Category: Наука

Posted on

Студент НГУ выяснил, почему лазернотекстурированные поверхности сохраняют водоотталкивающие свойства в вакууме

Источник: Новосибирский государственный университет –

Важный отказ от ответственности находится в нижней части этой статьи.

Суперлиофобность лазерно-текстурированных поверхностей в условиях разреженной атмосферы исследовал студент 4 курса Физического факультета Новосибирского государственного университета Никита Смирнов под научным руководством доктора физико-математических наук, старшего преподавателя кафедры общей физики Физического факультета НГУ, ведущего научного сотрудника, и.о. заведующего лаборатории 10.1 Института теплофизики им. С.С.Кутателадзе СО РАН Сергея Старинского. В рамках своей научной работы молодой исследователь сравнил показатели свойства смачивания таких поверхностей с данными, которые были получены в условиях нормальной атмосферы, и выяснил, что отличия между ними незначительны и в обоих случаях на смачиваемость исследуемой поверхности оказывает влияние температурный фактор.

Суперлиофобность – это свойство поверхности отталкивать жидкость, при этом образуются почти сферические капли, которые не растекаются, а скатываются с нее. Данное состояние поверхности определяется таким показателем, как краевой угол смачивания — угол между твердой поверхностью и касательной к капле жидкости в точке контакта. У суперлиофобных поверхностей в нормальном состоянии без наклона он превышает 150°. Суперлиофобность может быть достигнута путем создания структур на поверхности, которые минимизируют контакт жидкости с поверхностью. Данное свойство поверхности может быть полезным в различных приложениях, где требуется минимизировать ее контакт с жидкостями.

— Для нас было важно исследовать суперлиофобность лазернотекстурированных материалов в вакууме, чтобы проверить классическую теорию смачивания Касси-Бакстера, согласно которой данные свойства достигаются за счет воздуха, сохраняющегося в текстуре поверхности. И у нас возник вопрос: что будет, если его полностью удалить? Будет ли жидкость затекать в структуры или поверхность сохранит водоотталкивающие свойства. Исследование данной проблемы важно и актуально, так как использование суперлиофобных поверхностей в безвоздушном пространстве позволит решить ряд проблем, например, с обледенением, защитой от конденсата и коррозии различных космических и суборбитальных аппаратов. У таких материалов с «водоотталкивающей» структурой множество сфер применения. Также они могут использоваться в физике горения. Они могут быть востребованы в космической отрасли — при условии, если сохранят суперлиофобность в условиях вакуума. Это нам и предстояло выяснить, — рассказал Никита Смирнов.

Молодой исследователь обратился к литературе о таких исследованиях лазернотекстурированных поверхностей в условиях вакуума и обнаружил на эту тему всего несколько опубликованных научных статей. Авторам только одной из них удалось достичь водоотталкивающих свойств, которые полноценно сохранялись бы в условиях вакуума. При этом причины такого явления детально изучены не были, и было неизвестно, что вносит основной вклад в сохранение данных свойств в разреженной атмосфере. В своей работе Никита Смирнов предложил использовать суперлиофобные поверхности с развитой структурой, созданные при помощи импульсного лазерного воздействия и покрытые фобизирующим фторполимерным слоем. Данный подход прост в реализации, поскольку при известных режимах достаточно легко воспроизвести полученные результаты и при этом не требуются особые условия для текстурирования. Еще одно важное достоинство — дешевизна технологии, достигнутая за счет того, что в последние десятилетия лазеры стали более распространенными и эффективными, а их использование находит широкое применение в различных областях производства. Фторполимерное покрытие было предложено напылять тонким слоем, чтобы полученная лазером текстура не изменялась на микронном уровне, а только покрывалась фобизирующим слоем. Никита Смирнов принял решение исследовать гидродинамику капель жидкости на суперлиофобных поверхностях, наклоненных на небольшой угол (<10о) по отношению к горизонту, при различных внешних условиях, поскольку, кроме давления воздуха, температура подложки также оказывает существенное влияние на скорость движения капли.

Для создания суперлиофобных поверхностей были подготовлены подложки монокристаллического кремния с размерами 18×12×0,5 мм, которые прошли многоэтапную очистку для удаления органических соединений и прочих загрязнений.  Стенд для текстурирования поверхностей состоял из наносекундного лазера, оптических элементов, системы позиционирования и управляющего компьютера. Паттерн обработки материала задавался при помощи системы позиционирования, которая была синхронизирована с лазером и управлялась при помощи контролирующего компьютера. По данным оптического профилометра было установлено, что полученная текстура имеет вид пирамид с высотой порядка 5 мкм и основанием около 40 мкм. Затем был нанесен тонкий (100 нм) слой фторполимера.

В качестве рабочей жидкости молодой исследователь выбрал глицерин, так как он обладает более низким давлением насыщенных паров, по сравнению с водой, что способствует его использованию в вакууме, а также при нагреве подложки. При таких условиях вода слишком быстро выкипала бы, что не позволяло бы исследователям наблюдать происходящие в ходе эксперимента процессы. Кроме того, глицерин обладает более высокой вязкостью, что минимизирует динамические эффекты в капле после ее касания с исследуемой поверхностью. Это позволяет более точно определять необходимые параметры. Кроме того, глицерин имеет схожее с водой значение поверхностного натяжения, что позволяет говорить о близких свойствах смачивания.

— Для исследования мы собрали стенд, состоящий из системы вакуумной откачки, шприцевого насоса с экспериментальной жидкостью, а также исследуемой поверхности с системой регулировки температуры. Над исследуемой поверхностью поместили управляемый компьютером шприцевой насос, из которого и подавались капли глицерина. К самой поверхности была прикреплена термопара и подведен нагревательный источник. Эти устройства позволяли контролировать и изменять температуру образца. Мы проводили свои эксперименты в широком температурном диапазоне – от комнатной температуры до 300 °С. Для измерения скорости капли жидкости использовалась теневая видеосъемка, позади стенда с шприцевым насосом и поверхности размещался источник света, а перед ними, снаружи вакуумной камеры, располагалась высокоскоростная видеокамера с макро-объективом, — объяснил Никита Смирнов.

Исследования суперлиофобности материалов проводились путем измерения скорости движения капли глицерина по наклонной поверхности. Она была наклонена под углом 7,9° относительно горизонта. Именно при таком наклоне достигалось свободное движение капли жидкости при атмосферном давлении и комнатной температуре. Аналогичным образом проводились и эксперименты в разреженной атмосфере. Перед этими экспериментами образец подвергали дегазации в вакуумной камере, откачивая воздух в течение суток при нагреве до 200 °С, и только после этого приступали к исследованиям. Все эксперименты фиксировались на высокоскоростную видеокамеру. Далее видео были разделены на кадры, каждый из которых подвергался тщательному изучению: выбиралась точка контакта, расположенная посередине контактной линии, производились измерения натекающего и оттекающего краевых углов смачивания —данные углы являются важными параметрами, которые характеризуют взаимодействие жидкости с поверхностью.

— В ходе экспериментов было установлено незначительное снижение скорости движения капель в разреженной атмосфере при комнатной температуре. Полученные результаты свидетельствуют об определяющем вкладе температурной зависимости вязкости в характер движения капли при атмосферном давлении. Для экспериментов в условиях разреженной атмосферы нами было выдвинуто предположение о решающем вкладе в движение капли температурной зависимости давления насыщенных паров жидкости. Мы предположили, что освободившиеся от атмосферного воздуха поры заполняют пары жидкости, которые и обеспечивают сохранение суперлиофобности. В результате мы установили, что для сохранения свойств смачивания данных поверхностей вполне достаточно и низкого давления паров жидкости. Кроме того, мы сопоставили экспериментальные данные при атмосферном давлении с численным моделированием с использованием метода VOF кода Basilisk, и отметили хорошее согласие между ними, — рассказал Никита Смирнов.

В дальнейшем молодой исследователь намеревается продолжить исследования в рамках обучения в магистратуре Физического факультета НГУ. Свои эксперименты он проводит в Лаборатории 10.1 Института теплофизики им. С.С Кутателадзе СО РАН.  Данная лаборатория занимается лазерными технологиями и их приложениями в теплофизике.

Материал подготовил: Елена Панфило, пресс-служба НГУ

Примите к сведению; Эта информация является необработанным контентом, полученным непосредственно от источника информации. Она представляет собой точный отчет о том, что утверждает источник, и не обязательно отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

.

Posted on

Студенты НГУ могут пройти практику на экспериментальной звероферме Института цитологии и генетики СО РАН

Источник: Новосибирский государственный университет –

Важный отказ от ответственности находится в нижней части этой статьи.

Принять участие в изучении когнитивных способностей и особенностей поведения лисиц научные сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН предлагают студентам Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета. Участвуя в исследованиях, молодые люди смогут приобщиться к эксперименту по доместикации серебристо-черных лисиц, начатый в 1959 году советским генетиком, академиком Дмитрием Беляевым. В результате за десятилетия тщательного отбора ученые ИЦиГ СО РАН вывели популяцию лисиц, генетически адаптированную к человеку. Эти животные доверчивы и дружелюбны к человеку, во взрослом возрасте сохраняют «детские» поведенческие и внешние черты. Важно, что такое дружелюбное поведение сформировано на генетической основе и стабильно сохраняется на протяжении всей жизни каждой особи и ее потомков. Селекция проводилась только по поведенческому признаку, но несмотря на это, от поколения к поколению у «ручных» лисиц наблюдались внешние изменения – как и многие домашние животные, они частично потеряли меланин и в их окрасе стали появляться белые пятна. Кроме того, выяснилось, что у таких лисиц значительно снижен уровень кортизола (основного гормона стресса) по сравнению с их сородичами из контрольной популяции, которые поведенческому отбору не подвергались.

— На нашей экспериментальной ферме содержатся лисы трех популяций — агрессивная, дикая и «дружелюбная». Наличие этих групп необходимо нам для исследований. Агрессивных лис, как и «добрых», отбирали по поведенческим признакам, но начали этот отбор на 10 лет позднее. «Злые» лисы воспринимают человека враждебно: стараются отогнать его от себя, готовы дать отпор «чужаку» или убежать, и не идут на контакт. Представители второй группы – «дикие», – агрессии по отношению к человеку не проявляют, но и дружелюбия – тоже. Они не расположены к людям, но проявляют к ним интерес. А вот доместицированные лисы – совершенно ручные. Они стремятся к общению с человеком, лишены агрессии и страха по отношению к нему. Отбор лисят по «злобности» или «по доброте» начинают проводить с полуторамесячного возраста. В дальнейшем их содержат в одинаковых условиях, при этом контакт с людьми у представителей обеих групп минимален. Студенты, которые проходят у нас практику, работают в основном с доместицированными («добрыми») лисицами, — рассказала кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории эволюционной генетики ФИЦ ИЦиГ СО РАН Ирина Мухамедшина.

В настоящее время практику на экспериментальной звероферме ИЦиГ СО РАН проходят студентки пермского государственного университета Ксения Бесогонова и Екатерина Морсакова. Девушки учатся на кафедре зоологии позвоночных и экологии Биологического факультета. Ксения Бесогонова учится на первом курсе магистратуры, а Екатерина Морсакова – на третьем курсе бакалавриата. Данные исследования, над которым они работают в рамках летней практики, станут основой магистерской диссертации Ксении и дипломной работы Екатерины. Молодые исследовательницы проведут на экспериментальной звероферме ИЦиГ СО РАН два месяца. Они задействованы в проведении экспериментов с доместицированными и «дикими» лисами и работают вместе с опытными учеными, которые изучают поведенческие особенности обеих групп животных уже на протяжении многих лет.

— Мы по специальным методикам сравниваем поведение ручных лисиц с поведением «диких», которые селекционному отбору не подвергались. Сейчас находимся на этапе подбора особей для исследования. Уже отобрали 10 «диких» и 20 доместицированных щенков в возрасте от 2 месяцев. В ходе наблюдений мы будем в условиях вольера наблюдать, как щенки обеих популяций и разного возраста контактируют с окружающей средой, а далее проведем тест на экстраполяцию. Весь процесс исследования мы будем фиксировать на видеокамеру. Изучением поведения лисиц я начала заниматься еще в Пермском государственном университете, где и обучаюсь. В прошлом году впервые работала здесь, и сейчас снова приехала, чтобы продолжить свою работу, — рассказала Ксения Бесогонова.  

— Доместицированные лисицы очень отличаются от своих «диких» сородичей. Работать с ними очень интересно. Эти уникальные животные тянутся к человеку, с удовольствием позволяют себя погладить, подставляя животы. При виде людей виляют хвостами, как собаки. Для своего исследования мы отбираем тех, у кого эти качества наиболее выражены. Из «диких» же выбираем тех, которые нас не боятся, проявляют к нам интерес и не стараются укусить.  Для нас, как для будущих ученых, такая практика очень полезна. Уверена, что по материалам нашего исследования мы подготовим несколько статей для научных сборников и выступления для участия в различных конференциях, — поделилась впечатлениями Екатерина Морсакова.  

О масштабном эксперименте академика Дмитрия Беляева и его знаменитых доместицированных лисицах девушки узнали из публикаций в СМИ и от своих научных руководителей. И девушки захотели приобщиться к этим исследованиям и самим поработать с уникальными животными.

— Это очень интересно — наблюдать, какие параметры оказывают влияние на поведение лисиц – и «диких», и «ручных», сравнить их и установить сходства и различия, — сказала Ксения Бесогонова.

— В нашей работе важно не бояться животных, ведь с «ручными» лисами мы взаимодействуем без перчаток. Также с незащищенными руками проверяем реакцию «диких» лисиц. И те, и другие могут случайно поцарапать или слегка прикусить. Но до серьезных ран не доходит, потому что это не является проявлением агрессии или неприязни. Просто щенки лисиц так изучают нас, — пояснила Екатерина Морсакова.  

Ирина Мухамедшина говорит, что студентам здесь рады: практика на экспериментальной звероферме ИЦиГ СО РАН может стать прекрасной базой для дипломной работы или магистерской диссертации, да и самим ученым помощь в проведении экспериментов и наблюдений будет очень важна. Однако она предупреждает — это работа непростая, требующая энергии и физических усилий, но она очень интересна и увлекательна, хотя здесь важна усидчивость, концентрация внимания и много терпения.

— В основном мы наблюдаем за животными, поэтому приходится постоянно переносить лисиц из клеток в вольер и обратно. Проводим множество различных тестов и экспериментов, и к каждому из них надо подготовиться, установить оборудование и инвентарь. Но все же в нашей работе самое главное — любить животных. И еще — трудолюбие, — сказала Ирина Мухамедшина.

Исследованием поведения лисиц Ирина Мухамедшина занимается с 2010 года, когда приступила к написанию своей дипломной работы, продолжением которой стала кандидатская диссертация, которую она успешно защитила три года назад.

— Наблюдением за поведением животных я занималась с детства, правда, тогда объектом моего интереса были собаки, а лисами я заинтересовалась уже в студенчестве. Сейчас я исследую когнитивные способности, процессы принятия решения, возрастные изменения поведения этих животных. Также на базе нашего подразделения регулярно возобновляются исследования изменения гормональных систем в процессе доместикации. И в этих работах студенты НГУ могут проявить себя как начинающие исследователи, — пояснила Ирина Мухамедшина. 

Больше фотографий со зверофермы можно посмотреть в альбоме по ссылке

Примите к сведению; Эта информация является необработанным контентом, полученным непосредственно от источника информации. Она представляет собой точный отчет о том, что утверждает источник, и не обязательно отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

.

Posted on

Учёные НГУ создают «цифровой керн» для нефтедобывающих компаний

Источник: Новосибирский государственный университет –

Важный отказ от ответственности находится в нижней части этой статьи.

Новосибирский государственный университет является головной организацией консорциума, выигравшего грант на 210 миллионов рублей для развития методик цифрового керна — инновационного инструмента, который поможет нефтяной отрасли России повысить эффективность добычи трудноизвлекаемых запасов нефти и газа. Исследования будут вестись с использованием новейшего синхротрона «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ), расположенного в наукограде Кольцово.

Современная нефтедобыча всё чаще сталкивается с так называемыми трудноизвлекаемыми запасами — нефтью, спрятанной в геологических породах с крайне низкой проницаемостью. Для таких пород особенно важно понимать все особенности перетока нефти при ее добыче. Ключевую роль здесь играет исследование керна – образцов пород глубинных слоев, отобранных при бурении скважин. Обычно используют два подхода: экспериментальный (лабораторные исследования керна с помощью специального оборудования) и математическое моделирование, в ходе которого строится «цифровой двойник» керна. Основу цифрового керна составляют детальные модели, которые строятся по данным рентгеновской томографии реальных образцов. Чем точнее методы рентгеновских исследований, тем лучше можно построить математические модели.

Проект, реализуемый в рамках выигранного гранта, станет продолжением исследований в области цифрового керна, которые стартовали в рамках консорциума «Синхротронное излучение для нефтегазовых технологий», соглашение о создании которого было подписано в августе 2023 года на международном форуме технологического развития «Технопром». В 2024 году к консорциуму присоединился «Сколтех». Со стороны НГУ задельные работы по этому проекту финансировались в рамках стратегического проекта «Научный инжиниринг» программы «Приоритет 2030».

Ключевым элементом проекта является использование синхротронного излучения — мощного источника рентгеновских лучей, который позволяет «просвечивать» непрозрачные объекты с высокой скоростью и детальностью. В отличие от обычных лабораторных рентгеновских установок, синхротрон даёт на порядки более интенсивный и сфокусированный пучок. ЦКП «СКИФ», который сейчас готовится к запуску, станет одной из самых современных установок такого рода в мире.

— СКИФ даёт возможность наблюдать микроскопические процессы внутри породы в режиме реального времени. Это настоящая революция в геологических и нефтяных исследованиях, — отметил директор Научно-образовательного центра «Газпромнефть — НГУ», профессор РАН Сергей Головин.

Проект НГУ реализуется в составе консорциума из семи организаций, включая Томский политех, Институт гидродинамики СО РАН, Институт геологии и минералогии СО РАН, ЦКП СКИФ, НИЦ КИ. В проекте три основных направления: развитие методик синхротронных измерений для керна, создание специализированных исследовательских ячеек и образовательная программа. Планируются курсы повышения квалификации, работа со студентами и даже со школьниками.

По итогам проекта будут разработаны новые научные методики, защищены патенты, опубликованы статьи и подготовлены кадры для высокотехнологичной нефтяной отрасли. Но главное — появится реальный инструмент, способный ускорить внедрение новых подходов к добыче нефти в сложных условиях.

Работа над «цифровым керном» рассчитана на три года. Финансирование предоставлено Министерством науки и высшего образования РФ в рамках федеральной программы по развитию синхротронных и нейтронных исследований.

Примите к сведению; Эта информация является необработанным контентом, полученным непосредственно от источника информации. Она представляет собой точный отчет о том, что утверждает источник, и не обязательно отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

.

Posted on

Ученые НГУ выяснили, что археологический памятник в Красноярске на 10 тысяч лет древнее, чем ранее предполагалось

Источник: Новосибирский государственный университет –

Важный отказ от ответственности находится в нижней части этой статьи.

Возраст археологического памятника «Стоянка Солнечный» (Красноярск) определили ученые ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия Новосибирского государственного университета и Новосибирского научного центра». Радиоуглеродному анализу были подвергнуты костные остатки травоядных животных, которые были обнаружены во время масштабных охранно-спасательных раскопок, проводимых научными сотрудниками ООО «Красноярская Геоархеология» и АНО «Археологические исследования Сибири». Основываясь на стратиграфической позиции находок в отложениях, видах и технологиях изготовления каменных орудий, они определили, что стоянка древних охотников относится к раннему голоцену, а именно — эпохе мезолита, общая хронология которой определяется в пределах 8–12 тысяч лет назад. Результаты, полученные новосибирскими учеными методом ускорительной масс-спектрометрии, стали для них неожиданностью — оказалось, что памятник на 10 тысяч лет древнее и является не продолжением традиций палеолита в последующую геологическую эпоху, как считалось ранее, а отражением наиболее ранних этапов формирования афонтовской культуры. Результаты исследования опубликованы в Международном рецензируемом научном журнале «Stratum plus. Археология и культурная антропология», который издается университетом «Высшая антропологическая школа».

Афонтовская культура — археологическая культура верхнего палеолита (20-12 тысяч лет назад) на Енисее. Характеризуется каменными орудиями на гальках и отщеповых сколах, развитой технологией производства микропластин и разнообразным инструментарием из рога и кости. Свое название культура получила по археологическому памятнику Афонтова гора — группе стоянок на левом берегу Енисея, в черте современного г. Красноярска.

— Мы получили 12 образцов костного материала и провели их анализ на содержание редкого изотопа 14С методом ускорительной масс-спектрометрии. Предварительно была произведена пробоподготовка — выделен коллаген, проведены графитизация и последующие измерения на ускорительном масс-спектрометре Micadas. Нами были проанализированы костные останки травоядных животных, которые могли быть добычей древних охотников, регулярно пользующихся данной стоянкой на протяжении длительного времени. Среди образцов были в основном кости и зубы северных оленей, трубчатая кость косули, фаланга ископаемой лошади, две кости ископаемого бизона и одна кость птицы — коростеля, который был обнаружен в ловчей яме. Возраст находок разнился вследствие того, что основной культурный слой был частично нарушен и сам памятник включал свидетельства древней деятельности и природных событий различных эпох. Самыми древними оказались кости ископаемых бизонов — им оказалось 29-30 тысяч лет, а самыми «молодыми» — кости косули — 1600-1900 лет. Самыми многочисленными были кости северных оленей, возраст которых в среднем составил 19-21 тысяч лет. Никаких трудностей в исследованиях образцов и интерпретации полученных данных у нас не возникло, а вот результаты оказались неожиданными для научных сотрудников АНО «Археологическое исследование Сибири», — рассказал инженер ЦКП «УМС НГУ-ННЦ», научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Алексей Петрожицкий.

Археологический памятник «Стоянка Солнечный» расположен в долине Енисея на северной окраине г. Красноярск в городской черте. Свое название древняя стоянка получила по наименованию микрорайона Солнечный, на территории которого находится. В настоящий он активно застраивается, возводятся жилищные комплексы и объекты городской инфраструктуры.

«Стоянка Солнечный» была обнаружена в 2017 году отрядом ООО «НПО «Археологическое проектирование и изыскания» в ходе обследования участка планируемого строительства автомобильной дороги. В 2019 и 2020 годах отрядом ООО «Красноярская Геоархеология» на памятнике в границах территории, отводимой под строительство дороги, были развернуты охранно-спасательные раскопочные работы. Территория памятника оказалась значительно затронута антропогенной деятельностью. В начале 2000-х годов здесь было пахотное поле. Спустя 10 лет в связи с расширением зоны городской застройки на данной территории появились объекты строительной инфраструктуры, началась разработка карьеров и возведение насыпей. Также верхние покровные отложения по всей площади были нарушены при планировании рельефа, прокладке и функционировании полевых дорог. Большая ее часть оказалась перекрыта техногенными отложениями из насыпного и переотложенного грунта. На значительной площади памятника артефакты оказались перемещены со своего исходного положения и перемешены, что существенно осложнило работу исследователей и датировку памятника.

— Важной особенностью Стоянки Солнечный является ее расположение. Археологи традиционно ищут памятники палеолита на берегах рек, а этот объект удален от Енисея на расстояние около 7 километров и нигде рядом нет даже небольших речушек. Несмотря на наличие отдельных таких памятников для нас это было необычно. Нам было интересно понять, как люди каменного века перемещались по территории и какие места заселяли. Это была стоянка, устроенная на каких-то неизвестных нам охотничьих путях охотников эпохи палеолита. Сюда люди приходили периодически и их пребывание на стоянке было кратковременным – несмотря на то, что раскопки затрагивали значительные площади, нам не удалось обнаружить остатки или даже следы капитальных жилищ и каких-либо объектов, указывающих на длительное проживание на этом месте. Также нами не было обнаружено человеческих останков. Из всего этого был сделан вывод: люди здесь не жили постоянно. Они приходили на стоянку для обработки охотничьих трофеев, а также прочей хозяйственной деятельности, остатки которой, по сути – мусор, мы там и зафиксировали. К сожалению, трудно наверняка сказать, почему их привлекало именно это место. Возможно, ключом к разгадке станут дальнейшие исследования на новых археологических памятниках этого части Красноярского археологического района — рассказал старший научный сотрудник АНО «Археологическое исследование Сибири» Дмитрий Гурулев.

Первоначально археологи определили возраст данного памятника в интервале 9-12 тысяч лет. Однако среди предполагаемых находок этого периода встречались и более поздние артефакты. Например, ловчая яма. Согласно проведенному позднее радиоуглеродному датированию, ее возраст составил около 6 тысяч лет. Также были найдены наконечник стрелы, т. н. срезень, эпохи Средневековья, пули и монета XIX в. Однако эти артефакты были единичны и малоинформативны, свидетельствуя о том, что в последующее время люди уже не посещали это место регулярно и систематически вплоть до того пока его занял современный город Красноярск.

Содержание коллекции артефактов Стоянки Солнечный было достаточно типичным для памятников афонтовской археологической культуры. Ее составляли в основном каменные орудия, которые использовались людьми палеолита для всех основных хозяйственных нужд . Из речной гальки делали достаточно простые орудия — чопперы, отбойники, струги. Данные находки сочетались с предметами, при изготовлении которых были применены более сложные и развитые технологии, например, отжимное расщепление камня и получение микропластинчатых сколов, которые использовались в качестве сменяемых лезвий в составных режущих орудиях. Эти мелкие и тонкие каменные пластинки шириной 6-7 мм вставлялись в пазы роговых или деревянных основ. Когда такое вставное лезвие затуплялось или раскалывалось, его заменяли новым. Также среди находок были каменные орудия, которыми выбирались такие пазы – резцы. Поскольку стоянка была охотничьей, археологи обнаружили здесь различные скребки и проколки, которые, вероятно, использовались в обработке шкур. Всего на месте раскопок было обнаружено более 1700 предметов из камня и около 1000 обломков костей животных, среди которых преобладают остатки северного оленя, являвшегося основным объектом охоты.

— Датировка памятника, установленная учеными ЦКП «УМС НГУ-ННЦ», стала для нас полнейшей неожиданностью. И для нас данные результаты важны по трем причинам. Во-первых, ранее мы относили Стоянку Солнечный к раннему голоцену, а оказалось, что она гораздо старше и относится к самому зарождению афонтовской культуры верхнего палеолита. Мы оценивали возраст объекта на основании его позиции в стратиграфическом разрезе. В данном случае он залегал практически на поверхности, на минимальной глубине около 20-30 см. Безусловно, глубина залегания зависит от типа отложений и особенностей их накопления, но обычно культурные слои палеолита залегают гораздо глубже, в отдельных случаях на глубине нескольких метров. Здесь мы столкнулись с иной ситуацией, и теперь можем экстраполировать полученный опыт на другие памятники при дальнейших раскопочных работах. Во-вторых, Стоянка Солнечный — это один из немногих памятников с достоверно подтвержденным возрастом, который показывает нам этап формирования афонтовской археологической культуры. Благодаря этому мы знаем, что на самом раннем этапе своего существования она уже была сформирована в том виде, в котором мы ее знаем по более поздним свидетельствам: практически неизменным остались набор каменных орудий и особенности охотничьего промысла, а именно – охота на северного оленя. Из всего этого можно сделать вывод, что данная археологическая культура была достаточно однородной на всем протяжении своего существования, что очень важно. В-третьих, для нас было важно исследовать памятник, удаленный от речной сети, не имеющий явной привязки к ландшафту. Аналогичные памятники присутствуют в окрестностях Красноярска, но на сегодняшний день они известны лишь по отдельным случайным находкам, а Стоянка Солнечный — это единственный объект, который был раскопан на широкой площади более чем в 3000 м2, и поэтому может выступать эталоном в подобных исследованиях — пояснил Дмитрий Гурулев.

С ЦКП «УМС НГУ-ННЦ» специалистов АНО «Археологическое исследование Сибири» связывают годы плодотворного сотрудничества. Ежегодно они направляют несколько десятков образцов для определения их возраста на ускорительном масс-спектрометре. Красноярские археологи намерены продолжить совместную работу и в дальнейшем, т.к. существует постоянная необходимость определения возраста ежегодно раскапывающихся новых археологических памятников, а возможность проводить такого рода исследования в России имеется только в ЦКП «УМС НГУ-ННЦ». 

Примите к сведению; Эта информация является необработанным контентом, полученным непосредственно от источника информации. Она представляет собой точный отчет о том, что утверждает источник, и не обязательно отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

.

Posted on

Студент НГУ разработал программный модуль для анализа данных сейсморазведки в нефтегазовой отрасли

Источник: Новосибирский государственный университет –

Важный отказ от ответственности находится в нижней части этой статьи.

Эффективный программный модуль для анализа сейсмических данных разработал студент Геолого-геофизического факультета Новосибирского университета Владислав Корчуганов под руководством доцента НГУ Антона Дучкова. В состав модуля входят процедуры сейсмической акустической и синхронной инверсии, а также литоклассификация с применением машинного обучения. Уникальность разработки состоит в том, что модуль способен автоматически находить все необходимые параметры, полностью исключая ручную настройку специалистом. Аналогичного комплексного решения на сегодняшний день нет ни на российском, ни на зарубежном рынке. Несмотря на активную работу нескольких научно-исследовательских групп, ни одной из них пока не удалось добиться полной автоматизации. Молодой исследователь описал свою разработку в магистерской диссертации на тему «Повышение эффективности объемного прогноза литотипов по результатам синхронной амплитудной инверсии».

Сейсморазведка — это метод разведочной геофизики, который использует искусственно возбуждаемые упругие волны для изучения геологического строения Земли. Данный метод применяется для поиска ловушек нефти и газа на глубинах до нескольких километров. Для задач нефтегазовой отрасли используется сейсморазведка на основе отраженных волн, то есть изучаются те волны, которые отразились от акустически контрастных границ в толще горных пород.

Волны фиксируются специальными датчиками, после чего полученные данные проходят серию процедур обработки и интерпретации. В итоге получается объемная модель исследуемого участка недр, на основании которой можно делать выводы о геологическом строении и наличии перспективных в плане содержания нефти и газа объектов.

Если представить себе такие данные наглядно, то для большинства месторождений они выглядят как «слоёный пирог», в котором каждый слой — это осадочная порода мощностью примерно 50–100 метров, формировавшаяся на протяжении миллионов лет. Задача геолога — обнаружить в этом «пироге» те слои, которые содержат нефть и газ.

— С технической точки зрения данные сейсморазведки — это трехмерный массив, состоящий из миллиардов отдельных точек. Объем такого массива (в индустрии их называют «сейсмическими кубами») может легко превышать 15–20 Гб. Очевидно, что работа с такими большими данными требует серьезной IT-компетенции. В настоящее время на внутреннем рынке России происходит активное развитие проектов по разработке программных пакетов для промышленной интерпретации данных сейсморазведки. Компании вкладывают большие средства, чтобы заменить импортные комплексы, которые успели стать стандартом индустрии. Одним из таких проектов является программное обеспечение (ПО) нового поколения, разрабатываемое НГУ совместно с индустриальным партнером. Моя квалификационная работа возникла из необходимости реализации ряда процедур для этого программного комплекса. В ней я реализовывал процедуры инверсии сейсмических кубов. Если говорить простыми словами: исходные сейсмические данные могут ответить на вопрос «где именно находятся слои?», но не позволяют сразу понять, «что именно в этих слоях содержится?». Обычно этим занимается геолог, собирая и тщательно анализируя множество дополнительной информации.  Мои алгоритмы дают возможность частично автоматизировать этот процесс, объединяя данные со скважин с сейсмическими кубами, благодаря чему можно оперативнее и точнее понять, что именно скрыто в недрах, — рассказал Владислав Корчуганов.

К команде разработчиков ПО нового поколения молодой исследователь присоединился три года назад. Сначала он обучался программированию и основам сейсморазведки, после чего полноценно включился в работу коллектива. Во время учёбы в магистратуре Владислав Корчуганов проводил исследования, направленные на прототипирование программного модуля, ставшего частью общей разработки. Начинать пришлось «на бумаге», пользуясь специализированной литературой, поскольку на отечественном рынке не существовало доступных программных пакетов, реализующих эти процедуры.

Помимо базовой реализации процедур Владислав Корчуганов решил оптимизировать их выполнение: им были применены процедуры распараллеливания и предобуславливания задачи в разреженном виде, что позволило кратно ускорить вычисления. В своей работе молодой исследователь применил методы машинного обучения: в частности — алгоритмы классификации для несбалансированных данных.

— Все перечисленные нововведения выгодно выделяют мою реализацию на фоне имеющихся на рынке решений. Для автоматизации интерпретации результатов инверсии были применены алгоритмы машинного обучения. В результате, реализованный мной на языке Python код вместе с командой разработчиков был транслирован на язык C++ и интегрирован в общую структуру программного пакета, — пояснил Владислав Корчуганов.

В ходе промышленных испытаний программный модуль показал свою высокую эффективность: синхронная инверсия для реальных данных месторождения Оренбургской области позволила добиться высокой сходимости скважинных и рассчитанных упругих свойств. Применение разработанной схемы классификации позволило в три раза повысить ключевые метрики прогноза класса «коллектора» по исследуемой площади.

— На данном этапе нашей командой разработчиков закрыт базовый функционал, который требуется нефтегазодобывающей отрасли. Далее нами планируется реализация передовых алгоритмов интерпретации данных сейсморазведки, таких как Ji-Fi инверсия, геостатистическая инверсия и т.д. Также будут воплощаться и собственные наработки в этой отрасли, — сказал Владислав Корчуганов. 

Материал подготовил: Елена Панфило, пресс-служба НГУ

Примите к сведению; Эта информация является необработанным контентом, полученным непосредственно от источника информации. Она представляет собой точный отчет о том, что утверждает источник, и не обязательно отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

.

Posted on

В НГУ впервые в России начнут проводить фармакологические исследования методом ускорительной масс-спектрометрии

Источник: Новосибирский государственный университет –

Важный отказ от ответственности находится в нижней части этой статьи.

В Центре коллективного пользования «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ» открывается новое направление исследований «Инновационные биоматериалы и методы их исследования». Работа будет проводиться в рамках стратегического проекта «Центр интеграции персонифицированной биомедицины, фармации и синхротронных бинарных технологий», получившего поддержку государственной программы «Приоритет 2030».

Впервые в России с использованием метода ускорительной масс-спектрометрии (УМС) будут проводиться исследования фармакоокинетики пептидов, гемостатических композитов и структурный анализ ископаемых тканей. Долгосрочным результатом проекта станет создание стандартизированного подхода для оценки трансдермальной доставки пептидов, ускорение разработки новых терапевтических средств и повышение точности прогнозирования их клинической эффективности, создание и внедрение новых синтетических функциональных материалов для медицинского применения, например, гемостатических материалов и селективных гемосорбентов. Ранее данный высокотехнологичный метод исследований применялся в основном для радиоуглеродного датирования археологических находок, геологических объектов и палеонтологических образцов.

Ускорительная масс спектрометрия (УМС) — сверхчувствительный метод абсолютного измерения изотопных отношений, основанный на подсчете единичных атомов. Наибольший интерес для медицинских исследований представляют возможности УМС в регистрации радиоуглерода – С-14. Точность метода настолько высока, что позволяет проводить достоверные измерения концентрации изотопа С-14 при его доле 1Е-15 от общего содержания углерода. Непревзойденная чувствительность УМС дает ряд преимуществ, таких как малое количество пробы для анализа и возможность анализа углеродсодержащего образца, находившегося в любом агрегатном состоянии. Поэтому для УМС-анализа в наиболее простом исполнении потребуется около 2-4 мг сухого вещества, 10 мг образца биологических тканей и менее 50 мкл жидкости. Ввиду крайне малого содержания радиоуглерода в биосфере — изотопное отношение С-14/С-12 составляет 1Е-12 — радиоактивность меченных препаратов, необходимая для точной регистрации методом УМС, в несколько раз меньше естественного уровня радиации. Это позволяет безопасно проводить многократные исследования, в том числе с привлечением в качестве испытуемых детей, что очень важно при разработке именно детских форм лекарств в связи с существенными различиями обмена веществ у взрослых и детей. В настоящее время в мире накоплен большой массив данных о применении УМС в клинических исследованиях лекарственных средств для выбора персонализированной помощи онкологическим больным, на рынок поступают новые лекарства, разработанные с использованием УМС.

В мире насчитывается около 200 установок УМС, крупных УМС центров с двумя и более установками насчитывается около 30. В России действует только один такой центр — ЦКП УМС НГУ-ННЦ, располагающий двумя ускорительными масс-спектрометрами — первым отечественным высоковольтным, разработанным учеными ИЯФ им. Г.И. Будкера СО РАН 15 лет назад, и низковольтным MICADAS, произведенным в Швейцарии. Центр проводит исследования, большая часть которых направлена на радиоуглеродное датирование различных объектов, для заказчиков со всей территории России, а также из Казахстана, Узбекистана, Северной Кореи, Приднестровья и др. Большинство заказчиков — научные организации, исследовательские институты и вузы.

— Наш центр УМС зарегистрирован в международной базе радиоуглеродных лабораторий как «AMS Golden Valley» и в 2022 году успешно прошел сертификацию GIRI. За годы работы нами проведено более 10 тысяч УМС-анализов, с результатами измерений опубликовано более 80 научных статей, в том числе в издательской группе Nature, ежегодно выполняется более 40 договоров на УМС-измерения. Имеется научный задел по введению радиоуглеродной метки в органические соединения (стирол) и материалы (полимерные нано- и микросферы), в состав вирусной оболочки, а также по исследованиям распределения токсичных веществ и проникающей способности аэрозольных частиц в органах, — рассказывает директор ЦКП УМС НГУ-ННЦ Екатерина Пархомчук.

Новое направление исследовательской работы подразумевает активное участие студентов и молодых ученых, желающих заниматься научной работой в данной сфере. Студенты будут задействованы в процедурах пробоподготовки, а также изучении гемостатики. Молодые ученые будут работать в единой команде с опытными исследователями и экспертами в области применения УМС.

— В рамках данного направления мы намерены ориентировать наши УМС-установки на использование в области биомедицины. Например, на создание меченых соединений медицинской направленности с целью дальнейшего исследования их распределения и биологического действия в живом организме. Чувствительность метода УМС значительно превосходит возможности других методов определения изотопных соотношений. Такие исследования — редкие и сложные, и в России их больше никто не проводит. Например, исследование глубины проникновения лекарственного препарата через кожу, его эффективность на различных стадиях заболеваний, пути выведения из организма. Такие работы специалистами нашего центра уже проводились, и мы стараемся привлекать к ним студентов и аспирантов, — объяснила Екатерина Пархомчук.

Планируется, что к сотрудничеству будут привлечены медицинские центры, фармацевтические компании и исследовательские институты.

Уже известно, что одним из первых проектов станет оценка трансдермальной доставки пептидов — органических веществ, образованных аминокислотными цепочками. Эффективность их воздействия при таком пути доставки в организм до конца не изучена ввиду отсутствия надежных методов изучения данного процесса. УМС-исследование может восполнить пробел и предоставить ответ на этот вопрос.

Одновременно с проектами в области фармакологии и инновационной медицины, научные сотрудники ЦКП УМС НГУ-ННЦ продолжат работу по радиоуглеродному датированию археологических и палеонтологических материалов в прежнем объеме, поскольку потребность в данных исследованиях у ученых многих специальностей — археологов, почвоведов, палеонтологов и геологов, — остается очень высокой.

Материал подготовил: Елена Панфило, пресс-служба НГУ

Примите к сведению; Эта информация является необработанным контентом, полученным непосредственно от источника информации. Она представляет собой точный отчет о том, что утверждает источник, и не обязательно отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

.

Posted on

Как криоконсервация и диапауза влияют на метаболизм эмбрионов

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Какие процессы происходят в эмбрионе на молекулярном уровне после заморозки? Может ли замедление метаболизма говорить о рисках для будущего организма? Ответы на эти вопросы помогает найти уникальное исследование, в котором принимает участие магистрантка Физического факультета Новосибирского государственного университета Анастасия Омельченко. Коллектив ученых из лаборатории Спектроскопии конденсированных сред Института автоматики и электрометрии СО РАН (где работает Анастасия) и сектора криоконсервации и репродуктивных технологий Института цитологии и генетики СО РАН, впервые в мире применил метод комбинационного рассеяния света дейтерированных меток для изучения метаболизма эмбрионов.

— Комбинационное рассеяние света – это бесконтактный и неразрушающий метод оптической спектроскопии, который позволяет понять химический состав, структуру вещества и его фазовое состояние. Мы используем его, чтобы заглянуть внутрь живых клеток и увидеть, какие молекулы образуются в результате их метаболизма, — объяснила Анастасия Омельченко.

Ученые изучают обмен веществ у мышиных эмбрионов на ранних стадиях развития. Для этого они кормили эмбрионы специально промаркированными (дейтерированными) молекулами — например, аминокислотами, глюкозой, стеариновой кислотой – и с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света отслеживали, как эти вещества преобразуются внутри клеток.

— Когда мы хотим отследить, как в процессе обмена веществ из одного соединения образуется другое, мы должны отделить эти соединения от других органических молекул, которые есть в клетках. Это достаточно сложная задача и похожа на поиск одного человека в толпе. Чтобы ее упростить, можно дать этому человеку «флаг», то есть промаркировать его – это позволит определить его на фоне остальной толпы. В спектроскопии комбинационного рассеяния света удобно пользоваться дейтерированными метками, то есть молекулами, в которых некоторые атомы водорода заменены на более тяжелый дейтерий. Вследствие изотопического сдвига такие метки обладают отличным от других молекул спектром, что позволяет отследить количество и природу дейтерированных молекул в образце, — пояснила исследовательница.

Оказалось, что аминокислоты стабильно превращаются в белки на всех стадиях развития, а с ростом эмбриона синтез усиливается. Глюкоза, вопреки ожиданиям, не столько расщепляется для получения энергии, сколько запасается в виде полимера гликогена. Жирные кислоты, такие как стеариновая, накапливаются в липидных гранулах (энергетических хранилищах клетки).

Но особенно интересным оказалось воздействие на метаболизм криоконсервации — технологии, используемой для заморозки и хранения эмбрионов при сверхнизких температурах. После замораживания и размораживания учёные проанализировали, как изменяется обмен веществ в эмбрионах, и обнаружили, что в более поздних стадиях развития жирные кислоты перерабатываются хуже — клетка словно «решает» накапливать их, а не использовать.

— Методика позволяет увидеть, какие процессы нарушаются в результате криоконсервации, — отметила Анастасия Омельченко. — Это особенно важно в условиях, когда всё больше биоматериала — и в медицине, и в сельском хозяйстве — замораживают для хранения или транспортировки. Наш подход может помочь понять, как сохранить жизнеспособность таких клеток.

Кроме криоконсервации, в ходе исследования посмотрели, как влияет на метаболизм эмбрионов другое уникальное состояние — диапауза. Это естественная остановка развития эмбриона в ответ на неблагоприятные условия, встречающаяся у целого ряда млекопитающих (около 130 видов). Учёные работали с эмбрионами мышей с индуцированной диапаузой и выяснили, что у них синтез белка снижается примерно на 23% по сравнению с обычными.

— Это согласуется с другими данными: у эмбрионов, которые переходят в стадию имплантации, усиливается активность ключевых метаболических процессов. А наша методика позволяет измерить это количественно, быстро и без вреда для самого объекта, — подчёркивает исследовательница.

Исследование ещё только входит в стадию системного применения, но уже сейчас ясно: оптические не инвазивные методы анализа метаболизма вполне могут стать эффективным диагностическим инструментом в репродуктивной медицине и биотехнологиях.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.