Просветительский мультимедийный проект "100 вопросов ученому”: ведущие российские ученые отвечают на “наивные” вопросы об окружающим мире. Проект создан платформой Яндекс.Кью и АНО "Национальные приоритеты".
О НАНОТЕХНОЛОГИЯХ
Отвечает Кирилл Грегоржевский, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института физики и прикладной математики УрФУ:
Что раньше в нанотехнологиях казалось невозможным, но тем не менее было достигнуто? И какие вызовы перед отраслью стоят сейчас?
Раньше трудно было поверить, что нанотрубки и графен станут частью повседневной жизни. Конечно, это пока местами выглядит как забивание гвоздей микроскопом. Но в будущем, я верю, мы сможем более тонко подходить к дизайну смарт-материалов на надмолекулярном уровне, где необходим контроль за положением каждой нанотрубки или листа графена. И, глядя на технологию нанолитографии, с помощью которой сегодня массового производят компьютерные чипы во всем мире, будущее нанотрубок и графена не кажется таким уже фантастически-несбыточным.
Возможно ли в ближайшем (или не очень) будущем сделать наночип и вживить его человеку в мозг для улучшения когнитивных способностей?
Сначала нужно разобраться, что такое наночип. Если говорить про современные процессоры, то размеры отдельных элементов в их структуре составляют десятки единиц нанометров. То есть теоретически можно сделать чип небольшого размера. Он будет, вероятно достигать даже нескольких миллиметров, что явно не помешает ему расположиться в голове с комфортом.
А вот дальше интереснее: нужно понимать язык, на котором говорят наши нейроны. Это язык химических реакций и потенциалов действия, то есть процессов, изменяющих поляризацию клеточных мембран. И вот тут, мне, как химику (не физику), видится мостик к коммуникации с нейронами нашего мозга через электрические сигналы, что не выглядит таким уж невозможным (вспомните подергивания лапки лягушки более ста лет назад от электрического тока).
Но если мечтать, то по крупному. Исходя из сегодняшнего уровня развития биотехнологий, можно представить себе такой чип: это некая колония трансгенных клеток пациента (то есть неотторгаемых его организмом), помещенная в некий матрикс, чтобы локализовать их в мозгу (например, в полимерный гель). В этих клетках на генном уровне прописан синтез родопсиновых каналов в мембране. Такие каналы можно открывать/закрывать под действием света нужной длины волны.
Открывая/закрывая канал можно запускать потенциал действия в трансгенных клетках, которые, в свою очередь, выпускают нейромедиаторы в синаптическую щель и коммуницируют с нейронами нашего мозга. Что-то похожее уже делают оптогенетики, правда мышка с лампочкой, торчащей из головы, выглядит не очень в контексте рекламы такого девайса для будущих потребителей... Но, мир не стоит на месте, так что посмотрим.
В каких сферах нашей жизни есть нанохимия, хотя мы об этом не знаем?
Тут надо внести ясность: нанотехнологии - это когда размер объекта не превышает 100 нм и превосходит размеры простых молекул, то есть более 1-2 нм. Самый яркий, во всех смыслах, пример, который мне приходит в голову - это телевизоры на квантовых точках. Они за последние пару-тройку лет стремительно заняли полки магазинов.
Чем ферменты отличаются от неорганических катализаторов?
Природой соединений. То есть ферменты, можно сказать, на 99% процентов состоят из аминокислот и различных органических соединений (гетероциклы и т.д.). И иногда содержат атом какого-нибудь металла (вот он - тот самый неорганический элемент). А вот неорганические катализаторы, как правило, либо просто металлы (никель, палладий, платина и др.) или оксиды (оксиды ванадия, хрома, молибдена и др.). Но и ферменты и неорганические катализаторы выполняют одну и туже работу, правда, первые делают это при температуре тела человека, а вторые, очень часто, при сотнях градусов Цельсия.
О ДОРОГАХ
Отвечает Наталья Баурова, доктор технических наук, профессор, декан факультета дорожных и технологических машин МАДИ, лауреат премии Президента РФ для молодых ученых:
Почему некоторые дороги делают так долго? Можно ли делать быстрее и качественнее?
Существует большое количество стандартов по организации строительства различных дорог, в которых прописаны все основные требования (в том числе временные). Если строить дорогу быстрее, чем прописано в стандарте, то будет сильно ухудшаться качество. Но, к сожалению, иногда эти стандарты нарушаются (по самым разным причинам) и строительство действительно затягивается.
Все же дороги изначально плохо строятся, или дело в том, как они эксплуатируются?
На качество дорог оказывает влияние очень много факторов. Если дорога изначально построена с нарушениями, то даже при правильной эксплуатации она быстро будет повреждаться.
Портятся ли дороги из-за тяжелых машин?
Для разных типов дорог существуют требования по максимальному предельному весу машины вместе с грузом. И если эти требования нарушаются, то дороги быстро повреждаются.