Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2015 № 09

Систему датчиков разработала команда исследователей под руководством доктора Дениса Макарова из Института физики твердого тела и материаловедения имени

Лейбница в Дрездене. Расположенная на тончайшей эластичной подложке, она функционирует по такому же принципу, как и кожа акул или оболочка бактерий, которые используют магнитные поля для ориентации в пространстве.

«Ультратонкие магнитные сенсоры, обладающие большим запасом механической прочности, идеальны для ношения на теле, поскольку они незаметны, не мешают ориентироваться в пространстве, а также взаимодействовать с окружающими предметами», — пояснил профессор Оливер Шмидт.

Подложка с датчиками толщиной 2 микрона и площадью 1 кв. м весит всего 3 г. Она настолько легка, что ее небольшой фрагмент может расположиться даже на мыльном пузыре.

Большое будущее разработки ученые видят при ее применении в робототехнике и медицине. Так, сенсоры реагируют на магнитное поле человека, благодаря чему можно сразу понять, не испытывает ли пациент проблемы со здоровьем.

Обычно, когда речь заходит о паутине, исследователи восхищаются прочностью этого природного волокна. Однако это не единственное ее достоинство, выяснили американские и итальянские ученые.

Нить паутины, как известно, обладает удивительно гибкой, но прочной структурой. Она почти в 15 раз тоньше человеческого волоса, а толщина ее составляет всего 4 микрометра. Нить паутины представляет собой белок, насыщенный такими веществами, как глицин, аланин и серин, внутри которого содержатся нанокристаллы.

По прочности паутина сравнима со сталью, хотя при этом обладает высокой упругостью. Эти уникальные свойства материала открывают широкие возможности для применения искусственной паутины в различных отраслях биотехнологии, полагают исследователи.

Кроме того, американские ученые определили, что теплопроводность паутины растет прямо пропорционально растяжению ее нити. Например, при растяжении нити на 20 % от нормальной длины можно увеличить ее теплопроводность на 20 %. При этом теплопроводность у паутины выше, чем у меди, почти такая же, как у серебра.

Стоит отметить, что пауки вида Nephila clavipes, которых еще называют «золотые кругопряды», нередко становятся предметом исследований биологов. Недавно ученым удалось создать также струны для скрипки из их паутины, которые звучат совершенно особо. А итальянские специалисты смогли создать уникальное и очень прочное волокно, которое не имеет аналогов в мире.

Нужно отметить, что для создания крепкого волокна из паутины еще в XIX веке в исходную субстанцию добавляли небольшое количество воды с уксусом. Ныне ученые обнаружили еще один способ, заставляющий пауков прясть паутину, которая минимум в 3,5 раза прочнее обычной, ее прочность и эластичность столь высоки, что сплетенная из нее сетка может остановить летящий самолет. Для этого исследователи из Университета Тренто попробовали «опылить» одну группу пауков водным раствором графена, а другую — водной смесью, в которой содержались углеродные нанотрубки. При этом некоторые пауки из графеновой группы вдруг начали прясть упомянутую выше необычайно прочную нить.

Пока исследователи не могут понять, почему данный опыт не дает стопроцентного результата. После обработки некоторые пауки так и продолжали прясть обычный шелк, а некоторые вообще погибли.

Сейчас ученые разбираются в тонкостях новой технологии и размышляют, каким образом можно будет создавать графеновую нить вообще без участия пауков. Ведь тогда можно будет производить материалы, обладающие высочайшей прочностью, эластичностью, теплопроводностью и другими характеристиками, которые позволят с успехом использовать их даже в космической и авиационной технике.

Еще 100 лет назад биолог и математик Дарси Томпсон предположил, что форма тела живых организмов на Земле во многом обусловлена действием силы тяжести.

Если бы гравитация на нашей планете была хотя бы вдвое больше, то люди не смогли бы ходить на двух ногах, а большинство животных напоминало бы коротконогих ящериц или крокодилов.

Но что именно помогает живым организмам приспосабливаться к силе гравитации? Ответ на этот вопрос исследователи получили совсем недавно, пишет журнал Nature.

Устройство и форма живых организмов во многом зависят от того, в каких условиях окружающей среды они живут. Например, полярные медведи запасаются толстым слоем подкожного жира и весьма теплой шубой. А вот шерстка обезьян, живущих в тропиках, совсем редкая…

Большое значение имеет и сила тяжести. Так, самые крупные сухопутные животные — слоны — весят несколько тонн. Но они заметно уступают по массе и размерам, например, голубым китам, которые живут в воде, где гравитационные нагрузки переносятся значительно легче.

Но что именно в живом организме подсказывает, до каких размеров ему стоит расти? Оказывается, здесь неоценимую услугу, как и во многих других случаях, нам и другим существам, живущим на планете Земля, оказывают гены.

В этом недавно убедилась международная группа ученых под руководством доктора Макото Фурутани-Сейки из Университета регенеративной медицины Японии. Исследователи из Японии, Австрии и США идентифицировали ген YAP, который помогает организму противостоять действию гравитации, и показали, что произойдет, если его работа будет нарушена.

В своей статье ученые пишут, что при повреждении гена YAP у рыбки оризии ее ткани искажаются в направлении силы тяжести, а также теряют пропорции, в результате чего у нее развивается плоское, почти двумерное тело. Они также обнаружили, что разрушение гена YAP в клетках человека опять-таки приводит к искажениям формирования клеточных 3D-кластеров.

структуры. Для зрения необходимо, чтобы все части глаза имели уникальные трехмерные формы и были точно выровнены по продольной оси органа. Иначе мы попросту не смогли бы видеть. За это и отвечают гены гравитации.

Тот же механизм лежит в основе правильного формирования тканей в развивающемся организме.

Человеческий глаз состоит из линзы и куполообразной

Кандидата в космонавты готовят к экспериментам на центрифуге.

Один из соавторов разработки, доктор Штефан Бегби, сказал на пресс-конференции журналистам: «Сегодня мы можем выращивать 3D-скопления клеток в лаборатории, но не можем воспроизвести точные структуры отдельных тканей, необходимых для выращивания таких сложных органов, как глаза или сердце. На основе обнаруженной роли гена YAP мы надеемся воздействовать на выращиваемые ткани с целью создания сложных органов для дальнейшей пересадки».