать в избытке кислорода O₂, то, как мы знаем, углеводороды сгорают с образованием углекислого газа CO₂ и воды H₂O. Но если процесс горения поддерживать при недостатке кислорода, то образуется ядовитый угарный газ CO и сажа С, которую осаждают из коптящего пламени на специальных охлаждаемых поверхностях. Например, много сажи образуется при сжигании бензола, который горит характерным коптящим пламенем⚗️
Выбор пигмента белого цвета уже шире🔲. Вы наверняка слышали об одном из древнейших белых пигментов — свинцовых белилах (основный карбонат свинца 2PbCO₃·Pb(OH)₂). Сейчас этот пигмент запрещен для использования в малярных работах из-за его высокой токсичности, но несколько веков назад люди не знали об опасности соединений свинца и добавляли его даже в косметику☠️. С помощью свинцовых белил дамы из высшего света добивались ровного и белоснежного цвета лица, нанося при этом непоправимый вред коже и своему здоровью.
Существенным недостатком свинцовых белил также было взаимодействие с сероводородом H₂S, содержащимся в небольших количествах в воздухе. При реакции свинца с серой образуется очень прочное соединение черного цвета — сульфид свинца PbS. В ходе необратимого процесса белый цвет на картинах постепенно темнел.
На смену свинцовым белилам пришли цинковые белила — оксид цинка ZnO. Благодаря своему противовоспалительному действию он вам может быть известен как основной компонент цинковой мази, которая как раз имеет белоснежный цвет.
В современных эмалях используют титановые белила — диоксид титана TiO₂, — которые по многим свойствам обыгрывают цинковые. Титановые белила обладают более сильной кроющей способностью и не меняют своего цвета со временем и при нагревании.
Но между цинковыми и титановыми белилами есть отличия помимо кроющей способности, существенные в работе художника👩🏻🎨 Цинковые обладают более холодным слегка голубоватым оттенком, а титановые наоборот — более теплым и желтоватым. Поэтому в профессиональных наборах масляных красок так и сохранились эти два «оттенка» белого🤷🏻♀️
Диоксид титана не является токсичным соединением и используется в качестве зарегистрированной пищевой добавки E171. В качестве абразивного вещества его добавляют, например, в зубную пасту🦷
Оттенки серого, очевидно, получают смешением белого и черного. Но известны и пигменты серого цвета, приготовленные из металлического порошка или графита. Например, измельченный цинк или алюминий.
О пигментах хроматических цветов, то есть оттенков цветового круга (красный, желтый, синий и др.) поговорим в следующий раз🎨 Оставайтесь на связи😉