Юный техник, 2014 № 04 - [8]
Экзосомы играют важную роль в организме человека. Но чтобы понять, какую именно, неплохо бы иметь точные средства взвешивания столь малых объектов…
Затем этот кронштейн еще уменьшили, доведя его длину до 22,5 мкм, а канал и вовсе имел всего 1 мкм в ширину и 0,4 мкм в глубину. Одновременно источник энергии колебаний заменили с электростатического на пьезокристаллический, имеющий большую собственную амплитуду вибраций и меньший уровень шумов. В итоге сейчас размеры измеряющей системы уменьшены в несколько раз, за счет чего погрешность измерения составляет 0,85 аттограмма, снизившись в 30 раз по сравнению с предшествующим устройством.
«Теперь мы в состоянии взвешивать мелкие вирусы и большинство искусственно созданных на сегодня наночастиц, используемых в молекулярной медицине», — подчеркнул Селим Олкум, один из авторов нынешней разработки. — Наша система весьма производительна — на взвешивание 30 тысяч наночастиц у нее ушло 1,5 часа. И у нас еще есть возможность для совершенствования как методики измерений, так и конструкции самого устройства».
Для демонстрации возможностей прибора исследователи взвешивали наночастицы, сделанные из фрагментов ДНК, прикрепленных к золотым наносферам. При этом удалось установить, какую долю массы составляет золото, а какую — ДНК. Но практическое использование «весов» видится куда более широким.
М. МАКСИМОВ
УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
Невозможная химия началась с обычной соли
Школьные учебники по химии нужно переписывать. К такому выводу пришел российский ученый Артем Оганов со своими коллегами, изучая кристаллические структуры из натрия и хлора. С помощью метода USPEX, разработанного Огановым, исследователям удалось синтезировать совершенно невозможные, с точки зрения правил классической химии, соединения натрия и хлора — NaCl>3 и NaCl>7, Na>3Cl, Na>3Cl>2, Na>2Cl. Оказалось, что они не только существуют, но и вполне стабильны при определенных условиях окружающей среды.
А началось все вот с чего. По воспоминаниям самого 39-летнего ученого, химиком он решил стать в 4 года. Очень уж его интересовали те «фокусы» по превращению одних веществ в другие, которые происходили в химических колбах и пробирках. В школе он особенно заинтересовался соединениями натрия. И вот почему.
С одной стороны, химикам хорошо известно, что и натрий, и хлор по отдельности довольно агрессивные элементы, которые охотно вступают в химические реакции с другими элементами. Так, натрий, брошенный в воду, начинает самопроизвольно гореть и очень быстро окисляется на воздухе, его обычно хранят под слоем керосина или в инертной среде.
С другой стороны, в начале школьного курса химии нам рассказывают о том, что связи могут быть ковалентными или ионными, и как пример классической ионной связи приводят хлорид натрия или поваренную соль — NaCl. Один электрон от менее электроотрицательного натрия переходит к более электроотрицательному хлору, тот, согласно «правилу 8 электронов», обретает электронную конфигурацию благородного газа. По всем классическим правилам, NaCl — единственное соединение, которое может существовать в этой системе.
Так написано во всех учебниках.
Но Артем Оганов позволил себе учебникам не поверить. «Подобные истины могут быть верны для так называемых нормальных условий — атмосферного давления, комнатной температуры, — рассказывал он журналистам. — Именно такие условия царят на поверхности Земли, и мы привыкли рассчитывать и проводить химические реакции именно в таком режиме.
Артем Оганов, несмотря на свое профессорское звание, отнюдь не пожилой человек.
Но давайте копнем чуть глубже. В недрах нашей планеты царят огромные давления и высокие температуры. Они еще больше в недрах планет-гигантов, а также Солнца и других звезд. А значит, и химические реакции там могут протекать совершенно иначе».
Как именно? Это российский ученый и его коллеги попытались себе представить, рассчитать с помощью метода предсказания кристаллических структур, разработанного Огановым и известного множеству ученых во всем мире. Артем назвал свой метод USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xrystallography). Так что теперь русское слово «успех» хорошо известно кристаллографам и материаловедам.
Выпускник МГУ, А. Оганов сейчас является профессором Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук. Кроме того, под его руководством работают лаборатории в Швейцарии и Китае. Недавно он начал также работать по мегагранту российского правительства в Московском физико-техническом институте в Долгопрудном, где тоже организована специализированная лаборатория.
В своей статье «Неожиданные стабильные хлориды натрия» (Unexpected stadle stoichiometries of sodium chlorides) в журнале Science А. Оганов и его коллеги показали, что в природе вполне могут существовать и другие соединения натрия и хлора, в том числе и те, что перечислены выше.
Когда ученые помещали кристаллы соли в зону высокого давления (200 000 атмосфер), а затем добавляли хлор или натрий, появились такие «невозможные» соединения, как Na>3Cl и NaCl>3. Более того, удалось найти и другие устойчивые соединения натрия и хлора, которые считались невозможными, поскольку требуют совершенно иной формы химической связи — с более высокой энергией, чем обычно.
