Текст уведомления здесь

Эффект Рамана поможет газовикам и больным бронхитом

На его основе разработали новые газоанализаторы.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследователи из Института мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения РАН (Томский научный центр) разработали новые оптические газоанализаторы, отличающиеся от используемых сегодня. Они недороги и в то же время позволяют проводить точные измерения в реальном времени, пишет «Наука в Сибири».

Сегодня для анализа многокомпонентных газовых смесей (воздуха или же технических смесей газов) используют газовые хроматографы или масс-спектрометры. Первые требуют расходных материалов и не могут вести измерения в режиме реального времени. Вдобавок они нуждаются в частых проверках градуировки. Вторые — очень дорогостоящие приборы и требуют квалифицированного обслуживания.

Разработчики нового типа приборов предлагают иной подход — комбинационное рассеяние света, или эффект Рамана. Так называют неупругое рассеяние излучения на молекулах, при котором частота вторичного излучения заметно меняется. Принципиальное отличие такого рассеяния от «обычного» рэлеевского в том, что в его спектре появляются линии, которых нет в спектре первичного (возбуждающего) света. Поскольку число и расположение появившихся линий определяется молекулярным строением анализируемого вещества (или смеси), посредством новых линий можно точно установить его химический состав.

В настоящее время большую заинтересованность в таких решениях проявляет промышленность. ООО "Газпром трансгаз Томск" заинтересовала возможность анализировать природный газ быстро, точно и без расходных материалов. Совместно с данной компанией был выполнен ряд научно-исследовательских работ, разработаны оригинальные технические решения, обеспечивающие требуемую чувствительность, и создан первый рабочий прототип устройства-газоанализатора на комбинационном рассеянии. Эффективность разработанного анализатора подтверждена независимой экспертизой во Всероссийском НИИ метрологии им. Д.И. Менделеева (Санкт-Петербург).

Сегодня разработчики стоят перед решением задачи следующего уровня. Если при анализе углеводородов нужно было обеспечить предельную чувствительность на уровне пятитысячной доли процента, то при исследовании состава атмосферного воздуха этот параметр должен быть еще выше — многие его загрязнители опасны даже при крайне малой доле содержания в атмосфере. На сегодняшний день уже готовится к испытаниям новая, улучшенная, версия анализатора.

Помимо отслеживания чистоты воздуха такие приборы пригодятся и в медицине, например при диагностике целого ряда бронхолегочных заболеваний — астмы, бронхита, хронической обструктивной болезни легких. При них состав выдыхаемого воздуха еле заметно меняется, в нем может быть больше ацетона или других соединений. Это направление развивается совместно с Сибирским государственным медицинским университетом. Предполагается, что анализ состава выдыхаемого воздуха поможет поставить точный диагноз и пациентам, страдающим заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Вскоре ученые приступят к исследованию первых образцов на добровольцах. Не исключено, что в будущем прибор может быть установлен прямо в факультетских клиниках.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

«Ёжики» из «черного кремния» оказались лучшими усилителями рассеяния

Они найдут применение в передовых технологиях анализа и идентификации органических соединений.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) в сотрудничестве с коллегами из Российской академии наук (РАН) и Австралии нашли способ усовершенствовать технологию идентификации ряда молекул органических соединений. Как показали их эксперименты, использование в анализаторах на основе спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) подложек из «черного кремния» позволяет более точно и достоверно определять токсичные, взрывчатые, загрязняющие и другие опасные вещества. Соответствующая статья опубликована в Nanoscale.

В настоящее время для поиска следов различных органических веществ широко применяются устройства, использующие метод спектроскопии ГКР. Так называется спектроскопия на основе гигантского комбинационного рассеяния, усиленного поверхностностью (на английском обычно называется поверхностно-усиленное рамановское рассеяние света, SERS, Surface-Enhanced Raman Scattering).

Подложка играет ключевую роль в спектроскопии ГКР. Когда падающий свет попадает на поверхность, на ней возникают локализованные поверхностные плазмоны — коллективные колебания свободного электронного газа. Если частота таких колебаний приходит в резонанс с падающим излучением, возникает мощное усиление света. На приборе ГКР-спектроскопии усиление возникает тогда, когда свет достигает не изучаемой молекулы, а подложки, на которой она находится.

Поверхность подложки обычно выполняется неровной, чтобы возникающие колебания плазмонов были перпендикулярны ей, так как если они будут параллельны, то резонанса с фотонами падающего света не возникнет. Обычно подложки выполняют из металлов, чьи свойства добавляют в спектры излучений анализируемых молекул дополнительные линии (так происходит из-за типичного для металлов блеска от поверхностных плазмонов). Это искажает «сигналы» и снижает общую чувствительность метода ГКР-спектроскопии. [ ... ]

Читать полностью

Геологи посмотрели в зубы древних морских рептилий России

Форма зубов плиозавров, найденных в Поволжье и Сибири, изменила представления об эволюционной истории этой знаменитой группы ископаемых морских рептилий.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из России и Европы исследовали особенности строения зубов у плезиозавров, останки которых были обнаружены на территории Поволжья и Восточной Сибири. Находки датируются переходом от юрского к меловому периоду, когда, как считается, численность и разнообразие этих древних рептилий резко упали. Однако, судя по множеству обнаруженных учеными вариантов строения зубов, все происходило с точностью до наоборот. Об этом они рассказывают в статье, опубликованной журналом Palaeontology.

Плезиозавры доминировали в морях около сотни миллионов лет, пока родственные им динозавры царили на суше. Эти разнообразные, прекрасно приспособленные для плавания рептилии питались рыбой, моллюсками и другими рептилиями. Они достигали 20 м в длину, и именно их размеры и внешний вид послужили основой легенды о шотландском озерном монстре Несси. Плезиозавры достигли расцвета в юрском и меловом периодах. Сегодня их останки обнаруживают на всех континентах, в том числе и в России.

Магистрант геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Николай Зверьков совместно с учеными из Бельгии, Великобритании и Польши изучил окаменевшие останки зубов плезиозавров, которые были найдены в Поволжье и на Таймыре и датированы концом юрского периода (163—145 миллионов лет назад) и ранним меловым периодом (145—100 миллионов лет назад). Переход от одной эпохи к другой сопровождался глобальными изменениями климата, и до недавнего времени считалось, что пережить их смогла только одна группа плезиозавров, поэтому лишь впоследствии разнообразие этих морских рептилий вновь восстановилось.

На самом деле до сих пор все изученные плезиозавры, жившие около границы юрского и мелового периодов, характеризовались трехгранной формой зубов, тогда как к середине мела распространяются рептилии с конической. Однако Николай Зверьков и его соавторы, рассмотрев находки, датированные этим временем, обнаружили коронки обоих типов, показав, что и те и другие плезиозавры сосуществовали в течение как минимум 25 миллионов лет на протяжении позднего юрского и раннего мелового периодов. [ ... ]

Читать полностью

Разнообразие растений в засушливых регионах признали независимым от температуры

Большее влияние оказывает эффект срединных земель и сезонная изменчивость климата.
Добавить в закладки
Комментарии

Денис Санданов из Института общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения РАН совместно с группой других исследователей проанализировал факторы, влияющие на разнообразие видов растительности в засушливых частях мира. Выяснилось, что для разных групп растений ведущую роль играют разные факторы, но практически все они умеренно чувствительны к температуре. Несмотря на это, авторы статьи, никак не аргументируя свою позицию, высказывают смелую гипотезу, что глобальное потепление негативно повлияет на растительность засушливых частей планеты. Соответствующая статья опубликована в Ecography.

Авторы исследовали общее разнообразие видов растений в засушливых районах континентальной Азии, а затем изучили, как именно оно менялось на протяжении голоцена — последние 12 тысяч лет. Всего были проанализированы данные по 13 248 видам растений. Оказалось, что разнообразие наиболее редких видов положительно коррелирует с тремя факторами — уровнем осадков, общей неоднородностью рельефа в зоне распространения вида (например, наличием как равнин, так и возвышенностей, речных долин и водоразделов) и историческими изменениями климата, влияющими на первый фактор.

Для растений, не относившихся к редким, распространенность зависела уже всего от двух групп факторов. Число деревьев разных видов было тем больше, чем ближе они были к центру континентальной части Азии — так называемый эффект срединных земель (mid-domain effect), ранее замеченный для Нового Света. Для трав наибольшее влияние на распространенность тех или иных видов оказывала сезонная изменчивость климата. В областях с более выраженной зимой и меньшим вегетационным периодом число видов травянистых растений было заметно ниже.

Интересно, что ни одна из групп растений не показала сильной зависимости от температуры — ее роль в их распространенности на протяжении всего голоцена оставалась весьма умеренной. Несмотря на это, авторы делают неожиданный вывод: нарастающий дефицит воды вместе с будущим глобальным потеплением может увеличить риск исчезновения для многих степных видов растительности, в особенности травянистых. Причиной дефицита воды они считают антропогенную активность, правда, какую именно — не объясняют. Как глобальное потепление может серьезно повлиять на разнообразие видов растений, если они слабо чувствительны к изменению температур, авторы также не поясняют.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы