Элементы науки новости: физика, биология, химия, математика, лингвистика

Новости науки с «Элементов»

tito0107 — 21.08.2022

1. «Как летали древние крылатые животные, в два-три раза
превосходившие размахом крыльев крупнейших современных птиц?
Точного ответа на этот вопрос пока нет. Группа ученых из Японии и
Франции использовала аэродинамические модели для оценки
характеристик парящего полета вымерших гигантов — древних птиц
аргентависа и пелагорниса и птерозавров птеранодона и
кетцалькоатля. Сравнив эти оценки с показателями современных птиц,
исследователи пришли к выводу, что древние птицы с
шести-семиметровым размахом крыльев и птерозавры примерно такого же
размера вполне могли парить в воздухе, используя для этого
восходящие потоки воздуха (это так называемое статическое парение),
а вот у гигантских птерозавров с размахом крыльев двенадцать метров
с парящим полетом уже были проблемы.

За всю историю нашей планеты способность к активному полету
неоднократно развивалась у самых разных животных, от крошечных до
поистине исполинских. Так, самым мелким летающим животным в истории
Земли считается современный вид микроскопических ос-наездников
Dicopomorpha echmepterygis. Самки этих наездников длиной всего 550
мкм, ненамного больше инфузории-туфельки, а бескрылые и слепые
самцы примерно втрое меньше. Что касается рекордсменов с
противоположной стороны шкалы, то там «призовые места», бесспорно,
оккупировали гигантские птерозавры: размах их крыльев достигал
11–12 метров (как, например, у хацегоптерикса), что сопоставимо с
габаритами легкого самолета Як–12…

Таким образом, проведенное авторами моделирование подтверждает
предыдущие данные о способе полета аргентависа (S. Chatterjee et
al., 2007. The aerodynamics of Argentavis, the world’s largest
flying bird from the Miocene of Argentina), конкретизирует способ
полета птеранодона (про которого ранее предполагались, что он
способен парить как динамически, так и статически) и полностью
изменяет представления о полете пелагорниса и кетцалькоатля, один
из которых из динамических парителей оказался «переквалифицирован»
в термальные, а второго вообще «вычеркнули» из разряда способных к
парению животных. Ранее считалось, что кетцалькоатль передвигался
по воздуху как раз в основном за счет парения, так как не мог
долгое время взмахивать крыльями (M. P. Witton, M. B. Habib, 2010.
On the Size and Flight Diversity of Giant Pterosaurs, the Use of
Birds as Pterosaur Analogues and Comments on Pterosaur
Flightlessness). Теперь, учитывая, что его способности к парению
могли быть даже хуже, чем у современных дроф, можно лишь
предположить, что этот гигантский птерозавр поднимался в воздух
ненадолго, для коротких энергичных перелетов, во время которых ему
приходилось постоянно работать крыльями»

Источник

«Вообще-то летают, но низенько-низенько…» Ещё со студенческих лет
меня волновал вопрос: могло ли существо размером с жирафа и весом с
небольшую корову вообще подниматься в воздух? Может, кецалькоатли и
вовсе не летали, а их крылья — атавизм вроде крыльев страусов,
годящихся разве что, для брачных игр?

2. «Статистический анализ почти 5000 «высказываний» взрослых диких
шимпанзе из национального парка Таи показал, что наши ближайшие
родственники активно используют упорядоченные последовательности
(«фразы») из двух-трех и более (вплоть до 10) различающихся
компонентов — элементарных вокализаций, которые могут употребляться
как поодиночке, так и в различных комбинациях. Структура вокальных
последовательностей далеко не случайна. К важнейшим закономерностям
их формирования относятся гибкость (почти все элементы могут
комбинироваться с большинством остальных), упорядоченность (одни
элементы чаще встречаются в начале «фраз», другие — в конце; одни
последовательности встречаются значимо чаще других и т. д.) и
перегруппировка (например, устойчивые последовательности из двух
элементов — биграммы — могут включаться в состав триграмм, причем
комбинирование не случайно, а следует определенным правилам). Все
эти три особенности вместе до сих пор не были надежно
документированы ни у одного животного, кроме человека. Результаты
согласуются с гипотезой о том, что шимпанзе способны, определенным
образом комбинируя 10–12 базовых вокальных элементов, сообщать
сородичам сотни разных смыслов. К сожалению, до расшифровки этих
смыслов еще очень далеко».

Источник

3. «Наши представления о динозаврах и их образе жизни меняются
постоянно. И если в середине прошлого века их считали в основном
медлительными «наземными крокодилами», то по современным
представлениям многие из этих вымерших рептилий больше напоминали
птиц, чем ящериц. Например, надежно установлено, что некоторые из
них могли похвастаться красочным оперением и что некоторые виды
проявляли заботу о потомстве. Судя по результатам недавней статьи,
еще одна черта сближает «ужасных ящеров» и современных пернатых —
высокий уровень обмена веществ и, следовательно, эндотермия, то
есть теплокровность. Проанализировав при помощи спектроскопии
химический состав костей нескольких родов вымерших рептилий и
сравнив их с показателями современных животных, ученые обнаружили,
что теплокровными были не только ближайшие родственники птиц, но
даже гигантские длинношеие зауроподы и сам «король динозавров» —
тираннозавр рекс».

Источник

4. «В миоценовых отложениях Северного Китая найдены кости
необычного родственника современных жирафов. Новый вид, получивший
название Discokeryx xiezhi, жил 16,9 млн лет назад и носил на
голове дисковидный костяной набалдашник, который при жизни был
покрыт шлемовидным роговым образованием. Череп вымершего жирафоида
отличается исключительной прочностью, а шейные позвонки идеально
приспособлены для выдерживания нагрузок, возникавших при сильных
ударах теменем о твердые предметы. Морфология головы и шеи D.
xiezhi свидетельствует об исключительно далеко зашедшей адаптации к
турнирным боям, проходившим в форме яростного бодания. Никто из
позвоночных (включая баранов, овцебыков и пахицефалозавров) не был
так хорошо приспособлен к боданию, как дискокерикс. Находка
согласуется с идеей о том, что турнирные бои самцов были главным
фактором, направлявшим морфологическую эволюцию надсемейства
Giraffoidea, и что длинная шея жирафа эволюционировала в первую
очередь как турнирное оружие, а возможность питаться высоко
растущей листвой была лишь приятным бонусом.

Вопрос о том, почему у жирафа такая длинная шея, издавна волнует
эволюционистов. Помимо классической гипотезы, согласно которой шея
жирафа — это адаптация к питанию высокорастущими листьями,
недоступными другим растительноядным обитателями саванны, есть еще
одна популярная идея, объясняющая жирафью шею половым отбором.
Основной аргумент в ее пользу — турнирные бои, в которых самцы
жирафов используют шею как оружие».

Источник

Вообще, роль полового отбора, как мне кажется, до сих пор
недооценена, ибо эволюция, движимая им выглядит хаотичной, а
результаты отбора — случайными, в то время как естественный отбор
якобы закрепляет то, что «действительно нужно».

5. «Во всех человеческих обществах люди наказывают нарушителей
принятых норм, даже если нарушение не затронуло личных интересов
наказывающего (так называемое «наказание третьей стороной»). До сих
пор оставалось неясным, как рано в развитии ребенка появляется эта
склонность и является ли она врожденной или культурно
обусловленной. Японские ученые провели серию остроумных
экспериментов, в которых восьмимесячным детям была дана чудесная
возможность наказывать нарушителя (мультяшного героя в виде
квадратика с глазами), просто направив на него взгляд, после чего
нарушителя расплющивал падающий камень. В роли «нарушения»
выступала немотивированная физическая агрессия: детям показывали
короткий мультфильм, в котором один из героев преследовал и бил
другого. Чтобы отвергнуть возможные альтернативные объяснения
полученных результатов, были поставлены три дополнительных опыта: с
падением мягкого объекта вместо камня, с отсутствием связи между
взглядом и наказанием и с абстрактными геометрическими фигурами
вместо антропоморфных объектов с глазами. Эксперименты показали,
что склонность к «третейскому наказанию», по-видимому, есть уже у
восьмимесячных младенцев. Это делает более правдоподобной (хоть и
не доказывает окончательно) гипотезу о врожденном характере этой
склонности. То же самое можно сказать и о негативной оценке
немотивированной агрессии».

Источник

6. «Данные по 77 видам амфибий и рептилий из 107 природных
популяций, собранные в ходе многолетних полевых исследований,
внесли ясность в малоизученный вопрос о закономерностях эволюции
продолжительности жизни и скорости старения у эктотермных
(холоднокровных) четвероногих. Как выяснилось, амфибии и рептилии
более разнообразны по этим показателям, чем млекопитающие и птицы.
В каждом отряде холоднокровных есть нестареющие виды, у которых
вероятность смерти практически не растет с возрастом (среди
теплокровных известен только один такой вид — голый землекоп).
Виды, имеющие хорошую физическую или химическую защиту (прочная
чешуя, костяной панцирь, ядовитые железы), как правило, живут
дольше и стареют медленнее, чем незащищенные. Это подтверждает
классическую эволюционную гипотезу, согласно которой высокая
базовая (независящая от возраста) смертность способствует эволюции
быстрого старения и недолгой жизни. Подтвердилась и гипотеза об
«эволюционном компромиссе» между ранним размножением и долголетием:
виды, рано достигающие половой зрелости и производящие каждый год
многочисленное потомство, живут меньше и стареют быстрее. Две
другие популярные гипотезы не получили подтверждения: о том, что
теплокровные из-за более активного метаболизма должны стареть
быстрее, чем холоднокровные, и о том, что холоднокровные, обитающие
в районах с теплым климатом, должны стареть быстрее обитателей
прохладных мест. По-видимому, это значит, что интенсивность
метаболизма, ведущая к ускоренному накоплению молекулярных
повреждений, — менее значимый фактор эволюции старения, чем отбор
на способность с этими повреждениями справляться».

Источник

7. «В нижнепермских отложениях Приуралья найдены древнейшие
насекомые с хоботками сосущего типа, относящиеся к вымершему
семейству протомеропид (Protomeropidae). Судя по строению ротовых
частей, эти создания, жившие около 280 млн лет назад, посещали
репродуктивные органы древних голосеменных растений и, вероятно,
опыляли их в обмен на вознаграждение в виде капелек сладковатой
жидкости. Предполагается, что протомеропиды в поисках сладкого
могли засовывать свой хоботок в семеносные капсулы ангаропельтовых,
которые ранее были обнаружены в том же местонахождении и чье
строение указывает на насекомоопыляемость. Если эта гипотеза верна,
то сложные опылительные системы возникли уже в позднем палеозое, за
100 с лишним миллионов лет до появления первых цветковых
растений».

Источник

А здесь про то, как рачки опыляют красные
водоросли, т.е. опыление существует и в воде

8. «В процессе эволюции десятиногие раки неоднократно становились
крабами — приобретали характерную уплощенную широкую форму тела с
коротким брюшком. Что еще более удивительно, они столь же часто
теряли «крабовость», снова приближаясь по форме к обычному речному
раку. Ученые даже придумали особые термины для этих изменений и
пытаются понять их причины с помощью современных технологий.
Предложено несколько гипотез, но пока ни одну из них нельзя
признать удовлетворительной из-за пробелов в данных».

Источник

10. «Современные живородящие млекопитающие используют две
альтернативные стратегии размножения. Плацентарные (в том числе и
люди) отличаются долгим сроком беременности, но зато производят на
свет крупных детенышей, которые довольно быстро становятся
самостоятельными. У сумчатых все наоборот: беременность очень
короткая, а детеныш рождается недоразвитым и вынужден «дозревать» в
сумке своей матери. Долгое время ученые полагали, что «сумчатый»
способ размножения примитивнее «плацентарного», и приписывали его
не только современным сумчатым, но и вымершим многобугорчатым —
грызуноподобным животным, процветавшим в эру динозавров. Теперь,
сравнив строение бедренных костей многобугорчатых, сумчатых и
плацентарных, ученые выяснили, что многобугорчатые, отделившиеся от
эволюционного ствола млекопитающих до разделения на сумчатых и
плацентарных, размножались «плацентарным», а не «сумчатым»
способом. Следовательно, это не плацентарные «улучшили» способ
размножения сумчатых, а сумчатые «придумали» новую стратегию
размножения».

Источник

Сохранено

Источник

Оставить комментарий

• VK.COM
• FACEBOOK.COM
• Анонимно

• Ранее
• Архив

Предыдущие записи блогера :

17.08.2022 —

Баптистское

15. 08.2022 —

Про рисующую нейросеть и пейзажи Гюстава Доре

15.08.2022 —

Случайный дневник — 17

14.08.2022 —

Про «Семь самураев»

13.08.2022 —

Узорочье

12.08.2022 —

Случайный дневник — 15

11. 08.2022 —

Случайный дневник — 14

08.08.2022 —

Случайный дневник — 11

07.08.2022 —

Случайный дневник — 10

03.08.2022 —

Хроники смутного времени — 12

Архив записей в блогах:

Учить, или само пройдет?:)

Уф, к понедельнику не вышло, но кто сказал, что к прошлому?:) Во время прогулок натыкать столько в телефон это вам не хухры-мухры:) Но я смогла:) Итак, про рисование и дошкольников:) Про раннее развитие сказано немало, и почти все неоднозначное и даже спорное. А уж раннее обучение …

Зулейха всех нас расставляет

Обычно я не смотрю сериалы на РосТВ. Но, наткнувшись на направленный высер у Солонельсосада, ака Рожин, решил посмотреть. И, похоже, коль этот главрупор утюгов так разошёлся, сериал реально достоин внимания. Обязательно просмотрю и отпишусь. Кто уже смотрит, прошу поделиться мнениями. …

Ройзман прав

Оригинал взят у roizman в Плохо все Позвонил oleg_shein — трубку не берет, общается короткими СМСками. Похоже — плохо. Набрал doctor_liza . Лиза говорит: «Там недолго осталось. Может умереть в ближайшее время, даже не от истощения, а от инфаркта. …

Истинное лицо Поклонской.

Ну вот такая Поклонская в работе, во время исполнения профессональных обязанностей. Здесь, в голову приходят несколько мыслей. 1. Татарин, конечно, «радует»: «Вы нарушаете мои права! Я требую читать мне на официальном крымско-татарском языке…» Дорогой! Россия это тебе не Украина, где мож …

А сейчас немного ругани. ..

Млин. в обед бегал по магазинам, заодно решил забежать в книжный. Надо было кое что присмотреть там из канцелярии, заодно решил гялнуть не появилась ли в продаже крайняя книга Ольги Громыко из цикла про «Космоолухов». Я как труЪ-фанат давно ждал этой книги и был искренне рад увидев её на в …

Функциональная грамотность как «пятый элемент» учебного процесса

Функциональная грамотность – один из актуальных навыков, которые нужны современным школьникам. 

 

Сам термин «функциональная грамотность» возник более полувека назад: в 1957 году речь шла о базовых навыках чтения, счета и письма, которые позволяли человеку решать простейшие задачи, связанные с функционированием в социуме. 

 

Сегодня же мы говорим о способности человека использовать знания и приобретенные навыки для решения самого широкого спектра жизненных задач. 

 

Традиционно функциональная грамотность делится на такие составляющие, как читательская, математическая, естественно-научная, финансовая грамотность, глобальные компетенции и креативное мышление.  

 

Как показывают исследования, большинство школьников возводят искусственные границы между предметами: к примеру, думают, что формулы изучают только на математике, слова – на уроках русского языка и литературы, а строение клетки – исключительно на биологии. Поэтому им очень сложно совместить знания, полученные на уроках математики, русского языка и литературы, предметов естественно-научного цикла, в единую систему.

 

Как из абстрактных правил сформировать практические навыки, которые помогут решать широкий спектр задач и самостоятельно принимать решения? Зачем нужно разрабатывать навыки функциональной грамотности? 

 

На эти вопросы отвечают эксперты Московского городского педагогического университета и педагоги столичных школ.

 
Функциональная грамотность на уроке

 

Ведущий научный сотрудник лаборатории социокультурных образовательных практик НИИ урбанистики и глобального образования Московского городского педагогического университета Елена Романичева считает основной задачей образования научить человека учиться и привить вкус к познавательной деятельности.

«Надо сделать познавательную деятельность осмысленной и интересной, педагогам предстоит по-новому формулировать учебные задачи, подбирать под них адекватные материалы, стимулировать самостоятельную работу ребят с разными ресурсами. Для учителя это перестройка не столько урока, сколько представления понятия «научить». Активное вовлечение в учебный процесс электронных и библиотечных ресурсов, городских объектов – это выход за пределы классной комнаты и  стен школы. Это смелость отказаться от «выдачи» готового знания в пользу самостоятельного поиска нового самим учеником», – утверждает Елена Романичева.

 
Практико-ориентированность

 

Профессор института гуманитарных наук Московского городского педагогического университета, кандидат педагогических наук Анастасия Половникова придерживается мнения, что выпускник школы должен выйти в жизнь с пониманием того, что он будет делать. Поэтому задания на уроке важно «оформлять» в жизненные ситуации,  тем более что отдельного предмета «функциональная грамотность» в школе нет. Некоторые выводят такие задания в отдельный курс или факультатив, но в основном знания нарабатываются во время уроков математики, обществознания, русского языка, географии.

 

Любой предмет – это поле для развития навыков и умений, а принцип метапредметности –  одно из требований ФГОС.

Анастасия Половникова приводит пример заданий на функциональную грамотность, которое можно использовать на уроке обществознания: «Марина решила купить миксер и заказала его в интернет-магазине. Но доставка опоздала на несколько дней. Что делать?»

Ученики, решая задание, обращаются к инфографике Роспотребнадзора и разбирают законы, чтобы найти оптимальное решение. Такое задание включает и читательскую грамотность (умение разбираться в инфографике, читать законы), и естественно-научную.

Другой пример: «Вам нужно взять кредит на покупку стиральной машины. В таблице предложения от трех банков. Какой кредит выгоднее?» Это задание объединяет читательскую грамотность (таблицы) с финансовой (считаем выгоду) и математической (используем навыки счета, проценты), и его можно встретить на уроках алгебры и обществознания.

 
Соответствие возрасту

 

Предлагая школьникам задачи, связанные с функциональной грамотностью, нужно ориентироваться на возраст учащихся. Так, второклассники не поймут задачу с инфографикой Роспотребнадзора, но при этом они с удовольствием высчитают, к примеру, сколько денег можно потратить на молоко, чтобы осталось на шоколадку.

 

Учитель русского языка школы № 2120 доктор педагогических наук Анатолий Устинов определяет функциональную грамотность в рамках уроков русского языка как овладение в совершенстве всеми видами речевой деятельности: чтением, письмом, аудированием и говорением – и называет ее «пятым элементом», без которого обучение бесполезно. Формат заданий меняется в зависимости от возраста и способностей учеников. Привычные сочинения и изложения вытесняют инструкции, резюме, объявления. Семиклассница учится писать рецепты, а девятиклассник – инструкцию для автолюбителей, как поменять летнюю резину на зимнюю.

 
Создание проблемных уроков

 

Учитель идет не от задания к заданию по плану учебника, а решает с учениками конкретную задачу. Учитель истории и обществознания школы № 1354 «Вектор» Елена Бурмистрова говорит, что чем больше вариантов решения, тем интенсивнее развивается критическое мышление. На ее уроках обществознания школьники разбирают предвыборные программы кандидатов: учатся читать между строк и выделять главное. Понятно, что тут и нет единственно верного решения: каждый найдет для себя то, что станет главным в выборе.

 

Учитель математики школы № 1354 Екатерина Чудакова выясняет с детьми, как загрузить в багажник шкаф при переезде.

«Ученик может не понимать, зачем ему учить формулы и когда пригодится диагональ прямоугольника. А так наглядно показываем, как в жизни использовать знания. Любимое занятие старшеклассников – рассчитывать расход бензина», – прокомментировала она. 

 
Разнообразие 

 

Важно менять и задания, и формат урока. В современных школах на смену лекционным урокам приходят занятия в игровой форме, работа в парах, группах, индивидуально.

Минпросвещения России публиковало банк заданий, позволяющий педагогам подбирать актуальные и интересные материалы для обучения детей функциональной грамотности.

 

Новости ВсЁ Наука — Как создавалась периодическая таблица элементов Ме…

У каждой области науки есть свой любимый юбилей. У физиков это «Принципы» Ньютона, книга 1687 года, которая ввела законы движения и гравитации. Биологи празднуют дарвиновское «Происхождение видов» (1859 год) и его день рождения (1809). Астрономы отмечают 1543 год, ведь именно тогда Коперник поместил Солнце в центр Солнечной системы. Что касается химии, ни одна причина для празднования не превзойдет появление периодической таблицы элементов, созданной 150 лет назад в марте русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым.

Таблица Менделеева стала такой же привычной для студентов-химиков, как калькуляторы для бухгалтеров. Она содержит всю науку в чуть более сотне квадратов, содержащих символы и цифры. Она перечисляет элементы, которые составляют все земные вещества, сгруппированные таким образом, чтобы можно было выявить закономерности в их свойствах, определить цель химического исследования как в теории, так и на практике.

Периодическая таблица — это, бесспорно, самая важная концепция в химии.

Таблица Менделеева выглядела как специальная таблица, однако сам он хотел, чтобы она отражала глубокую научную истину, которую он открыл: периодический закон. Его закон выявил глубокие семейные отношения между известными химическими элементами – они проявляют подобные свойства через регулярные промежутки (или периоды), если расположить их в порядке атомного веса – и позволил Менделееву предсказать существование элементов, которые еще не были обнаружены.

«До обнародования этого закона химические элементы были просто фрагментарными, случайными фактами в Природе», заявил Менделеев. «Закон периодичности впервые позволил нам увидеть неоткрытые элементы на расстоянии, которое раньше было недоступно для химического зрения».

Таблица Менделеева не только предсказала существование новых элементов. Она подтвердила тогда еще спорную веру в реальность атомов. Она намекнула на существование субатомной структуры и предвидела математический аппарат, лежащий в основе правил, управляющих материей, которые в конечном счете проявили себя в квантовой теории. Его таблица завершила превращение химической науки из средневекового магического мистицизма алхимии в область современной научной строгости. Периодическая таблица символизирует не столько составляющие вещества, сколько логическую стройность и принципиальную рациональность науки в целом.

Как создавалась периодическая таблица

Легенда гласит, что Менделеев задумал и создал свою таблицу в один день: 17 февраля 1869 года по русскому календарю (для большей части мира это 1 марта). Но это, вероятнее всего, преувеличение. Менделеев думал о группировании элементов годами, и другие химики несколько раз рассматривали понятие связей между элементами в предыдущие десятилетия.

На самом деле, немецкий физик Иоганн Вольфганг Доберейнер заметил особенности группирования элементов еще в 1817 году. В те дни химики еще не полностью поняли природу атомов, описанную атомной теорией Джона Дальтона в 1808 году. В своей «новой системе химической философии» Дальтон объяснил химические реакции, предполагая, что каждое элементарное вещество состоит из атома определенного типа.

Дальтон предположил, что химические реакции производили новые вещества, когда атомы разъединяются или соединяются. Он полагал, что любой элемент состоит исключительно из одного вида атома, который отличается от других по весу. Атомы кислорода весили в восемь раз больше, чем атомы водорода. Дальтон считал, что атомы углерода в шесть раз тяжелее водорода. Когда элементы объединяются для создания новых веществ, количество реагирующих веществ может быть рассчитано с учетом этих атомных весов.

Дальтон ошибался насчет некоторых масс – кислород в действительности в 16 раз тяжелее водорода, а углерод в 12 раз тяжелее водорода. Но его теория сделала идею об атомах полезной, вдохновив революцию в химии. Точное измерение атомной массы стало основной проблемой химиков на последующие десятилетия.

Размышляя об этих весах, Доберейнер отметил, что определенные наборы из трех элементов (он назвал их триадами) показывают интересную связь. Бром, например, имел атомную массу где-то между массами хлора и йода, и все эти три элемента демонстрировали сходное химическое поведение. Литий, натрий и калий также были триадой.

Другие химики заметили связи между атомными массами и химическими свойствами, но лишь в 1860-х годах атомные массы стали достаточно хорошо поняты и измерены, чтобы выработалось более глубокое понимание. Английский химик Джон Ньюландс заметил, что расположение известных элементов в порядке увеличения атомной массы приводило к повторению химических свойств каждого восьмого элемента. Эту модель он назвал «законом октав» в статье 1865 года. Но модель Ньюландса не очень хорошо держалась после первых двух октав, что заставило критиков предложить ему расставить элементы в алфавитном порядке. И как вскоре понял Менделеев, отношение свойств элементов и атомных масс были чуть более сложными.

Организация элементов

Менделеев родился в Тобольске, в Сибири, в 1834 году и был семнадцатым ребенком у своих родителей. Он жил яркой жизнью, преследуя разные интересы и путешествуя по дороге к выдающимся людям. Во время получения высшего образования в педагогическом институте в Санкт-Петербурге он чуть не умер от тяжелой болезни. После окончания он преподавал в средних школах (это нужно было, чтобы получать жалование в институте), попутно изучая математику и естественные науки для получения степени магистра.

Затем он работал преподавателем и лектором (и писал научные работы), пока не получил стипендию для расширенного тура исследований в лучших химических лабораториях Европы.

Вернувшись в Санкт-Петербург, он оказался без работы, поэтому написал превосходное руководство по органической химии в надежде выиграть крупный денежный приз. В 1862 году это принесло ему премию Демидова. Также он работал редактором, переводчиком и консультантом в различных химических сферах. В 1865 году он вернулся к исследованиям, получил доктора наук и стал профессором Петербургского университета.

Вскоре после этого Менделеев начал преподавать неорганическую химию. Готовясь освоить это новое (для него) поле, он остался неудовлетворен доступными учебниками. Поэтому решил написать собственный. Организация текста требовала организации элементов, поэтому вопрос их наилучшего расположения непрестанно был у него на уме.

К началу 1869 года Менделеев добился достаточного прогресса, чтобы понять, что некоторые группы подобных элементов демонстрировали регулярное увеличение атомных масс; другие элементы с примерно одинаковыми атомными массами имели схожие свойства. Оказалось, что упорядочение элементов по их атомному весу было ключом к их классификации.

По собственным словам Менделеева, он структурировал свое мышление, записав каждый из 63 известных тогда элементов на отдельной карточке. Затем, посредством своего рода игры в химический пасьянс, он нашел закономерность, которую искал. Располагая карточки в вертикальных столбцах с атомными массами от низкой к более высокой, он разместил элементы со схожими свойствами в каждом горизонтальном ряд. Периодическая таблица Менделеева родилась. Он набросал черновую версию 1 марта, отправил ее в печать и включил в свой учебник, который скоро должен был быть опубликован. Также он быстро подготовил работу для представления Российскому химическому обществу.

«Элементы, упорядоченные по размерам их атомных масс, показывают четкие периодические свойства», писал Менделеев в своей работе. «Все сравнения, которые я провел, привели меня к выводу, что размер атомной массы определяет природу элементов».

Тем временем, немецкий химик Лотар Мейер также работал над организацией элементов. Он подготовил таблицу, похожую на менделеевскую, возможно, даже раньше, чем Менделеев. Но Менделеев издал свою первым.

Тем не менее, гораздо более важным, чем победа над Мейером, было то, как Менделеев использовал свою таблицу, чтобы сделать смелые прогнозы о неоткрытых элементах. В подготовке свой таблицы Менделеев заметил, что некоторых карточек недоставало. Он должен был оставить пустые места, чтобы известные элементы могли выровняться правильно. Еще при его жизни три пустых места были заполнены ранее неизвестными элементами: галлий, скандий и германий.

Менделеев не только предсказал существование этих элементов, но также правильно описал их свойства в подробностях. Галлий, например, открытый в 1875 году, имел атомную массу 69,9 и плотность в шесть раз превышающую воды. Менделеев предсказал этот элемент (он назвал его экаалюминий), только по этой плотности и атомной массе 68. Его прогнозы для экакремния близко соответствовали германию (открытому в 1886 году) по атомной массе (72 предсказано, 72,3 фактически) и плотности. Он также верно предсказал плотность германиевых соединений с кислородом и хлором.

Таблица Менделеева стала пророческой. Казалось, что в конце этой игры этот пасьян из элементов раскроет тайны Вселенной. При этом сам Менделеев был мастером в использовании своей же таблицы.

Успешные предсказания Менделеева принесли ему легендарный статус мастера химического волшебства. Но сегодня историки спорят о том, закрепило ли открытие предсказанных элементов принятие его периодического закона. Принятие закона могло быть в большей степени связано с его способностью объяснять установленные химические связи. В любом случае, прогностическая точность Менделеева, безусловно, привлекла внимание к достоинствам его таблицы.

К 1890-м годам химики широко признали его закон как веху в химическом познании. В 1900-м году будущий нобелевский лауреат по химии Уильям Рамсей назвал это «величайшим обобщением, которое когда-либо проводилось в химии». И Менделеев сделал это, сам не понимая как.

Математическая карта

Во многих случаях в истории науки великие предсказания, основанные на новых уравнениях, оказывались верными. Каким-то образом математика раскрывает некоторые природные секреты, прежде чем экспериментаторы их обнаружат. Один из примеров — антиматерия, другой — расширение Вселенной. В случае Менделеева, предсказания новых элементов возникли без какой-либо творческой математики. Но на самом деле Менделеев открыл глубокую математическую карту природы, поскольку его таблица отражала значение квантовой механики, математических правил, управляющих атомной архитектурой.

В своей книге Менделеев отметил, что «внутренние различия материи, которую составляют атомы», могут быть ответственны за периодически повторяющиеся свойства элементов. Но он не придерживался этой линии мышления. По сути, многие годы он размышлял о том, насколько важна атомная теория для его таблицы.

Но другие смогли прочитать внутреннее послание таблицы. В 1888 году немецкий химик Йоханнес Вислицен объявил, что периодичность свойств элементов, упорядоченных по массе, указывает на то, что атомы состоят из регулярных групп более мелких частиц. Таким образом, в некотором смысле таблица Менделеева действительно предвидела (и предоставила доказательства) сложную внутреннюю структуру атомов, в то время как никто не имел ни малейшего представления о том, как на самом деле выглядел атом или имел ли он какую-нибудь внутреннюю структуру вовсе.

К моменту смерти Менделеева в 1907 году ученые знали, что атомы делятся на части: электроны, переносящие отрицательный электрический заряд, плюс некоторый положительно заряженный компонент, делающий атомы электрически нейтральными. Ключом к тому, как эти части выстраиваются, стало открытие 1911 года, когда физик Эрнест Резерфорд, работающий в Манчестерском университете в Англии, обнаружил атомное ядро. Вскоре после этого Генри Мозли, работавший с Резерфордом, продемонстрировал, что количество положительного заряда в ядре (число протонов, которое он содержит, или его «атомное число») определяет правильный порядок элементов в периодической таблице.

Атомная масса была тесно связана с атомным числом Мозли — достаточно тесно, чтобы упорядочение элементов по массе только в нескольких местах отличалось от упорядочения по числу. Менделеев настаивал на том, что эти массы были неправильными и нуждались в повторном измерении, и в некоторых случаях оказался прав. Осталось несколько расхождений, но атомное число Мозли прекрасно легло в таблицу.

Примерно в то же время датский физик Нильс Бор понял, что квантовая теория определяет расположение электронов, окружающих ядро, и что самые дальние электроны определяют химические свойства элемента.

Подобные расположения внешних электронов будут периодически повторяться, объясняя закономерности, которые первоначально выявила таблица Менделеева. Бор создал свою собственную версию таблицы в 1922 году, основываясь на экспериментальных измерениях энергий электронов (наряду с некоторыми подсказками из периодического закона).

Таблица Бора добавила элементы, открытые с 1869 года, но это был тот же периодической порядок, открытый Менделеевым. Не имея ни малейшего представления о квантовой теории, Менделеев создал таблицу, отражающую атомную архитектуру, которую диктовала квантовая физика.

Новая таблица Бора не стала ни первым, ни последним вариантом изначального дизайна Менделеева. Сотни версий периодической таблицы с тех пор были разработаны и опубликованы. Современная форма — в горизонтальном дизайне в отличие от первоначальной вертикальной версии Менделеева — стала широко популярной только после Второй мировой войны, во многом благодаря работе американского химика Гленна Сиборга.

Сиборг и его коллеги создали несколько новых элементов синтетически, с атомными числами после урана, последнего природного элемента в таблице. Сиборг увидел, что эти элементы, трансурановые (плюс три элемента, предшествовавшие урану), требовали новой строки в таблице, которую не предвидел Менделеев. Таблица Сиборга добавила строку для тех элементов под аналогичным рядом редкоземельных элементов, которым тоже не было места в таблице.

Вклад Сиборг в химию принес ему честь назвать собственный элемент — сиборгий с номером 106. Это один из нескольких элементов, названных в честь известных ученых. И в этом списке, конечно, есть элемент 101, открытый Сиборгом и его коллегами в 1955 году и названный менделевием — в честь химика, который прежде всех остальных заслужил место в периодической таблице.

«Цифра» в науке в начале пути

Как ранее отмечал заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Чернышенко, цифровизация ускорит исследования, обеспечит удаленный доступ к научным установкам, позволит создавать цифровых двойников и проводить цифровые эксперименты с их помощью, что изменит подход к научным исследованиям. Это станет возможным благодаря внедрению технологий искусственного интеллекта, больших данных, систем распределенного реестра, интернета вещей, облачных технологий. Перечисленные технологии будут применены в следующих проектах: «Единая сервисная платформа науки», «Датахаб», «Сервис хаб», «Маркетплейс программного обеспечения и оборудования», «Архитектура цифровой трансформации».

В Центре подготовки руководителей и команд цифровой трансформации ВШГУ РАНХиГС рассказали, что помогают командам вузов подготовить цифровые стратегии. Так, в октябре прошлого года завершил обучение специальный поток программы «Реализация проектов цифровой трансформации». «Если слушатели других потоков — отраслей — создавали прототипы цифровых проектов, то слушатели потока Минобрнауки разработали стратегии цифровой трансформации учебных заведений. Эти документы по итогам обучения получили 16 вузов: Ивановский, Кубанский, Пензенский, Пятигорский, Вологодский, Северо-Осетинский, Удмуртский государственные университеты, технические университеты в Воронеже и Кемерове, а также Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП), Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М. Д. Миллионщикова, Российский государственный социальный университет (РГСУ), Уральский государственный архитектурно-художественный университет, Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования, Уфимский государственный авиационный технический университет, Российский государственный гуманитарный университет (РГГУ)», — рассказывают в ВШГУ РАНХиГС.

По словам ректора МГУ им. М.В. Ломоносова Виктора Садовничего, цифровая трансформация высшей школы — это генеральная линия развития отечественного университетского сообщества, об этом говорил Владимир Путин в рамках президентского совета по науке и образованию. «Для Московского университета это стержень ранее утвержденной правительством РФ Программы развития вуза в 2021-2030 гг. Мы строим университет открытый, современный, удобный для учебы, работы, занятий наукой и творчеством. Огромный перечень задач, стоящих перед вузом на ближайшее десятилетие, возможно решить только на современных цифровых платформах. Для этого нужно интегрировать уже сформированный в университете цифровой задел в оболочку передовых информационных технологий. Для ее формирования мы заинтересованы в опыте и компетенциях ведущих отечественных ИТ-компаний», — отмечает Виктор Садовничий.

Директор Центра подготовки руководителей и команд цифровой трансформации ВШГУ РАНХиГС Ксения Ткачева отмечает, что цифровая трансформация науки и высшего образования — это не цель, а инструмент, при помощи которого можно добиться прорыва в этих сферах и повышения эффективности бюджетного финансирования. Она считает, что, независимо от отрасли, переход на «цифровые рельсы» — это использование технологий, которые кардинально повышают эффективность всех процессов в организации и снижают издержки. «То, что нужно науке, образованию, да и любой другой сфере. Собственно, на управление наукой и образовательной средой и предполагается распространить общий «цифровой подход» государства. Один из результатов цифровой трансформации: сотрудники получают более качественные и надежные данные для оперативного, тактического и стратегического управления. Применительно к науке — для анализа эффективности научной, научно-технической и инновационной деятельности, новых отраслей и рынков», — говорит Ксения Ткачева. Она отмечает, что цифровая трансформация невозможна без анализа текущих административных, управленческих и операционных процессов. «Многие из них должны исчезнуть, остальные стать быстрее и дешевле для организации. Преподаватели, сотрудники вузов и научные работники жалуются на бюрократию, избыток отчетности, а также низкий уровень заработных плат. За счет цифровизации можно минимизировать рутинную работу и сосредоточиться на том, что действительно важно и нужно на каждом участке работ, а сэкономленные средства использовать для увеличения финансовой мотивации и удержания лучших специалистов», — уточняет она.

Начальник управления цифровой трансформации российского экономического университета им. Г.В. Плеханова Михаил Начевский отмечает, что, с точки зрения образовательного процесса, внедрение инновационных технологий позволяет значительно поднять уровень доступности и трансфера образования между всеми участниками, повысить его качество и возможность получения намного большего количества образовательных программ и инструментов обучения. «Ученым цифровая трансформация позволяет взаимодействовать между собой и проводить исследования по смежным дисциплинам. Более того, формируется понимание возможных взаимодействий между различными специалистами», — говорит он.

Проректор по правовым и административным вопросам МГИМО МИД России Сергей Шитьков полагает, что цифровая трансформация науки и образования должна проявляться в первую очередь в переводе существующих процессов в удобную для исследователей, профессорско-преподавательского состава и слушателей цифровую форму. «В течение последних лет МГИМО последовательно реализует соответствующие инициативы, включая внедрение личных кабинетов студента и преподавателя, запуск системы электронного документооборота, предоставление удаленного доступа к лучшим мировым библиотекам и др.», — отмечает он.

Ректор МГУ им. М.В. Ломоносова считает, что в настоящее время кардинальным образом меняется инструментарий науки. «Сегодня ученые работают в цифровой среде, используют искусственный интеллект, супервычислительные технологии, моделирование, нейросети. Это приближает нас к разгадыванию тайн мироздания — как устроена Вселенная, что такое сознание, как человек мыслит. Цифровые технологии позволяют перейти к сетевому взаимодействию, а это положительно скажется как на скорости и качестве исследований, так и на укреплении связей внутри научного сообщества», — говорит Виктор Садовничий.

Михаил Начевский из РЭУ имени Г.В. Плеханова уверен, что в первую очередь должны внедряться технологии, направленные на управление большими массивами данных, обеспечение предиктивной аналитики. «Это основа для любого процесса, поэтому такие профессии, как дата-инженер и специалист по архитектурам больших баз данных, становятся все более востребованными, а уже в будущем мы должны рассматривать технологии более интересные, направленные на визуализацию», — говорит Михаил Начевский. Также он считает, что основной барьер и в то же время драйвер в процессе цифровой трансформации науки и образования — это желание «объять необъятное». «С одной стороны, мы хотим использовать максимальное количество доступных технологий — от дополненной виртуальной реальности до технологий искусственного интеллекта, зачастую забывая, что изначально цифровая трансформация должна быть инструментом оптимизации и упрощения процессов, формирования нового уровня взаимодействия между людьми, быть инструментом-помощником для организации бизнес-процессов. С другой стороны, появление новых запросов на продукты цифровизации способствует возникновению стартапов в рамках университетской среды. Для нас цифровая трансформация и использование технологий предиктивной аналитики — это дизрапт для стратегии развития университета», — считает эксперт.

Ксения Ткачева из ВШГУ РАНХиГС отмечает, что и среди драйверов, и среди барьеров в цифровой трансформации один из важнейших — человеческий фактор. По ее словам, организационная культура университетов и НИИ консервативна, сотрудники скептически относятся к переменам, а руководство не ориентируется на передовые практики управления, не готовя команду к внедрению новых инструментов и изменениям. «Вместе с тем мы видим, что именно заинтересованным лидерам удается успешно внедрять цифровые инструменты и приводить команды и организации к успеху. Также можно выделить ограничения, связанные с 44-ФЗ, другими нормативно-правовыми актами, большую административную нагрузку, а также с достаточным уровнем финансирования. Отдельно упомяну сложности во взаимодействии между федеральными министерствами и их подведомственными учреждениями: по опыту общения с университетами мы видим, что им не хватает методологической, информационной и организационной поддержки, разъяснения целей и указов. Нужно помнить, что цифровая трансформация — это общее дело и требует вовлеченности всех сторон. Распоряжений и формального подхода здесь недостаточно», — отмечает Ксения Ткачева.

Виктор Садовничий уверен, что каждое направление, которое изучается в университете — естественное или гуманитарное, — требует сегодня элементов, связанных с искусственным интеллектом. «Где напрашиваются изменения? Например, в области исторических наук. Ведь здорово, когда можно заглянуть в пространство и время, увидеть, что видели люди пять-семь веков назад. Здесь не обойтись без интеллектуальных поисковых систем. Казалось бы, гуманитарная наука, но сегодня она целиком пронизана «цифрой». Или структурная лингвистика, когда изучение и анализ текста требуют программных, математических подходов. Конечно, филологи должны иметь хотя бы начальное представление об этом», — говорит эксперт. Также он отмечает, что сегодня без искусственного интеллекта не обойтись и в медицине. «К нам обращаются некоторые клиники: предлагают на основе баз данных рецептов и историй болезни за 20-40 лет, без доступа к персональным данным конечно, делать анализ и прогноз по методам лечения. Здесь в ход идут и математика, и информатика. На пике пандемии наши исследователи и врачи создали КТ-калькулятор — нейросеть для оценки результатов обследований пациентов с осложнениями от COVID-19. Нет нужды говорить, что искусственный интеллект — это то, что, безусловно, в будущем войдет во все учебные программы в вузах», — рассказывает эксперт.

По словам проректора по правовым и административным вопросам МГИМО МИД России, цифровая трансформация требует разработки принципиально новых подходов к решению научных задач, формирования у студентов адекватных времени цифровых компетенций в рамках новых образовательных программ. По его словам, в данном контексте МГИМО как вуз, прежде всего специализирующийся на различных аспектах международных отношений, применяет современные цифровые технологии именно к решению задач в области международных исследований и подготовки будущих дипломатов. Так, университет в рамках консорциума с Институтом системного программирования РАН им. В.П. Иванникова реализует проекты по созданию лаборатории по интеллектуальному анализу данных в области международных отношений и запуску магистерской программы «Анализ данных и динамика международных процессов». «Соответствующие инициативы позволят получить принципиально новое качество исследований мировых политических и экономических процессов, а также подготовить специалистов-международников нового поколения, способных применять сквозные цифровые технологии для решения внешнеполитических задач», — рассказывает Сергей Шитьков.

Михаил Начевский из РЭУ им. Г.В. Плеханова рассказывает, что на начальных этапах внедряются технологии по управлению данными — это система визуализации и дашбордов, направленных на сбор и аналитику больших объемов данных по всему университету, включая филиалы. «Максимально используются все доступные технологии, обеспечивающие гибридное и дистанционного обучение. При этом в лабораториях университета развиваются технологии искусственного интеллекта, дополненной реальности и иные сквозные технологии», — делится опытом университета эксперт.

В МГУ рассказали, что построение полноценного цифрового университета в настоящее время является одним из ключевых приоритетов для них. По словам представителя вуза, о развитии в этом направлении говорилось 24 декабря 2020 г. в ходе заседания попечительского совета Московского университета, на котором президент Российской Федерации, председатель попечительского совета МГУ Владимир Путин отметил, что в вузе за прошедшие годы создана достаточно эффективная цифровая инфраструктура. «Речь о дальнейшем развитии цифрового потенциала высших учебных заведений, о новых подходах к сочетанию различных форм обучения и образовательных технологий. Все это очень важно, чтобы соответствовать высокой динамике изменений в современном мире», — отметил тогда глава государства. «22 июня прошлого года в нашем интеллектуальном центре — Фундаментальной библиотеке состоялось первое заседание совета по цифровой трансформации Московского университета. Он стал генеральным штабом университета в области цифровой трансформации, координирует усилия различных подразделений по эффективной интеграции уже созданных цифровых платформ, развития единой цифровой архитектуры университета», — говорит Виктор Садовничий.

Ксения Ткачева из ВШГУ РАНХиГС рассказывает, что центр является частью большой Академии (РАНХиГС), поэтому их нововведения локальны. «За прошедшие три года мы разработали собственную LMS CDTOedu, внедрили внутреннюю систему СЭД, Service Desk — все это способствует автоматизации процессов, которые мы отдельно описали и оптимизировали, а также минимизации человеческого фактора при сборе данных, расширенных возможностей для аналитики», — говорит она. Если говорить о результатах слушателей центра — они разрабатывают цифровые проекты по приоритетным направлениям отраслей с учетом их специфики и требований. По словам Ксении Ткачевой, проекты предполагают применение технологий (ИИ, больших данных, блокчейна), но именно там, где они нужны, где могут сократить издержки, помочь оптимизировать процессы, добиться лучших результатов. «При этом мы учим команды учитывать этические риски, которые возникают вместе с использованием цифровых технологий», — отмечает она. Также эксперт приводит в пример выпускников программы «Реализация проектов цифровой трансформации» потока Минэкономразвития, которые разработали прототип сервиса для оценки стоимости использования объектов интеллектуальной собственности, который будет интегрирован в структуру Роспатента. «Оценку рыночной стоимости будет проводить искусственный интеллект, за экспертами останется только валидация. Это позволит в восемь раз сократить время на оценку объектов интеллектуальной собственности — до месяца, перевести оказание услуги в электронный формат на 100%, сократить издержки Роспатента за счет уменьшения числа экспертов, а расходы малого бизнеса — благодаря отказу от услуг патентных поверенных», — делится опытом эксперт ВШГУ РАНХиГС. Также она рассказывает о тенденции перехода регионов на платформу «Гостех». По ее словам, важно учитывать этот момент при создании новых цифровых сервисов — например, проекты «Цифровая платформа «Система долговременного ухода» и «Платформа электронного сертификата по предоставлению соцуслуг», разработанные слушателями программы «Реализация проектов цифровой трансформации», прошли отбор в Лабораторию центра, где команда разработчиков помогла довести идеи до MVP на платформе «РегионТех». «Это значит, что сервисы уже детально проработаны и могут быть внедрены в ближайшее время», — уточняет Ксения Ткачева.

В МГУ рассказывают, что являются одним из лидеров в области цифровой трансформации, развития цифровых образовательных платформ, дистанционных образовательных технологий. В вузе уже более 10 лет успешно работает платформа цифрового образования «Университет без границ». Этот ресурс вошел в правительственный список социально значимых. «С помощью этой и других цифровых платформ в Московском университете мы уже два года подряд успешно проводим приемную кампанию, активно решаем задачи в рамках учебного процесса для десятков тысяч студентов. В условиях пандемии они стали бесценным инструментом коммуникации между преподавателями и обучающимися. Эти же платформы помогают нам проводить такие масштабные и даже международные мероприятия, как Всероссийский фестиваль науки NAUKA 0+, международный научный форум «Ломоносов», саммиты ректоров университетов разных стран. «Яндекс», наш технологический партер, зарезервировал под нужды коллектива вуза 60 тыс. учетных записей сервиса «Почта 360″. У нас уже сегодня есть информационные системы с базой дипломов, в которых содержатся данные успеваемости студентов и т.д. Есть и другие работающие элементы, и сектора единой цифровой среды, которую мы создаем в университете», — рассказывает о внедрении новых технологий в вузе ректор Виктор Садовничий.

Михаил Начевский из РЭУ им. Г.В. Плеханова рассказывает, что внедренные в вузе технологии используются с максимальной эффективностью. «Более того, мы видим ежедневное развитие продуктов и ресурсов, которые направлены на оптимизацию управления университетом. Это ежечасное совершенствование всех систем регулирования и каждодневный труд сотрудников управления цифровой трансформации РЭУ им. Г.В. Плеханова и Департамента информационных технологий», — отмечает эксперт. Также он рассказал, что в текущем году Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова планирует запуск собственной цифровой экосистемы, цифровых продуктов и приложения, взаимодействие между которыми будет доступно через систему личных кабинетов. За каждым проектом экосистемы планируется закрепление индустриального партнера. «Мы все еще готовы приглашать организации стать соучастниками этого процесса. Проектов много, и все они разные: есть те, которые направлены на абитуриентов, на совершенствование образовательных процессов, на взаимодействие наших студентов и в том числе на профессорско-преподавательский состав, научно-образовательные кадры и т.д.», — делится планами Михаил Начевский.

Также он отмечает ряд проектов, нацеленных на развитие научно-технологического предпринимательства среди молодежи. «Построение университета предпринимательского типа — это дизрапт в стратегии развития вуза, поэтому на данный пункт мы обращаем особенное внимание. Ближайшие годы будут посвящены интеграции новых технологий, развитию проектов РЭУ им. Г.В. Плеханова, а также введению в образовательный процесс инновационных образовательных программ с целью повышения цифровой грамотности и цифровых компетенций своих сотрудников в части ДПО, абитуриентам они тоже будут доступны при поступлении. При этом образовательные программы, которые существуют сейчас, в рамках полномасштабной цифровой трансформации университета уже дополнены цифровыми и предпринимательскими компетенциями, что крайне важно для специалиста будущего», — говорит начальник управления цифровой трансформации вуза.

Проректор по финансам и цифровому развитию МТУСИ Юрий Колотов, говоря о планах вуза в вопросе цифровой трансформации на ближайшие два года, отмечает, что предполагается развитие кампусного проекта университета, создание единой технологической среды для студентов, преподавателей и сотрудников университета, а также перевод основных бизнес-процессов в электронный вид.

Ректор МГУ Виктор Садовничий отмечает, что пандемия приблизила цифровую зрелость и нужно продолжать использовать этот тренд на форсирование цифровой трансформации. По его мнению, принципиально важно, что и университетские преподаватели, и школьные учителя смогли успешно справиться с новой реальностью и подстроиться под условия дистанционного обучения. «Уверен, что определенные элементы уже опробованных технологий могут стать частью новой нормальности, которая должна появиться после окончания горячей фазы нашествия коронавируса. Главное, чтобы на место элементарного дистанта пришла более продвинутая «цифра» в образовании и науке — технологии обеспечения удаленного доступа к научным установкам, формирования цифровых двойников, цифровых экспериментов в режиме реального времени, бесшовной сетевой работы распределенных научных коллективов. За этими технологиями будущее. Именно с помощью них будут совершены прорывы в фундаментальной науке, на основе которых произойдет и очередной технологический рывок», — рассуждает ректор МГУ о будущем цифровой трансформации в сфере науки и образования.

Поскольку отрасли образования и науки тесно связаны и имеют единое управление на государственном уровне, то и тренды в науке в ближайшие годы будут сходны с образовательными, говорит Ксения Ткачева из ВШГУ РАНХиГС. «И это не только ускоренная цифровая трансформация отраслей, но и коллаборации. Университеты реализуют совместные образовательные программы с компаниями и онлайн-школами, сотрудничают друг с другом вместо конкуренции, а в науке будут развиваться коммуникации с технологическими и инновационными компаниями. На базе научных организаций и университетов и на субсидии Минобрнауки уже создаются центры трансфера технологий. В 2021 г. появились первые девять, а до 2024 г. их по плану должно быть создано не менее 35. Их цель — коммерциализация результатов интеллектуальной деятельности научных организаций и вузов. Они должны стать элементом экосистемы университетского технологического предпринимательства, ведь именно из университетских стартапов вышли многие, в том числе и крупнейшие технологические компании, и это не только Facebook. Новые технологии, новые рынки возникают не под крылом корпораций, а именно в стартапах, которые могут и должны поддерживаться научно-образовательными учреждениями», — отмечает эксперт. Также, по ее мнению, большие надежды возлагаются и на другие структуры — научно-образовательные центры (НОЦ) мирового уровня, которых в России появилось 15. Это объединения университетов, ведущих ученых, компаний, корпораций. «Для регионов, где наука не была приоритетом, это шанс сделать научно-технологическое развитие одним из драйверов развития экономики. Одним из главных критериев успешности НОЦ станет размер вкладываемых бизнесом средств в технологические проекты этих структур. Чем больше вкладывает бизнес, тем больше НОЦ получает от государства. Надеюсь, НОЦ станут успешными примерами государственно-частного партнерства в России», — говорит Ксения Ткачева.

Новости

Цветовая схема:

C
C
C
C

Шрифт

Arial
Times New Roman

Размер шрифта

A
A
A

Кернинг

1
2
3

Изображения:

Обычная версия

1. org/Breadcrumb»>
2. Главная
3. Информация
4. Новости

Новости

В статье «Горизонты искусственного фотосинтеза» С.И. Аллахвердиев поделился успехами в создании систем искусственного фотосинтеза, а так же рассказал, почему будущее человечества стоит за использованием солнечной и водородной энергетики

сен 22 Объявления

В статье «Горизонты искусственного фотосинтеза», вышедшей 18.09.2022г. в журнале «Энергетическая политика» Доктор биологических наук, руководитель лаборатории Управляемого фотобиосинтеза ИФР РАН, член-корреспондент РАН Сулейман Ифхан оглы Аллахвердиев в поделился успехами в создании систем искусственного фотосинтеза, а также рассказал почему будущее человечества стоит за использованием солнечной и водородной энергетики.
https://globalenergyprize.org/r…

При поддержке грантов РНФ Учеными из ИФР имени К. А. Тимирязева РАН (Москва) и Института биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина РАН (Ярославль) были выделены и описаны новые для науки виды диатомовых водорослей из рода Pinnularia

сен 20 Объявления

В рамках выполнения работ по гранту РНФ 19-14-00320, а именно изучения разнообразия диатомовых водорослей почв Вьетнама, было выделено 8 штаммов микроводорослей, которые, согласно первичному морфологическому анализу, относились к роду Pinnularia. В дальнейшем детальное изучение особенностей морфологии с помощью световой микроскопии и ультраструктуры клеток с использованием сканирующего электронного микроскопа, а также исследование их филогенетического положения…

Анонс программы и третье информационное письмо VI Всероссийской научной конференции с международным участием и школы молодых ученых «Водоросли: проблемы таксономии и экологии, использование в мониторинге и биотехнологии»

сен 2 Объявления

Уважаемые коллеги!
Напоминаем Вам, что с 12 по 17 сентября 2022 г.  в Одинцовском районе Московской области на Звенигородской биологической станции им. С.Н. Скадовского МГУ имени М.В. Ломоносова будет проходить VI Всероссийская научная конференция с международным участием и школа молодых ученых «Водоросли: проблемы таксономии и экологии, использование в мониторинге и биотехнологии». Которая будет проводиться совместно Московским …

Поступление в аспирантуру ИФР РАН

авг 5 Объявления

Прием документов на обучение по программам высшего образования —
программам подготовки научных и научно-педагогических кадров в аспирантуре
на 2022–2023 г. по научной специальности
1.5.6 — «Биотехнология» и
1.5.21 — «Физиология и биохимия растений»
осуществляется с 01 августа 2022 г. по 09 сентября 2022г.
по адресу: 127276, г. Москва, ул. Ботаническая, 35.,
адрес эл. …

Молодых ученых приглашают на VII Всероссийский молодежный научный форум «Наука будущего – наука молодых»

авг 1 Объявления

23-26 августа Министерство науки и высшего образования Российской Федерации проводит VII Всероссийский молодежный научный форум «Наука будущего — наука молодых». Мероприятие пройдет в Новосибирске на базе Новосибирского государственного технического университета и будет приурочено к проведению IX Международного форума технологического развития «ТЕХНОПРОМ».
Форум является масштабным мероприятием федерального значения, направленным на популяризаци…

Премия «За верность науке»

июл 22 Объявления

Уважаемые коллеги!
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации проводит VIII Всероссийскую премию «За верность науке» (далее — Премия), направленную на популяризацию научных достижений, повышение престижа научной деятельности в России и развитие профессиональной научной коммуникации.
14 июля 2022 г. объявлен старт приема заявок на Премию, которая включает в себя 14 номинаций. В номинации «Научная пресс-служба год…

5 июля в ИФР РАН прошел фуршет в честь присвоения почетного звания члена-корреспондента РАН Аллахвердиеву Сулейману Ифхан оглы

июл 5 Объявления

5 июля в ИФР РАН прошел фуршет в честь присвоения почетного звания члена-корреспондента РАН заведующему лаб. управляемого фотобиосинтеза, доктору биологических наук — Аллахвердиеву Сулейману Ифхан оглы.
В своих поздравлениях коллеги подчеркнули важность научных открытий, сделанных Сулейманом Ифхан оглы, а также отметили его многолетний труд и достижения.
Присвоение звания члена-корреспондента РАН — это не только подтверждение выдающегося вклада в наук…

Дорошенко Анастасия Сергеевна, расширенный семинар по материалам кандидатской диссертации!

июн 15 Объявления

22 июня 2022 года в 13 часов
В Большом конференц-зале ИФР РАН состоится расширенный семинар Лаборатории экспрессии генома растений
Докладчик: Дорошенко Анастасия Сергеевна
Тема: Регуляции экспрессии генов хлоропластных белков светом и цитокининами в ходе деэтиоляции Arabidopsis thaliana
(по материалам кандидатской диссертации)
Приглашаются все желающие

Сотрудники ИФР РАН приняли участие в III Международной научно-практической конференции «Клеточная биология и биотехнология растений» и школе молодых ученых «Биология растительной клетки: от теории к практике».

Минск, Беларусь

июн 14 Объявления

С 24 по 27 мая 2022 года в г. Минск, Беларусь, прошла III Международная научно-практическая конференция «Клеточная биология и биотехнология растений», а также в Школа молодых ученых «Биология растительной клетки: от теории к практике». Мероприятие было проведено на базе Биологического факультета БГУ и лицея БГУ.
На конференции выступали с докладами как ведущие ученые в области фундаментальной и прикладной экспер…

Аллахвердиев Сулейман Ифхан оглы избран членом-корреспондентом Российской академии наук

июн 9 Объявления

На общем собрании Российской академии наук сотрудник нашего Института Аллахвердиев Сулейман Ифхан оглы избран чл.-корр. РАН за выдающийся вклад в фундаментальную биологическую науку и создание научных основ принципиально новой технологии альтернативной энергетики.
Сулейман Аллахвердиев выполнил классические исследования в области изучения первичных механизмов фотосинтеза. Он впервые обнаружил и обосновал участие феофитина в процессе переноса электронов в реакционном це…

Жукова Ксения Владимировна, расширенный семинар по материалам кандидатской диссертации!!!

июн 8 Объявления

14 июня 2022 (вторник) в 13:00
в Малом конференц-зале ИФР РАН состоится расширенный семинар Лаборатории функциональной геномики и Лаборатории зимостойкости

Жукова Ксения Владимировна
Роль нуклеотидного состава 5’-области мРНК в эффективности экспрессии генов в растениях
(по материалам кандидатской диссертации)
Приглашаются все желающие!

Аллахвердиев Сулейман удостоен награды Министерства науки и высшего образования Российской Федерации

июн 7 Объявления

1 июня 2022 года в Министерстве науки и высшего образования РФ состоялась торжественная церемония вручения государственных наград и знаков отличия.
Наш коллега, доктор биологических наук, заведующий лабораторией управляемого фотобиосинтеза Аллахвердиев Сулейман Ифхан Оглы был удостоен почетного звания «Заслуженный деятель науки Российской Федерации» за большой вклад в развитие науки (указ Президента Российской Федерации № 132 от 21 марта 2022&nbsp. ..

Молодые ученые группы фенольного метаболизма растений – Зубова Мария Юрьевна и Аксенова Мария Андреевна – выступили с устными докладами на 2-м Международном конгрессе по какао, кофе и чаю Азии

июн 2 Объявления

Молодые ученые группы фенольного метаболизма растений — Зубова Мария Юрьевна и Аксенова Мария Андреевна — выступили с устными докладами на 2-м Международном конгрессе по какао, кофе и чаю Азии, который проходил 19 — 20 мая 2022 г. в университете Хазар (Баку, Азербайджан).
Темы докладов:

Аксенова Мария Андреевна — «Регуляция образования фенольных соединений в клетках Camellia sinensis в условиях in vitr…

Трансляция на YouTube канале в режиме онлайн LXXXIII чтений им. К.А. Тимирязева

июн 2 Объявления

Уважаемые коллеги, напоминаем вам, что 3 июня в 13.00 в большом конференц-зале ИФР РАН (г. Москва) будут проходить
LXXXIII чтения им. К.А. Тимирязева.
Докладчик: Марина Сергеевна Трофимова, доктор биологических наук, зав. лаб. мембран растительных клеток,
Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН
Доклад будет посвящен Латеральной гетерогенности мембран клеток растений.
Для тех, кто не сможет присутствовать на нашем мероприятии очно, мы будем транслировать ме…

Бычков Иван Александрович, расширенный семинар 7 июня 2022г. по материалам кандидатской диссертации!

май 30 Объявления

Уважаемые коллеги, сообщаем Вам, что 7 июня 2022 года в 13 часов,
в малом конференц-зале ИФР РАН состоится расширенный семинар Лаборатории экспрессии генома растений
Бычков Иван Александрович
Мелатонин как элемент защитной и регуляторной систем хлоропластов и митохондрий при фотоокислительном стрессе
(по материалам кандидатской диссертации)
Приглашаются все желающие

Ломин Сергей Николаевич, по материалам докторской диссертации!

май 27 Объявления

1 июня 2022 г. (среда) в 14-00 в большом конференц-зале состоится расширенный семинар Лаборатории сигнальных систем контроля онтогенеза им. академика М.Х. Чайлахяна

Ломин Сергей Николаевич

СВОЙСТВА, ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ РЕЦЕПТОРОВ ЦИТОКИНИНОВ
(по материалам докторской диссертации)

Приглашаются все желающие.

Коллекция форм культурного винограда для северных территорий: банк in vitro и горшочная коллекция исходных образцов

май 25 Объявления

Уважаемые коллеги!
Сообщаем вам, что на сайте ИФР РАН размещен многолетний проект создания банка in vitro форм культурного винограда Нечерноземной зоны России. С краткой характеристикой материалов коллекции in vitro и исходных форм культурного винограда для северных территорий можно ознакомиться на странице Всероссийской коллекции растительных клеток и органов высших растений сайта ИФР РАН
https://ippras.ru/institut/nauchnye_podrazdeleniya/vserossiyskaya-kollektsiya-rastitelnyk…

Расширенный семинар Отдела молекулярных биосистем состоится 24 мая 2022 г. (вторник) в 13:00

май 17 Объявления

24 мая 2022 г. (вторник) в 13:00 в малом конференцзале состоится расширенный семинар Отдела молекулярных биосистем
Шукшина Анна Константиновна
(Институт фундаментальных проблем биологии РАН)
Научные руководители — к.б.н. Терентьев Василий Валерьевич,
д.б.н. Савченко Татьяна Викторовна
Исследование роли люменальной карбоангидразы CAh4 в функционировании фотосистемы 2 Chlamydomonas reinhardtii
(по материалам кандидатской диссертации)
Люменальная α-карбоа…

С Днем Великой Победы!!!

май 6 Объявления

9 Мая — самый светлый, торжественный и подлинно народный праздник воинской славы и гражданского мужества. Время не властно над Подвигом. Он золотыми буквами вписан в летопись нашей страны. Он — в каждом из нас.
Накануне празднования Дня Победы, мы с замиранием сердца, болью и теплотой вспоминаем наших сотрудников, ушедших на фронт. События войны перевернули жизни многих людей. Эти люди переживали самые трагические события своей судьб. ..

В субботу, 16 апреля, состоялась экскурсионная поездка для членов профсоюза ИФР РАН по маршруту Верея-Можайск

апр 22 Объявления

В начале весны мы с профсоюзом ИФР РАН побывали на увлекательной экскурсии в Наро-Фоминской области.
Наше путешествие началось в небольшом городке Верея. Здесь, среди невысоких домиков и лаконичных построек время как будто остановилось. Здесь всё дышит стариной. А в залах местного краеведческого музея можно познакомиться практически со всеми историческими эпохами: от нашествия татаро-монгол до постсоветских времён. Так, всем гостям, въезжающим в Вер…

Главная

Ежегодно за свои успехи в учебной и научной деятельности студенты и аспиранты получают стипендии Президента и Правительства Российской Федерации. Данный сайт содержит полный перечень этих стипендий, всю необходимую информацию об условиях их получения, об оформлении документов на участие в конкурсе и многое другое. Изучи подходящие тебе варианты и присоединяйся к лучшим, присоединяйся к стипендиатам России!

Узнать больше

Проведено экспериментальное исследование снарядного режима течения несмешивающихся жидкостей с экстремально низким отношением вязкостей дисперсной и несущей фазы. Обнаружено формирование V-образной контактной линии, приводящее к отрыву микрокапель от 1 до 10 мкм с торца снаряда. Установлен новый безразмерный критерий, определяющий форму снарядов и структуру потока внутри них.

Узнать больше

Научно обоснован и реализован одностадийный способ полной утилизации отходов целлюлозно-бумажной промышленности с добавкой соды при их окислении в потоке водокислородного флюида в изобарических условиях. Полученные результаты являются основой экологически чистой утилизации обводненных органических отходов в сверхкритическом флюиде и базой для разработки технологии утилизации отходов целлюлозно-бумажной промышленности.

Узнать больше

Разработаны и реализованы принципиально новые методы управления многомасштабными процессами многофазных течений с фазовыми превращениями при дистилляции на структурированных насадках. На основе проведения обширных экспериментальных исследований на полупромышленных моделях впервые получены опытные данные по эффективности разделения смесей в колоннах с полуцилиндрической и квадратной формами поперечного сечения, являющихся неотъемлемыми элементами перспективных колонн с разделительными стенками.

Узнать больше

Проведено экспериментальное исследование волновой эволюции на поверхности вертикально стекающих пленок жидкости с использованием полевого метода диагностики. На основе результатов спектрального и статистического анализа пространственных распределений локальных полей толщин, выделено три характерных сценария волновой эволюции при малых и умеренных числах Рейнольдса.

Узнать больше

Установлены газодинамические параметры, влияющие на строение и свойства фторполимерных покрытий, осаждаемых методом HW CVD. Получены фторполимерные покрытия со строением, обладающим супергидрофобными свойствами. Комбинацией методов ВГСО и HW CVD получены наноструктурированные металлополимерные покрытия, обладающие уникальными оптическими свойствами и смачиваемостью.

Узнать больше

Развиты физическо-химические основы работы элементов реактора химического осаждения из газовой фазы с использованием летучих соединений металлов с органическими лигандами при атмосферном давлении (AP-MOCVD) для получения термобарьерных покрытий со столбчатой структурой и низким коэффициентом теплопроводности стабильных в условиях работы лопаток газовых турбин.

Узнать больше

Методами молекулярной динамики, впервые проведено моделирование мультихромных экспериментов по укладке белков методом ФРЭТ. На примере белка BBL показано, что измерение ФРЭТ-эффективности по двум каналам позволяет восстановить все характерные состояния белка, в то время как гистограммы ФРЭТ-эффективности по одиночным каналам успешны только при определенном расположении флуорофоров.

Узнать больше

Конференции

11 октября 2022 вторник 09:00

V Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием “Энерго- и ресурсоэффективность малоэтажных жилых зданий”

# Конференции&nbsp
# Конференции института&nbsp
# 2022&nbsp

05 сентября 2022 понедельник 09:00

VII Всероссийская научная конференция «Теплофизика и физическая гидродинамика» с элементами школы молодых ученых (ТФГ-2022, ТФГСВ-2022), 5-14 сентября 2022 г., Сочи, Университет «Сириус», Россия.

# Конференции&nbsp
# Конференции института&nbsp

22 октября 2022 суббота 09:00

XVII Всероссийская школа-конференция молодых ученых с международным участием «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики», 22-25 октября 2022 г., Новосибирск, Россия.

# Конференции&nbsp
# Конференции института&nbsp

09 ноября 2021 вторник 09:00

XI Всероссийская конференция с международным участием «Горение топлива: теория, эксперимент, приложения», 09-12 ноября 2021, ИТ СО РАН, Новосибирск, Россия

# Конференции&nbsp
# Конференции института&nbsp
# Всероссийские&nbsp

25 октября 2021 понедельник 08:00

Всероссийская научная конференция «XII Семинар ВУЗов по теплофизике и энергетике», 25-27 октября 2021, Санаторий «Южное взморье», Сочи, Россия

# Конференции&nbsp
# Конференции института&nbsp
# 2021&nbsp

05 октября 2021 вторник 09:09

IV Всероссийская научная конференция «Энерго- и ресурсоэффективность малоэтажных жилых зданий», ИТ СО РАН, Новосибирск, Россия. Перенесена на 2022.

# Конференции&nbsp
# Конференции института&nbsp
# Всероссийские&nbsp

Новости

22 сентября 2022

РНФ принимает заявки на соискание Государственной премии России в области науки и технологий за 2022 год

# Конкурс 
# Информация 
# РНФ 
# 2022 

Видео о нас

Первый в мире специализированный Институт теплофизики организован в 1957 г. в Новосибирском научном центре Сибирского отделения Российской академии наук. Возглавил институт академик И. И. Новиков – признанный специалист в области технической термодинамики и теплофизических свойств веществ. С 1964 по 1986 гг. институтом руководил выдающийся ученый-теплофизик, академик С.С. Кутателадзе. В 1994 г. Институту теплофизики присвоено имя С.С. Кутателадзе.

Специфика теплофизики как научной дисциплины состоит в том, что многие фундаментальные исследования имеют прямой выход на практические приложения. Особое внимание уделяется инновационной и прикладной деятельности, и, прежде всего, – в области экологически чистой энергетики и энергосбережения. Разрабатываются современные энергоэффективные и энергосберегающие технологии и аппараты, такие как тепловые насосы и холодильные машины, топливные элементы и водородные технологии, новые материалы и нанотехнологии, плазмотроны и плазмохимические технологии, новые угольные технологии и коды по безопасности атомных станций, энергосберегающие покрытия и сверхпроводящие пленки, методы переработки отходов, теплосчетчики и регуляторы, энергосберегающие источники света, измерительная электронная и оптическая аппаратура, технологии криогенного разделения воздуха, медицинские технологии.

ИТ СО РАН 10.2019

35 Сибирский теплофизический семинар 08.2019

Открытие мемориала С.С. Кутателадзе 07.2014

/

Физики доводят периодическую таблицу до предела

Редкое радиоактивное вещество было доставлено из США в Россию коммерческим рейсом в июне 2009 года. жирные предупреждения и зловещие символы трилистника для ионизирующего излучения. Обратно он прошел через Атлантику.

Американские ученые приложили дополнительные документы, и посылка отправилась во второй раз, но снова получила отказ. Тем временем драгоценный груз, 22 миллиграмма элемента под названием берклий, созданный в ядерном реакторе в Ок-Риджской национальной лаборатории в Теннесси, портился. День за днем ​​его атомы распадались. «Мы все были немного в бешенстве с нашей стороны, — говорит инженер-ядерщик из Ок-Риджа Джули Эзольд.

С третьей попытки груз прошел таможню. В лаборатории в Дубне, к северу от Москвы, ученые смешали берклий с ионами кальция, чтобы попытаться создать еще более редкое вещество. После 150 дней избиения исследователи обнаружили шесть атомов элемента, которого никогда не видели на Земле. В 2015 году, после того как другие эксперименты подтвердили открытие, элемент 117, теннессин, занял место в периодической таблице ( SN: 06.02.16, стр. 7 ).

Ученые произвели радиоактивный берклий в высокопоточном изотопном реакторе в Ок-Риджской национальной лаборатории в Теннесси (на фото) и отправили его в Россию для бомбардировки лучом кальция-48, чтобы получить сверхтяжелый элемент теннессин. ORNL/Flickr (CC BY 2.0)

Ученые надеются расширить периодическую таблицу еще дальше, помимо теннессина и трех других недавно открытых элементов (113, 115 и 118), которые завершили седьмую строку таблицы. Производство следующих элементов потребует усовершенствования новых методов с использованием сверхмощных пучков ионов, электрически заряженных атомов. Не говоря уже о стрессе, связанном с транспортировкой большего количества радиоактивных материалов через границы.

Но вопросы, циркулирующие вокруг пределов таблицы Менделеева, слишком мучительны, чтобы не приложить усилий. Прошло 150 лет с тех пор, как русский химик Дмитрий Менделеев создал свою периодическую таблицу. Тем не менее, «мы до сих пор не можем ответить на вопрос: какой самый тяжелый элемент может существовать?» — говорит химик-ядерщик Кристоф Дюльманн из Центра исследований тяжелых ионов им. Гельмгольца GSI в Дармштадте, Германия.

Подпишитесь на последние из

новостей науки

Заголовки и резюме последних статей новостей науки , доставленных на ваш почтовый ящик

На дальнем краю таблицы Менделеева элементы распадаются в считанные мгновения после их образования, что дает очень мало времени для изучения их свойств. На самом деле ученые до сих пор мало что знают о последней группе вновь открытых элементов. Поэтому, пока одни ученые охотятся за невиданными ранее элементами, другие хотят больше узнать о новичках таблицы и о странном поведении этих сверхтяжелых элементов.

Для таких негабаритных атомов химия может стать странной, так как атомные ядра, сердца в центре каждого атома, выпячиваются сотнями протонов и нейтронов. Вокруг них кружатся огромные стаи электронов, некоторые из которых движутся со скоростью, близкой к скорости света. Такие экстремальные условия могут иметь серьезные последствия — нарушить порядок в периодической таблице, в которой элементы в каждом столбце являются близкими химическими родственниками и ведут себя одинаково.

В России ученый Владислав Щеголев осматривает упаковку берклия после ее заграничного перелета в 2009 году. Позже материал был использован для создания элемента 117, теннессина. Предоставлено ORNL

Ученые продолжают продвигать эти сверхтяжелые элементы в рамках поиска того, что поэтически известно как остров стабильности. Ожидается, что атомы с определенным количеством протонов и нейтронов будут жить дольше, чем их мимолетные друзья, возможно, в течение нескольких часов, а не долей секунды. Такой остров даст ученым достаточно времени для более тщательного изучения этих элементов и понимания их особенностей. Были замечены первые проблески этого загадочного атолла, но неясно, как прочно обосноваться на его берегах.

Движущей силой всех этих усилий является глубокое любопытство к тому, как элементы действуют на границах таблицы Менделеева. «Это может звучать банально, но на самом деле это просто [о] чисто научном понимании», — говорит химик-ядерщик Дон Шонесси из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии. «У нас есть эти вещи, которые действительно находятся на краю материи, и мы прямо сейчас не понимаем, как они себя ведут».

Сборка атомов

Элемент определяется количеством содержащихся в нем протонов. Создайте атом с большим количеством протонов, чем когда-либо прежде, и вы получите совершенно новый элемент. Каждый элемент бывает разных типов, известных как изотопы, отличающиеся количеством нейтронов в ядре. Изменение числа нейтронов в ядре атома изменяет тонкий баланс сил, который делает ядро ​​стабильным или вызывает его быстрый распад. Различные изотопы элемента могут иметь совершенно разные периоды полураспада — период времени, за который половина атомов в образце распадается на более мелкие элементы.

Таблица Менделеева, представленная Русскому химическому обществу 6 марта 1869 г., содержала всего 63 элемента ( СН: 19.01.19, стр. 14 ). Сначала ученые дополняли периодическую таблицу, выделяя элементы из встречающихся в природе материалов, например, тщательно исследуя минералы и разделяя их на составные части. Но это не могло завести ученых так далеко. Все элементы помимо урана (элемент 92) должны быть созданы искусственно; они не существуют в значительных количествах в природе. Ученые открыли элементы помимо урана, бомбардируя атомы нейтронами или небольшими атомными ядрами или просеивая обломки после испытаний термоядерного оружия.

Но чтобы создать самые тяжелые элементы, исследователи применили новый метод грубой силы: врезали пучки тяжелых атомов в цель, диск, содержащий атомы другого элемента. Если ученым повезет, атомы в луче и мишени сливаются, создавая новый атом с более крупным и громоздким ядром, возможно, содержащим больше протонов, чем любой другой известный.

Исследователи используют эту стратегию для поиска элементов 119 и 120. Ученые хотят создать такие невиданные ранее атомы, чтобы проверить, насколько далеко простирается таблица Менделеева, удовлетворить любопытство относительно сил, удерживающих атомы вместе, и понять, что за странные с этими крайними атомами может произойти химия.

Состав периодической таблицы

Идет поиск следующих сверхтяжелых элементов, 119 и 120 (красные прямоугольники в таблице ниже). Тем временем ученые изучают известные сверхтяжелые элементы (синие), чтобы лучше понять, как ведут себя такие большие атомы.

E. Otwell

Коаксиальное объединение ядер в новый элемент осуществляется только на узкоспециализированных объектах в нескольких местах по всему миру, включая лаборатории в России и Японии. Исследователи тщательно выбирают состав луча и мишени в надежде создать дизайнерский атом желаемого элемента. Так были созданы четыре новейших элемента: нихоний (элемент 113), московий (115), теннессин (117) и оганесон (118) (9).0007 СН Онлайн: 30.11.16 ).

Например, чтобы создать теннессин, ученые соединили пучки кальция с мишенью из берклия — после того, как берклий наконец прошел через таможню в России. Союз имеет смысл, если учесть количество протонов в каждом ядре. Кальций имеет 20 протонов, а берклий — 97, что составляет всего 117 протонов — число, обнаруженное в ядре теннессина. Объедините кальций со следующим элементом таблицы, калифорнием, и вы получите элемент 118, оганесон.

Использование пучков кальция, особенно стабильного изотопа кальция с общим числом протонов и нейтронов 48, известного как кальций-48, оказалось очень успешным. Но для создания более крупных ядер потребуются все более экзотические материалы. Калифорний и берклий, использовавшиеся в предыдущих попытках, настолько редки, что материалы-мишени пришлось производить в Ок-Ридже, где исследователи месяцами тушат материалы в ядерном реакторе и тщательно обрабатывают полученный высокорадиоактивный продукт. Вся эта работа может произвести всего лишь миллиграммы материала.

Чтобы обнаружить элемент 119 с помощью пучка кальция-48, исследователям потребуется мишень из эйнштейния (элемент 99), который встречается даже реже, чем калифорний и берклий. «Мы не можем производить достаточное количество эйнштейния», — говорит физик из Ок-Риджа Джеймс Роберто. Ученым нужен новый подход. Они переключились на относительно непроверенные методы, основанные на использовании различных пучков частиц.

Парад распада

Чтобы открыть оганесон-294 (с 294 протонами и нейтронами), ученые всадили ионы кальция в мишень из калифорния и наблюдали цепочку радиоактивных распадов, инициированных новым элементом.

Т. ТиббиттсТ. Тиббитс

Но любой новый подход должен производить новые элементы достаточно часто, чтобы быть стоящим. Японскому эксперименту потребовалось почти девять лет, чтобы доказать существование нихония. За это время исследователи обнаружили этот элемент всего три раза.

Чтобы избежать столь длительного ожидания, ученые тщательно выбирают свою тактику и ускоряют поиск усовершенствованными машинами.

Группа ученых из Центра ускорительных наук RIKEN Nishina недалеко от Токио использует лучи ванадия (элемент 23), а не кальция, вбивая их в кюрий (элемент 9).6) в стремлении захватить элементальную славу и найти элемент 119. Группа начинает с существующего ускорителя и вскоре переключится на ускоритель, модернизированный для выкачки ионных лучей, которые обладают большей мощностью. Этот модернизированный ускоритель может быть готов в течение года, говорит химик-ядерщик RIKEN Хиромицу Хаба.

Между тем, новая лаборатория Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне под названием «Фабрика сверхтяжелых элементов» может похвастаться ускорителем, который будет запускать ионные пучки, которые поражают цель в 10 раз быстрее, чем его предшественник. В предстоящем эксперименте ученые планируют врезать лучи титана (элемент 22) в мишени из берклия и калифорния, чтобы попытаться произвести элементы 119.и 120.

Как только новый эксперимент ОИЯИ будет запущен и запущен, 119 может быть открыт через пару лет, говорит физик-ядерщик ОИЯИ Юрий Оганесян, в честь которого был назван оганесон, один из нескольких открытых там элементов.

Ученые в России построили новый ускорительный комплекс «Фабрика сверхтяжелых элементов» для поиска элементов 119 и 120.  ОИЯИ

Правила относительности

Однако простое обнаружение элемента не означает, что ученые знают о нем много. «Как бы повел себя один килограмм флеровия, если бы он был у меня?» — спрашивает Дюльманн, имея в виду элемент 114. «Он не похож ни на один другой материал».

Известные сверхтяжелые элементы — те, что находятся за номером 103 в таблице, — слишком недолговечны, чтобы создать кусок, достаточно большой, чтобы поместиться на ладони. Так что ученые ограничиваются изучением отдельных атомов, знакомясь с каждым новым элементом, анализируя его свойства, в том числе то, насколько легко он реагирует с другими веществами.

Один большой вопрос заключается в том, применима ли периодичность, в честь которой названа таблица, к сверхтяжелым элементам. В таблице элементы упорядочены по количеству протонов, расположенных так, чтобы элементы в каждом столбце имели схожие свойства. Например, литий, натрий и другие в первой колонке бурно реагируют с водой. Элементы последней колонки, известные как инертные газы, известны своей инертностью (9).0007 Сн.: 19.01.19, с. 18 ). Но для самых новых, самых тяжелых элементов на внешних границах таблицы Менделеева это давнее правило химии может быть нарушено; некоторые сверхтяжелые элементы могут вести себя иначе, чем соседи, сидящие над ними в таблице.

Для ядер, содержащих более 100 протонов, особый тип физики занимает центральное место. Электроны мчатся вокруг этих гигантских ядер, иногда превышая 80% скорости света. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, когда частицы движутся так быстро, кажется, что они набирают массу. Это свойство влияет на то, насколько близко электроны прилегают к ядру, и, как следствие, на то, насколько легко атомы обмениваются электронами для осуществления химических реакций. В таких атомах «правит теория относительности, и стандартная здравая мудрость не работает», — говорит физик-ядерщик Витольд Назаревич из Мичиганского государственного университета в Ист-Лансинге. «Мы должны написать новые учебники по этим атомам».

Получение тяжелого

Ядро сверхтяжелого оганесона имеет 118 протонов и много нейтронов (синих и красных). Его 118 электронов (зеленые) окружают ядро. Углерод, который намного легче, содержит всего шесть протонов и шесть электронов (не в масштабе).

Т. ТиббитсТ. Тиббитс

Некоторые из наиболее знакомых элементов периодической таблицы уже затронуты специальной теорией относительности. Теория объясняет, почему золото имеет желтоватый оттенок и почему ртуть жидкая при комнатной температуре ( СБ: 18.02.17, стр. 11 ). «Без теории относительности машина бы не завелась», — говорит химик-теоретик Пекка Пьюккё из Хельсинкского университета. Реакции, питающие автомобильный аккумулятор, зависят от специальной теории относительности.

Влияние теории относительности может возрасти по мере продвижения ученых по периодической таблице. В 2018 году в Physical Review Letters Назаревич и его коллеги сообщили, что оганесон может быть совершенно странным ( SN Online: 12.02.18 ). Самый тяжелый элемент стола, оганесон, находится среди изолированных благородных газов, которые избегают реакций с другими элементами. Но, согласно теоретическим расчетам, оганесон противостоит тенденции и вместо этого может быть реактивным.

Химия оганессона — горячая тема, но ученые пока не могут напрямую исследовать его свойства с помощью экспериментов, потому что оганессон слишком редок и мимолетен. «Все теоретики сейчас бегают вокруг этого элемента, пытаясь сделать эффектные предсказания», — говорит химик-теоретик Валерия Першина из GSI. Точно так же некоторые расчеты предполагают, что флеровий может наклоняться в противоположном направлении, будучи относительно инертным, даже если он обитает в том же столбце, что и более реакционноспособные элементы, такие как свинец.

Химики стремятся проверить такие расчеты поведения сверхтяжелых элементов. Но в этих химических экспериментах нет ничего традиционного. Нет ученых в белых халатах с колбами и бунзеновскими горелками. «Поскольку мы создаем эти вещи по одному атому за раз, мы не можем делать то, что большинство людей считают химией», — говорит Шонесси из Лоуренса Ливермора.

Эксперименты могут длиться месяцами, и для этого нужно показать всего несколько атомов. Ученые помещают эти атомы в контакт с другими элементами, чтобы увидеть, реагируют ли они друг с другом. В GSI Дюльманн и его коллеги изучают, прилипает ли флеровий к золотым поверхностям. Точно так же Шонесси и его коллеги проверяют, будет ли флеровий прилипать к кольцеобразным молекулам, выбранным таким образом, чтобы тяжелый элемент мог поместиться внутри кольца молекулы. Эти исследования проверят, насколько легко флеровий связывается с другими элементами, и покажут, ведет ли он себя так, как ожидается, в зависимости от его места в периодической таблице.

Для сверхтяжелых элементов могут быть не только химические реакции. Атомные ядра могут быть деформированы в различные формы, когда они заполнены протонами. Оганессон может иметь «пузырь» в ядре с меньшим количеством протонов в центре, чем по краям ( СН: 26.11.16, стр. 11 ). По словам Назаревича, еще более экстремальные ядра могут иметь форму пончика.

Даже самые основные свойства этих элементов, такие как их масса, должны быть измерены. В то время как ученые оценили массу различных изотопов последних новых элементов, используя косвенные измерения, аргументы, подтверждающие эти оценки массы, не были безупречными, говорит Джеклин Гейтс из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии. «Они зависят от физики, а не от того, чтобы бросать вам вызов».

Джеклин Гейтс и Кен Грегорич из эксперимента FIONA в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли провели первые измерения масс недавно открытых элементов 113 и 115. Мэрилин Чанг/Лаборатория Беркли

Таким образом, Гейтс и его коллеги непосредственно измерили массы изотопов нихония и московия. с использованием ускорителя в Лоуренсе Беркли. Аппарат под названием FIONA помог исследователям измерить массы благодаря электромагнитным полям, которые направляли ион каждого элемента на детектор. Место, куда попадал каждый ион, указывало на его массивность.

Изотоп нихония, обнаруженный исследователями, имел массовое число 284, что означает, что его ядро ​​содержало в общей сложности 284 протона и нейтрона. Московий имел массовое число 288. Эти массы соответствовали предсказаниям, сообщили ученые в ноябре в журнале Physical Review Letters . На то, чтобы найти по одному атому каждого элемента, ушло около месяца.

Виды островов

Если бы исследователи могли уговорить эти мимолетные элементы жить дольше, изучение их свойств могло бы быть проще. Ученые уловили заманчивые видения увеличения продолжительности жизни, лежащие вне досягаемости — легендарный остров стабильности (9).0007 СБ: 05.06.10, с. 26 ). Ученые надеются, что изотопы на этом острове, наполненном большим количеством нейтронов, смогут прожить достаточно долго, чтобы можно было детально изучить их химический состав.

Когда в 1960-х годах была предложена идея острова стабильности, ученые предположили, что изотопы на его берегах могут жить миллионы лет. По словам Назаревича, с тех пор достижения в теоретической физике сократили эти временные рамки. Вместо этого физики-ядерщики теперь ожидают, что обитатели острова останутся здесь на несколько минут, часов или, может быть, даже на день — приятная вечность для сверхтяжелых элементов.

Чтобы добраться до острова стабильности, ученые должны создать новые изотопы известных элементов. Исследователи уже знают, в каком направлении им нужно грести: они должны впихнуть больше нейтронов в ядра уже открытых сверхтяжелых элементов. В настоящее время ученые не могут создать атомы с достаточным количеством нейтронов, чтобы достичь центра острова, где изотопы, как ожидается, наиболее стабильны. Но признаки существования этого острова уже очевидны. Периоды полураспада сверхтяжелых элементов, как правило, увеличиваются по мере того, как ученые вкладывают в каждое ядро ​​больше нейтронов, приближаясь к острову. Период полураспада флеровия увеличивается почти в 700 раз при добавлении еще пяти нейтронов, с трех миллисекунд до двух секунд.

Долгая жизнь

В каждой строке ниже указан элемент, а в каждой колонке — отдельный изотоп. Ожидается, что атомы будут более стабильными на острове стабильности (показано прогнозируемое местоположение). По мере приближения изотопов элементов (серые квадраты) к острову они имеют тенденцию жить дольше, так как большее количество нейтронов заполняет ядро. Например, период полураспада флеровия увеличивается с 0,003 до двух секунд.

T. TibbitsTibbitts

Источники: S. Hofmann et al / Pure and Applied Chemistry 2018; В. Назаревич; Ю. Оганесян

Добраться до этого острова — «наша большая мечта», — говорит Хаба. «К сожалению, у нас нет очень хорошего способа добраться до острова». Считается, что этот остров сосредоточен вокруг изотопов, которые содержат около 184 нейтронов и около 110 протонов. Создание таких богатых нейтронами ядер потребует новых, сложных методов, таких как использование пучков радиоактивных частиц вместо стабильных. Хотя радиоактивные лучи могут производиться в RIKEN, говорит Хаба, они недостаточно интенсивны, чтобы производить новые элементы с разумной скоростью.

Тем не менее, сыщики сверхтяжелых элементов продолжают изучать поведение этих странных атомов.

Конец линии

Чтобы полностью понять крайности природы, ученые хотят знать, где заканчивается таблица Менделеева.

«Все знают, что когда-то наступит конец, — говорит Дюльманн. «В конце концов, будет самый тяжелый элемент». Таблица будет закончена, когда мы обнаружим все элементы, изотопы которых живут не менее одной сотой триллионной доли секунды. Это предел того, что считается элементом в соответствии со стандартами, установленными Международным союзом теоретической и прикладной химии. У более эфемерных ядер не было бы достаточно времени, чтобы собрать команду электронов. Поскольку обмен электронов лежит в основе химических реакций, одинокие ядра вообще не проявляют химии и, следовательно, не заслуживают места на столе.

«Трудно сказать, где это закончится, — говорит Назаревич. Расчеты того, как быстро ядро ​​распадется путем деления или разделения на две части, являются неточными, что затрудняет оценку того, как долго элементы могут жить, фактически не создавая их.

Линейный ускоритель в RIKEN в Японии, использовавшийся для открытия элемента 113, модернизируется для исследования элемента 119.    RIKEN

И финальная таблица может содержать дыры или другие необычные элементы. Это может произойти, если в ряду элементов есть одно место, для которого ни один изотоп не сохраняется достаточно долго, чтобы его можно было квалифицировать как элемент.

Другая идиосинкразия: элементы не могут быть расположены в последовательном порядке по количеству содержащихся в них протонов, согласно расчетам в статье Пюикко 2011 года в Physical Chemistry Chemical Physics . Элемент 139, например, может располагаться справа от элемента 164 — если такие тяжелые элементы действительно существуют. Это потому, что специальная теория относительности изменяет нормальный порядок, в котором электроны располагаются в оболочках, порядок, который определяет, как электроны вращаются вокруг атома. Этот образец заполнения раковины — то, что придает периодической таблице ее форму, и необычное заполнение может означать, что ученые решили присвоить элементы местам не по порядку.

Но дополнения к таблице могут иссякнуть раньше, чем это произойдет, если ученые достигнут предела своих возможностей по созданию более тяжелых элементов. Когда элементы живут мизерные доли секунды, даже путешествие атома к детектору может занять слишком много времени; элемент распадется еще до того, как его заметят.

На самом деле нет четкого представления о том, как искать элементы за пределами 119 и 120. Но раньше картина казалась безрадостной.

«Мы не должны недооценивать следующее поколение. У них могут быть умные идеи. У них будут новые технологии», — говорит Дюльманн. «Следующий элемент всегда самый сложный. Но, наверное, не последний».

Знакомство с периодической таблицей

Направления: Попросите учащихся ответить на следующие вопросы, основанные на статье Science News «Таблице Менделеева исполняется 150 лет».

1. До прочтения статьи и исходя из ваших предыдущих знаний, какими характеристиками обладает периодическая таблица? Какова цель периодической таблицы?

Периодическая таблица включает все известные элементы и организует элементы в строки и столбцы. Она упорядочена, кратка и ясна. Периодическая таблица обычно показывает химические символы элементов, атомные номера и атомные массы. Цель таблицы — показать, что представляют собой элементы, как они связаны друг с другом, и дать некоторые подсказки о том, как они ведут себя. Это полезное руководство для студентов-химиков и исследователей.

2. Почему, согласно статье, годовщина периодической таблицы является поводом для празднования?

Таблица Менделеева знакома каждому. Он лаконично фиксирует элементы, из которых состоят все земные субстанции, и их взаимоотношения. Периодическая таблица раскрывает глубокие истины о химии и сыграла важную роль в нашем понимании атома и в квантовой теории. Рождение и эволюция периодической таблицы тоже интересная история.

3. Какие закономерности определяли в элементах ученые XIX века, в том числе Джон Дальтон, Иоганн Вольфганг Доберейнер, Джон Ньюлендс и Дмитрий Менделеев?

Джон Дальтон предположил, что элементы отличаются друг от друга по весу их атомов. Немецкий химик Иоганн Вольфганг Доберейнер заметил, что существуют определенные «триады», в которых три элемента с возрастающей массой (такой, что один является средним значением двух других) имеют сходное химическое поведение. Джон Ньюлендс увидел, что расположение элементов в порядке возрастания атомного веса приводит к повторению их химических свойств через каждые восемь элементов. Дмитрий Менделеев также заметил взаимосвязь между атомным весом и химическими свойствами, но обнаружил, что эта закономерность несколько сложнее, чем предполагал Ньюлендс.

4. Почему Дмитрий Менделеев начал организовывать элементы? Какие еще факты из жизни Менделеева вам интересны?

Менделеев начал систематизировать элементы, потому что он писал учебник для класса неорганической химии, и ему нужен был способ организовать текст. Среди других интересных фактов: Он был 17-м ребенком в семье. Он чуть не умер от тяжелой болезни во время учебы в колледже. Наряду с воспитателем и лектором он был научно-популярным писателем и редактором, переводчиком и консультантом химической промышленности. Он выиграл денежный приз, написав руководство по органической химии.

5. Почему автор статьи называет оригинальную таблицу Менделеева «оракулом»? Приведите пример, подтверждающий ваш ответ.

Организация таблицы Менделеева так хорошо объясняла установленные химические связи, что позволяла предсказывать неоткрытые элементы, три из которых были обнаружены при жизни Менделеева. Таблица Менделеева предсказала не только существование элементов, но и их свойства. Например, в 1875 году был открыт галлий с атомным весом 69..9 и плотностью в шесть раз больше, чем у воды. Менделеев предсказал элемент с такой же плотностью и атомным весом, очень близким к 68.

6. Основываясь на тексте и графике на странице 15, назовите не менее трех отличий между исходной таблицей Менделеева и таблицей, которую мы используем. Cегодня.

Таблица Менделеева была организована вертикально, а сегодняшняя — горизонтально. Таблица Менделеева зависела от упорядочения по атомному весу; сегодня мы упорядочиваем элементы по атомному номеру или количеству протонов. Таблица Менделеева не включала ни благородные газы, ни трансурановые соединения, ни другие синтетические элементы. (Многие элементы были открыты со времен Менделеева.) В таблице Менделеева не было элемента, названного в честь Менделеева; сегодняшняя таблица делает.

7. Каковы были ограничения исходной периодической таблицы Менделеева? Как эти ограничения повлияли на понимание Менделеевым закономерностей в его таблице?

Таблица Менделеева была ограничена современными научными знаниями. В него вошли всего 63 известных элемента. Многие из атомных весов еще не были определены. Поскольку ученые не знали, что содержится в атоме, Менделеев организовал свою таблицу в целом по атомному весу. Но ему пришлось добавить некоторые исключения в этот порядок, чтобы сгруппировать элементы с похожими химическими свойствами. Менделеев также не знал, почему его таблица работает; основные правила или факты, которые привели к периодическому поведению, оставались загадкой.

8. Как открытия атома со времен Менделеева повлияли на наше понимание периодической таблицы?

Открытие электронов, ядра и протонов выявило субатомную структуру атома и внесло ясность в упорядочение элементов, а также объяснило повторяющийся характер химических свойств. Квантовая теория углубила понимание устройства электронов и подчеркнула важность самых удаленных электронов в управлении поведением элемента. Более полное понимание строения атома привело к созданию синтетических элементов. Хотя это и не обсуждалось напрямую в статье, открытие и объяснение радиоактивности привело к пониманию изотопов и превращений между элементами.

9. Как вы думаете, почему эта статья помечена как «эссе», а не как «очерк» или «новостная» статья?

Хотя статья основана на исследованных и опубликованных фактах, как и все статьи в Science News , автор занимает особую позицию — создание периодической таблицы является поводом для празднования, а периодическая таблица имеет большое значение. огромную роль в развитии науки. Это тезис сочинения. «Эссе» помещает вывод в более глубокий контекст, включая личные данные, исторический анализ, интерпретацию и комментарии к существующим знаниям. Он также имеет менее формальную структуру, чем обычная новостная статья, и предлагает новые идеи, связывая их с другими областями науки.

10. Какие уроки история и изучение таблицы Менделеева преподносят другим областям науки и науке в целом?

Большая часть науки зависит от поиска закономерностей, порядка и структуры в кажущемся хаосе. Это упорядочение часто приводит к правилам, управляющим миром, и эти правила могут помочь ученым предсказать новые черты мира, новые факты, которые нужно будет упорядочить по-новому. Таким образом, наука развивается постепенно. Наука требует объективных рассуждений, подобных тем, которые применял Менделеев, разбирая свои карточки, и предполагает существование общих принципов, причин и следствий. Науки часто строятся на классификации — элементов, видов, субатомных частиц, клеток — создавая общий язык, который приводит к общему пониманию. Периодическая таблица также была построена с течением времени при участии многих ученых и продолжается до сих пор.

• Новости науки

  Как периодическая таблица превратилась из наброска в непреходящий шедевр

  Читаемость: 11,2

Зарегистрируйтесь, если хотите получать бесплатные журналы Science News , а также ресурсы для преподавателей в следующем учебном году. Программа Общества науки по изучению научных новостей обслуживает почти 5000 государственных средних школ в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Подробнее

Элементы – Новости, исследования и анализ – Разговор – страница 1

Показ 1 — 20 из 22 артикулов

Некоторые подземные воды Северной Америки настолько старые, что они выпадали в виде дождя еще до того, как люди прибыли сюда тысячи лет назад.

Мария Фукс через Getty Images

7 октября 2021 г.

Марисса Грунес, Гарвардский университет, ; Алан Зельцер, Океанографический институт Вудс-Хоул и Кевин М. Бефус, Университет Арканзаса

По мере того, как количество поверхностных вод в западной части США уменьшается, люди бурят более глубокие скважины и используют более старые подземные воды, для естественного восполнения которых могут потребоваться тысячи лет.

НАСА / WikiCommons

7 июля 2021 г.

Дэвид Йонг, , Австралийский национальный университет, , и Гэри Да Коста, 9 лет.0007 Австралийский национальный университет

Открытие древней звезды в гало Млечного Пути свидетельствует о другом источнике, который мог производить тяжелые элементы в галактике.

На фото куча шлака в Брокен-Хилл в Новом Южном Уэльсе. Шлак – это техногенный отход, образующийся при плавке.

Анита Парбхакар-Фокс

18 октября 2019 г.

Анита Парбхакар-Фокс, 9 лет0007 Университет Квинсленда и Пол Гоу, Университет Квинсленда

Производство полезных ископаемых является расширяющейся областью исследований. Их увеличение может помочь облегчить различные проблемы, с которыми сталкивается наше растущее население. Но как они сделаны и где их можно использовать?

Художники Дэймон Коварски и Хёнджу Ким создали серию из 51 художественной интерпретации элементов периодической таблицы.

17 июля 2019 г.

Марк Бласкович, Университет Квинсленда и Фрэнсис Сепарович AO FAA, Университет Мельбурна

От тяжелого металла до газа, легче воздуха, эти и другие элементы Периодической таблицы превращаются в произведения искусства, которые выставляются на обозрение с сегодняшнего дня.

Титан используется для замены коленного и тазобедренного суставов.

Студия Monstar / Shutterstock

26 мая 2019 г.

Лайчан Чжан, Университет Эдит Коуэн

Титан

— прочный, но легкий металл, который прекрасно заменяет кости в нашем организме. Но у него есть и множество других применений в промышленности.

Итти Ратанакиранаворн/Shutterstock

2 апреля 2019 г.

Вернер ван Зил, Университет Квазулу-Наталь

Золото — один из 12 подтвержденных элементов периодической таблицы, первооткрыватель которого неизвестен.

Олово происходит из руды касситерита.

Shutterstock/PYP

28 марта 2019 г.

Майкл Корти, Технологический университет Сиднея,

Сам по себе это просто жесть. Но смешайте его с другими элементами, и он превратится в материал, который помог сформировать древний мир.

Спиралевидный стол Теодора Бенфея (1964).

ДеПьеп/Википедия

2 января 2019 г.

Марк Лорч, Университет Халла

Было несколько довольно дурацких предложений по расположению химических элементов.

Как наш мир устроен на субатомном уровне?

Варша Ю С

11 декабря 2018 г.

Гленн Старкман, Университет Кейс Вестерн Резерв

Физик элементарных частиц объясняет, что включает в себя эта краеугольная теория. Спустя 50 лет это лучшее, что у нас есть, чтобы ответить на вопрос, из чего состоит все во Вселенной и как все это держится вместе.

В звездах и других астрономических телах постоянно генерируются новые тяжелые ядра.

Эрин О’Доннелл

2 мая 2018 г.

Артемис Спайроу, Университет штата Мичиган, , и Хендрик Шац, Университет штата Мичиган,

Люди долгое время предполагали, что все элементы, которые мы видим сейчас, были созданы во время Большого Взрыва. Но 2 мая 1952 года астроном сообщил об обнаружении новых элементов, исходящих от старой звезды, и изменил нашу историю происхождения.

Джоуи Кибер/Пиксели

31 января 2018 г.

Маркос Вутсинос, Мельбурнский университет,

Наполните бак водой, сахаром и старыми мобильными телефонами. Добавьте бактерии и перемешайте. Результат? Редкоземельные металлы. Это биомайнинг, и это путь будущего.

Получается, что миру около 4 600 000 000 лет. Это 4,6 миллиарда лет. Это довольно старо!

Марселла Ченг/Разговор

23 января 2018 г.

Алан Коллинз, Университет Аделаиды

Мир состоит из крошечных строительных блоков, называемых «элементами». Ученые выяснили, как быстро одни элементы превращаются в другие элементы. Это дает нам очень важную подсказку о том, сколько лет Земле.

Комета 67P/Чурюмова-Герасименко вблизи.

ЕКА/Розетта/NavCam

22 января 2018 г.

Дония Баклути, , Университет Париж-Сакле, ; Anaïs Bardyn, Carnegie Science , и Hervé Cottin, Université Paris-Est Créteil Val de Marne (UPEC)

Пыль может быть поучительной. Анализ данных, собранных вокруг кометы 67P/Чурюмова-Герасименко, дал новую информацию об истории Солнечной системы.

Мерцай, мерцай, звездочка…

Креветки/Pixabay

17 декабря 2017 г.

Жером Маргерон, Вашингтонский университет

Драгоценный металл буквально внеземного происхождения, добываемый в самом сердце звезд. Как и при каких условиях? Ученые знают больше благодаря двойному астрофизическому наблюдению.

Лазерный луч (желтый) вызывает красную флуоресценцию в редкоземельном кристалле.

Стюарт Хэй, АНУ

6 ноября 2017 г.

Роуз Алефельдт, Австралийский национальный университет,

Редкоземельные элементы на самом деле не так уж и редки, но они, безусловно, полезны. Эрбий прямо сейчас используется в оптоволоконной сети Интернета, и однажды его можно будет применить в квантовых сетях.

Иллюстрация горячего, плотного, расширяющегося облака обломков, отделившихся от нейтронных звезд непосредственно перед их столкновением.

Центр космических полетов Годдарда НАСА / Лаборатория CI

24 октября 2017 г.

Дункан Браун, , Сиракузский университет, , и Эдо Бергер, , Гарвардский университет, .

До недавнего наблюдения за слиянием нейтронных звезд происхождение самых тяжелых элементов оставалось загадкой. Но их отпечатки пальцев повсюду в этом космическом столкновении.

Бор часто игнорируют, но у него много важных качеств.

Дэвид Эллис/Flickr

23 августа 2017 г.

Чжэнго Хуан, Университет Вуллонгонга

Бор — скрытый ингредиент во многих наших технологиях. Познакомьтесь с этим отважным маленьким элементом.

Периодическая таблица элементов на футболке.

Дэймон Харт Дэвис

2 апреля 2017 г.

Марк Бласкович, Университет Квинсленда

Периодическая таблица — одно из классических изображений науки, которое можно найти в лабораториях, а также на футболках, кружках и даже под музыку. Но что такое периодическая таблица?

Что в имени?

Шаттерсток

9 июня 2016 г.

Саймон Коттон, Бирмингемский университет,

Так как названы четыре новых химических элемента, вот все, что вам нужно знать.

Физики Джо Гамильтон, открывший теннессин, и его коллега А. В. Рамайя расписывают периодическую таблицу 8 июня 2016 года.

(AP Photo/Марк Хамфри)

9 июня 2016 г.

Марк Лорч, Университет Халла

Некоторые 18 элементов получили имена-заполнители, полученные из латыни, чтобы ученые не спорили о том, как следует называть их открытия.

Ведущие участники

1. Марк Бласкович

   Стипендиат IMB, Университет Квинсленда

2. Марк Лорх

   Профессор научной коммуникации и химии Университета Халла

3. Майкл Корти

   Руководитель направления физики, Технологический университет Сиднея

4. Саймон Коттон

   Старший преподаватель химии Бирмингемского университета

5. org/Person»>

   Джеймс Тикнер

   Руководитель группы, CSIRO

6. Алан Коллинз

   Профессор геологии Университета Аделаиды

7. Дэвид Хинд

   Директор, Ускоритель тяжелых ионов, Австралийский национальный университет

8. Анита Парбхакар-Фокс

   Главный научный сотрудник/руководитель группы – MIWATCH, Университет Квинсленда

9. Дэвид Гир

   Сотрудник по корпоративным коммуникациям

10. org/Person»>

    Вернер ван Зил

    Профессор химии, преподаватель устойчивой биомассы, энергетических и водных систем, Университет Квазулу-Наталь

11. Фрэнсис Сепарович AO FAA

    Профессор химии Мельбурнского университета

12. Артемис Спироу

    Профессор ядерной физики Мичиганского государственного университета

13. Чжэнго Хуан

    Доцент Сиднейского технологического университета

14. Роуз Алефельдт

    Научный сотрудник, Центр лазерной физики, Австралийский национальный университет

15. org/Person»>

    Маркос Вутсинос

    Кандидат наук, геомикробиология, Мельбурнский университет

Более

Битва за последние дополнения к периодической таблице

Настроение в замке Бекаског на юге Швеции должно было быть приподнятым, когда химики и физики собрались там на симпозиум в мае 2016 года. Встреча, спонсируемая Нобелевским фондом, дала исследователям возможность оценить глобальные усилия по исследованию пределов ядерной науки и отметить четыре новых элемента, которые были добавлены в периодическую таблицу несколькими месяцами ранее. Названия элементов должны были быть объявлены в течение нескольких дней, что является огромной честью для исследователей и стран, ответственных за открытия.

Хотя многие на собрании были в восторге от того, как развивается их область и какие заголовки она порождала, многие были обеспокоены. Они опасались, что в процессе оценки заявлений о новых элементах были недостатки, и были обеспокоены тем, что обзоры недавних открытий не оправдали ожиданий. Некоторые считали, что недостаточно доказательств, чтобы оправдать закрепление наиболее спорных элементов, чисел 115 и 117. На карту была поставлена ​​​​научная целостность периодической таблицы.

Ближе к концу встречи один ученый попросил поднять руки и решить, должны ли они объявить названия элементов, как планировалось. Вопрос выявил глубину беспокойства толпы. Большинство исследователей проголосовали за отсрочку объявления, говорит Уолтер Лавленд, химик-ядерщик из Орегонского государственного университета в Корваллисе. И это вызвало замечательную реакцию со стороны некоторых российских ученых, которые руководили усилиями, в результате которых были получены три элемента. «Они просто топнули ногой и ушли», — говорит Лавленд. «Я никогда не видел такого на научном собрании».

Несмотря на опасения, названия элементов были объявлены вскоре после этого. Нихоний (атомный номер 113), московий (115), теннессин (117) и оганесон (118) присоединились к 114 ранее открытым элементам в качестве постоянных дополнений к периодической таблице. Спустя почти 150 лет после того, как Дмитрий Менделеев мечтал об этой организационной структуре, седьмая строка таблицы была официально завершена.

Однако то, как развивались события, глубоко расстроило некоторых исследователей. Клас Фахландер, физик-ядерщик из Лундского университета в Швеции, ожидает, что экспериментальные результаты в конечном итоге подтвердят утверждения о московии и теннессине. Тем не менее, он утверждает, что утверждение элементов было «преждевременным». «Мы ученые, — говорит он. «Мы не верим — мы хотим видеть доказательства».

Поскольку мир готовится отпраздновать Международный год Периодической таблицы в 2019 году, дебаты по поводу четырех дополнений вынудили реформировать процесс проверки других новых элементов в будущем. И полемика бросила облако неопределенности на нижний ряд элементов: возможно, руководящие органы таблицы могут переоценить некоторые из последних открытий.

Частично разногласия возникают из-за разногласий между некоторыми химиками и физиками по поводу того, кто должен быть законными хранителями периодической таблицы. Химики исторически выполняли эту роль, потому что они открыли встречающиеся в природе элементы с помощью химических методов за столетия работы.

Однако последние несколько десятилетий физики-ядерщики ведут охоту за новыми элементами, создавая их искусственно, разбивая атомные ядра о мишени (см. «Как создать элемент»). Могут потребоваться годы, чтобы произвести хотя бы один атом этих сверхтяжелых элементов, которые также известны своей нестабильностью и распадаются в результате радиоактивного распада за доли секунды. Таким образом, по мере того как группы соперничали за то, чтобы первыми создать следующие элементы, стало труднее установить доказательства их открытий.

Соперничество братьев и сестер

Ответственность за утверждение или отклонение новых элементов лежит на двух дочерних организациях: Международном союзе теоретической и прикладной химии (IUPAC) и Международном союзе теоретической и прикладной физики (IUPAP). С 1999 года они полагались на мнение группы экспертов, известной как совместная рабочая группа (JWP), под председательством Пола Кароля, химика-ядерщика и почетного профессора Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания. Последняя версия JWP, периодически воссоздаваемая для оценки заявлений об открытиях по мере их возникновения, была собрана в 2012 году и расформирована в 2016 году. В ее состав входили Кароль и четыре физика.

За это время группа присудила признание за открытие элементов 115, 117 и 118 российско-американскому сотрудничеству под руководством опытного физика-ядерщика Юрия Оганесяна из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Россия. Группа назначила элемент 113 исследователям из Центра ускорительных исследований RIKEN Nishina недалеко от Токио.

Решения JWP были объявлены публично 30 декабря 2015 года, когда IUPAC выпустил пресс-релиз, в котором провозглашались открытия четырех новых элементов (которые еще не получили своих официальных названий). Чиновники профсоюза заявили, что они работали быстро, чтобы транслировать решения. Фактически, они сделали объявление до того, как исполнительный комитет профсоюза смог утвердить выводы СРП, как это указано в опубликованных профсоюзом правилах 9. 0541 1 ; это одобрение пришло в следующем месяце. Что еще более спорно, выводы JWP даже не были показаны профсоюзу физиков IUPAP, который ожидал их увидеть, говорит Брюс МакКеллар из Мельбурнского университета в Австралии, который в то время был президентом IUPAP.

Это упущение разожгло ранее существовавшую напряженность между двумя союзами. Сесилия Ярлског, физик Лундского университета и президент IUPAP до МакКеллара, утверждает, что в течение многих лет химический союз несправедливо доминировал в процессе оценки открытий. (Кароль сказала Nature , что при подготовке отчетов JWP он поддерживал связь почти исключительно с профсоюзом химиков.) Выражая свое разочарование на встрече в Швеции в 2016 году, она обвинила IUPAC в попытке привлечь к себе внимание, объявив об открытии самостоятельно, и утверждала, что только физики «обладают компетенцией» для оценки требований, согласно опубликованной версии ее презентации ² .

В связи с этим напряженность в сообществах физиков и химиков усилилась из-за критики оценки JWP заявлений на элементы 115 и 117. JWP поддержала ³ выводы группы, открывшей эти элементы, которая обнаружила, что цепи радиоактивного распада элементов 115 и 117 совпали, что подтверждает доказательства обоих открытий. Но этот вид анализа «перекрестной бомбардировки», как известно, сложен для элементов с нечетными номерами. Фахландер и его коллеги из Лундского университета сообщают ⁴ , что совпадение 115 и 117 крайне маловероятно — на эту озабоченность обратила внимание JWP в феврале 2015 г.

Член группы Роберт Барбер, физик-ядерщик из Университета Манитобы в Виннипеге, Канада, говорит, что, хотя он и его коллеги «были очень обеспокоены» перекрестной бомбардировкой, они пришли к выводу, что этому типу доказательств нет альтернативы, и они достигли консенсуса по всем своим решениям. Лавленд также поддерживает общее решение. И даже если последняя JWP ошиблась в некоторых деталях, говорит он, история показывает, что ее решения вряд ли будут отменены.

Однако дубненский физик-ядерщик Владимир Утёнков прицеливается в JWP. Хотя он не согласен с аргументом группы Лунда о перекрестных бомбардировках и уверен, что российско-американское заявление является обоснованным, Утёнков утверждает, что группе не хватало экспертов «высокого уровня» в области синтеза тяжелых элементов, и говорит, что ее проекты отчетов содержали многочисленные ошибки . Кароль защищает работу, которую он и его коллеги проделали в рамках JWP, говоря, что они старались соблюдать опубликованные критерии, регулирующие процесс оценки. В целом, по его словам, «я считаю, что комитет был очень доволен своим отчетом».

Но кажется, что большинство делегатов на встрече 2016 года в Швеции критиковали JWP. Дэвид Хайнд, физик-ядерщик из Австралийского национального университета в Канберре, спросил около 50 присутствовавших исследователей, считают ли они выводы группы «удовлетворительными с научной точки зрения». Он говорит, что получил очень мало положительных ответов на этот вопрос.

Вопросы для повторения

Несмотря на различные опасения, в июне 2016 года IUPAC и IUPAP объявили названия четырех новых элементов. МакКеллар признает, что у него были сомнения по поводу этого, но говорит, что большинство физиков и химиков, с которыми он консультировался, сказали ему, что общие выводы JWP — если не все детали их анализа — вероятно, правильны.

Ян Ридейк, тогдашний президент подразделения неорганической химии IUPAC, говорит, что первоначальное объявление было сделано заблаговременно, чтобы избежать утечек в прессе и удовлетворить требования лабораторий-заявителей, которые очень хотели обнародовать новости. Для этого, по его словам, в декабре 2015 года он быстро одобрил выводы JWP от имени своего подразделения, после того как они были рецензированы и приняты для публикации в профсоюзном журнале 9.0545 Чистая и прикладная химия . «Я отметил, что было проведено надлежащее судейство, поэтому дал свое «да» менее чем через час», — говорит он.

Однако неясно, была ли проведена действительно независимая проверка. По словам исполнительного директора профсоюза химиков Линн Соби, перед объявлением работа JWP была рассмотрена в два этапа. Во-первых, его результаты были отправлены в несколько лабораторий, в основном в те, которые занимались последними открытиями, а также в другого рецензента, предложенного одной из лабораторий. Затем отчеты СРП были разосланы членам комитета химического союза по терминологии, номенклатуре и символам.

Соби говорит, что работа комитета заключалась в проверке ошибок в формулировках и форматировании, и поэтому сами лаборатории должны были обеспечить научную проверку. Она говорит, что это было уместно, учитывая, что они являются экспертами в этой области. Однако один из этих исследователей, Утёнков, считал, что профсоюз химиков нанял 15 независимых экспертов для проведения научной проверки. Он предположил, что его и двух коллег из Дубны попросили проверять в отчетах только факты и цифры. «Я не знаю, как нас можно считать независимыми судьями, — говорит он.

Оглядываясь назад, Ярлског желает, чтобы она и остальная часть сообщества физиков уделяли больше внимания тому, как был завершен весь процесс оценки, особенно рецензированию выводов JWP. «Мне будут сниться кошмары о том, как мы были небрежны».

Для решения высказанных опасений два профсоюза договорились о новых процедурах оценки любых будущих элементов. В соответствии с измененными правилами, которые были опубликованы в мае (см. go.nature.com/2ji1gv4), президенты IUPAC и IUPAP теперь получат возможность ознакомиться с выводами JWP перед тем, как объявить о своих выводах вместе. Для этого они будут проводить независимый процесс рецензирования наряду с процессом Чистая и прикладная химия .

МакКеллар говорит, что изменения будут иметь положительный эффект. « Каждый профсоюз наработал доверительные отношения, работая вместе над этим, — говорит он.

Но эти изменения не удовлетворят некоторых критиков, таких как Ярлског. «Я просто не думаю, что новые правила что-то изменят», — говорит она.

За элементом 118: следующая строка периодической таблицы | Новости

Чтобы увеличить количество существующих элементов, может потребоваться технологический скачок

Четыре новых элемента только что были добавлены в периодическую таблицу, заполнив седьмую строку таблицы. Но несмотря на то, что элементы 113, 115 и 118 были обнаружены в начале 2000-х годов, а 117 — в 2010 году, до сих пор нет никаких признаков элементов 119 и выше. Почему никто не заявил о создании одного из этих новых сверхтяжеловесов и когда же химики смогут начать восьмой ряд в периодической таблице?

Объединенный институт ядерных исследований

Ускорители частиц создают новые элементы путем бомбардировки мишени из тяжелого элемента высокоускоренной зажигалкой

С тех пор, как Эдвин Макмиллан и Филип Абельсон синтезировали первый трансурановый элемент нептуний в 1940 году, постоянный поток новых элементов заполнил нижние строки периодической таблицы. Каждый раз, когда группа утверждает, что синтезировала новый элемент, Международный союз теоретической и прикладной химии (Иупак) должен взвесить представленные доказательства. Обычно заявление о первом синтезе нового сверхтяжелого элемента поступает за много лет до того, как будет собрано достаточно доказательств, чтобы получить одобрение Юпака. Именно это делает отсутствие каких-либо претензий на создание элемента 119или сверх удивительного. Но хотя ни одна группа еще не заявила, что создала элемент, который принадлежит восьмой строке периодической таблицы, это произошло не из-за отсутствия попыток.

Для создания нового элемента цель тяжелого элемента обстреливается высокоскоростными снарядами легкого элемента. Еще в 2007 году исследователи Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Россия, и Центра исследований тяжелых ионов им. Гельмгольца (GSI) в Дармштадте, Германия, попытались синтезировать унбинилий или элемент 120 путем бомбардировки плутония железом и урана с никелем соответственно. Однако обе команды наблюдали только набор более легких ядер и частиц. Чтобы ученые были уверены, что они действительно создали новый элемент, они должны проследить характерные цепочки распада нового элемента, объясняет Джеймс Роберто, заместитель директора лаборатории Ок-Риджской национальной лаборатории (ORNL) в США.

Нацеливание на новые технологии

Стрельба кальциевыми снарядами по очень тяжелой актинидной мишени хорошо работала для производства элементов 114–118, но для еще более тяжелых элементов вероятность создания нового элемента таким способом снижается. По-видимому, простым решением было бы просто стрелять в цель большим количеством и более тяжелыми снарядами.

Окриджская национальная лаборатория

Исследователям потребовалось более двух лет, чтобы получить небольшое количество берклия, используемого для получения элемента 117

Текущие ускорители поражают цель примерно 10 ¹² снарядами каждую секунду. Но «попадание в цель еще большего количества снарядов фактически сожжет цель», — объясняет физик ORNL Кшиштоф Рыкачевски. — И ты тоже можешь сжечь свой детектор. Нам нужны более совершенные технологии, чтобы избежать этого. Вы также можете сделать цель намного больше и распределить луч снаряда по ее большей площади», — добавляет он, — но делать эти актинидные мишени непросто. Синтез 20 мг берклия, используемого для производства элемента 117, занял более двух лет. Завод сверхтяжелых элементов, который строится в Дубне, будет иметь улучшенные возможности обнаружения и сможет генерировать лучи со значительно более высокой интенсивностью, но «потребуются дополнительные прорывы, чтобы продолжить работу за пределами элемента 120», — говорит Роберто.

Тем не менее, исследователи по-прежнему уверены. «В течение жизни одного поколения мы, вероятно, достигнем 124-го элемента», — размышляет Рыкачевски. Эрик Шерри, историк химии из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, США, соглашается: «Пятнадцать лет назад было немыслимо, чтобы кто-то когда-либо дошел так далеко, как мы». будет способствовать развитию технологий.

Одна из идей преодоления ограничений современных методов синтеза тяжелых элементов состоит в том, чтобы индуцировать реакции ядерного переноса. Если вы выстрелите ураном в урановую мишень, ядра никогда не сгорят, объясняет исследователь GSI Кристоф Дюльманн. Но сталкивающиеся ядра могут обмениваться протонами и нейтронами при столкновении. «В некоторых случаях это может привести к продукту, который содержит, например, 120 протонов», — говорит Дюльманн. «Это может быть путь к изотопам, недоступным для термоядерных реакций».0003

Расширение границ

Очень ограниченный срок службы большинства сверхтяжелых элементов не позволяет использовать их в реальных приложениях. Однако их изучение проверяет понимание учеными атомного ядра. «Если вы хотите протестировать автомобиль, который собираетесь купить, вам следует не просто сделать два поворота на парковке, а протестировать его в тяжелых условиях», — говорит Рыкачевски. Точно так же тестирование ядерных моделей в экстремальных условиях помогает исследователям выбирать те, которые дают наилучшие прогнозы.

Окриджская национальная лаборатория, Энрико Саккетти

Ядерные реакторы создают исходные материалы, которые исследователи используют в своей охоте за новыми элементами. Физик Ричард Фейнман предсказал, что 137-й элемент будет пределом. «Расчет просто основан на теории относительности Эйнштейна, — говорит Шерри. Когда атомные ядра становятся все больше и больше, электронам приходится двигаться все быстрее и быстрее. Как только вы достигнете определенного размера, расчеты предсказывают, что электроны должны двигаться быстрее скорости света, что физически невозможно. Однако другие расчеты предсказывают, что это произойдет гораздо позже, около 170-го элемента.0003

В то время как четыре последних дополнения к периодической таблице очень радиоактивны и распадаются менее чем за минуту, ученые ожидают найти остров стабильности, сосредоточенный вокруг элементов 120, 124 или 126. «Волшебные» числа протона и нейтрона этих элементов соответствуют к заполненным ядерным оболочкам. Точно так же, как полностью заполненные оболочки валентных электронов делают такие элементы, как инертные газы, химически инертными, заполненные нейтронные или протонные оболочки повышают стабильность ядра.

Исследователи надеются, что дважды магические изотопы унбинилия или унбигексия (элемент 126), содержащие как магическое число протонов, так и магическое число нейтронов, будут жить даже дольше, чем их другие изотопы, хотя оценки периода полураспада сильно варьируются от нескольких микросекунд до миллионы лет. Исследователи уже наблюдали повышение стабильности известных сверхтяжелых элементов в изотопах с числом нейтронов, близким к магическим 184. «Святой Грааль в синтезе сверхтяжелых элементов — достичь этого числа нейтронов», — говорит Дюльманн. «Но проблема в том, что в настоящее время у нас нет двух ядер, которые дадут нам сверхтяжелый элемент с таким количеством нейтронов».

Переработка редкоземельных элементов из выброшенной электроники

Новый процесс переработки позволяет извлекать ценные редкоземельные элементы из металлолома, сводя к минимуму потребность в вредных операциях по добыче полезных ископаемых.

По мере роста использования электроники и растущей зависимости человечества от технологий потребность в редкоземельных элементах, которые являются неотъемлемым компонентом таких устройств, также быстро растет. Например, ожидается, что спрос на один тяжелый редкоземельный элемент —  диспрозий  —  вырастет на 2600% в течение следующих двух десятилетий.

Хотя редкоземельные элементы, также известные как редкоземельные металлы, в изобилии содержатся в земной коре, их извлечение далеко не простое, требующее сложных операций по добыче и обработке для отделения их от минералов, которые их содержат. Эти операции по добыче полезных ископаемых могут выбрасывать токсичные химические вещества в окружающую среду, а пруды для выщелачивания, необходимые для извлечения редкоземельных элементов, могут сами «выщелачиваться» в грунтовые воды.

Таким образом, увеличение потребности в этих материалах сопровождается повышенным риском для окружающей среды.

Переработка редкоземельных элементов

Одним из возможных способов снижения этого спроса и связанного с этим риска для окружающей среды является обеспечение возможности эффективного извлечения этих материалов из лома электроники. Это означает разработку экономически жизнеспособного и масштабируемого процесса извлечения, чего-то, чего в настоящее время не существует, а это означает, что ценные ресурсы остаются буквально на свалке.

Исследования, опубликованные в журнале Advanced Engineering Materials демонстрирует эффективность энергоэффективного процесса экстракции для отделения и извлечения оксидов редкоземельных элементов высокой чистоты — полезной части редкоземельных элементов, связанных с молекулами кислорода — из постоянных магнитов, содержащихся в выброшенной электронике, которые были необходимы для работы устройства во время его время жизни.

Мембрана, разработанная Рамешем Бхаве, руководителем группы Национальной лаборатории Ок-Ридж, и его командой, изготовлена ​​из пластика под названием полипропилен и заполнена крошечными пористыми отверстиями, называемыми микропорами, которые помогают фильтровать редкоземельные элементы. Затем мембрана помещается в отдельный модуль.

Его модульная конструкция и тот факт, что это одностадийный процесс, делают метод извлечения редкоземельных элементов, разработанный командой, экономически эффективным и масштабируемым для использования в промышленности, а это означает, что он может значительно повысить доступность редкоземельных элементов для электроники.

Команда говорит, что разработанный ими процесс можно сделать экологически безопасным, а также обеспечить использование электронных отходов.

«Редкоземельные элементы привлекли пристальное внимание во всем мире и стали стратегически важными для безопасности мировой экономики, энергетики, транспорта и связи», — сказал Бхаве. «Это связано с их быстро растущим использованием в различных передовых технологиях, включая гибридные и электрические транспортные средства, ветряные турбины, мобильные устройства, планшеты, персональные компьютеры, широкий спектр устройств с электродвигателями и многие другие технологические новшества».

Использование электронных отходов

В настоящее время, когда электроника выбрасывается, содержащиеся в ней постоянные магниты попадают на свалки и остаются там, а их ценные редкоземельные элементы отправляются в отходы.

«Согласно недавнему отчету Electronics Take Back Coalition, в 2010 году около 31 миллиона компьютеров и 135 миллионов мобильных устройств были утилизированы как электронные отходы», — сказал Бхаве. «Среднегодовые продажи компьютеров, планшетов и мобильных устройств в США в период с 2013 по 2015 год составляли 63, 83 и 154 миллиона единиц соответственно, что, вероятно, способствовало образованию огромного количества электронных отходов. Это соответствует примерно 1630 тоннам потенциально пригодных для вторичной переработки магнитов только из бытовой электроники».

Метод извлечения, проверенный Бхаве и его коллегами, был разработан и усовершенствован в предыдущей работе, опубликованной командой, но настоящее исследование было направлено на демонстрацию масштабируемости, гибкости и эффективности процесса путем его тестирования в более крупных масштабах.

Поскольку магниты из металлолома размагничиваются — для предотвращения риска возгорания — и затем измельчаются, успешный процесс извлечения оксидов редкоземельных элементов должен отделять эти материалы от нередкоземельных элементов, таких как железо, алюминий, медь и цинк.

Чистота восстановленного редкоземельного элемента, достигнутая с помощью этого метода экстракции, составляла до 99% по весу с выходом до 95%. Скорость извлечения составляла более 10 граммов оксидов редкоземельных элементов на квадратный метр необработанного магнитного материала каждый час.

Адаптируя модули для промышленного применения, Бхаве и его команда обнаружили, что процесс извлечения редкоземельных элементов может производить 300 кг оксидов редкоземельных элементов в месяц из 1 тонны исходного лома постоянных магнитов.

Будущие усилия

Многообещающие результаты получены в течение десяти лет. «Мы начали программу разделения и восстановления редкоземельных элементов около 10 лет назад, чтобы выполнить миссию Министерства энергетики США по обеспечению внутренних поставок критических материалов, включая редкоземельные элементы», — пояснил Бхаве. «Это первый всеобъемлющий отчет об извлечении оксидов редкоземельных элементов из металлолома постоянных магнитов в пилотном масштабе системы метода извлечения редкоземельных элементов».

Теперь команда продолжит усилия по расширению разработанного ими процесса, а также приступит к демонстрации его «в полевых условиях», чтобы увидеть, как он работает в реальных условиях, где его придется использовать, если он будет коммерциализирован, а не в более контролируемая лабораторная установка.

В дополнение к этому, Бхаве указал, что процесс извлечения редкоземельных элементов совершенствуется и становится самоокупаемым за счет разработки метода очистки сточных вод, используемых в процессе. Это позволяет восстанавливать воду и использовать ее повторно.

Поскольку раствор, используемый для извлечения редкоземельных элементов, оставляет железо и другие нередкоземельные элементы в сточных водах, команда разработала метод извлечения оксида железа из сточных вод после удаления редкоземельных элементов.

«Извлечение всех нередкоземельных элементов и повторное использование регенерированной воды в процессе делают этот процесс почти нулевым выбросом и поддерживают экономику замкнутого цикла», — добавил Бхаве.

«Эти результаты свидетельствуют о том, что метод извлечения редкоземельных элементов является экономически выгодным и экологически безопасным процессом выделения и извлечения оксидов редкоземельных элементов из электронных отходов», — заключила команда в своей статье.