#зоопарк_одобряет #дорогая_редакция
Как известно, ширина запрещенной зоны в чистом графене равна нулю, что не очень удобно для его использования в электронике. К счастью, эта проблема легко решается: адсорбируя водород, графен превращается в полупроводник, причем ШЗЗ можно настраивать, меняя концентрацию водорода.
Процесс адсорбции обратим: при нагревании водород улетучивается, и высокая проводимость графена восстанавливается. Особенно интересно, что водород может собираться в устойчивые островки на поверхности графена. Управляя формой и размером таких островков, можно придавать графену самые разные электронные характеристики, полезные для тех или иных применений.
Коллеги из НИЯУ МИФИ @boilingmephi исследовали "наводороживание" графена в переменном электрическом поле. Хотя колебания атомов водорода на графене сильно ангармоничны, они всё-таки могут входить в резонанс с полем, что сильно увеличивает подвижность водорода, а также вероятность его десорбции. Расчеты показали, что концентрация водорода в облученных и необлученных областях может отличаться в 10 и более раз, поскольку он быстро мигрирует или десорбируется под действием поля. Это открывает возможность управлять адсорбировавшимся водородом с помощью излучения - водород будет "подстраиваться" под интерференционную картину, которую можно создать на поверхности графена.
Статья опубликована в Applied Surface Science (IF = 6.3)
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.162125
Как известно, ширина запрещенной зоны в чистом графене равна нулю, что не очень удобно для его использования в электронике. К счастью, эта проблема легко решается: адсорбируя водород, графен превращается в полупроводник, причем ШЗЗ можно настраивать, меняя концентрацию водорода.
Процесс адсорбции обратим: при нагревании водород улетучивается, и высокая проводимость графена восстанавливается. Особенно интересно, что водород может собираться в устойчивые островки на поверхности графена. Управляя формой и размером таких островков, можно придавать графену самые разные электронные характеристики, полезные для тех или иных применений.
Коллеги из НИЯУ МИФИ @boilingmephi исследовали "наводороживание" графена в переменном электрическом поле. Хотя колебания атомов водорода на графене сильно ангармоничны, они всё-таки могут входить в резонанс с полем, что сильно увеличивает подвижность водорода, а также вероятность его десорбции. Расчеты показали, что концентрация водорода в облученных и необлученных областях может отличаться в 10 и более раз, поскольку он быстро мигрирует или десорбируется под действием поля. Это открывает возможность управлять адсорбировавшимся водородом с помощью излучения - водород будет "подстраиваться" под интерференционную картину, которую можно создать на поверхности графена.
Статья опубликована в Applied Surface Science (IF = 6.3)
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.162125
#зоопарк_одобряет #дорогая_редакция
Гетероструктурные фотокатализаторы, построенные по S-схеме, крайне эффективно используют солнечный свет - например, для расщепления воды с получением водорода. Ключевым же при их разработке является понимание механизма разделения зарядов в них и их транспорта между полупроводниками.
В недавней работе российско-китайского коллектива (Россия представлена учёными из МТЦ СО РАН) изучен транспорт зарядов в фотокатализаторе, работающем по такой схеме. Впервые был применен комплекс передовых методов, включающих время-разрешенный и импульсный ЭПР (электронный парамагнитный разонанс), для изучения работы S-схемы фотокатализа.
Применение ЭПР, в дополнение к уже традиционным для таких исследований методов фемтосекундной оптической спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, позволило детально изучить динамику транспорта зарядов в гетероструктурных фотокатализаторах.
Статья вышла в Advanced Materials - одном из самых высокорейтинговых журналов по материаловедению (IF = 27.4)
Гетероструктурные фотокатализаторы, построенные по S-схеме, крайне эффективно используют солнечный свет - например, для расщепления воды с получением водорода. Ключевым же при их разработке является понимание механизма разделения зарядов в них и их транспорта между полупроводниками.
В недавней работе российско-китайского коллектива (Россия представлена учёными из МТЦ СО РАН) изучен транспорт зарядов в фотокатализаторе, работающем по такой схеме. Впервые был применен комплекс передовых методов, включающих время-разрешенный и импульсный ЭПР (электронный парамагнитный разонанс), для изучения работы S-схемы фотокатализа.
Применение ЭПР, в дополнение к уже традиционным для таких исследований методов фемтосекундной оптической спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, позволило детально изучить динамику транспорта зарядов в гетероструктурных фотокатализаторах.
Статья вышла в Advanced Materials - одном из самых высокорейтинговых журналов по материаловедению (IF = 27.4)
The Advanced Portfolio
Unveiling Charge Carrier Dynamics at Organic–Inorganic S‐Scheme Heterojunction Interfaces: Insights From Advanced EPR
This study develops TP/ZIS-10 S-scheme heterostructures, uncovers unique charge transfer dynamics via TR EPR, ISIXPS, and fs-TA spectroscopy, and provides novel insights into charge carrier dynamics ...
#зоопарк_одобряет #дорогая_редакция
Боросиликатные стекла используются как матрицы для хранения радиоактивных отходов, в основе которых - актиноиды. В качестве "имитаторов" этих элементов (например, плутония) часто используются химически очень похожие лантаноиды - и здесь есть и еще один фактор: стекла с ними могут еще и иметь интересные оптические свойства.
Коллеги из ФТИ #РАН (Санкт-Петербург) и Института химии силикатов (филиала Курчатовского института - ПИЯФ) методами комбинационного рассеяния света и время-разрешённой люминесценции исследовали структуру и оптические характеристики алюмоборосиликатных стекол, допированных ионами церия (Ce) и гадолиния (Gd) и содержащих неконтролируемую примесь ионов европия (Eu), в зависимости от состава стекла. Оказалось, что степень полимеризации стекла и ряд других параметров нелинейно зависит от соотношения концентраций Ce/Gd, то есть имеет место эффект содопирования - а это полезная информация для создания стёкол с высокой радиационно-оптической стойкостью..
Статья вышла в Ceramics International (IF = 5.1)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884224060528
Боросиликатные стекла используются как матрицы для хранения радиоактивных отходов, в основе которых - актиноиды. В качестве "имитаторов" этих элементов (например, плутония) часто используются химически очень похожие лантаноиды - и здесь есть и еще один фактор: стекла с ними могут еще и иметь интересные оптические свойства.
Коллеги из ФТИ #РАН (Санкт-Петербург) и Института химии силикатов (филиала Курчатовского института - ПИЯФ) методами комбинационного рассеяния света и время-разрешённой люминесценции исследовали структуру и оптические характеристики алюмоборосиликатных стекол, допированных ионами церия (Ce) и гадолиния (Gd) и содержащих неконтролируемую примесь ионов европия (Eu), в зависимости от состава стекла. Оказалось, что степень полимеризации стекла и ряд других параметров нелинейно зависит от соотношения концентраций Ce/Gd, то есть имеет место эффект содопирования - а это полезная информация для создания стёкол с высокой радиационно-оптической стойкостью..
Статья вышла в Ceramics International (IF = 5.1)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884224060528
#зоопарк_одобряет #дорогая_редакция
Актинидии – род растений, самым известным представителем которого является киви (фоточка для привлечения внимания) с центром происхождения в Китае. Но на нашем Дальнем Востоке есть свои виды мелкоплодных актинидий, причем в некоторых из них витамина С еще больше, чем в их крупноплодном родственнике.
В Главном ботаническом саду #РАН (Москва) собрана коллекция дальневосточных актинидий, но до недавнего времени она не была охарактеризована полностью в генетическом ключе. В недавней работе коллег из ГБС РАН, сделанной совместно с Курчатником, описано геномное разнообразие всей коллекции с помощью RAD-секвенирования, оценивающего отличия по однонуклеотидным полиморфизмам. Помимо таксономических отличий также определены важные для селекции подобных растений характеристики – плоидность образцов и полиморфизмы, по-видимому, связанные с опадаемостью плодов в случае одного из видов.
Статья вышла в Plants (IF = 4.0)
https://www.mdpi.com/2223-7747/14/1/7
Актинидии – род растений, самым известным представителем которого является киви (фоточка для привлечения внимания) с центром происхождения в Китае. Но на нашем Дальнем Востоке есть свои виды мелкоплодных актинидий, причем в некоторых из них витамина С еще больше, чем в их крупноплодном родственнике.
В Главном ботаническом саду #РАН (Москва) собрана коллекция дальневосточных актинидий, но до недавнего времени она не была охарактеризована полностью в генетическом ключе. В недавней работе коллег из ГБС РАН, сделанной совместно с Курчатником, описано геномное разнообразие всей коллекции с помощью RAD-секвенирования, оценивающего отличия по однонуклеотидным полиморфизмам. Помимо таксономических отличий также определены важные для селекции подобных растений характеристики – плоидность образцов и полиморфизмы, по-видимому, связанные с опадаемостью плодов в случае одного из видов.
Статья вышла в Plants (IF = 4.0)
https://www.mdpi.com/2223-7747/14/1/7
#зоопарк_одобряет #дорогая_редакция
Для большинства месторождений нефти коэффициент извлечения не превышает 30-40%, и уже давно одна из важных научных задач - как "выдоить" из скважины побольше. Один из вариантов - закачка в нефтегазовый пласт разных реагентов (поверхностно-активные вещества, они же ПАВ, и тому подобное).
Над этим работают многие коллективы, к том числе и коллеги из СФУ @SibFUofficial (Красноярск). Их свежая работа - о серии экспериментов на микрофлюидных чипах, имитирующих горную породу, по вытеснению нефти из них с помощью различных наносуспензий. Опыты показывают, что эффективность наносуспензий для увеличения нефтеотдачи сопоставима с растворами ПАВ и может превосходить их. Главные факторы - концентрация частиц, их морфология и размер, свойства пластовых флюидов и т.д., то есть этим процессом вполне можно управлять.
Статья опубликована в Journal of Molecular Liquids (IF = 5.3)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167732224028344?via%3Dihub
Для большинства месторождений нефти коэффициент извлечения не превышает 30-40%, и уже давно одна из важных научных задач - как "выдоить" из скважины побольше. Один из вариантов - закачка в нефтегазовый пласт разных реагентов (поверхностно-активные вещества, они же ПАВ, и тому подобное).
Над этим работают многие коллективы, к том числе и коллеги из СФУ @SibFUofficial (Красноярск). Их свежая работа - о серии экспериментов на микрофлюидных чипах, имитирующих горную породу, по вытеснению нефти из них с помощью различных наносуспензий. Опыты показывают, что эффективность наносуспензий для увеличения нефтеотдачи сопоставима с растворами ПАВ и может превосходить их. Главные факторы - концентрация частиц, их морфология и размер, свойства пластовых флюидов и т.д., то есть этим процессом вполне можно управлять.
Статья опубликована в Journal of Molecular Liquids (IF = 5.3)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167732224028344?via%3Dihub
#зоопарк_одобряет #дорогая_редакция
КР-спектроскопия (она же Раман-спектроскопия) – очень чувствительный метод, который позволяет регистрировать единичные молекулы с точностью "отпечатков пальцев" - но не все, а только соединения с определенной поляризацией связей. Этот метод массово используют для быстрого "отлова", например, взрывчатки, благо приборы эти очень компактны и более неприхотливы, чем, скажем, масс-спектрометры.
Проблема тут в том, что многие нехорошие вещества, опасные в очень низких концентрациях (тот же ботулотоксин), не дают хорошей интенсивности рамановского сигнала. Соответственно, их этим методом и не ловят, а хотелось бы. Для некоторых "раман-неактивных" веществ проблему решают делают «видимыми» переводом в окисленную форму, делают это перекисью, и чаще всего в присутствии фермента (пероксидазы) и для катализа, и для того, чтобы процесс был селективным. Это технически сложная методика.
Коллеги из ИФХЭ #РАН и с химфака МГУ @chemistryofmsu собрали куда более универсальную платформу для "проявления" невидимых в КР-спектрах соединений,. Суть метода: на монослой оксида графена нанесли цинковый комплекс фталоцианина как сенсибилизатор. Такой чип генерирует только синглетный кислород (селективный окислитель) при облучении видимым светом. Если добавить на чип плазмонные частицы и нанести невидимый в КР-спектре аналит, то достаточно нескольких секунд облучения, чтобы получить отлично разрешенный интенсивный рамановский спектр для концентрации вещества 10-8 моль (это ооооочень низкая концентрация, если что).
Перспектива ясная - такие чипы можно использовать для быстрого выявления методом КР таких соединений, для которых раньше это было невозможно. Криминалистика, лаборатории контроля качества - масса вариантов.
Статья вышла в Small Methods (IF = 10.7)
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202401420
КР-спектроскопия (она же Раман-спектроскопия) – очень чувствительный метод, который позволяет регистрировать единичные молекулы с точностью "отпечатков пальцев" - но не все, а только соединения с определенной поляризацией связей. Этот метод массово используют для быстрого "отлова", например, взрывчатки, благо приборы эти очень компактны и более неприхотливы, чем, скажем, масс-спектрометры.
Проблема тут в том, что многие нехорошие вещества, опасные в очень низких концентрациях (тот же ботулотоксин), не дают хорошей интенсивности рамановского сигнала. Соответственно, их этим методом и не ловят, а хотелось бы. Для некоторых "раман-неактивных" веществ проблему решают делают «видимыми» переводом в окисленную форму, делают это перекисью, и чаще всего в присутствии фермента (пероксидазы) и для катализа, и для того, чтобы процесс был селективным. Это технически сложная методика.
Коллеги из ИФХЭ #РАН и с химфака МГУ @chemistryofmsu собрали куда более универсальную платформу для "проявления" невидимых в КР-спектрах соединений,. Суть метода: на монослой оксида графена нанесли цинковый комплекс фталоцианина как сенсибилизатор. Такой чип генерирует только синглетный кислород (селективный окислитель) при облучении видимым светом. Если добавить на чип плазмонные частицы и нанести невидимый в КР-спектре аналит, то достаточно нескольких секунд облучения, чтобы получить отлично разрешенный интенсивный рамановский спектр для концентрации вещества 10-8 моль (это ооооочень низкая концентрация, если что).
Перспектива ясная - такие чипы можно использовать для быстрого выявления методом КР таких соединений, для которых раньше это было невозможно. Криминалистика, лаборатории контроля качества - масса вариантов.
Статья вышла в Small Methods (IF = 10.7)
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202401420
Wiley Online Library
Graphene Oxide/Zinc Phthalocyanine Selective Singlet Oxygen Visible‐Light Nanosensor for Raman‐Inactive Compounds
A hybrid nanofilm assembled via ion-mediated surface anchoring of functionalized zinc phthalocyanine onto graphene oxide monolayer selectively generates 1O2 under visible light. The hybrid is used fo...
#зоопарк_одобряет #дорогая_редакция
Ученые из НГТУ НЭТИ @nstu_neti @fen_nstu разработали и обучили абсолютно новую модель прогноза режима работы Новосибирской ГЭС, взяв за ее основу массив данных из метеорологических сведений за 9 лет со значениями температуры воздуха, давления, осадков, влажности и естественного притока к створу станции. В результате они смоделировали самый сложный период предполоводной сработки (недельный и декадный прогноз). Протестировав разные модели машинного обучения, ученые пришли к выводу, что по оценке точности MAPE, RMSE, R2 и MSE, модель на основе случайного леса деревьев решений достигла самой высокой точности и в полной мере учла стохастичность поведения внешних факторов гидроузла.
⠀
Главное преимущество разработки - учет погодных условий, который позволяет предсказать и выбрать наилучший режим работы Новосибирской ГЭС, подстроиться к изменениям структуры и режима потребления, заблаговременно разработать стратегию наполнения водохранилища и объемов холостых сбросов.
⠀
Работа опубликована в журнале International Journal of Hydrogen Energy (IF = 8.1)
⠀
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360319924051668
Ученые из НГТУ НЭТИ @nstu_neti @fen_nstu разработали и обучили абсолютно новую модель прогноза режима работы Новосибирской ГЭС, взяв за ее основу массив данных из метеорологических сведений за 9 лет со значениями температуры воздуха, давления, осадков, влажности и естественного притока к створу станции. В результате они смоделировали самый сложный период предполоводной сработки (недельный и декадный прогноз). Протестировав разные модели машинного обучения, ученые пришли к выводу, что по оценке точности MAPE, RMSE, R2 и MSE, модель на основе случайного леса деревьев решений достигла самой высокой точности и в полной мере учла стохастичность поведения внешних факторов гидроузла.
⠀
Главное преимущество разработки - учет погодных условий, который позволяет предсказать и выбрать наилучший режим работы Новосибирской ГЭС, подстроиться к изменениям структуры и режима потребления, заблаговременно разработать стратегию наполнения водохранилища и объемов холостых сбросов.
⠀
Работа опубликована в журнале International Journal of Hydrogen Energy (IF = 8.1)
⠀
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360319924051668
#зоопарк_одобряет #дорогая_редакция
Глиобластома - одна из самых частых и "злых" опухолей головного мозга, на счету которой миллионы жизней. Для ее диагностики используют МРТ, и залог успеха здесь - сегментация изображения. Над тем, как это делать лучше, работают многие коллективы по всему миру.
Свежее исследование коллег из ЛЭТИ @LETIToday (Санкт-Петербург), сделанное совместно с индийскими коллегами (профессор Саркар - один из ведущих специалистов по обработке биомед-изображений) и опубликованное в Biomedical Signal Processing and Control (IF = 4.9) - как раз об этом. Представлен усовершенствованный ансамбль нейронных сетей, основанный на подходе нечеткого ранжирования для сегментации опухолей с использованием комбинации известных архитектур сверточных нейронных сетей (CNN) - SegResNet, UNETR и SwinUNETR.
В терминах метрик предложенный метод превосходит все известные на данный момент результаты (если оценивать по известному открытому набору данных МРТ BRATS 2023), то есть если не прорыв, то точно большой шаг вперед.
Спецы из ЛЭТИ занимаются этой темой (обработкой биомедицинских изображений разной природы) уже не первый год. Первая их статья на эту тему вышла в 2021 году и процитирована больше 100 раз - впечатляет!
Глиобластома - одна из самых частых и "злых" опухолей головного мозга, на счету которой миллионы жизней. Для ее диагностики используют МРТ, и залог успеха здесь - сегментация изображения. Над тем, как это делать лучше, работают многие коллективы по всему миру.
Свежее исследование коллег из ЛЭТИ @LETIToday (Санкт-Петербург), сделанное совместно с индийскими коллегами (профессор Саркар - один из ведущих специалистов по обработке биомед-изображений) и опубликованное в Biomedical Signal Processing and Control (IF = 4.9) - как раз об этом. Представлен усовершенствованный ансамбль нейронных сетей, основанный на подходе нечеткого ранжирования для сегментации опухолей с использованием комбинации известных архитектур сверточных нейронных сетей (CNN) - SegResNet, UNETR и SwinUNETR.
В терминах метрик предложенный метод превосходит все известные на данный момент результаты (если оценивать по известному открытому набору данных МРТ BRATS 2023), то есть если не прорыв, то точно большой шаг вперед.
Спецы из ЛЭТИ занимаются этой темой (обработкой биомедицинских изображений разной природы) уже не первый год. Первая их статья на эту тему вышла в 2021 году и процитирована больше 100 раз - впечатляет!
#зоопарк_одобряет #дорогая_редакция
Нитрификация - важнейший процесс в круговороте азота - может идти в двух вариантах: авто- или гетеротрофном, и если для первого биохимические процессы и соответствующие гены микроорганизмов изучены хорошо, то для второго - куда слабее. Свежий обзор коллег из ЮФУ @sfedu_study - как раз об этом, в нем описаны преимущества и ограничения существующих подходов к изучению гетеротрофной нитрификации в почвах: культуральных, молекулярных, изотопных и ингибиторных.
Авторы предлагают использовать некоторые техники, которые пока применяются не так активно: стабильные изотопные метки в ДНК (13C, 15N), а также комбинацию флуоресцентной гибридизации in situ и микроавторадиографиии (14C). По их мнению, это поможет узнать о гетеротрофной нитрификации (а в лесных почвах ее доля может достигать 99%) гораздо больше.
Статья вышла в Soil Biology and Biochemistry (IF = 9.8)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071724003985?via%3Dihub
Нитрификация - важнейший процесс в круговороте азота - может идти в двух вариантах: авто- или гетеротрофном, и если для первого биохимические процессы и соответствующие гены микроорганизмов изучены хорошо, то для второго - куда слабее. Свежий обзор коллег из ЮФУ @sfedu_study - как раз об этом, в нем описаны преимущества и ограничения существующих подходов к изучению гетеротрофной нитрификации в почвах: культуральных, молекулярных, изотопных и ингибиторных.
Авторы предлагают использовать некоторые техники, которые пока применяются не так активно: стабильные изотопные метки в ДНК (13C, 15N), а также комбинацию флуоресцентной гибридизации in situ и микроавторадиографиии (14C). По их мнению, это поможет узнать о гетеротрофной нитрификации (а в лесных почвах ее доля может достигать 99%) гораздо больше.
Статья вышла в Soil Biology and Biochemistry (IF = 9.8)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071724003985?via%3Dihub