etology

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » etology » Новости науки » Красивая наука


Красивая наука

Сообщений 1 страница 7 из 7

1

Отдельный атом удалось сделать прозрачным

http://science.compulenta.ru/526078/?r1 … mp;r2=news

Исследователи из Института квантовой оптики им. Макса Планка (Германия) реализовали эффект электромагнитно-индуцированной прозрачности (ЭИП) в эксперименте с одиночным атомом рубидия, находящимся в оптическом резонаторе.

Эффект ЭИП позволяет создать среду с очень узким провалом в спектре поглощения. В своём простейшем виде это явление обнаруживается при воздействии на трёхуровневую квантовую систему (см. рис. справа) двух резонансных полей с различающимися частотами. Подобную структуру энергетических уровней — два близких нижних состояния и верхнее, которое отстоит от них на энергию кванта оптического диапазона, — принято называть Λ-схемой.

http://science.compulenta.ru/upload/iblock/030/levels.jpg

Суть ЭИП заключается в следующем: действие управляющего поля в одном плече Λ-схемы (переход |2>→|3>) делает систему прозрачной для испытательного поля (переход |1>→|3>), действующего во втором плече, при том условии, что разность частот двух полей совпадает с частотой перехода между двумя нижними уровнями. Стоит заметить, что в области провала в спектре поглощения среда демонстрирует чрезвычайно крутой ход показателя преломления; это может приводить, в частности, к гигантскому снижению групповой скорости света, распространяющегося в среде. Такой эффект лежит в основе известных опытов по «замедлению» света (см. обзорную статью в журнале «Химия и жизнь»).

Авторы выбрали для проведения опыта атомы рубидия 87Rb, энергетические уровни которых дают возможность организовать Λ-схему. При использовании одного атома в случае включения управляющего лазера относительное пропускание, оцениваемое с помощью пробного лазера, составило 96%. После выключения управляющего излучения это значение снизилось на 20%.

С увеличением числа атомов максимальное относительное пропускание, что вполне естественно, уменьшалось: так, семь атомов давали лишь 78%. В то же время эффект ЭИП становился более выраженным, и при выключении управляющего лазера относительное пропускание падало сразу на 60%.

http://science.compulenta.ru/upload/iblock/537/transmission.jpg

0

2

Транспортировка внутриклеточных белков подчиняется простым правилам

Ученые из Института молекулярной физиологии Макса Планка (Max Planck Institute of Molecular Physiology) в Дортмунде открыли, как клетки обеспечивают правильное распределение белков в своей внутренней среде. Они обнаружили, что многие из белков, которые должны быть перемещены к клеточной мембране, снабжены своего рода якорем, представляющим собой молекулу жирной кислоты, предназначенным для встраивания белков в клеточные мембраны. Но так как мембрана – это то место, откуда белки получают доступ к клеточным органеллам, через некоторое время якорь из белков удаляется. Таким образом, клетка использует неспецифический подход, чтобы заделать эту брешь, за исключением тех случаев, когда транспортировка идет к мембране.

Таким образом, ученые открыли простой принцип, который клетки используют для регуляции сложной локализации белков и тем самым сохраняют высокий уровень порядка. Более того, эти открытия могут проложить путь к новым методам лечения рака: в дополнительном исследовании, используя новый ингибитор, ученые смогли успешно изменить пространственное распределение ракового белка Ras, тем самым нарушая его трансформационные сигналы.

В клетке присутствует огромное количество веществ, которые нужно транспортировать. Органелла, известная как аппарат Гольджи, служит «сортировочной станцией» для этого процесса. Белки и другие вещества подготавливаются к выполнению присущих им функций и транспортировке внутри аппарата Гольджи, окруженного своей собственной мембраной. Маленькие везикулы отделяются от этой мембраны и направляются к месту их конечного назначения. Многие белки, которые должны быть перенесены к клеточной мембране, сначала снабжаются молекулой жирной кислоты, или липида. Этот процесс, известный как пальмитация, обеспечивает мембранные белки своего рода адресным ярлычком и переносит их к клеточной мембране. Клетка использует эту направленную транспортировку от аппарата Гольджи к клеточной мембране как средство борьбы с постоянно существующей «утечкой» в другие мембраны. Это важно, так как помимо клеточной мембраны клетка наполнена мембранами органелл, связанных друг с другом посредством везикул. Следовательно, пальмитированные мембранные белки, изначально предназначенные только для клеточной мембраны, попадают и в другие места. Со временем такие белки будут случайным образом распределены по всей клетке.

Ученые использовали самые передовые методы микроскопии для наблюдения за специальными молекулярными датчиками в живых клетках и проанализировали локализацию и транспортировку пальмитированных белков в реальном времени. Они обнаружили, что пальмитирование преимущественно происходит в аппарате Гольджи. Пальмитированные белки достигают клеточной мембраны, находясь на поверхности отделившихся от аппарата Гольджи везикул. Чтобы предотвратить встраивание белков в другие мембраны, специальные ферменты удаляют липидные якоря из всех пальмитированных белков без разбора. Затем белки свободно плавают в клетке до тех пор, пока не оказываются заброшенными обратно в транспортную сеть аппарата Гольджи. Таким образом, клетка гарантирует, что дезориентированные белки быстро и постоянно снабжают транспортную сеть и переправляются к правильному месту назначению.

Таким образом, ученые открыли основополагающий принцип жизни.

Сложная задача – простое решение

Но откуда клетка знает, какие белки нужно отправить в клеточную мембрану, пока они находятся в аппарате Гольджи? Ученые считают, что любой белок может получить липидный якорь, если он имеет на поверхности аминокислоту цистеин, к которой есть удобный доступ. Такой белок будет доставлен к клеточной мембране автоматически. Поэтому такая транспортировка не требует рецепторов, которые бы специфически связывались с белком в том месте клетки, куда он должен попасть.

Это великолепный пример того, как сложный процесс может контролироваться простыми физическими или химическими правилами. На первый взгляд может показаться, что определить белки, которые должны быть перенесены в определенное место, отличить те, которые были перенесены в ненадлежащее место, и предотвратить их отклонение от конечного пункта назначения – чрезвычайно сложная задача. Но клетка справляется с этим очень простым способом, без каких-либо дополнительных рецепторов или механизмов регуляции. Другие самоорганизующиеся системы – такие как колонии насекомых – также часто работают на относительно простых принципах. Иначе они не смогут выполнять то множество задач, с которыми должны справляться.

http://www.nanonewsnet.ru/files/users/u2981/Resize_of_Web_Zoom.jpeg
Изображение пространственного распределения белка Ras (флуоресцентный синий), встроенного в клеточную мембрану (по краям) и аппарат Гольджи (в центре). Фотомонтах показывает, как поддерживается баланс распределения белка Ras: белок с липидным якорем (красный) переносится мембранными пузырьками (голубые кружки) из аппарата Гольджи к клеточной мембране. Фермент APT1 (зеленый) удаляет якорь, полученный в процессе пальмитации, из тех молекул Ras, которые встроены в другие мембраны. Депальмитированный Ras (оранжевый) свободно плавает по клетке, а затем поглощается аппаратом Гольджи, после чего весь цикл повторяется. Таким образом, клетки используют простой принцип транспортировки Ras и других пальмитированных белков к месту их назначения: локализованный центр распределения (Гольджи), направленный транспорт к месту назначения, а также удаление целевых мишеней (депальмитация) и последующее возвращение в транспортный цикл. (Фото Филиппа Бастиенса)

Новое вещество подавляет раковый белок

Ученые пошли на шаг дальше, заложив основы для потенциального использования своих открытий в терапии рака. Белок Ras – яркий представитель пальмитированных белков. Мутации и гене ras обнаруживаются в клетках многих форм рака. Однако Ras способен полноценно функционировать, только когда он встроен в клеточную мембрану и не попадает в другие мембраны. Поэтому ученые разработали ингибитор, который назвали пальмостатином B, для противодействия ферменту, ответственному за отделение липидного якоря. Если такой фермент «выключен», пальмитированный Ras остается встроенным в клеточную мембрану, откуда он попадает в мембраны других органелл.

Использовав пальмостатин В, ученые впервые смогли подавить белок Ras без полного его отключения. Если Ras полностью инактивирован, умирает даже здоровая клетка. В противоположность этому случайное его распределение в клетке подавляет только вредное влияние мутировавшего варианта белка. Раковые клетки снова становятся здоровыми. Благодаря этому открытию Ras-зависимые опухоли когда-нибудь будут лечить методами, не приносящими вреда здоровым клеткам.

http://www.nanonewsnet.ru/articles/2010 … m-pravilam

0

3

Знакомьтесь, дендримеросомы

Структуры, образующиеся в результате самоорганизации дендримеров, могут оказаться полезными для транспорта лекарств или других соединений.

http://www.chemport.ru/newsimages/1274772780ea30b.jpg

Поперечный размер дендримеросомы показывает, что эта супрамолекулярная структура похожа на двойную мембрану, образующую клеточную стенку. (Рисунок из Science, 2010, 328, 1009)

Обнаружено и изучено уже достаточно немалое количество наноструктур, образующихся самопроизвольно при помещении разветвленных бифункциональных соединений в воду. Подобные наноструктуры могут найти более широкое применение для транспорта лекарственных препаратов и других соединений, чем сходные с ними наноструктуры из фосфолипидов или полимеров.

Новые наноструктуры были получены из «двуликих дендримеров» («Janus dendrimers») – амфифильных (одна часть которых гидрофильна, а другая гидрофобна). Профессор Виргил Персес (Virgil Percec) из Университета Пенсильвании сообщает, что двуликие дендримеры в воде образуют целое семейство супрамолекулярных систем, включая везикулы, трубы, диски и системы с другой формой.

http://www.chemport.ru/newsimages/127477278013223.jpg

Двуликие дендримеры амфифильны – в их структуре есть неполярные (красный) и полярный (синий) концы. (Рисунок из Science, 2010, 328, 1009)

Дендримеросомы dendrimersomes могут выступать в роли хозяев для многих молекул-гостей, это обстоятельство может оказаться полезным для разнообразного применения в качестве систем для доставки лекарственных препаратов, генов, контрастных агентов и других соединений.

Дональд Томалиа (Donald A. Tomalia) из Центрального Университета Мичигана, впервые получивший дендримеры в 1979 году отмечает, что работа его коллег из Пенсильвании является революционной. Он заявляет, что Персес первым сделал шаг в направлении супрамолекулярной химии дендримеросом. Томалиа отмечает, что он предполагает возможность существования бесконечного количества библиотек дендримеросом, которые могут быть получены из двуликих дендримеров, заявляя о работе Персеса как о верхушке айсберга.

Уже применяющиеся для транспорта лекарственных препаратов липосомы и полимеросомы – супрамолекулярные структуры, образующиеся из фосфолипидов и полимеров соответственно, отличаются рядом недостатков. Липосомы отличаются невысокой устойчивостью и отличаются сравнительно небольшим временем жизни; мембраны полимеросом отличаются слишком большой толщиной, из-за чего не могут выступать в роли переносчиков белковых молекул. Помимо этого и липо- и полимеросомы достаточно сложно «заставить» сложиться в наноструктуру нужной формы или модифицировать.

Дендримеросомы стабильны в течение длинного периода времени, они однородны по размеру, изменяя условия самоорганизации им можно придать необходимую форму, и их достаточно просто функционализировать.

Двуликие дендримеры изучаются уже два десятка лет несколькими исследовательскими группами, хотя такое название амфифильные дендримеры получили сравнительно недавно. В новом исследовании Персес описывает синтез более чем сотни двуликих дендримеров, результаты исследования особенностей их супрамолекулярной организации в воде и демонстрирует, что все образующиеся дендримеросомы характеризуются полезными для практического применения формами.

http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2104

0

4

Трансформация нейтрино

Сотрудники Национальной лаборатории Гран-Сассо, занятые в эксперименте OPERA, объявили о наблюдении нейтринных осцилляций.

О необычных свойствах нейтрино, стабильных нейтральных частиц, чрезвычайно слабо взаимодействующих с веществом, заговорили в 60-х годах прошлого века, когда будущий лауреат Нобелевской премии американец Рэймонд Дэвис и его коллеги провели эксперимент по регистрации электронных нейтрино, испускаемых Солнцем. Оказалось, что зафиксированное в опыте количество частиц значительно уступает расчётному; следовательно, ошибочными были либо модели процессов в объёме Солнца, либо само понимание физики нейтрино.

Возможное решение «проблемы солнечных нейтрино» предложили советские теоретики Бруно Понтекорво и Владимир Грибов. В их модели недостаток частиц объяснялся тем, что нейтрино разных поколений (электронное, мюонное или тауонное) могут «превращаться» друг в друга: вероятность обнаружения частицы определённого сорта периодически изменяется по мере её движения.

Известно большое число возможных способов наблюдения нейтринных осцилляций, и некоторые опыты уже дали положительные результаты. Основная задача проекта OPERA — непосредственная регистрация этого явления.

В качестве источника нейтрино коллаборация OPERA использует суперпротонный синхротрон Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), расположенный в 730 км (по прямой, проходящей сквозь земную кору) от Лаборатории Гран-Сассо. Ускоренный в ЦЕРН пучок протонов направляется на мишень, где в момент взаимодействия рождаются пионы и каоны. Их распад проходит с образованием мюонных нейтрино, пучок которых через 2,4 мс достигает детектора OPERA, собранного из небольших отдельных блоков. Эти блоки содержат чередующиеся слои свинца и материала, покрытого ядерной эмульсией. Около 150 тыс. блоков по 8,3 кг каждый образуют огромный 1 250-тонный массив.

http://science.compulenta.ru/upload/iblock/eed/beam.jpg

Сбор данных участники эксперимента начали в 2006 году, но только сейчас им удалось обнаружить в одном из блоков следы взаимодействия тау-нейтрино, отличного от исходных мюонных. Исследователи подчёркивают: в проведённых ранее опытах регистрировалось только «исчезновение» мюонных частиц, а не появление новой, тауонной. «Это, безусловно, важный шаг в развитии физики нейтрино, — поздравил своих коллег генеральный директор ЦЕРН Рольф Хойер (Rolf Heuer). — Мы с нетерпением ждём появления теорий, объясняющих полученный результат».

Ценность наблюдений нейтринных осцилляций определяется тем, что это явление возможно только при ненулевой массе нейтрино. Последнее утверждение не соответствует Стандартной модели физики частиц, что, как правильно замечает г-н Хойер, приводит к необходимости разработки уточнённых моделей.

http://science.compulenta.ru/535562/?r1 … mp;r2=news

И вторая статья на эту же тему.

Долгое время учёные могли лишь предполагать, куда исчезают и откуда вдруг появляются нейтрино разного типа (электронное, мюонное и таонное). Во всём обвиняли так называемые осцилляции нейтрино (neutrino oscillation), но никто ранее не мог зарегистрировать их напрямую.

Неуловимые частицы (без заряда и почти без массы) совсем заморочили голову физикам. Они образуются в ряде ядерных реакций и при радиоактивном распаде и прошивают Землю насквозь практически без взаимодействия с веществом.

Учёные вроде бы поняли, как они рождаются. Но при этом в экспериментах их количество и соотношение часто не соответствует предсказанному. Потому возникло предположение о "невидимом" переходе между разными типами частиц (косвенные признаки его существования неоднократно фиксировали в самых разных опытах).

Нынешний эксперимент, проведённый на детекторе OPERA в Национальной лаборатории Gran Sasso, позволил увидеть переход напрямую. Физики использовали мюонные нейтрино, полученные в 730 километрах в Европейском центре ядерных исследований (CERN) при столкновении пучка протонов с куском металла.

http://www.membrana.ru/storage/img/g/g92.jpg
Компьютерная реконструкция произошедшей "реакции". Мюонное нейтрино превратилось в таонное, которое ударилось о ядро свинца и испустило тау-лептон, тут же распавшийся до чего-то ещё (daughter) (иллюстрация OPERA).

Путешествуя по направлению исходного луча протонов, высокоэнергетические частицы через 2,4 миллисекунды попали на "кирпичики" OPERA. В случае если бы мюонное нейтрино поглотилось ядром свинца, был бы выпущен мюон. Если же мюонное нейтрино прежде превратилось в таонное, то был бы выделен тау-лептон. Именно его среди 6000 пойманных нейтрино (а это треть данных за 2008 год) и обнаружили исследователи.

Осталось насобирать достаточно таких событий, чтобы с уверенностью сказать, что учёные всё же были правы в своих догадках. К тому же новые поступления помогут понять, соответствует ли доля таких осцилляций предсказанной.

http://www.membrana.ru/lenta/?10466

Отредактировано VPolevoj (27-01-2011 10:05:20)

0

5

Эффект экстрарастяжения ДНК

Биофизики из американского института JILA сделали важный шаг на пути к решению 15-летней загадки механических свойств ДНК.
Каким образом молекула умудряется внезапно увеличить свои размеры на 70% с приложением силы, равной 65 пН?

Этот феномен был открыт в 1996 году: ДНК начинает растягиваться — и, когда уже кажется, что она вот-вот порвётся, внезапно почти удваивает свою длину.

http://www.nanonewsnet.ru/files/users/u2999/2011/ja-2010-08952v_0004.gif

Общепринятое объяснение гласит: избыточное растяжение приводит к выделению настолько большого количества энергии, что ДНК начинает «таять». В результате происходит потеря фосфодиэфирной связи между соседними нуклеотидами в одной из цепей, и цепь разрывается. Этот «разрыв» якобы и выступает причиной скачкообразного увеличения размеров ДНК.

Гипотеза является чисто умозрительной, ибо у учёных просто не было возможности проверить её на практике: не существовало никакого способа закрепить концы ДНК, не зафиксировав при этом всю структуру молекулы.

Исследователи из JILA во главе с Томом Перкинсом первыми придумали, как связать свободный конец ДНК с микропузырьком газа, одновременно прикрепив обе цепочки другого конца к некоей поверхности. Затем к пузырьку с помощью лазеров прикладывалась сила, его положение измерялось. В итоге ДНК могла вращаться, не имея свободных концов.

Результаты эксперимента сравнивались с показателями контрольной молекулы, у которой имелся один свободный конец. Оказалось, что обе ДНК растягивались с одной и той же силой, что противоречило теории. Вероятно, наличие разрыва цепи не обязательно для увеличения размеров молекулы.

Один из учредителей JILA — Национальный институт стандартов и технологий — в настоящее время разрабатывает официальный стандарт силы в масштабе пиконьютонов, который может войти в Международную систему единиц. ДНК уже широко применяется как калибровочный стандарт атомно-силовых микроскопов.

Результаты исследования опубликованы в статье:

D. Hern Paik† and Thomas T. Perkins Overstretching DNA at 65 pN Does Not Require Peeling from Free Ends or Nicks. – Journal of the American Chemical Society.  – DOI: 10.1021/ja108952, Publication Date (Web): January 5, 2011.

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/na- … zhenii-dnk

Отредактировано VPolevoj (27-01-2011 10:00:56)

0

6

Погружаясь вглубь клетки

Биохимики всегда стремились найти наиболее доступный и «мягкий» способ проникать вглубь клеток. В частности, к настоящему времени разработаны и опробованы на практике стеклянные пипетки с толщиной наконечника до 25 нм. Однако проникновение такой пипетки вглубь клетки на расстояния более 1 мкм зачастую приводит к ее серьезному повреждению. Серьезного улучшения не удалось достичь, даже после получения углеродных нанопипеток (где в качестве шаблона вновь выступала стеклянная пипетка) c толщиной наконечника до 10 нм. Считается, что это может быть связано с конической формой наконечника. Поэтому международный коллектив исследователей решил использовать в качестве наконечника нанопипетки углеродные нанотрубки (УНТ). Для нанесения УНТ (внешний диаметр варьировался от 50 до 200 нм, а длина нанотрубок составляла десятки нанометров) авторы статьи использовали специально разработанную ими технологию (рис.1).

http://www.nanonewsnet.ru/files/users/u2999/2011/image-561.jpg
Стеклянная пипетка, наполненная суспензией УНТ, приводится в контакт со стеклянной подложкой. ii. Удаляя стеклянную пипетку от подложки, благодаря силам поверхностного натяжения из суспензии вытягивается УНТ. iii. Вытянутая УНТ приклеивается к стеклянной пипетке эпоксидной смолой.

Для более наглядного подтверждения авторы статьи исследовали HeLa клетки, в которых вырабатывается люминесцирующий белок EYFP-β-актин, благодаря которому возможна простая визуализация микрофиламентов – составной части цитоскелета (рис.2). На микрофотографиях отчетливо видно, что наконечник эндоскопа, проникая внутрь клетки, приводит лишь к локальным повреждениям цитоскелета, либо же вообще оставляет цитоскелет неизменным.

http://www.nanonewsnet.ru/files/users/u2999/2011/image-562.jpg
Микрофотографии, полученные методом интерференционной микроскопии до (а) и после введения обычной стеклянной пипетки (b) и соответствующие фотографии, полученные методом люминесцентной микроскопии (c,d). Микрофотографии, полученные методом интерференционной микроскопии до (e) и после введения стеклянной пипетки c наконечником из УНТ, диаметром 100 нм (f), и соответствующие фотографии, полученные методом люминесцентной микроскопии (g,h).

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/pog … lub-kletki

http://www.nanonewsnet.ru/files/thumbs/2011/animal-cell.jpg

Для того, чтобы повысить чувствительность прибора, на наконечник из УНТ необходимо нанести металлические наночастицы – именно они обеспечивают усиление сигнала комбинационного рассеяния. Для этого УНТ была обработана кислотой (для образования на поверхности отрицательно заряженных функциональных групп) и катионным полиэлектролитом. После этого отрицательно заряженные 20 нм коллоидные наночастицы золота сорбировались на поверхности нанотрубки (рис. 3).

http://www.nanonewsnet.ru/files/users/u2999/2011/image-581.jpg
Микрофотографии, УНТ, с нанесенными золотыми наночастицами, полученные методом электронной микроскопии.

Для демонстрации практических возможностей эндоскопа авторы статьи снова использовали клетку HeLa. Как и в предыдущих исследованиях ученые акцентируют особое внимание на том, что их эндоскоп не наносит существенного вреда структуре клетки, что критично для внутриклеточного анализа. В результате внутриядерного SERS-анализа ученым удалось обнаружить молекулу ДНК, пролин, нуклеотиды и белки, в то время как при анализе цитозоля авторы статьи увидели сигналы, отнесенные к колебаниям молекул, характерных именно для него (рис.4).

http://www.nanonewsnet.ru/files/users/u2999/2011/image-582.jpg
Спектры поверхностно-усиленного рамановского рассеяния, полученные с помощью эндоскопа, предложенного авторами статьи.

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/pog … b-kletki-2

Отредактировано VPolevoj (31-01-2011 12:02:31)

0

7

Атомы гелия замаскировали под водород

Исследователи заставили видоизменённые атомы гелия вести себя как атомы водорода. Это позволило проверить предположения о влиянии атомной массы реагирующего элемента на химические реакции.

«Учёные бомбардировали потоком мюонов смесь гелия, молекулярного водорода и аммиака», — пишет New Scientist. Некоторые атомы гелия захватывали мюоны, при этом данные отрицательные частицы заменяли собой один из двух электронов.

Поскольку мюон в двести с лишним раз тяжелее электрона, новая частица в атоме оказывалась на соответствующее расстояние ближе к ядру. Тем самым мюон наполовину экранировал его положительный заряд. И потому для второго электрона в том же самом атоме ядро выглядело как водородное.

Соответственно, гелий с мюоном внутри оказался химически идентичен обычному водороду (протию), но был вчетверо тяжелее его. А точнее — в 4,1 раза, потому экзотический атом учёные обозначили как 4.1H.

http://www.nanonewsnet.ru/files/users/u2999/2011/qxx.jpg
Слева – обычный гелий. Заряд его ядра равен +2 (оно содержит два протона и два нейтрона). В центре – «ультратяжёлый водород», а фактически – замаскированный гелий. В нём один из пары электронов заменён на мюон. Эффективный заряд ядра теперь равен +1 (хотя фактический по-прежнему +2). Справа – обычный водород (один протон и один электрон). Заряд его ядра равен +1 (иллюстрация New Scientist).

Это превращение Дональд Флеминг (Donald Fleming) из университета Британской Колумбии, Дональд Трулар (Donald Truhlar) из университета Миннесоты и их коллеги провели, чтобы проверить некоторые предсказания ядерной химии.

Дело в том, что в присутствии молекулярного водорода свободные единичные его атомы могут образовывать новые молекулы, отнимая от уже существующих один атом. Такая замена в паре не обязательно означает необходимость в разрыве химической связи и преодоления энергетического барьера. В работу тут вступает квантово-механический эффект туннелирования.

Теория предсказывает, что чем тяжелее частица, тем труднее ей туннелировать. Следовательно, чем массивнее изотоп водорода, тем медленнее должна идти указанная выше реакция.

С изотопами, содержащими один или два нейтрона, то есть весящими в два или три раза больше нормального водорода, проверка данной зависимости не составляет особого труда. А вот для 4H сделать это очень сложно, поскольку период полураспада его равен 10−22 секунды (что намного меньше, чем даже у удивительного позитрония).

Тут на сцену и выходит замаскированный гелий. Весит он практически столько же, сколько 4H, копирует его химически, но при этом живёт намного дольше. Соответственно, атомы гелия, мимикрировавшие под водород, прекрасно вступали в реакции, задуманные американцами и канадцами.

Исследователи сравнили темп реакций с полученными ранее показателями для нормального водорода и для мюония (это ещё одна имитация — тут протон в ядре водорода заменён на антимюон).

Как и ожидалось, реакции с замаскированным гелием шли медленнее всего, на втором месте оказался простой водород, а быстрее всех реагировал мюоний. Последний можно условно считать сверхлёгким изотопом водорода, для него даже есть альтернативное обозначение 0.11H.

Детали эксперимента и выводы изложены в следующей статье:

Donald G. Fleming, Donald J. Arseneau, Oleksandr Sukhorukov, Jess H. Brewer, Steven L. Mielke, George C. Schatz, Bruce C. Garrett, Kirk A. Peterson, and Donald G. Truhlar Kinetic Isotope Effects for the Reactions of Muonic Helium and Muonium with H2.  – Science 28 January 2011: Vol. 331 no. 6016 pp. 448–450; DOI: 10.1126/science.1199421.

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/vpe … od-vodorod

0


Вы здесь » etology » Новости науки » Красивая наука


бесплатные форумы