Открытый в 1950-е годы пульсирующий гель Белоусова-Жаботинского сразу привлёк внимание учёных как классический пример неравновесной термодинамики. Это довольно странное химическое вещество, которое циклически изменяет свои свойства во времени, образуя сложную пространственно-временную структуру.

Гель состоит из длинных полимерных молекулярных цепочек и катализатора (например, рутений). При добавлении специальных азотистых соединений, в веществе начинается сложная цикличная химическая реакция (цепочка примерно из 80 простых реакций), в результате которой катализатор то теряет, то притягивает электроны, заставляя полимерные цепочки то уменьшаться, то увеличиваться. Это и приводит к пульсации вещества, которая может длиться до нескольких часов.

Пульсация вещества происходит не случайным образом. Например, отделённые друг от друга кубики геля самостоятельно ползут навстречу друг другу, руководствуясь собственными химическими сигналами. То есть фрагменты геля демонстрируют свойства биологических организмов.

Анна Балаш с коллегами из Питтсбургского университета (США) уже больше десяти лет ведёт исследования пульсирующих гелей. Сейчас с помощью теоретических расчётов и компьютерного моделирования они спроектировали первое в мире вещество, способное распознавать простые образы. Это материал, который сам по себе является вычислительным устройством. Вещество-компьютер.

Как же работает гибридный материал?

Каждый элемент в этой системе содержит гель Белоусова-Жаботинского (BZ) с наложенной поверх него пьезоэлектрической «консолью» (PZ). Пульсация геля воздействует на пьезоэлектрический слой, вследствие чего генерируются электрические импульсы в материале. Если несколько таких элементов BZ-PZ соединить между собой проводниками, то колебания элементов синхронизируются по всей сети, где режим синхронизации зависит от полярности PZ.

«Вычисления BZ-PZ не являются цифровыми, привычными большинству людей, — объясняет д-р Балаш, — поэтому распознавание чего-то вроде размытого образа на изображении требует нетрадиционных вычислений. Впервые нам удалось продемонстрировать, как эти материалы осуществляют вычисления для распознавания образов».

В рамках данного исследования в память вещества были записаны чёрно-белые пиксели, составляющие изображения цифр. Для распознавания на вход подавались искажённые изображения этих цифр.

Исследователи показали, что по пульсации геля можно определить, насколько входные значения близки к сохранённым значениям. Если гель распознаёт изображение, то система быстрее переходит в стабильное синхронизированное состояние. Более того, по скорости перехода в стабильное состояние можно определять степень схожести входного изображения с сохранённым образцом.


Таким образом, системы из гелевых элементов Белоусова-Жаботинского теоретически могут работать в качестве запоминающих устройств и вычислительных устройств, выполняя различные вычислительные задачи. Такая электрохимическая система — это аналог компьютерного процессора, памяти и ПЗУ с зашитой программой, то есть биологический компьютер ограниченной функциональности.

#химия
https://geektimes.ru/post/280092/

Через пять дней состоится замечательная лекция Сергея Белкова, химика-технолога и автора замечательного блога #flavorchemist

18 октября (вторник) в 20:00 в книжном клубе-магазине "Гиперион" состоится научно-популярная лекция "Феромоны". Рассказывает химик-технолог Сергей Белков.
Вход 300 р.

Онлайн-регистрация: https://hyperionbook.timepad.ru/event/385263/

Анонс лекции:

"Феромоны. Есть ли такие вещества в живой природе? Безусловно есть, в этом нет никаких сомнений, и наука о феромонах достаточно ясна и прозрачна. Есть ли феромоны у млекопитающих, или, может быть, у человека? Безусловно, нет.

Но как же так? Ведь есть эти научно-популярные статьи о том, как у женщин, благодаря феромонам, синхронизировались циклы? Есть тысячи упоминаний термина "human pheromone" в серьезной научной литературе? Есть наблюдаемый факт, что запах влияет на поведение человека и даже может влиять на его гормональный фон?

Да, это все это есть.

А феромонов нет. Ни у человека в частности, ни у млекопитающих в целом. И дело не столько в том, что ни один исследователь на сегодняшний день не продемонстрировал нам хотя бы одну молекулу-феромон млекопитающего. А в том, что взяться ей неоткуда, искать ее не надо, а саму идею о феромонах млекопитающих отправить на помойку истории, положив рядом с флогистоном. Почему именно так, и что же на самом деле нашли исследователи феромонов, и станет основным содержанием лекции, разбавленной небольшими, но вонючими экспериментами.

Белков Сергей. Химик-технолог, флейворист. В свободное от основной работы - научный журналист и автор научно-популярного блога. Интересуется темой еды, но не со стороны "поесть", а со стороны ее химического состава, технологий производства и генной модификации.

#мероприятие #лекция #биология #химия
https://flavorchemist.livejournal.com/216707.html

#биология #химия #биохимия #феромоны #flavorchemist
https://flavorchemist.livejournal.com/217336.html

Крайне перспективный каталитический метод разложения углеводороводов требует постоянного поддержания давления в 19-35 атмосфер и относительного сильного подогрева, поскольку дегидрирование углеводородов — эндотермический процесс (то есть происходит с поголощением тепла). На это необходимы серьезные энергетические затраты. Кроме того, энергия необходима и для работы каскада компрессоров, перегоняющих водородсодержащий газ, образующийся в процессе риформинга. При этом сегодня все чаще появляется потребность в экономичных и компактных реакторах для риформинга (риформинг представляет собой процесс каталитической переработки углеводородов, используемый для повышения октанового числа бензинов, получения ароматических углеводородов или водородсодержащего газа).

Американские исследователи разработали реактор с подвижным поршнем, цилиндром и системой клапанов. Он достаточно компактен и, в отличие от промышленных установок, не требует сильного нагрева. Реактор работает по четырехтактному циклу. На первом такте метан, смешанный с паром, через клапаны подается в цилиндр. При этом поршень в цилиндре плавно опускается. После того, как поршень достигает нижней точки, подача смеси перекрывается.

На втором такте поршень поднимается, сжимая смесь. Одновременно цилиндр подогревается до 400 градусов Цельсия. В условиях высокого давления и нагрева происходит процесс риформинга. По мере выделения водорода, он проходит через мембрану, которая останавливает углекислый газ, также образующийся во время риформинга. Углекислый газ при этом поглощается адсорбирующим материалом, смешанным с катализатором.На третьем такте поршень опускается в самое нижнее положение, резко снижая давление в цилиндре. При этом углекислый газ высвобождается из адсорбирующего материала. Затем начинается четвертый такт, на котором в цилиндре открывается клапан, а поршень вновь начинается подниматься. Во время четвертого такта углекислый газ из цилиндра выдавливается в атмосферу. После четвертого такта цикл начинается снова.

В ближайшее время ученые намерены собрать и испытать крупную установку для риформинга метана.

#технология #химия #энергетика
https://telegra.ph/CHetyrehtaktnyj-cikl-prisposobili-dlya-polucheniya-vodoroda-02-18

Кристаллограф Артем Оганов о свойствах кремнезема и асбеста, причинах появления рака и магнитности наночастиц. #химия #частицы #ДНК #онкология #биология #медицина #постнаука #подкаст #аудио

Две группы исследователей из Китая независимо друг от друга разработали полифункциональные катализаторы, которые ускоряют реакцию углекислого газа с водородом, приводящую к образованию углеводородов, содержащих от пяти до одиннадцати атомов углерода в основной цепи. Создание методов превращения углекислого газа в углеводороды с длинной цепью важно как для понижения содержания парниковых газов в атмосфере, так и для производства возобновляемого топлива.

#химия #технология #энергетика
https://telegra.ph/Ceolitnye-katalizatory-uskoryayut-prevrashchenie-uglekislogo-gaza-v-uglevodorodnoe-toplivo-06-26

Японские химики выделили и идентифицировали соединение, активирующее ионный канал TRPM8, также известный как рецептор холода и ментола 1 (cold and menthol receptor 1, CMR1). Взаимодействуя с TRPM8, это соединение, как и L-ментол, дает ощущение холода. Новый активатор чувства холода, полученный из мускатного ореха и относящийся к классу неолигнанов, в 30 раз эффективнее ментола. Если будет доказано, что неолигнан безопасен, он сможет стать компонентом зубных паст и ополаскивателей рта.

#химия #биохимия #пищпром
https://telegra.ph/Iz-muskatnogo-oreha-vydelili-soedinenie-ohlazhdayushchee-v-30-raz-ehffektivnee-chem-mentol-07-14

Некогда астрономы относили Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун к одному и тому же классу небесных тел, известному как газовые гиганты. Считалось, что все эти планеты в основном состоят из водорода и гелия. Но по мере накопления данных стало понятно, что Уран и Нептун не похожи на Юпитер и Сатурн. Водород и гелий присутствует лишь в верхних слоях атмосферы этих планет, в то время как их мантия представляет собой смесь таких веществ, как вода, аммиак, метан и сероводород. Сейчас для обозначения таких тел применяют термин ледяные гиганты.

К сожалению, в наших знаниях о строении ледяных гигантах до сих пор имеется много пробелов. Использование лабораторных экспериментов для изучения условий в их недрах далеко не самая простая задачи: весьма сложно воссоздать в земных условиях экстремальные температуры и давления внутри этих планет.

Поэтому коллектив ученых из Университета Эдинбурга пошел другим путем. Чтобы ответить на вопрос, как именно устроена мантия Нептуна, они прибегли к помощи компьютерного моделирования. Оно показало, что замороженная смесь из воды и аммиака в недрах планеты должна формировать малоизученное соединение, называемое гемигидратом аммиака. Скорее всего, это вещество также присутствует и в мантии Урана.

#космос #планеты #химия
https://kiri2ll.livejournal.com/780639.html

Британские химики обнаружили, что уран может вступать в окислительно-восстановительные реакции с переносом отдельному атому двух электронов, что раньше для него считалось невозможным. Такие реакции делают уран потенциально очень эффективным катализатором, пишут исследователи в своей работе, опубликованной в Nature Communication.

#химия #катализаторы
https://nplus1.ru/news/2017/12/03/uranium-to-replace-plastic

Титан является единственным спутником Солнечной системы, обладающим полноценной атмосферой. Ее масса примерно на 20% превышает массу земной газовой оболочки, давление на поверхности — на 50%. Атмосфера Титана на 95% состоит из азота, на 4% из метана, оставшийся 1% приходится на этан, ацетилен, углекислый газ и другие вещества.

#kiri2ll #физика #астрономия #космос #атмосфера #химия #фото #титан
https://kiri2ll.livejournal.com/887505.html

Китайские, американские и сингапурские исследователи синтезировали вещество с антимикробными свойствами, которое эффективно разрушает ESKAPE-бактерии, резистентные к большинству антибиотиков. Как рассказывают ученые в Nature Communications, полимер с гуанидиновыми функциональными группами разлагается и не токсичен, и не вызывает возникновения резистентности бактерий.

#биология #медицина #химия #синтез #фарма #бактерии
https://nplus1.ru/news/2018/03/09/poly

#физика #химия #эксперимент
https://nplus1.ru/news/2018/07/04/H-dissociation

О перхлоратах в почве марса

#химия #марс #космос #геология #космогеология #астрономия
telegra.ph/Astrobiologi-iz-EHdinburgskogo-universiteta-schitayut-chto-zhizni-na-Marse-net-iz-za-toksichnyh-himicheskih-soedinenij-07-26

Группа учёных создала полимер с памятью формы на основе жидких кристаллов. При нагреве детали из нового материала размягчаются и возвращаются в форму плоского листа, при остывании снова приобретают заданную форму — иногда даже очень сложную: слепок человеческого лица и цветок.

#технология #полимеры #химия
https://cen.acs.org/materials/Programmable-polymer-forms-complex-shapes/97/i3