Автор: Володимир

Незважаючи на те, що вони визнані одними з найсильніших речовин на Землі, використання їх повного потенціалу виявилося складним завданням. 2D-матеріали, які є тоншими навіть за найтонший папір із шкірки цибулі, привернули значну увагу завдяки своїм чудовим механічним характеристикам. Однак ці властивості зникають, коли матеріали шарують, таким чином обмежуючи їх практичне застосування.

«Подумайте про графітний олівець», — каже Тенг Лі, професор кафедри машинобудування Університету Меріленда (UMD). «Його ядро ​​зроблено з графіту, а графіт складається з багатьох шарів графену, який, як було визнано, є найміцнішим матеріалом у світі. Але графітовий олівець зовсім не міцний — насправді графіт навіть використовують як мастило».

Тепер Лі та його співробітники з Університету Райса та Університету Х’юстона знайшли спосіб подолати цей бар’єр, ретельно налаштувавши молекулярну структуру двовимірних полімерів, відомих як ковалентні органічні каркаси (COF). Висновки детально описані в новому дослідженні, опублікованому в Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Це дуже захоплююча відправна точка», — сказав професор матеріалознавства та наноінженерії Університету Райса Джун Лу, який очолював команду Райса.

Використовуючи моделювання на молекулярному рівні, дослідники вивчили різні функціональні групи, тобто розташування молекулярних елементів, а потім розробили два COF з мінімальними відмінностями в структурі. Потім вони вивчили, як COF поводяться, коли їх розкладають у шари. Виявилося, що крихітні структурні відмінності призвели до істотно різних результатів.

Перший COF, як і більшість 2D-матеріалів, продемонстрував лише слабку взаємодію між шарами, і як міцність, так і еластичність втрачали, коли додавалися нові шари. Інший COF, який «демонструє сильну міжшарову взаємодію та зберігає свої хороші механічні властивості навіть після додавання кількох шарів», — сказав докторант Університету Райса Циї Фанг, один із провідних авторів статті PNAS.

На думку дослідників, це явище, швидше за все, пов’язане з водневим зв’язком. «Ми виявили за допомогою нашого моделювання, що сильні міжшарові взаємодії в другому типі COF є результатом значного посилення водневих зв’язків між його спеціальними функціональними групами», — сказав один із провідних авторів Zhengqian Pang, постдокторський дослідник UMD та член Li’s. дослідницька група.

Застосовуючи свої висновки, дослідницька група створила легкий матеріал, який не тільки в кілька разів міцніший за сталь, але й зберігає свої 2D-властивості, навіть якщо його складено в кілька шарів.

Потенційних застосувань багато. «COF можуть стати чудовими фільтраційними мембранами», — сказав Лу з Райса. «Для системи фільтрації структура функціональної групи в порі буде дуже важливою. Оскільки у вас, скажімо, брудна вода, що проходить через мембрану COF, функціональна група в порі захопить лише домішки та дозволить бажаній молекулі пройти. У цьому процесі механічна цілісність цієї мембрани буде дуже важливою. Тепер у нас є спосіб розробити дуже міцні, дуже стійкі до руйнування, багатошарові 2D полімери, які можуть бути дуже хорошими кандидатами для застосувань мембранної фільтрації».

«Іншим потенційним застосуванням є модернізація акумуляторів: заміна графітового анода на кремнієвий значно збільшить ємність сучасних літій-іонних батарей», — сказав він.

За словами Лі, результати дослідження також можуть призвести до прогресу в розробці широкого діапазону матеріалів, включаючи кераміку та метали. Кераміка, наприклад, залежить від іонного зв’язку, який утворюється при дуже високих температурах, тому розбиту кавову чашку неможливо легко виправити. Метали також вимагають кування при високих температурах. Завдяки молекулярним налаштуванням, які вивчають дослідники, подібні продукти можна ймовірно виробляти та ремонтувати без збільшення тепла.

«Хоча безпосереднім контекстом є 2D-матеріали, загалом ми є новаторськими способами використання переваг матеріалів без обмежень, які ці матеріали представляють», — сказав Лі.

Використовуючи неінвазивні методи маніпулювання нашими емоціями, можна було б зменшити кричущі жахи, які мучать наш сон. Дослідження минулого року, проведене за участю 36 пацієнтів з діагнозом кошмарний розлад, показало, що поєднання двох простих методів лікування зменшило частоту їхніх поганих снів.

Вчені запропонували добровольцям переписати свої найчастіші кошмари в позитивному світлі, а потім відтворили звук, пов’язаний із позитивними враженнями під час сну.

«Існує взаємозв’язок між типами емоцій, які ми відчуваємо уві сні, і нашим емоційним благополуччям», — пояснив у 2022 році психіатр Лампрос Перогамврос з лікарень Женевського університету та Женевського університету в Швейцарії.

«Грунтуючись на цьому спостереженні, у нас виникла ідея, що ми можемо допомогти людям, маніпулюючи емоціями в їхніх снах. У цьому дослідженні ми показуємо, що можемо зменшити кількість емоційно дуже сильних і дуже негативних снів у пацієнтів, які страждають від кошмарів».

Багато людей страждають від кошмарів, які не завжди є простим випадком кількох поганих снів. Кошмари також пов’язані з поганою якістю сну, який, у свою чергу, пов’язаний з цілим рядом інших проблем зі здоров’ям.

Поганий сон також може посилити тривогу, що, у свою чергу, може призвести до безсоння та кошмарів . Нещодавні дослідження показали, що кошмарні сни та порушення сну збільшилися під час триваючої глобальної пандемії SARS-CoV-2 .

Враховуючи те, що ми насправді не розуміємо, чому або навіть як наш мозок створює сни під час сну, лікування хронічних кошмарів є чимось на зразок виклику.

Одним з неінвазивних методів є репетиційна терапія образами, під час якої пацієнти переписують свої найболючіші й часті кошмари, щоб забезпечити їм щасливий кінець. Потім вони «репетують», розповідаючи собі цю переписану історію, намагаючись переписати кошмар.

Цей метод може зменшити частоту та тяжкість кошмарів, але лікування не є ефективним для всіх пацієнтів.

У 2010 році вчені виявили, що відтворення звуків, які люди навчили асоціювати з певним подразником, коли ці люди сплять, допомагає покращити пам’ять про цей подразник . Це було названо цільовою реактивацією пам’яті (TMR), і Perogamvros та його колеги хотіли з’ясувати, чи може це підвищити ефективність репетиційної терапії образами (IRT).

Після того, як протягом двох тижнів учасники дослідження заповнювали щоденник сновидінь і сну, усім добровольцям дали один сеанс IRT. У цей момент половина групи пройшла сеанс TMR, створивши зв’язок між позитивною версією їхніх кошмарів і звуком.

Інша половина служила контрольною групою, уявляючи менш жахливу версію кошмару, не піддаючись позитивним звукам.

Обидві групи отримали пов’язку для навушників для сну, яка відтворювала звук — фортепіанний акорд C69 — під час сну кожні 10 секунд під час швидкого сну, коли кошмари були найімовірнішими.

Групи оцінювали через два тижні додаткових записів у щоденнику, а потім знову через три місяці без будь-якого лікування.

На початку дослідження контрольна група снилася в середньому 2,58 кошмарів на тиждень, а група TMR мала в середньому 2,94 кошмари на тиждень. До кінця дослідження контрольна група знизилася до 1,02 тижневих кошмарів, тоді як група TMR впала лише до 0,19. Що ще більш обнадійливо, група TMR повідомила про збільшення щасливих снів.

Після тримісячного спостереження кількість кошмарів дещо зросла в обох групах до 1,48 і 0,33 на тиждень відповідно. Проте це все ще є вражаючим зниженням частоти кошмарів, кажуть дослідники, припускаючи, що використання TMR для підтримки IRT призводить до більш ефективного лікування.

«Ми були приємно здивовані тим, наскільки добре учасники поважали та переносили процедури дослідження, наприклад, щодня проводили репетиційну терапію образами та носили пов’язку для сну протягом ночі», — сказав Перогамврос.

«Ми спостерігали швидке зменшення кількості кошмарів, а сни стали емоційно більш позитивними. Для нас, дослідників і клініцистів, ці висновки є дуже перспективними як для вивчення емоційної обробки під час сну, так і для розробки нових методів лікування». Дослідження команди було опубліковано в Current Biology.

На запитання, чи можуть застудитися риби, можна відповісти просто: ні. Це тому, що риби не мають легень, дихальних шляхів або носа, через який можна дихати. Ось чому ви ніколи не побачите рибу з кашлем чи нежитем. Це, звичайно, не означає, що риби не можуть захворіти.

“Зябра покриті своєрідним слизом, який діє як захисний бар’єр. Коли цей слиз порушується, це може призвести до появи отворів для проникнення вірусів в організм тварини. Однак ви не визначите цю інфекцію як кашель або чхання”, – каже Наувінк із Гентського університету в Бельгії.

Віруси, що передаються через воду, еволюціонували, щоб атакувати зябра так само, як віруси, що передаються через повітря, еволюціонували, щоб атакувати легені, повідомляє Phys.org.

Наувінк зазначає, що ракоподібні, включаючи креветки, мають додатковий захист. Ці істоти неймовірно стійкі до вірусів, частково тому, що вони вкриті твердим панциром, або кутикулою.