Важнейшие достижения 2012 года

1. Фемтосекундная лазерная нанохирургия 
(д.ф.-м.н., проф. О.М. Саркисов) 

Направление ФИ №36

Созданы фундаментальные основы технологии фемтосекундной лазерной микрохирургии эмбрионов млекопитающих. Разработаны лазерные методики микрохирургии клеток и эмбрионов - оптоперфорации блестящей оболочки, манипулирования стволовыми клетками с реконструированным геномом, слияния бластомеров. С использованием разработанных методик построена технологическая цепочка генетической реконструкции предимплантационного эмбриона млекопитающих. Впервые в мире проведены лазерные микрохирургические операции получения "чистой линии" мышей. Все стадии операции проведены только с использованием лазеров, без применения иных способов реконструкции эмбриона.  

2. Энергосберегающие преимущества управляемого детонационного горения. 
(д.ф.-м.н. С.М. Фролов) 

Направление ФИ №37

В ИХФ РАН впервые в мире решена проблема реализации процесса управляемого импульсно-детонационного горения природного газа, в настоящее время идет рабочее проектирование инновационных импульсно-детонационных скоростных горелок, которые превосходят лучшие зарубежные аналоги, работающие на медленном горении (рис. 1). Разработан демонстратор ракетного двигателя нового типа – жидкостный импульсно-детонационный микродвигатель для систем стабилизации космических аппаратов, который прошел успешные огневые испытания и передан в Роскосмос. Микродвигатель может работать с управляемой частотой импульсов (до 200 Гц) и позволяет качественно повысить точность коррекции космического аппарата: становится возможным осуществлять коррекцию не по времени работы двигателя, а по количеству (и частоте) импульсов, то есть не в «аналоговом», а в высокоточном «цифровом» режиме. Получены расчетно-экспериментальные результаты (рис. 2), показывающие реальную возможность создания принципиально нового ракетного двигателя, работающего на управляемом детонационном горении керосина в кислороде и имеющего удельный импульс на 13-15% выше по сравнению с обычным жидкостным ракетным двигателем.

Рисунок 1: Общий вид полноразмерного макета-демонстратора ГИДС с водяной системой охлаждения	Рисунок 2: Мгновенные распределения давления (а), температуры (б) и массовой доли кислорода (в) в серединном сечении кольцевого зазора КСНД, работающей на раздельной подаче воздуха и водорода. Детонация распространяется справа налево.

3. Аппаратно-программная система 
(Д.ф.-м.н. Горшков А.В., д.х.н. Евреинов В.В., д.х.н. Тигер Р.П., ИХФ РАН) 

Направление ФИ №36

Разработана аппаратно-программная система, содержащая жидкостной хроматограф, позволяющий провести разделение макромолекулярной смеси на нормальной гидрофильной (HILIC) и обращенной (RP C18) фазах, и масс-спектрометр для структурной идентификации компонентов. Методика использована для анализа большого массива данных по смесям полипептидов различного происхождения.

4. Селективный оксикрекинг тяжелых компонентов попутного газа 
(д.х.н. Арутюнов В.С.) 

Направление ФИ №38

Разработана и прошла пилотные испытания принципиально новая технология селективного оксикрекинга тяжелых компонентов попутных и природных газов. Тяжелые гомологи метана, имеющие низкую детонационную стойкость и склонные к саже- и смолообразованию, конвертируются в более легкие высокооктановые соединения. Полученный газ пригоден для использования в современных газопоршневых и газотурбинных установках. Технология сохраняет исходный углеводородный потенциал топлива, не требует использования катализаторов и других расходных материалов, не создает требующих утилизации отходов. Ведется проектирование опытно-промышленной установки для газопоршневой электростанции мощностью 1,5 МВт. Технология позволяет на 20-30% сократить объем факельного сжигания попутного газа за счет его использования для собственного энергообеспечения нефтедобывающих предприятий.

5. Полимерные фотохромные композиты, получаемые импрегнацией в сверхкритическом диоксиде углерода 

Направление ФИ № 38

Впервые показано, что в полимерных фотохромных композитах, полученных импрегнацией в сверхкритическом диоксиде углерода (СК-СО2) термопластичных полимеров, содержащих донорно-акцепторные группы, индолиновыми спирооксазинами, фрагменты макромолекулярной цепи могут образовывать с окрашенными формами фотохромов комплексы с переносом зарядов, что приводит к длительной стабилизации мероцианиновых форм (В) спиросоединений с разными положениями максимумов поглощения в красной области спектра. При импрегнации в СК-СО2 полимеров в присутствии низкомолекулярных доноров электронов (толуол, дифталаты) окрашенные формы фотохромов могут переходить друг в друга. Благодаря своей фотостабильности и варьируемой скорости обесцвечивания такие материалы могут представлять большой интерес для создания трехмерных записывающих сред, голографических материалов и т.д. (Черкасова А.В., Глаголев Н.Н., Зайченко Н.Л., Кольцова Л.С., Шиенок А.И., Соловьева А.Б., ИХФ РАН; Баграташвили В.Н., ИПЛИТ РАН)

Рис.1. Предполагаемые конфигурации окрашенной формы (В) спиросоединений, образующиеся при фотовозбуждении в растворах разной полярности или при введении фотохромов в среде СК-СО2 в полимеры, с определенными донорно-акцепторными группами в структуре, с максимумами полос поглощения, отстоящими друг от друга на 70-150нм. В данной работе они зафиксированы впервые. Здесь Аи -исходная (неокрашенная) форма списросоединений, R – ароматическая часть молекул спиросоединений., В1, В2, В3 и В4 – возможные изомеры формы В.

6. Новый полимерный композиционный материал – теплопроводяший диэлектрик на основе СВМПЭ и Al 

Направление ФИ № 36

Разработанный высоконаполненный полимерный композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена в качестве матрицы и наполнителя, совмещающего микронные и наноразмерные частицы алюминия с барьерным оксидным покрытием, сочетает диэлектрические и теплопроводящие (теплопроводность до 8 Вт/мК при содержании наполнителя 58 об. %) свойства. Композиты, включающие только микронные или только наноразмерные частицы алюминия, обладают теплопроводностью не выше 3 Вт/мК даже при более высоких наполнениях. Материалы характеризуются высокой монолитностью. В материалах заинтересованы потребители, работающие в электротехнической области и электронике. (Новокшонова Л.А., Кудинова О.И., Гринёв В.Г., Крашенинников В.Г., Нежный П.А., ИХФ РАН)

Рис. 1. Зависимость теплопроводности от степени наполнения и размера частиц Al.	Рис. 2. Зависимость электропроводности от степени наполнения и размера частиц Al.