Обзор инновационных разработок иркутских ученых

Научный потенциал Иркутска достаточно велик. Здесь работают более двадцати высших учебных заведений, а в иркутском Академгородке действует Иркутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук. Мы можем по праву гордиться тем, что это наши ученые нашли золото в месторождении Сухой Лог, газ в Ковыкте, алмазы в Якутии, открыли 25 новых минералов (восемь — за последние пять лет!), обнаружили снежного барса в горах Тофаларии. Преодолевая зной и стужу, неся на себе тяжелые рюкзаки, энтузиасты шли в самые труднодоступные районы Сибири, чтобы разведать ее богатства. Сегодня они открывают новые виды топлива, помогают стране извлечь полезные ископаемые из соленых подземных вод и сохранить самое чистое озеро планеты — Байкал.

 

 

Альтернативное топливо

 

Весь мир сегодня интересует спрос на нефть: от нее зависит цена на все мировые валюты. Существует ли альтернатива нефтепродуктам? Иркутские химики утверждают, что есть. И активно работают над тем, как такое топливо сделать дешевым и доступным.

 

Представители технологического центра LG в Москве — эксперт Ксения Шаблинская и менеджер Шон Ли — посетили иркутский технический университет с целью поиска новых технологий. Представители известной компании заинтересовались проектом ведущего инженера отдела синтеза наноструктур Физико-технического института (ФТИ) Александры Чесноковой.

 

Александра отмечает, что твердополимерные топливные элементы являются одним из наиболее эффективных альтернативных источников получения электрической энергии.

 

— Основное преимущество водородного топливного элемента заключается в том, что водород можно напрямую преобразовывать в электрическую энергию, — объясняет Александра. — В дизельном электрогенераторе происходит последовательное преобразование тепловой энергии в механическую, а затем в электрическую, и часть энергии теряется на каждом этапе. А в топливном элементе удается избежать потерь энергии, КПД может достигать 90%. Кроме того, топливные элементы обладают небольшими размерами и малым весом. Они бесшумны в работе, экономичны с точки зрения потребления топлива, а главное — экологически чистые.

 

Электроэнергия в России в основном вырабатывается на ТЭЦ, а при сжигании угля выделяется большое количество вредных выбросов. Топливные элементы генерируют электрическую энергию без вреда для окружающей среды, поскольку побочным продуктом является вода.

 

Но развитие рынка топливных элементов тормозит высокая стоимость мембранных материалов. Александра взялась решить и эту задачу.

 

— Наши усилия направлены на снижение себестоимости мембран до 10 раз по сравнению с аналогами, — говорит химик. — Это достигается за счет использования доступного, недорогого сырья и материалов.

Где же можно использовать новейшие топливные элементы? Да где угодно! Их можно применить в качестве источников электроснабжения двигателей транспорта — электропоездов, например, или автомобилей, а также источников питания для сотовых телефонов, ноутбуков и другой техники.

 

 

Добыть металл из воды

 

Литий — очень мягкий и легкий металл серебристо-белого цвета. Сплавы лития с магнием, медью, кадмием и алюминием из-за их необычайной легкости — перспективные материалы в авиации и космонавтике. На основе соединений этого металла создана керамика, затвердевающая при комнатной температуре и используемая в военной технике, металлургии, а также в термоядерной энергетике.

Литий есть и в наших гаджетах, и в телефонах, и в батарейках, и в автомобилях, и в сверхзвуковых самолетах, и даже в космических кораблях. В апреле 2016 года старший научный сотрудник иркутского Института земной коры СО РАН Людмила Алексеева защитила докторскую диссертацию, в которой тщательно исследовала содержание лития в подземных соленых водах.

 

Во многих станах мира его добывают из природных рассолов озер: в Чили, Боливии, США, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии, Австралии.

 

Необычно высокое содержание лития наблюдается даже в звездных образованиях, состоящих из красного гиганта (или сверхгиганта), внутри которого находится нейтронная звезда.

 

— Я занимаюсь изучением соленых подземных вод, так называемых рассолов с высоким содержанием ценных компонентов – лития, брома, магния, стронция, рубидия, цезия, — рассказывает Людмила Алексеева. —Уникальные рассолы распространены на большей части Сибирской платформы, в Иркутской области и Якутии. Подземная вода — самый доступный источник полезных ископаемых, ведь она находится буквально под ногами. Подземные воды, как правило, сопутствуют месторождениям нефти и газа, а при разработке месторождений алмазов они поступают в карьеры. Их можно просто брать и использовать, извлекая тот же литий. Это выгодно и экологически безопасно.

 

В своей научной работе иркутянка решает еще и фундаментальную задачу: пытается понять эволюцию подземной гидросферы. Ее интересует тайна происхождения самых крепких рассолов земли, которые встречаются только в недрах нашей планеты. Такие богатые полезными ископаемыми рассолы больше нигде не встречаются: только под оболочкой нашей планеты.

 

 

Поймать нейтрино

 

Чтобы поймать мельчайшую частицу, посланницу далекого космоса, иркутские физики совместно с учеными из Москвы, Дубны, Германии установили на дне Байкала глубоководный нейтринный телескоп, позволяющий ловить космические частицы.

 

— Регистрируя эти частицы (нейтрино), можно почти наверняка узнать, какие процессы, например, происходят внутри Солнца, сверхновых звезд, квазаров (мощных ядер галактик), других источниках энергии в нашей и других галактиках, — рассказывает декан физического факультета, директор НИИ прикладной физики ИГУ Николай Буднев.

 

Интерес к исследованию нейтринного излучения Вселенной у астрофизиков огромный, но как поймать нейтрино? Монтировать первый в мире глубоководный телескоп начали напротив 106 км Кругобайкальской железной дороги в 1993 году. А в 1998 году установка начала работать на полную мощность. Огромный вклад в ее создание внесли ученые Института ядерных исследований РАН, Иркутского и Московского государственных университетов, Объединенного института ядерных исследований из Дубны, немецкого физического центра ДЕЗИ.

 

Телескоп НТ200 представляет собой решетку, опущенную на глубину более 1100 метров. Решетка высотой 70 м и диаметром 42 м включает в себя 192 особо прочные стеклянные сферы, внутри которых находятся сверхчувствительные «глаза» установки.

 

А еще более сотни сфер со сложнейшей измерительной и управляющей электроникой, мощные компьютеры, которые собирают всю информацию и отправляют ее на берег по подводным кабелям связи.

 

Когда нейтрино взаимодействует с водой, образуется вспышка света, которую и фиксирует телескоп. Полученная при этом информация регистрируется компьютерами и отправляется ученым для расшифровки. Поток нейтрино, долетающий до Земли, довольно слабый. Поэтому для получения более полной информации в достаточном объеме ученым нужен нейтринный телескоп в тысячи раз большего размера, чем первый НТ200.

 

— С 2008 года ведется проектирование и развертывание на Байкале первого кластера Гигатонного водного детектора НТ1000 — нейтринного телескопа объемом порядка тысячи кубических километров, — поясняет Николай Буднев. — Он будет иметь около 10 тысяч сверхчувствительных фотоприемников.

 

Кстати, Прибайкалье — единственный регион в мире, где в одном районе ведется изучение и других носителей космической информации: заряженных космических частиц и гамма-квантов высоких энергий. С 2009 года в Тункинской долине вблизи поселка Торы на базе Астрофизического центра ИГУ действует крупнейшая в мире оптическая установка Тунка-133. Она регистрирует вспышки света, которые образуются при взаимодействии космических частиц с атмосферой. Здесь ведется и строительство крупнейшей в мире гамма-обсерватории TAIGA.

 

СПРАВКА

В Иркутском научном центре СО РАН действуют двенадцать научно-исследовательских институтов, общая численность работников в них составляет 4035 человек: 1132 научных сотрудника, 231 доктор наук и 658 кандидатов наук. Шесть ученых являются академиками РАН и еще шесть — членами-корреспондентами. Научно-исследовательскую работу ведут студенты, аспиранты и преподаватели 20 иркутских вузов.

 

 

Источник: газета «Иркутск»