donnews.ru

|


СЮЖЕТ
Зона производства в Институте нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ
14 февраля 2019

ЮФУ хочет помочь лечить рак, беречь природу и продлить пробег электромобилей

Учёные университета приоткрыли двери лабораторий

Как превратить отходы в удобрения? Можно ли сделать интернет ещё быстрее? Как крыса может помочь диагностировать рак? В День российской науки учёные ЮФУ приоткрыли двери своих лабораторий и рассказали журналистам о самых последних разработках и исследованиях.

Как крыса может диагностировать опасные заболевания

Изучение мозга крысы может помочь науке лучше диагностировать такие заболевания, как туберкулёз, сахарный диабет, рак лёгких и желудка, считают учёные Центра нейротехнологий ЮФУ. Совместно с Ростовским онкологическим институтом ЮФУ проводит исследование, в котором анализирует изменения мозговой активности крысы во время подачи воздуха, выдыхаемого больным. Почему именно крысы? Все дело в высокой обонятельной чувствительности грызунов, говорит Пётр Косенко, ведущий научный сотрудник Центра нейротехнологий ЮФУ.

— Крысы распознают метаболиты, которые присутствуют в выдыхаемом больными людьми воздухе. Не сама крыса определяет, болен человек или нет, а мы — по её мозговой активности. Животное помещается в биогибридную установку, через трубки ему подаются различные запахи, — рассказывает Пётр Косенко.

Ведущий научный сотрудник Центра нейротехнологий ЮФУ Пётр Косенко со своей подопытной

Мозг крысы рассматривается под высокотехнологичным микроскопом, который стоит на виброизоляционном столе. Перед входом в лабораторию журналистов просят снять верхнюю одежду и долго в кабинете не задерживаться. Для обеспечения работы микроскопа здесь установлена система микроклимата, поддерживающая нужную температуру. Запылённость и колебания температуры могут спровоцировать капризный прибор на неправильные данные.

На крысе учёные изучают механизмы реагирования, чтобы потом создать прибор, который будет при помощи обоняния распознавать заболевание.

— Это первичная, массовая диагностика, рассчитанная на поток — из сотни тысяч выявить некую группу риска. Окончательный диагноз все равно поставит врач, — поясняет Пётр Косенко.

Медицина — не единственная сфера применения подобных приборов.

— Мы пытаемся разработать систему, которая была бы полезна людям в качестве некого индикатора. Например, есть грязная вода, которая содержит бензол и другие вредные вещества. Её можно пропустить через хроматограф, и только через один-два дня получить анализ. А наша биогибридная система предоставит его через три секунды.

Как биологи пытаются сохранить почву и превратить отходы в удобрения

Атаманское озеро в окрестностях Каменска-Шахтинского — памятник техногенного загрязнения природных ландшафтов, говорят сотрудники академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского ЮФУ.

— Содержание цинка в почве пересохшего озера такое, что его можно добывать — 6%. В 50-70-е годы прошлого века предприятия сливали туда нечистоты без всякой очистки, — рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории мониторинга биосферы Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского ЮФУ Саглара Манджиева.

Чтобы таких мест на карте области больше не было, учёные поставили себе глобальную задачу — сохранить чернозёмы Ростовской области. На протяжении нескольких лет биологи ЮФУ занимаются мониторингом состояния почвы и растений в области и создают интерактивные карты загрязнения.

— Важно контролировать содержание загрязняющих веществ в почве, чтобы в случае чего успеть принять меры. Либо прочно закрепить эти вещества там и не дать им попасть в воду, либо утилизировать. Самое главное — сохранить наши почвы. Ведь чернозёмы Ростовской области, Краснодарского края и Воронежской области — это самые плодородные почвы в мире. Во время войны немцы эшелонами вывозили чернозём в Германию, пытались воспроизвести, но ничего не получилось, природу не переплюнешь, — говорит Саглара Манджиева.

Помимо Атаманского озера, образцы почвы отбираются в районе Новочеркасской ГРЭС и Таганрогского залива. Метод, которым работают биологи, называется «высокоэффективная жидкостная хроматография».

— У нас есть прибор, по которому мы можем определить содержание загрязняющих веществ в почве и растениях. Компьютер показывает графики, на которых мы видим пики. Чем выше и шире пик, тем больше искомого вещества. Известно, что из более чем 200 веществ полиароматики 16 являются наиболее опасными и канцерогенными. Они попадают в окружающую среду при некачественном горении угля, газа, бензина и т. д. Сейчас одной небольшой пробы нам достаточно, чтобы определить содержание в почве 13 веществ. Мы работаем над тем, чтобы определить все 16, — объясняет старший научный сотрудник лаборатории мониторинга биосферы Елена Антоненко.

С помощью трансмиссионного микроскопа учёные исследуют, как растения приспосабливаются к загрязнённой почве и накапливают в себе металлы. Эта работа помогает определить, какое растение можно посадить в загрязнённой почве и получить здоровый продукт.

Рабочее место в лаборатории мониторинга биосферы Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского ЮФУ

— Есть растения, которые могут накапливать в себе очень много металлов. Их можно только утилизировать. А есть растения, которые в своей наземной части вообще не накапливают загрязняющие вещества. Они всё аккумулируют в корнях. Одной из таких сельхозкультур является ячмень. Он достаточно много собирает в корнях, но в наземные органы, в солому, в зерно вредные элементы не проникают.

Занимаются биологи не только фундаментальными исследованиями, но и конкретными разработками. Так, почвоведы научились превращать отходы в удобрения. Технология уникальная и не имеет аналогов в мире, отмечает научный сотрудник лаборатории мониторинга биосферы Виктор Чаплыгин:

— Мы разработали технологию переработки птичьего помёта, который является одним из наиболее распространённых токсичных отходов сельского хозяйства, в гуминовое удобрение. У нас уже есть действующая установка объёмом 200 литров для получения 8 кг сухого остатка и нескольких литров концентрированного гуминового удобрения. Технологией заинтересовалась птицефабрика «Таганрогская», которая производит порядка 90 тонн птичьего помета в сутки и платит большие штрафы за загрязнение окружающей среды. Наша разработка позволяет из 90 тонн помёта получить порядка 60-70 тонн удобрения. Оставшаяся биомасса может быть использована как органическое удобрение вроде навоза.

«Интеллектуальные материалы» сделают аккумуляторы выносливее, а окружающую среду чище

В Международном исследовательском институте интеллектуальных материалов трудятся и химики, и физики, и математики. Здесь учёные разрабатывают новые, «интеллектуальные» материалы. Так, аспирант химического факультета Владимир Поляков создаёт фильтр, который способен проводить детоксикацию отравляющих веществ.

— Сейчас я разрабатываю пористый материал, который способен проводить детоксикацию фосфорорганических соединений. Они используются на вредных производствах и как боевые отравляющие вещества. Новые материалы способны перевести цианиды в безвредные продукты, которые дальше можно использовать как удобрения.

Процесс создания рабочей модели фильтра небыстрый — Владимир рассказывает, что займёт он не меньше двух лет.

Разработка современных аккумуляторов — актуальная тема, говорят в институте. В соседней лаборатории в сотрудничестве с коллегами из Германии и Новосибирска их разработку ведёт аспирант Виктор Шаповалов:

— Все озабочены экологией, хотят ездить на электромобиле и иметь телефоны, которые бы подольше работали и не разряжались. Для всего этого нужны более совершенные аккумуляторы.

Аспирант Виктор Шаповалов занимается исследованием новых материалов для аккумуляторов

Новый материал для их изготовления присылают коллеги из-за рубежа. Задача Виктора — сделать его анализ и дать характеристику.

Как работают завод будущего и комната, в которой нет эха

ЮФУ — единственный вуз в России, в котором есть безэховая камера. Находится она в Таганроге. Это комната, в которой, как можно догадаться из названия, полностью отсутствует эхо. Стены обиты материалом, который поглощает все электромагнитные волны, создавая эффект свободного пространства. В этих стенах студенты и научные сотрудники Института радиотехнических систем и управления ЮФУ проводят исследования радиолокационных характеристик летательных аппаратов.

Свои лаборатории сотрудники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения называют заводом будущего. Здесь делают интернет в несколько раз быстрее, создают высокоэффективное и дешёвое уличное освещение и новые датчики пожаротушения для МЧС. Центр занимается разработкой устройств микро- и наноэлектроники. Заведующий кафедрой нанотехнологий и микросистемной техники, кандидат технических наук Алексей Коломийцев подчёркивает, что исследования всегда направлены на конкретный результат:

— По заказу МЧС мы создали датчик для пожарных извещателей, который может определить, какие материалы горят — дерево, сигарета или полимеры. Он даёт сигнал пожарным, какие средства тушения необходимо применить. Сейчас ведётся научно-исследовательская работа по созданию солнечных элементов на основании оксида цинка. Город Елец заказал нам эту работу. Они планируют применять их в уличном освещении. Получается дёшево и эффективно.

Получить доступ в интернет в 5-6 раз быстрее позволяют преобразователи электрического сигнала в оптический и наоборот. Правда, как скоро это удастся внедрить в жизни, сказать трудно. Разработки, как говорят учёные, пионерские. Они должны пройти ещё много опытно-конструкторских испытаний.

Многие разработки будущего пока остаются только на уровне мелкосерийного производства, говорит Алексей Коломийцев.

— Наша задача придумать, разработать, запустить. Многие разработки остаются на уровне мелкосерийного производства. Мы их можем производить, но это очень дорого. Если военные готовы платить за штучные образцы, то потребительский рынок не готов отдавать большие деньги за аналоги зарубежных изделий, которые стоят в несколько раз дороже.

По словам врио ректора ЮФУ Инны Шевченко, в нынешнем году объём финансирования научных исследований в университете составит 1,75 млрд рублей. Из них 280 млн рублей выделят Российский фонд фундаментальных исследований и Российский научный фонд. При этом самым крупным источником финансирования разработок, как и в прошлом году, останется промышленность, на её долю придётся около 765 млн рублей.

Зона производства в Институте нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ

— Многие разработки учёных Южного федерального университета имеют практическое применение, соглашения между нашим вузом и промышленными предприятиями это подтверждают, — заявила Инна Шевченко. — У нас заключено соглашение о сотрудничестве с «Гражданскими самолётами Сухого» о разработке автоматизированных систем проектирования самолётов. Для ряда предприятий АПК, ростовского оборонного завода «Гранит» и других промышленных предприятий ЮФУ проектировал роботизированные производственные линии.

Сергей Деркачёв

Поделиться

Все комментарии

Оставьте ваш комментарий

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии

Вход     Регистрация

Вы также можете авторизоваться при помощи популярных социальных сетей: