Безошибочные осциллирующие катализаторы

09.03.2020

Команда исследователей Миннесотского университета создала технологию осциллирующего катализатора, который может ускорять определенные химические реакции без побочных процессов или ошибок.

Во многих химических процессах сегодня используются катализаторы. Они ускоряют химические реакции, снижая энергию их активации. Химическая реакция, происходящая на поверхности катализатора, такого как металл, ускоряется быстрее, чем нежелательные побочные процессы. Если целевая реакция протекает намного быстрее, чем любая другая побочная, то катализатор хорошо подходит для синтеза наиболее ценных продуктов. Но иногда даже незначительная примесь побочных продуктов может существенно загрязнить конечное соединение. К тому же не во всех реакциях побочные процессы протекают значительно медленнее основных - иногда они даже сравнимы с ними по скорости.

Чтобы решить эти проблемы, ученые из Миннесотского и Делавэрского университетов, Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Массачусетского университета в Амхерсте разработали новый класс катализаторов, которые значительно ускоряют целевые химические реакции с помощью колебаний. Когда частота и амплитуда воздействующей волны совпадают с характеристиками целевой реакции, то она становится в тысячи раз быстрее всех побочных процессов.

"Все химические реакции имеют собственные частоты, как струны на пианино или гитаре, - рассказывает ведущий автор исследования Пол Дауенхауэр. - Когда мы находим эту правильную частоту нужной реакции, то катализатор становится почти совершенным - расточительные побочные процессы практически полностью прекращаются".

Открытие имеет особое значение для производства ключевых химических веществ в энергетике, материаловедении, пищевой и медицинской промышленности. Наиболее важные химические вещества производятся в огромных промышленных масштабах, так что даже хорошо развитые катализаторы образуют некоторые побочные продукты, создавая тысячи тонн отходов в год. Теперь исследователи знают, как справиться с этим.

<< Назад: Арбузный снег 10.03.2020

>> Вперед: Антибиотики из канабиса 09.03.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Австралийская магнитная вмятина и геологическое прошлое континента 03.02.2026 Магнитное поле Земли - это не просто невидимый щит, защищающий планету от космического излучения, но и своеобразный архив, в котором горные породы на протяжении миллиардов лет сохраняют информацию о древних геологических процессах. В последние годы ученые все активнее используют магнитные аномалии как инструмент для "просвечивания" земной коры там, где традиционные методы геологической разведки оказываются бессильны. Одно из самых интересных открытий последнего времени произошло в Австралии, где под поверхностью Северной территории была обнаружена масштабная магнитная "вмятина", очертания которой удивительным образом повторяют контуры самого континента. Речь идет об Австралийской магнитной аномалии - локальном искажении геомагнитного поля, вызванном особыми свойствами пород и минералов в верхней части земной коры. Руководитель исследования Клайв Фосс из организации CSIRO подчеркивает, что магнитные данные фактически позволяют заглянуть под поверхность Земли и увидеть скрытое геологическое строение, которое невозможно рассмотреть другими способами. Породы, содержащие магнитные минералы, с момента своего формирования "запоминают" направление магнитного поля планеты того времени, создавая долговременную магнитную память. Именно эти сигнатуры помогают ученым воссоздавать события многомиллиардной давности, даже несмотря на последующие тектонические сдвиги и инверсии поля. Для нового этапа исследований ученые вернулись к данным аэромагнитной съемки Бонни-Уэлл, проведенной еще в 1999 году. Тогда самолеты, оснащенные высокочувствительными магнитометрами, облетали Северную территорию по регулярной сетке, однако ранние карты не могли полностью раскрыть тонкие детали сигнала. Прорыв произошел благодаря новому алгоритму моделирования, разработанному доктором Аароном Дэвисом. Этот математический подход позволил очистить данные от шумов и получить гораздо более четкие и согласованные изображения подземных магнитных структур. В результате исследователи выявили ранее неразличимые тонкие магнитные слои, скрытые разломы, складчатые деформации и котловины, которые традиционные методы картирования просто пропускали. Предварительный анализ показал, что западная граница аномалии выходит на поверхность в районе формации Хэтчес-Крик - древних породах возрастом от 2,5 до 1,6 миллиарда лет. Эти находки уже дают важные подсказки о том, как формировалась и эволюционировала континентальная кора Австралии на протяжении протерозоя. Ученые подчеркивают, что детальное изучение Австралийской магнитной аномалии открывает не только академический интерес. Точное картирование подземных структур может существенно повысить эффективность поиска месторождений полезных ископаемых - от железных руд и цветных металлов до редкоземельных элементов. Для страны, где горнодобывающая отрасль играет ключевую роль в экономике, такие данные имеют прямое практическое значение и привлекают внимание как научных институтов, так и бизнеса. Интересно, что схожие методы сейчас активно применяются и в других регионах планеты. Например, под толстым слоем антарктического льда ученые с помощью усовершенствованных технологий магнитного и гравитационного картирования получили самую подробную на сегодняшний день цифровую карту подледного рельефа. Уже обнаружены десятки тысяч ранее неизвестных геологических структур, что радикально меняет представление о геологической истории шестого континента.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026