В 2024 году в области химии произошло сразу несколько ярких событий, способных радикально изменить подход к созданию и использованию материалов. Группа исследователей из Франции объявила о создании первого программируемого квантового метаматериала, работающего при комнатной температуре. Параллельно немецкие ученые представили реакцию «редактирования скелета» молекул, позволяющую ускорить разработку перспективных лекарств. Время разрешенная флуоресцентная спектроскопия совершила резкий рывок вперед, укрепляя свои позиции как мощного инструмента в биологии и химии. А разработка улучшенных перовскитных катализаторов и внедрение квантовых алгоритмов в материаловедение дополнительно расширили горизонты современных исследований.
В области моих интересов, химии и наук о материалах, считаю прорывным достижением 2024 года разработку квантовых метаматериалов нового поколения, которая реализована группой исследователей из Национального центра научных исследований Франции.
Создан первый программируемый квантовый метаматериал, способный динамически перестраивать свои оптические и электронные свойства на квантовом уровне.
Ключевыми техническими достижениями являются: (1) контроль квантовых состояний при комнатной температуре; (2) время отклика менее одной пикосекунды; (3) стабильность свойств в течение 106 циклов переключения.
Практическое значение заключается в возможности проведения квантовых вычислений без криогенного охлаждения; это поможет сверхбыстрой оптической обработке информации; созданию нового поколения телекоммуникационных устройств; квантовой криптографии.
Революционность заключается в том, что впервые удалось объединить программируемость и квантовые эффекты в одном материале при комнатной температуре, что открывает путь к практическому применению квантовых технологий.
В своей области интересов в 2025 году я ожидаю заметные достижения в области разработки новых материалов, в частности, в сфере максеновых, графеновых и углеродных нанотехнологий. Исследователи предсказывают успешное внедрение графеновых транзисторов в электронику, создание высокопрочных и легких графеновых композитных материалов для аэрокосмической отрасли, а также применение углеродных нанотрубок в электрохимических накопителях энергии следующего поколения. Эти разработки способны оказать значительное влияние на развитие информационных технологий, энергетики, транспорта и других важных секторов.
Хотя в этом году появилось много хороших работ, трудно выделить что-то одно выдающееся. Отчасти это связано с тем, что современная наука — это не столько озарение одиночек, сколько планомерная работа многих лабораторий над одной проблемой.
С другой стороны, очень часто значение научных открытий становится ясным только через несколько лет или даже десятилетий.
Может быть не самую значимую, но очень красивую работу в этом году опубликовала группа немецкого профессора Армидо Штудера. Они открыли новую реакцию «редактирования скелета», которая позволяет заменять атом азота в молекуле на атом углерода. Это важно, поскольку такой подход позволяет легко синтезировать аналоги известных биологически активных соединений и таким образом значительно ускоряет поиск новых лекарств.
Сложно выделять значимые события одного года, потому что в современном мире одно исследование может вырасти в полномасштабно значимое событие, и это становится видно только в перспективе. Может быть, не десятков, но, во всяком случае, нескольких лет.
И в этом году в своей области мне хотелось бы выделить открытие, в принципе, не новое — но именно сейчас я почувствовала, как в науке оно действительно начинает использоваться, начинает быть значимым и приобретает реальное практическое применение.
Я занимаюсь люминесценцией, и выделить я хотела бы время-разрешенную люминесцентную микроскопию в ее биологическом применении. Это очень мощный инструмент, потому что он позволяет по характерной скорости люминесценции разделять различные процессы. Это открывает море возможностей для использования более инновационных люминесцентных меток, которые могут дать ученым много информации: биохимические сенсоры, маркеры на химические вещества, термометрия. Именно с развитием оборудования, со снижением его стоимости, с расширением числа микроскопов, которые позволяют это использовать, произошло буквально взрывное развитие области. Я надеюсь, что этот процесс сейчас выведет люминесцентную визуализацию на новый уровень.
Интересной была работа ученых из Китая о катализаторах на основе перовскита. Электрокаталитическое расщепление воды — перспективный путь для устойчивого производства водорода. Получение и хранение водорода необходимо для создания максимально чистого топлива на данный момент. Катализаторы на основе перовскита SrIrO3 продемонстрировали большой потенциал для кислой реакции выделения кислорода, но происхождение их высокой активности до сих пор неясно и высокий оверпотенциал анодной реакции выделения кислорода представляет собой серьезную проблему. В новой работе, вышедшей в 2024 году, авторы предлагают продуктивные решения этих вопросов.
Также в 2024 году одним из наиболее значимых событий в мировой науке стало объявление о достижении прорыва в области квантовых вычислений, а именно успешная реализация квантового алгоритма, который значительно ускоряет решение сложных задач в области материаловедения и химии. Это событие произошло в рамках международного сотрудничества между учеными из США, Европы и Китая, включая ведущие исследовательские институты, такие как MIT и ETH Zurich.
Создано огнестойкое покрытие для ткани, которое наносится в один шаг
Свежие комментарии