#нанотехнологии

Физики и биологи превратили наночастицы в беспроводные «солнечные батареи» для ослепшего глаза. Введенные обычным уколом микроскопические частицы заменяют погибшие фоторецепторы и заставляют мозг снова видеть свет.

Американские исследователи впервые смогли напрямую увидеть «квантовый скачок» звука — скачкообразный переход фонона, минимальной единицы звуковой энергии, между энергетическими уровнями в реальном времени. Это наблюдение завершило столетнюю историю поисков, начатую еще на заре квантовой физики, и открыло дорогу к созданию устойчивых квантовых компьютеров и сверхчувствительных датчиков.

Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ вместе с коллегами теоретически разработали новый волновод для нанофотоники. V-образный волновод в слое оксихлорида молибдена (MoOCl₂) может проводить свет на телекоммуникационной длине волны, сохраняя при этом субволновые размеры. Это может стать новым шагом к разработке эффективных фотонных интегральных систем.

Ученые из МФТИ теоретически показали, как сверхпроводящий спиновый вентиль, основанный на вандерваальсовой гетероструктуре, может переключаться между несколькими режимами работы. Такая структура открывает новые возможности для электрически управляемой сверхпроводящей спинтроники. В перспективе это позволит разрабатывать энергоэффективную электронику, сенсоры и квантовые устройства.

Исследователи из Московского физико-технического института с коллегами экспериментально обнаружили и объяснили эффект неполного преобразования электрического тока в сверхпроводящих наноструктурах. Оказалось, что при уменьшении ширины сверхпроводящих электродов ниже 400 нанометров нормальный ток перестает полностью превращаться в сверхпроводящий, что приводит к искажению измеряемых характеристик джозефсоновских переходов — сверхпроводящих составных элементов квантовых компьютеров и ультрачувствительных датчиков.

Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.

Международная исследовательская группа с участием ученых Сколтеха разработала способ создания одномерных квантовых проводов в структурах из двух разных двумерных материалов — диселенида молибдена и диселенида вольфрама. В основе технологии, которую представят на конференции «Микроэлектронные системы-2026» в Сколтехе, лежит растяжение слоев, при котором меняется взаимное расположение атомов между слоями, а вместе с ним — электронные и оптические характеристики. Это позволяет настраивать поведение материала без химических добавок и сложной обработки. Такой подход может лечь в основу гибкой электроники и устройств, реагирующих на давление, изгиб или растяжение.

В Университете МИСИС усовершенствовали технологию нанесения защитных электропроводящих покрытий на медные изделия, широко используемые в качестве элементов скользящих электроконтактов, например, в токосъемниках. Метод увеличивает прочность соединения покрытий с подложкой на 17%.

Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и Харбинского инженерного университета (Китай) раскрыли причину необычного поведения света внутри оптических микрополостей. Такие полости можно рассматривать как «лаборатории» для создания сильной связи между светом и веществом. Работа раскрывает потенциал этих полостей как полноценного инструмента для поляритонной физики.

Так или иначе, мы постоянно что-то трогаем в общественных местах. Вирусы эволюционируют с целью оставаться на поверхностях в живых как можно дольше, а ученые ищут способы уничтожить их без вреда для человека. Группа биохимиков смогла сделать противовирусное пластиковое покрытие.

Коллектив ученых из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и Университета ИТМО с коллегами создал самый маленький лазер в синем диапазоне из известных на сегодняшний день. Этот лазер станет прорывом в развитии технологий биомедицинской визуализации, оптического хранения данных, квантовой связи и высококачественных дисплеев.

Коллектив исследователей Центра испытаний функциональных материалов Института квантовых технологий МФТИ создал новый принтер для аддитивного производства микроэлектронных компонентов. Принтер сухой аэрозольной печати, в отличие от аналогов, не использует жидких чернил, растворителей или связующих веществ. Вместо этого он синтезирует наночастицы прямо в процессе печати методом электрического газового разряда, а затем укладывает их на подложку сфокусированным аэрозольным пучком.

Исследователи ЮФУ совместно с коллегами из НИУ ВШЭ (Санкт-Петербург) сделали важный шаг к созданию элементной базы для квантовых компьютеров и защищенных линий связи. Ученые выяснили, как поведение квантовых точек — наноразмерных структур, которые ведут себя подобно отдельным атомам, — зависит от рельефа поверхности, на которой они создаются. Исследования показывают, что одни и те же технологические приемы приводят к противоположным результатам на плоских и структурированных подложках. Это открытие позволяет точнее управлять свойствами наноструктур, которые станут основой для создания устройств будущего в среднесрочной перспективе.

Пигменты выцветают, диоды сгорают, а структурная окраска таким процессам не подвержена. Ученым осталось придумать, как наносить нанообъекты на поверхности дешево и быстро.

Исследователи из Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ совместно с коллегами из Франции и Китая доказали, что эффект, который научное сообщество долго считало несомненным доказательством наличия топологической сверхпроводимости (и, следовательно, наличия частиц Майораны), может возникать и по совершенно банальным причинам — из-за тепловых эффектов. Работа ставит под сомнение интерпретацию множества экспериментов, проведенных за последние годы в разных лабораториях мира.

Ученые из Института квантовых технологий МФТИ с коллегами синтезировали серию сульфидных нанокристаллов с использованием нового отечественного прекурсора и изготовили тонкие пленки на их основе. Это первое исследование оптических свойств таких пленок, что открывает новые возможности для создания компактных модовых синхронизаторов, Q-переключателей, оптических ограничителей для лазеров и генераторов высоких гармоник в ИК-диапазоне.

Химики из Института квантовых технологий МФТИ разработали новый прекурсор серы и применили его для синтеза экологически безопасных сульфидных нанокристаллов, состоящих из трех элементов. Такие кристаллы перспективны для применения в электронике, медицине и энергетике, предлагая более экологичную альтернативу традиционным квантовым точкам.

Ученые из Квантового центра МТУСИ и Института цифрового неба МФТИ разработали многостадийный алгоритм MAFFT для реконструкции карт интерференционных полос в статичной интерферометрии. Он позволит улучшить анализ торцов оптических волокон, что важно для телекоммуникаций и медицины. Среди других применений — астрономия, материаловедение и неразрушающий контроль в промышленности.

Исследователи разработали новый эластичный материал на основе широко используемого фосфата кальция, который стал ближе к параметрам человеческой кости. Он может принимать любые формы и улучшит протоколы восстановления поврежденных костей.

В период с 2000 по 2025 год во всем мире было выдано более 1,07 миллиона патентов в области нанотехнологий, из которых 464 000 пришлось на Китай. Согласно Белой книге «Китайская нанотехнологическая индустрия 2025», опубликованной на форуме по нанотехнологиям в Пекине, доля Китая превышает совокупный показатель США, Японии и Республики Корея.

Сегодня системы из сенсоров и машинного обучения позволяют компьютерам быстро обрабатывать изображения и видео. Технология машинного зрения уже используется в производстве массово потребляемых товаров, магазины интегрируют ее в весы для определения типа продукта, статистики считают с ее помощью пассажиропотоки. Машинное зрение позволяет автоматизировать контроль дефектов, проверки маркировок, сортировку посылок, определять растения и грибы по фотографии....

Слушатели узнают, как люди придумали новые материалы.

В Южной Корее группа профессора Ким Джун Ки (Ki Jun Kim) из Медицинского центра Асан (ASAN Medical Center) и Университета Ульсана разработала метод сверхчеткой визуализации живых клеток. Для этого используется двухфотонный микроскоп, а полученные изображения обрабатываются алгоритмами.

Физики впервые смогли напрямую наблюдать спиновые волны, или магноны, внутри материала с нанометровым разрешением. Это достижение открывает путь к созданию нового поколения электроники, более быстрой и энергоэффективной.

В отличие от уже известных подобных методов, открытие позволяет в десятки раз сократить время для производства значительного количества наночастиц высокой степени очистки.

Во время изучения свойств квантовых светодиодов команда физиков обнаружила, что они «запоминают» свои прошлые состояния. «Память» о возбуждении прибора помогла светодиодам быстрее реагировать на приложенное напряжение.

Ученые создали новое магнитное состояние — магнито-ионный вихрь, или «вортион». Их разработка обеспечивает точный контроль магнитных свойств на наномасштабе при комнатной температуре и прокладывает путь для более энергоэффективных вычислительных устройств.

Химики изменили размер частиц диоксида титана в солнцезащитном креме и смогли добиться от него охлаждающего эффекта. Прототип крема снизил температуру кожи на шесть градусов Цельсия по сравнению с открытой кожей и примерно на три градуса Цельсия по сравнению с общедоступными солнцезащитными средствами.

Китайские исследователи разработали интегрированный на чипе поляризационный фотодетектор. Для его создания пришлось разработать новый метод — нанопечатную кристаллизацию.

Исследователи из Университета Сан-Паулу (Бразилия) разработали бюджетное и в то же время эффективное средство для удаления микро- и нанопластика из воды. Технология основана на применении магнитных наночастиц, которые приклеиваются к поверхности крошечной частицы отхода и поглощают ее, а затем она разлагается.

Мультидисциплинарная команда европейских исследователей нашла способ проверить теорию квантовой физики, описывающую многосоставную спиновую систему. Ученые создали платформу для экспериментального изучения квантовых законов и создания квантовых устройств на основе спина.

Ученые нашли способ встроить катализатор электролитического разложения воды в объемную структуру. Их технологическое решение ускоряет производство водорода и делает его стабильнее.

Ученые РТУ МИРЭА развивают метод, позволяющий исследовать наноструктуры с помощью магниторефрактивного эффекта (МРЭ). Этот способ можно использовать, как метод контроля любых наноматериалов с магнитосопротивлением, что вносит значительный вклад в исследование перспективных материалов наноэлектроники.

Одностенные углеродные нанотрубки, дополненные кольцевой молекулой с двумя аминными группами, значительно улучшили механические свойства пластика. Созданный материал может подвергаться переработке четыре раза с сохранением свойств.

Спайковые нейронные сети (SNN) стали перспективными типами искусственных нейронных сетей (ANN). SNN более биологически правдоподобны, чем точечные нейроны, имеют более простую структуру за счет меньшего количества нейронов и способны реализовывать биоподобные механизмы самообучения. Однако SNN требуют более высокой вычислительной мощности для программного расчета функции каждого нейрона. Эта проблема может быть решена аппаратной реализацией SNN, что и реализовали ученые из ТюмГУ.

Новая технология позволяет закрепить наноразмерные микросхемы прямо на поверхности клетки, не мешая ее нормальному функционированию. В будущем это позволит отслеживать состояние индивидуальных клеток для исследований и медицины.

Ученые из МФТИ и СПбГУ с европейскими коллегами научились определять направление магнитного момента атомов лантаноидов в приповерхностных индивидуальных слоях кристаллов по спектру фотоэмиссии. С помощью разработанного метода ученые смогут надежно осуществлять контроль за направлением магнитного момента в тонкопленочных монокристаллических соединениях лантаноидов в зависимости от температуры и структуры соединений. Предложенный подход будет полезен при разработке широко круга технологически значимых гетероструктур и слоистых нанообъектов, мономолекулярных магнитов, а также магнитно активных супрамолекулярных соединений, содержащих лантаноиды.

Химики Санкт-Петербургского государственного университета применили методы работы с большими данными для предсказания фотокаталитических свойств нанолистов оксида цинка — наноструктурированного материала, состоящего из частиц в форме тонких листов. Исследование позволит решить вопрос безотходной утилизации красителей, которые широко используются как в лакокрасочной, так и в текстильной промышленности, а также ряд других задач.

Наноразмерный манипулятор способен захватывать и удерживать отдельные наночастицы или вирусы. В будущем такие конструкции можно будет инъецировать в кровь, чтобы они работали внутри организма, доставляя лекарства и борясь с вирусами.

Ученые получили циклические макромолекулы с фрагментами аминокислот, которые угнетают рост клеток рака молочной и предстательной железы. Более того, исследователи продемонстрировали, что соединения можно использовать как контейнеры для лекарств, которые «открываются» только в опухоли, обходя здоровые клетки, а значит, и не вредя им.

Ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха показали, что наночастицы серебра, полученные при помощи облучения, способны эффективно уничтожать раковые клетки. Полученные результаты дают перспективы для использования таких частиц в комплексной терапии раковых патологий.

Новое нанобарьерное покрытие может помочь защитить сверхлегкие углеродные композитные материалы от экстремальных условий в космосе, говорится в исследовании Университета Суррея и компании Airbus Defence and Space.

Кандидат химических наук Людмила Якимова расскажет про нанотехнологии.

Внеклеточные нановезикулы — частицы, посредством которых клетки в организме общаются друг с другом. В трех посвященных им работах ученые из Сколтеха и их коллеги представили два метода выделения везикул из плазмы крови для диагностики некоторых видов рака и других заболеваний и один метод для доставки в клетку лекарств под видом везикул.

Американские исследователи создали метаматериал, из которого изготовили аналоговые оптические вычислительные ячейки. Если направить на них луч света, угол падения, поляризация или длина волны которого представляют элементы математической матрицы, то на выходе получится излучение с измененными параметрами, представляющее решение заданного уравнения. Работа таких вычислителей на несколько порядков быстрее, чем используемых в электронике процессоров, даже если это специализированные микросхемы, а не универсальные.

Новая технология нанолитографии позволила разместить 25-секундную стереозапись на пластинке диаметром в 40 микрон.

Американские ученые разработали программу, позволяющую описать сложную 3D-форму, а затем рассчитать последовательность ДНК, которая автоматически сложится в такую структуру.

Ученые из Сколтеха создали решение для экспресс-проверки корректного функционирования оптоакустических микроскопов и томографов — аппаратов, которые при помощи ультразвука и лазерного излучения видимого и инфракрасного диапазонов, без рентгена, обнаруживают злокачественные опухоли молочной железы и имеют потенциал для раннего обнаружения рака кожи и — при эндоскопическом исполнении — для определения типа атеросклеротических бляшек. Описанная в ACS Photonics тест-система впервые обеспечивает экспресс-диагностику оборудования для оптоакустической визуализации сразу в трех измерениях и подходит для аппаратов с различными рабочими длинами волн и разным разрешением, вплоть до 10 микрометров.

Открытие нижегородских ученых расширит спектр применения дендримеров и оптимизирует технологии их получения.

Из-за быстрого истощения водных ресурсов мир с нетерпением ожидает устойчивой альтернативы для очистки от вредных загрязнителей, таких как тяжелые металлы, а также органические и газообразные загрязнители. Ученые из России, куда вошли специалисты ТюмГУ, и Индии утверждают, что в качестве универсального решения для решения глобальной проблемы загрязнения окружающей среды можно использовать нанопористые углеродные материалы.