Кремний заставили "таять наоборот"

Физики экспериментально показали, что кремний может "таять наоборот" - то есть переходить из твердого состояния в жидкое не при нагревании, а при охлаждении. Работа ученых опубликована в журнале Advanced Materials. Коротко исследование описано в пресс-релизе Массачусетского технологического института (MIT), сотрудники которого принимали участие в работе.

Способность к обратному таянию (retrograde melting) известна для небольшого количества "хитрых" материалов, например сплава плутония и железа в определенных пропорциях. В 2007 году группа ученых предположила, что при некоторых условиях кремний также может таять при понижении температуры. Для того чтобы запустить в кремнии обратное таяние, необходимо добавить в материал некоторые металлы - медь, никель и железо - в определенных пропорциях.

В ходе нового исследования ученые создали такой материал и изучили его свойства при нагревании и охлаждении. Для этого физикам пришлось сконструировать особую микроскопическую установку, способную работать при высоких температурах. Чтобы получить "обратно тающий" кремний специалисты расположили слой примесных металлов между двумя прослойками "обычного" кремния. Получившийся "бутерброд" нагревали до температуры, достаточной для того, чтобы металлы растворились в кремнии, но сам кремний еще не начал плавиться (здесь речь идет о "нормальном" плавлении, которое происходит при 1414 градусах Цельсия).

Количество металлов было рассчитано таким образом, чтобы при их растворении кремний превратился бы в пересыщенный раствор - то есть содержание растворенных в нем веществ оказалось бы больше, чем это возможно в нормальных условиях. При постепенном охлаждении смеси ниже 900 градусов кремний начинал плавиться, а примесные металлы выпадали в осадок в образовавшуюся жидкую фазу.

Как отмечают авторы работы, свойство кремния к обратному таянию позволит разработать новые процедуры его очистки от загрязняющих примесей - после того как металлы выпадут в жидкую фазу, оставшийся кремний останется очень чистым. Такой кремний необходим для создания некоторых электронных устройств.

В клетках позвоночных впервые нашли водорослей-симбионтов

Ученые впервые обнаружили в клетках позвоночных животных одноклеточных водорослей-симбионтов. До сих пор считалось, что иммунная система позвоночных не может "допустить" постоянное проживание в клетках "чужаков". О своих результатах исследователи доложили на девятом международном конгрессе по морфологии позвоночных, который проходил в городе Пунта-дель-Эсте в Уругвае. Коротко о работе пишет портал Nature News.

Симбиоз между саламандрами Ambystoma maculatum и фотосинтезирующими водорослями Oophilia amblystomatis известен биологам уже давно - водоросли живут в икринках, питаясь азотсодержащими отходами растущего эмбриона. Развивающееся животное, в свою очередь, получает от водорослей кислород, который является побочным продуктом фотосинтеза.

До сих пор считалось, что O. amblystomatis обитают только снаружи от эмбриона, однако авторы новой работы показали, что это не так. Ученые исследовали икринки A. maculatum при помощи флуоресцентной микроскопии (этот метод позволяет видеть содержащийся в водорослях хлорофилл), а также туннельной электронной микроскопии. Оказалось, что водоросли находятся не только вне эмбриона, но также и в его клетках, причем каждую клетку водоросли окружают митохондрии саламандры. Митохондрии - это органеллы, которые производят для клетки энергию, используя для этого кислород и углеродсодержащие вещества. Таким образом, местоположение O. amblystomatis указывает, что саламандры прямо используют их для получения энергии.

Ученые не исключают, что водоросли могут передаваться эмбриону от матери - O. amblystomatis были обнаружены в яйцеводах взрослых самок саламандр, откуда они могут попадать в икринки. Кроме того, исследователи предлагают и другой механизм - водоросли могут заселять икринки на стадии, когда у эмбриона формируется нервная система. В этот момент происходит большой выброс содержащих азот отходов метаболизма, который должен привлекать водоросли.

Пока авторы не могут объяснить, как водорослям удается выживать в клетках саламандры. Иммунная системы позвоночных "настроена" таким образом, что она уничтожает любые клетки или ткани, не являющиеся собственными клетками или тканями организма. Ученые предполагают, что у саламандр может "работать" несколько иной механизм - эти животные способны отращивать себе новые конечности, и почти все клетки взрослых животных являются плюрипотентными, то есть могут превращаться в другие клетки организма. Из-за этой особенности клетки саламандр могут как-то иначе обучаться распознавать "чужаков".

Недавно ученые смогли обнаружить еще один необычный пример симбиоза - анализ ДНК паразитических ос показал, что выделяемые ими токсины представляют собой вирусные частицы нудивирусов - группы вирусов, заражающих членистоногих.