Исследователи из Объединенного института высоких температур РАН и Московского физико-технического института выполнили масштабное моделирование свойств неона в экстремальных условиях. Им удалось построить полное уравнение состояния этого благородного газа в области от комнатных температур до десятков тысяч градусов, определить его кривую плавления вплоть до давлений порядка 35 миллионов атмосфер и предсказать условия, при которых неон начинает проводить электрический ток.

Различные системы рестрикции-модификации — это своего рода оборонительное заграждение, которое защищает бактерии от заражающих их вирусов (бактериофагов). Те научились преодолевать «броню», в том числе с помощью имитирующих ДНК белков, которые принимают удар на себя. Специфике таких антирестрикционных систем, а также перспективам их применения на практике посвящена новая работа физтехов.

Исследователи из ФИАН, МФТИ и НИИЯФ МГУ впервые детально изучили, как меняется пространственная структура системы плазменных каналов в наносекундной электрической искре в воздухе при увеличении давления от 100 торр до атмосферного. В ходе работы был обнаружен явный пороговый эффект: при превышении определенного давления в искровом разряде запускается процесс мелкомасштабной филаментации — однородный плазменный канал быстро распадается на пучок ультратонких, высокоионизованных нитей. Эксперименты также позволили выявить режимы, при которых высокоионизованная плазма формируется не в объеме разрядного промежутка, а концентрируется исключительно вблизи катода. Эти фундаментальные результаты важны для построения точных моделей газоразрядной плазмы, расчета плазмохимических процессов и лабораторного моделирования длинных искровых каналов, в том числе для исследований, связанных с физикой молниевых разрядов.

Широкое применение антибиотиков породило множество устойчивых штаммов бактерий, которые вызывают трудно излечимые инфекции. Среди них муковисцидозные гипервирулентные штаммы Klebsiella pneumoniae (hvKp). Ученые МФТИ с соавторами из Египта использовали для борьбы с клебсиеллами экстракт личинок мухи черная львинка, богатый свободными жирными кислотами. Он успешно разрушил биопленки, в которых «укрылись» бактерии, и снизил их патогенность.

Изучать болезни сердца можно не только на целом органе, но и с помощью клеточных моделей. Например, культуры кардиомиоцитов, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Исследователи МФТИ использовали такие клетки сердца для изучения развития аритмии и реакции на фармакологическую стимуляцию с помощью аналога адреналина. Полученные данные пригодятся для построения математических моделей сердца и прогнозирования поведения сердечной ткани.

Международная научная группа при участии МФТИ разработала композитный гель-полимерный электролит для аккумуляторов. Этот материал позволит создать безопасные высокомощные батареи, что важно для электромобилей, гаджетов и систем хранения энергии.

Научный коллектив из Института физики твердого тела РАН, МФТИ и СП «Квантовые технологии» исследовал вопрос о том, как неизбежные производственные дефекты влияют на работу искусственных нейронов на основе сверхпроводников. Ученые систематизировали три основных типа асимметрии, которые могут возникать в таких устройствах, и показали, что каждый из них оставляет уникальный «отпечаток» на выходном сигнале нейрона. Эта работа не только объясняет ранее полученные экспериментальные данные, но и предоставляет инженерам мощный инструмент для диагностики и отладки сверхпроводниковых нейросетей — ключевого элемента для создания энергоэффективного искусственного интеллекта будущего.

Международная группа исследователей из НИУ ВШЭ, МФТИ и IMT Atlantique (Франция) провела масштабное компьютерное моделирование таумасита — редкого, но опасного минерала, ответственного за разрушение бетонных конструкций при низких температурах. Ученые впервые применили комбинацию классической молекулярной динамики и квантовых методов для детального изучения структуры этого вещества, обнаружив, что квантовые эффекты играют неожиданно важную роль в его поведении. Им удалось подробно «развернуть» на атомном уровне то, что происходит на границе между минералом таумасита и водным раствором в нанопорах цемента. Эта тончайшая межфазная область управляет тем, как минерал зарождается, кристаллизуется и растет в цементном камне, а значит, влияет на один из самых неприятных сценариев долговечности бетона — сульфатную коррозию при низких температурах.

Ученые из МФТИ и Китая разработали новую методику совмещения разномасштабных изображений. Она позволяет получить точные изображения структуры сложных пористых сред, что важно для нефтегазовой отрасли, строительства и экологии.

Международная группа исследователей из Института космических исследований РАН, МФТИ и Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН провела уникальный эксперимент в калмыцкой степи, раскрыв механизмы возникновения электричества в пылевых бурях. Ученым удалось зафиксировать и проанализировать электромагнитные всплески, возникающие при движении песка и пыли, используя аппаратуру, созданную для работы на Марсе. Результаты этой работы не только помогают лучше понять климатические процессы на Земле, но и имеют критическое значение для безопасности будущих марсианских миссий, где мощные электрические поля могут представлять угрозу для электроники и астронавтов.

Российские ученые разработали модель, которая показывает, как перераспределяются заряды внутри структуры металл / графен в контакте с электролитом. Она поможет предсказывать электрохимические свойства таких гетероструктур, что важно для развития электрокатализа и электрохимических биосенсоров.

Коллектив исследователей Института биофизики будущего МФТИ представил всесторонний анализ и перспективное видение будущего таргетной терапии рака. Ученые в своем обзоре подводят итоги развития классических конъюгатов антитело—лекарство (ADC) и обосновывают переход к принципиально новому классу адресной терапии — полностью генетически кодируемым химерным белкам. Работа намечает путь к созданию более доступных, стандартизированных и эффективных средств персонализированного лечения онкологических заболеваний.

Команда исследователей из Института системного программирования им. В. П. Иванникова РАН (ИСП РАН), МФТИ, НИУ ВШЭ, РТУ МИРЭА и Института AIRI представила новый подход взаимодействия с ИИ-помощниками разработчика, направленный на снижение количества дефектов в коде. Ученые разработали систему, способную писать программы, самостоятельно находить и исправлять в них ошибки.

Физики из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и Центра нейрофизики и нейроморфных технологий совместно с зарубежными коллегами разработали «умный» алгоритм для проектирования антенн, которые поглощают терагерцовое излучение в широком диапазоне. Этот интеллектуальный алгоритм позволит увеличить поглощение излучения новыми материалами, что ускорит внедрение 6G-технологий в повседневную жизнь.

Коллектив ученых из МФТИ разработал метод, позволяющий с высокой точностью идентифицировать наиболее агрессивные раковые клетки, ответственные за распространение метастазов.

Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ с коллегами из российских вузов разработали гибкие сенсоры, способные одновременно измерять давление и температуру. Эти биосовместимые сенсоры открывают новые возможности для разработки носимых трекеров здоровья, «умных» протезов и гибкой электроники.

Коллектив исследователей из МФТИ и Института проблем передачи информации им. А. А. Харкевича (ИППИ РАН) разработал математическую модель, описывающую, как системы искусственного интеллекта влияют на собственное будущее, обучаясь на данных, которые сами же и породили. Ученые создали теоретический каркас, объясняющий природу «цифровых эхо-камер» и механизм, из-за которого умные алгоритмы со временем могут терять адекватность или усиливать социальные предрассудки.

Ученые Центра вычислительной физики МФТИ выяснили, почему жидкости сворачиваются в цилиндр в щелевых порах. Они изучили поведение несмешивающихся жидкостей в узких прямоугольных ячейках. Исследование актуально для нефтяной инженерии, материаловедения и микрофлюидики.

Химозин — это фермент, который сворачивает молоко и потому используется сыроделами. Такой белок имеется не только у коров, но и у других млекопитающих. В новом исследовании ученые МФТИ вместе с коллегами установили структуру химозина из марала. Оказалось, олений фермент имеет ряд уникальных свойств, которые открывают перспективы его использования в пищевой промышленности и биотехнологии. Огромное разнообразие белков проявляется как на уровне структуры, так и в специфических функциях. В случае ферментов это обеспечение разных химических реакций. Важно, что и пространственное строение, и работу белков в конечном счете определяет только их последовательность аминокислот.

Ученый из лаборатории компьютерного дизайна материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Андрей Катанин усовершенствовал классическую теорию вычисления обменных взаимодействий в магнитных материалах. Его подход открывает новые возможности для предсказания магнитных свойств материалов, что важно для развития спинтроники и квантовых технологий.