Category: Наука

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Научные сотрудники Лаборатории нелинейной фотоники ОЛФИТ Новосибирского государственного университета используют неустойчивость лазерного усиления для развития и исследования нового метода формирования импульсов в волоконном лазере. Работа проводится в рамках гранта РНФ «Неустойчивость лазерного усиления как новый эффективный механизм стационарной импульсной генерации». Проект рассчитан на три года, и по плану к концу 2026 года исследователи должны создать экспериментальные образцы короткоимпульсных источников лазерного излучения ближнего ИК-диапазона, которые являются востребованными для решения широкого круга задач в различных отраслях хозяйственной деятельности.

— В инженерии обычно стараются избегать неустойчивостей, так как они могут вызывать проблемы. Однако, иногда неустойчивости могут быть полезными, особенно если мы можем контролировать их. Например, контролируемая неустойчивость может помочь нам создать стабильные колебания с определенной частотой. Использование такой управляемой неустойчивости в лазерах позволяет обойтись без сложных модуляторов и насыщающихся поглотителей, которые обычно необходимы для генерации импульсов.  Благодаря этому можно значительно упростить конструкцию лазеров, повысить их энергоэффективность и надежность, — рассказала научный сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук, руководитель проекта Анастасия Беднякова.

Особенностями новых лазерных источников станет высокая частота следования и узкая ширина линии генерации. Это важно для совершенствования технологии «Radio over fiber», используемой в сетях 5G, а также для других телекоммуникационных систем. Основой в таких системах являются источник оптического излучения (лазерный диод) и модулятор интенсивности, который под воздействием электрического импульса за счёт модуляции создает последовательность оптических импульсов. 

— Вносимые модулятором потери значительно снижают энергоэффективность такой системы. Помимо этого для повышения пропускной способности каналов требуется увеличение плотности импульсов – частоты их следования. Для этого применяются дорогостоящие высокочастотные оптические модуляторы и генераторы электрических импульсов. Наш подход позволяет получить необходимую высокую частоту непосредственно в самом лазере. Дорогостоящий модулятор в этом случае не нужен — энергия не теряется, а перераспределяется внутри лазера, за счет чего формируются импульсы и возрастает эффективность, — объяснил основной исполнитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук Алексей Иваненко.

Ученые уже продемонстрировали первые результаты по генерации импульсов с частотами более 1 ГГц в разработанном ими волоконном импульсном лазере. Схема такого лазера очень проста, компактна и при этом весьма перспективна в плане дальнейшего развития. Сейчас команда проекта работает над более детальным исследованием предложенного подхода по формированию лазерного импульсного излучения с высокой частотой следования, а также над разработкой нового лазера, который обеспечит генерацию импульсов с мульти-гигагерцовой частотой и узкой линией оптического спектра.

Помимо источника излучения на одной длине волны ученые в рамках своего исследования намерены создать новые источники импульсного излучения, обеспечивающие синхронную двухволновую генерацию импульсов на различных длинах волн. Такие двухволновые импульсные когерентные источники широко востребованы в целом ряде приложений: от лидарных измерений различного характера (измерение дистанций, создание трехмерных лазерных сканеров крупномасштабных объектов) до исследования физических и химических свойств новых материалов и контроля процессов химического синтеза в промышленности. Кроме того, такие источники нужны для практической реализации определенных методов ВКР-спектроскопии, которая находит применение в медицинской диагностике.

— Мы намерены получить новые фундаментальные и практические знания о физике неустойчивости лазерного усиления и возможностях управления ее параметрами. Они откроют практический путь к разработке и широкому внедрению нового класса импульсных лазерных систем, использующих явления неустойчивости лазерного усиления в качестве естественного драйвера стационарных импульсных режимов генерации, способных обеспечить достижение уникальных выходных характеристик. Такие лазерные системы будут существенно более простыми в реализации и станут более надежной и недорогой альтернативой многим из используемых сегодня генераторов когерентных оптических импульсов и лазерных систем, — пояснил ведущий научный сотрудник лаборатории кандидат физико-математических наук Сергей Смирнов.

Таким образом, предлагаемые в Проекте решения и ожидаемые результаты будут соответствовать мировому уровню исследований в лазерной физике, имея  высокую степень научной новизны и сильные конкурентные преимущества.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Научные сотрудники лаборатории физических основ энергетики Физического факультета НГУ работают над созданием прототипов сенсоров, позволяющих оценивать состав капли биологической жидкости по динамике ее испарения. Основные работы проводятся силами студентов и аспирантов различных факультетов. К исследованиям также привлечены ученые других подразделений и научных организаций: эксперименты проводятся в лаборатории синтеза новых материалов института теплофизики СО РАН, а моделирование — в Центре новых функциональных материалов НГУ. Работы проводятся в рамках гранта РНФ «Развитие научных основ создания биосенсоров на базе графена» (грант №23-29-00260). По результатам исследований было выпущено несколько публикаций https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169433221019048, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S016773222302634X?via%3Dihub.

Графен — это одноатомный слой графита. Является идеальным кандидатом в качестве рабочей поверхности для различных сенсоров, так как он обладает высокими прочностными характеристиками, химической и термической стойкостью, а также высокими коэффициентами теплопроводности и электропроводности. Являясь двумерным материалом, графен автоматически обеспечивает компактность создаваемого датчика, а, учитывая его упругость, и гибкого датчика. Кроме того, графен может быть функционализирован различными способами, что может помочь достигнуть высокой селективности создаваемых устройств.  

— В настоящее время различные устройства стремительно «умнеют». Появляются различные роботы, беспилотники, технологии для умного дома и многое другое. Для адекватного взаимодействия с окружающим миром подобным устройствам необходимо иметь электронные органы чувств: осязание, слух, обоняние и вкус. Можно сказать, что в настоящее время первые две задачи успешно решены — электронный «глаз» и электронное «ухо» у нас уже есть. С электронным «носом» и «языком» дела обстоят несколько сложнее. Здесь создать компактную и эффективную систему пока не удается. Область интересов нашего коллектива как раз сосредоточена в развитии сенсорных приложений для создания анализаторов состава газа и жидкости. Количество потенциальных различных приложений здесь достаточно велико. Непосредственно текущие исследования лежат в подобласти анализа состава и динамики высыхающих капель. Уже сейчас существуют работы, в которых по анализу структуры осадков высохших капель определяют некоторые заболевания. Например, высохшие капли слюны здоровой коровы и коровы, больной бешенством, существенно отличаются. Очевидно, наличие патогенов будет влиять и на динамику испарения жидкости. Соответственно, основная идея заключается в том, чтобы создать относительно простой сенсор, позволяющий оценивать состав капли биологической жидкости по динамике ее испарения, — рассказал руководитель проекта, старший научный сотрудник кафедры физики неравновесных процессов Физического факультета НГУ, кандидат физико-математических наук Владимир Андрющенко.

Для достижения данной цели ученые проводят комплексное экспериментально-теоретическое исследование. В эксперименте исследуется динамика испарения капель на различных подложках, покрытых графеном. При моделировании соответствующей системы методом молекулярной динамики основной акцент делается на установлении основных механизмов, влияющих на исследуемый процесс.

— В нашей группе отработаны методики CVD синтеза графена, переноса на различные подложки, анализа структуры поверхностей. Относительно недавно нами было показано, что графен существенно меняет проводимость при контакте с водой. Более того, оказалось, что графен также чувствителен не только к присутствию жидкости, но и к наличию ее потока. Поэтому естественным предположением было наличие подобного эффекта и для испаряющихся капель. Основной вопрос на первом этапе заключался в том, достаточно ли чувствителен графеновый датчик для определения изменений, характерных для испаряющихся капель. Забегая вперед, скажу, что да, наши предположения подтвердились. Кроме того, у нашей группы есть существенный опыт молекулярно-динамического моделирования, в том числе и биологических систем, что может существенно помочь нам разобраться в физике изучаемых процессов, — пояснил Владимир Андрющенко.    

Ученым, задействованным в проекте, уже удалось добиться определенных результатов. Прежде всего, ими показано наличие достаточной чувствительности сенсора к динамике испарения капли. Для простейших случаев установлены воспроизводимые зависимости проводимости от геометрических параметров капли. Однако руководитель проекта считает, что впереди у коллектива бесконечно много работы: какой бы прототип не был реализован, исследователи будут стремиться повысить точность измерения, обеспечить детектирование минимального объема примесей, расширить набор базовых жидкостей, увеличить число определяемых компонент и т.д. В перспективе их усилия будут направлены на создание рабочего датчика с максимальной чувствительностью и селективностью к составу контактирующей с ним жидкости. Однако, Владимир Андрющенко подчеркнул, что это не является целью текущего проекта. На данном этапе необходимо приблизительно оценить диапазон применимости текущих датчиков и продолжить разбираться в молекулярных механизмах ответственных за их функционирование.

— Сама по себе актуальность создания электронного «языка» очевидна. Однако объективные сложности в изучении и создании данной системы не позволяют достичь существенных продвижений в данной области. К основным проблемам можно отнести одновременное обеспечение достаточной чувствительности, селективности и компактности создаваемых сенсоров. Данное обстоятельство обусловлено в коллективном взаимодействии всех молекул жидкости с создаваемыми устройствами. Продемонстрированная нашим коллективом принципиальная работоспособность подобных датчиков позволяет нам находиться на уровне передовых исследований, — сказал Владимир Андрющенко.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Инженеры центра компетенций «Оптика и сенсорика» Передовой инженерной школы НГУ разработали стенд для одного из ведущих отечественных производителей оборудования и технологий автоматизированного контроля и управления – АО «ТРЭИ». 

Стенд позволяет сократить время проверки плат на производстве от нескольких десятков минут до десятков секунд. Новая техника также поможет минимизировать человеческий фактор и ошибки при проверке оборудования. Стенд дает возможность оперативно проводить ремонт и масштабировать производство, а также сократить издержки. Для использования стенда не нужно обладать специализированными знаниями, проверка проводится в автоматическом режиме. При наличии ошибок на экране показывается неисправный узел. Исполнитель фиксирует в протоколе результаты тестов и передает платы дальше по маршруту или на ремонт.

Сергей Головин, доктор физико-математических наук, профессор РАН, директор ПИШ НГУ, уточнил:

— У исследователей появляется все больше индустриальных партнеров, которым необходимы новые модификации сенсоров — более компактные, более дешевые, с новыми характеристиками, способные заменить импортные аналоги. Это и есть одна из задач Центра компетенций «Оптика и сенсорика» ПИШ НГУ. Кроме того, обучение магистрантов на практических задачах, предоставленных промышленными партнерами, позволяет готовить востребованных специалистов, обладающих как глубокими теоретическими знаниями, так и практическими навыками. Стать специалистом или научным сотрудником в области волоконно-оптических технологий можно, пройдя обучение в ПИШ НГУ на магистерской программе «Космическое и специальное приборостроение» на треке «Оптика».

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Исследователи Отдела прикладной физики Физического факультета Новосибирского государственного университета в сотрудничестве с коллегами из Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН разработали способ увеличения удельной емкости и числа циклов зарядки-разрядки литий-ионных батарей. Это стало возможным благодаря использованию анодного материала в форме нанопорошка на основе кремния, полученного учеными отдела прикладной физики ФФ НГУ под руководством зав. отделом Александра Зарвина. Способ его синтеза недавно был запатентован вузом. Индустриальные партнеры НГУ уже высказали заинтересованность во внедрении этой разработки.

При получении нанопорошка ученые используют метод разложения кремний- и углерод-содержащих газов (пиролиз) с последующим синтезом твердых веществ кремний-углеродного состава. Для этого исходные газы путем адиабатического сжатия нагревают до высоких температур, при которых происходит разложение газов до атомарного уровня. В установке — циклическом химическом реакторе сжатия (ЦХРС), которую назвали Гипербар, в точке наибольшего сжатия, называемой верхней мертвой точкой, достигают давления 3-12 МПа, что в десятки раз превышает атмосферное. При сжатии газы нагреваются. За стадией сжатия следует стадия расширения, в ходе которой из атомов кремния и углерода образуются композитные наночастицы, составляющие основу анодного материала.

— Наряду с высокой электрической емкостью кремний характеризуется очень низкой стойкостью к циклам заряда-разряда. При заряде кремний претерпевает трехкратное увеличение объема и без каких-либо ухищрений после первых же циклов заряда-разряда структура кремния разрушается, а его емкость катастрофически падает. Создание структуры с кремниевым ядром и углеродной оболочкой представляется решением проблемы. Прочная углеродная оболочка должна обеспечить удержание кремния в ядре от разрушения, а ее высокая электропроводность обеспечивает высокие электропроводящие характеристики анода. Разработанный способ позволяет получать именно такие наночастицы размером несколько десятков нанометров с кремниевым ядром и углеродной (графеновой) оболочкой. Побочным продуктом реакции является газообразный водород, который также представляет коммерческий интерес. Способ, которым производятся нанопорошки, отличается высокой производительностью и высокой однородностью частиц порошка по размеру, что выгодно отличает его от многих других способов получения нанопорошков, — объяснил сотрудник отдела Борис Ездин.

Впервые ученые отдела получили нанопорошки во время проведения другого исследования, когда занимались конверсией природного газа на собственной установке Гипербар. Они пытались преобразовать природный газ в химически ценное сырье — так называемый синтезгаз, представляющий собой смесь угарного газа (СО) и водорода (Н2). По ходу экспериментов исследователи пришли к выводу, что можно получать еще и порошки хорошего качества — углеродные порошки в различных аллотропных формах.

— Для литий-ионных батарей весьма перспективными считаются порошки, в которых кремний совместно с углеродом образует композит. Оказалось, что именно этот порошок позволяет увеличить удельную емкость таких батарей, причем не на проценты, а в несколько раз. Для начала – в два, но это не предел. Таким образом мы получили анодный материал для литий-ионных батарей, обладающий высокой устойчивостью структуры в процессе циклирования и высокими удельными электрохимическими характеристиками. Наше изобретение может применяться при производстве литий-ионных аккумуляторов, используемых для питания крупногабаритных электростанций, гибридных и электрических транспортных средств, систем бесперебойного электроснабжения, робототехники и автономных устройств, компьютеров и мобильных телефонов, — рассказал Борис Ездин.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Выпускница бакалавриата Института интеллектуальной робототехники НГУ Дари Батурова в ходе выполнения выпускной квалификационной работы создала русско-бурятский и русско-монгольский параллельный корпус. 

Параллельный корпус — собрание текстов на одном языке вместе с переводом на другой язык. Он состоит из пар текстов на двух языках — оригинал и перевод. Помимо этого параллельный корпус может состоять из пар отдельных предложений. 

Также она обучила две модели для русско-бурятского перевода и сравнила их с лучшей моделью из ранее существовавших для данной задачи. Выяснилось, что по результатам оценки, одна из моделей, обученных молодой исследовательницей, превзошла другие существующие ранее аналоги.

 — Основная сложность состояла в том, что бурятский язык является малоресурсным. В онлайн-переводчиках он не представлен. В Интернете можно найти разве что электронные словари или разговорники. По этой причине собрать данные для создания параллельного корпуса было затруднительно. Молодежь не выражает сильной заинтересованности в сохранении и продвижении бурятского языка, передача его из поколения в поколение, к сожалению, происходит все реже. Согласно переписи населения России, в 2002 году 79% бурят указали, что владеют бурятским языком, в 2020 же году – 63%. А между тем бурятский язык внесен в «Атлас языков мира, находящихся под угрозой исчезновения» ЮНЕСКО со статусом «есть угроза исчезновения», — пояснила Дари Батурова.  

Девушка убеждена, что для сохранения и продвижения бурятского языка необходимо внедрить его в цифровое пространство. Машинный перевод представляет собой один из способов цифровизации, но из-за ограниченности данных на бурятском языке возникает такая проблема, как сдвиг данных. Сдвиг данных происходит, когда модель машинного перевода обучается на наборе данных, который не охватывает все особенности семантики, лексики и синтаксиса данного языка, из-за чего модель может выдавать неточный перевод. Для решения данной проблемы необходимо исследовать методы оценивания неопределенности нейросетевой модели для обнаружения некорректных переводов.

 — После выявления лучшей обученной модели, которая была основана на модели NLLB (No Language Left Behind), я проанализировала ее поведение при сдвиге данных с помощью методов оценивания неопределенности модели . Для этого был создан русско-бурятский параллельный корпус с аннотированными предложениями по типам ошибок, которые совершила данная модель при переводе текстов, содержащих специфические термины из научных областей. Он помог выделить лучшую метрику для определения уверенности модели в своих переводах и выявления возможных ошибок и галлюцинаций, — рассказала Дари Батурова.

Созданию алгоритма машинного перевода с русского языка на бурятский предшествовала серьезная подготовительная работа. Первыми помощниками стали родители студентки. Они поддерживали ее на всех этапах работы. Тему своей дипломной работы Дари Батурова выбрала еще в начале третьего курса и сразу занялась созданием русско-бурятского параллельного корпуса. За основу было решено взять тексты новостного информационного жанра. Благодаря гранту Республики Бурятия, который она получила ровно год назад, был заключен договор с тремя специалистами, которые с осени прошлого года занимались переводом новостных текстов. На сегодняшний день было переведено более 4 тысяч текстов, и работа в этом направлении продолжается. Ведется поиск новых переводчиков, сбор и обработка новых данных, а также дообучение нейросети.

Также помимо переводческой деятельности в рамках гранта проводился поиск уже существующих параллельных текстов. В результате было заключено сотрудничество с некоторыми организациями, находящимися в республике Бурятия, такими как Государственная служба языкового перевода Бурятии, Бурятский научный центр и другими. Они поделились имеющимися данными, которые были добавлены в параллельный корпус.

В рамках дипломной работы алгоритм, разработанный Дари Батуровой, представлен в виде кода. Однако девушка намерена преобразовать его в более доступный и удобный формат для будущих пользователей – сайт с русско-бурятским онлайн-переводчиком. С этой целью она объединила свои усилия с выпускницей Санкт-Петербургского университета Сараной Абидуевой, которая создала первую нейросетевую модель для русско-бурятского перевода в рамках своей дипломной работы. Благодаря совместной работе они создали первый в открытом доступе русско-бурятский параллельный корпус, состоящий из собранных данных в интернете и полученных текстов от различных организаций. В дальнейшем они планируют усовершенствовать алгоритм для русско-бурятского перевода и разместить сайт с ним. Дари Батурова уверена, что этот ресурс будет полезен для носителей бурятского языка и людей, изучающих его, а также исследователей языка и культуры, лингвистов, переводчиков и всех, кто заинтересован в сохранении и продвижении бурятского языка.

Модель и русско-бурятский параллельный корпус, которые были созданы Дари Батуровой, будут доступны в скором времени на Hugging Face.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Ученые Новосибирского государственного университета, Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Института катализа им. Г.К. Борескова и Института археологии и этнографии СО РАН в составе научной группы Центра коллективного пользования «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ» продолжают работу над созданием отечественного низковольтного универсального ускорительного масс-спектрометра. В текущем году работы над этим проектом получили поддержку программы «Приоритет-2030» в объеме 9 миллионов рублей.

— Мы постепенно продвигаемся к созданию низковольтного ускорительного масс-спектрометра собственного производства. Подобная работа уже была проделана более 15 лет назад, когда в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН был собрана первая большая установка УМС, которая, проработав более 10 лет для радиоуглеродного датирования, находится на модернизации, но в серийное производство она не пошла. Теперь же наша цель – наладить производство комплексов, включающих не только установку УМС для анализа С-14, но и приборы и оборудование, необходимые для всех стадий анализа редких изотопов — от пробоподготовки и изготовления мишеней до обработки полученных на УМС результатов. Мы намерены сначала конструировать и собирать отдельные узлы новой установки УМС — ионный источник, перезарядную мишень, детектор, тестировать их, одновременно с этим создавать элементы пробоподготовки и получения катодов для анализа других редких изотопов, в частности Be-10, — а потом объединить их в единый комплекс, — рассказала директор ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ», исполняющая обязанности заведующего кафедры физической химии Факультета естественных наук НГУ Екатерина Пархомчук.

В конце прошлого года был сконструирован ионный источник установки УМС. Для этого ученые провели реверс-инжиниринг ионного источника установки MICADAS. Новый источник будет обладать измененными параметрами, направленными на повышение производительности, повышение качества пучка ионов и упрощение обслуживания установки. Также был сконструирован и протестирован детектор. Его разработкой занимались специалисты ИЯФ СО РАН, основным разработчиком стала аспирант института Тамара Шакирова, которая проводила испытания детектора на отечественном ускорителе, а в этом году проведет их и на швейцарской установке MICADAS, принадлежащем НГУ. Первые испытания прошли успешно и применимость детектора для УМС была подтверждена.

Преимущество нового детектора заключается в его универсальности — он рассчитан на работу не только с С-14, как установка MICADAS, но и с другими редкими изотопами: Be-10, Al-26, I-129, как отечественный комплекс, созданный учеными ИЯФ СО РАН. По мнению разработчиков, новый детектор подходит и для крупных, и для компактных ускорительных масс-спектрометров. Одновременно с этим, он расширяет возможности ученых в области анализа редких изотопов, которые, как и радиоуглерод, могут быть верно посчитаны в выделенных и очищенных соответствующих веществах. А поскольку у них существенно разные периоды полураспада, появится возможность датировать более древние объекты и расширить направления исследований. Это важно, потому что радиоуглеродный анализ позволяет определять возраст биологических образцов не старше 75 тысяч лет, а например анализ Ве-10 в геологических объектах — изучать историю происхождения и развития рельефа, хронологию ледников и многое другое. К тому же появится возможность количественно оценивать климатические процессы, которые происходили на нашей планете сотни тысяч лет назад, и прогнозировать будущие.

— В этом году мы планируем произвести все детали нового ионного источника и, возможно, его сборку. Конструкторская документация была подготовлена еще в прошлом году, а на этот год запланирована выточка деталей, создание элементов ионного источника и его сборка. Часть работ будет выполнена в мастерских ИЯФ СО РАН, а тестирование планируется провести на испытательном стенде, — пояснила Екатерина Пархомчук.  

Проведена модернизация графитизатора – добавлены опции, позволяющие создавать графитовые мишени из песков, суглинков, донных осадков и меченых биологических веществ. Ранее для изготовления мишеней необходимой массы из образцов песка было необходимо многократно сжигать пробу. Многократные процедуры приводят к накоплению ошибки в результате увеличения изотопного сдвига и, следовательно, могут исказить радиоуглеродный возраст образца. Теперь же достаточно однократного сжигания большего объема песка, глины или донных осадков, содержащих малое количество углерода, чтобы получить достаточное количество материала для изготовления графитовой мишени. Такое однократное воздействие на образец существенно увеличивает достоверность датирования.

Создание собственного производства отечественного низковольтного ускорительного масс-спектрометров позволит решить кадровую проблему, с которой сталкиваются пользователи данной аппаратуры во всем мире. Екатерина Пархомчук отметила, что на Физическом факультете НГУ готовят высококвалифицированных специалистов по ускорительной физике, но именно специфика ускорительной масс-спектрометрии пока не поддержана кадрами — студентами, аспирантами, магистрантами, а также специалистами более высокого уровня.

— Подготовка таких кадров возможна только при производстве данного мультидисциплинарного комплекса, который включает не только сам ускорительный масс-спектрометр, но также химическую пробоподготовку и установку графитизации. В процессе его создания возможно подготовить необходимых специалистов, которые в дальнейшем смогут справиться со всеми многочисленными проблемами, возникающими при эксплуатации оборудования, уверенно владеть знаниями в области физики ускорительной масс-спектрометрии, понимать специфику создания катодов-мишеней для разных видов исследований. Это необходимо, чтобы произведенные в будущем ускорительные масс-спектрометры стабильно работали, а не простаивали по причине поломок. На данном этапе мы готовы работать со студентами и аспирантами, которые хотели бы связать свою научную деятельность с развитием метода ускорительной масс-спектрометрии, — сказала Екатерина Пархомчук.

Новый российский комплекс ускорительной масс-спектрометрии универсального назначения совместит в себе все преимущества уже имеющихся в Новосибирском научном центре приборов, каждый из которых подтвердил свою точность радиоуглеродного датирования на международном уровне. Работы над его созданием стартовали в прошлом году. При эффективной поддержке работ комплекс УМС будет готов через 5 лет и в дальнейшем планируется его запуск в серийное производство.

Справка:

Метод ускорительной масс-спектрометрии базируется на подсчете количества атомов радиоактивного изотопа углерода С-14 в исследуемом образце. На нашей планете он встречается крайне редко. Ежегодно на Землю из стратосферы попадает около 7,5 кг С-14. Общее его количество на нашей планете – всего 80 тонн, большая часть находится в растворенном в океанах углекислом газе.

Ускорительные масс-спектрометры, функционирующие в Новосибирске, работают только с  твердыми катодами-мишенями. В случае радиоуглеродного датирования мишенью может быть только графит. Поэтому образец органического вещества должен быть предварительно очищен и пропущен через так называемый графитизатор. Предварительно из костей извлекают коллаген, из почвы – гуминовые кислоты, из древесины – целлюлозу. Выделенные вещества, а также любые другие углеродсодержащие материалы, например, органическое вещество почв или осадков, метан и другие углеводороды, растворенное в воде органическое вещество и др. сжигают для получения углекислого газа. Для датирования углекислого газа, растворенного в подземных водах и источниках, его улавливают путем связывания в карбонаты металлов и перевозят в лабораторию, где твердое вещество нагревают и снова получают углекислый газ. В свою очередь углекислый газ проходит многостадийную процедуру очистки и восстановления, которую называют графитизацией. Имеется несколько типов графитизаторов, различающихся способом очистки и выделения углекислого газа из получаемой после сжигания вещества смеси газов. В российском графитизаторе – это селективная сорбция углекислого газа на оксиде кальция, а в швейцарском – хроматографическое разделение смеси и улавливание CO2 в цеолитной ловушке. И в том, и в другом случае получившийся чистый углекислый газ отправляют в отдельную пробирку с катализатором графитизации — порошком железа – и подают водород в нее. Далее, убирая из зоны реакции образующуюся воду, пробирку нагревают до тех пор, пока весь углекислый газ не превратится в чистый элементарный углерод, называемый не совсем корректно “графит”.

Полученный образец графита запрессовывается и отправляется в ускорительный масс-спектрометр, где происходит ионизация вещества под воздействием пучка ионов цезия. Считается, что отрицательно заряженные ионы азота, основной изотоп которого имеет ту же массу 14, что и радиоуглерод, нестабильны и не попадают в ионный пучок, поэтому на этой стадии происходит очистка ионного пучка от азота. Затем ионы углерода разгоняются до миллиона вольт и проходят через перезарядную мишень, в качестве которой в российском ускорительном масс-спектрометре используются пары магния, а в швейцарском – гелий. Перезарядка позволяет очистить ионный пучок от других изобар – молекул 13СН и 12СН2. Потом ионы поворачиваются в магнитном поле, разделяются по массам и попадают в детектор частиц, где происходит поштучный подсчет атомов определенной массы.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Суперкомпьютер «Оракул» на базе Новосибирского государственного университета (НГУ) стал финалистом ежегодной деловой премии в области цифровых технологий CIPR Digital. В 2024 году было подано 480 заявок на участие в премии от ведущих российских компаний, ведомств и субъектов РФ. В составе жюри CIPR Digital — Максут Шадаев, министр цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ; Рената Абдулина, председатель Ассоциации крупнейших потребителей ПО и оборудования; Сергей Наквасин, директор Национального центра развития искусственного интеллекта при Правительстве России; Сергей Плуготаренко, генеральный директор АНО «Цифровая экономика» и другие представители ИТ-отрасли. По итогам голосования экспертов и жюри, новосибирский суперкомпьютер «Оракул» занял почетное 2 место в номинации «Цифровой прорыв в промышленности». 

Суперкомпьютер «Оракул» находится в Центре Национальной технологической инициативы (НТИ) по Новым функциональным материалам на базе НГУ (ЦНФМ). Его назначение — ускорить как разработку новых типов материалов, так и проектирование на их основе изделий для промышленных предприятий. Суперкомпьютер позволяет сотрудникам ЦНФМ сократить время на выполнение сложных математических расчетов в среднем в 10-12 раз и таким образом увеличить количество выполняемых заказов в месяц в среднем на 30%. Как следствие, ЦНФМ имеет возможность повысить свою значимость среди заказчиков наукоемких исследований и увеличить объем средств, поступающих в университет.

— Основная задача нашего Центра — создание и ускоренный вывод на рынок новых типов материалов и продуктов на их основе, которые найдут применение при проектировании деталей, конструкций и изделий в авиационной, космической, энергетической и других отраслях. Поэтому при реализации проекта суперкомпьютера мы обращали особое внимание не только на высокую  производительность вычислительного кластера, но и на наличие отечественной компонентной базы и программного обеспечения. Мы ценим профессионализм команды компании K2Tex, которая решила задачу  формирования такой сложной архитектуры суперкомпьютера. Мы дальше вместе работаем над развитием и масштабированием суперкомпьютера для достижения целей Центра, — отмечает  и.о. директора ЦНФМ Тимур Бъядовский.

HPC-кластер потребовался Центру НТИ для разработки новых функциональных материалов с заданными свойствами. В их числе — инновационные композиционные электрохимические покрытия, перспективные магнитные и огнеупорные материалы. Кроме того, вычислительные мощности «Оракула» необходимы для ключевых проектов Центра НТИ, связанных с применением технологий машинного обучения и искусственного интеллекта (ИИ). К ним относятся разработка прототипа цифрового паспорта материала и его информатизация (материал как элемент Интернета вещей), создание цифровых двойников технологических процессов. 

— В последние годы у нас значительно выросло число запросов на суперкомпьютерные вычислительные кластеры, причем это как пилотные, так и промышленные внедрения. Ведь если раньше западные производители предлагали их как моновендорные решения в отлаженных конфигурациях, то сегодня суперкомпьютер — это штучная работа, выполненная с учетом уникальных запросов заказчика. Эксперты К2Тех самостоятельно подобрали компоненты и спроектировали архитектуру «Оракула» под задачи Центра НТИ в соответствии с требованиями импортозамещения. В условиях роста спроса мы не стоим на месте: постоянно повышаем уровень экспертизы команды и подключаем к ней все больше специалистов. И в перспективе логичным шагом будет вывести наши компетенции по HPC-кластерам в отдельное подразделение, — заявляет руководитель направления ИТ-инфраструктуры К2Тех Алексей Зотов.

Эксперты К2Тех развернули суперкомпьютер на 11 узлах. При этом заложенные решения позволяют масштабировать построенный кластер. Вычислительная подсистема состоит из 392 процессорных ядер, установленных в 7 высокопроизводительных серверах. Обмен данными между серверами обеспечивает первый российский интерконнект «Ангара» разработки АО «НИЦЭВТ». Номинальная скорость передачи данных — не менее 75 Гбит/c, без блокировок и с низкими задержками. Ожидаемая пиковая производительность суперкомпьютера — не менее 47 Тфлопс. Отказоустойчивая подсистема хранения построена на базе платформы OpenZFS с доступом по протоколу NFS. Вместимость хранилища — не менее 40 Тбайт данных. Система управления кластером на основе СПО размещена на ресурсах платформы виртуализации zVirt российского разработчика Orion soft. Также К2Тех спроектировал систему электроснабжения на российских источниках бесперебойного питания Mirotek для непрерывного питания оборудования вычислительного кластера.

О премии CIPR Digital:

Премия CIPR Digital — ежегодная деловая премия в области цифровых технологий, направленная на популяризацию российских проектов и разработок в области экономики данных. Премия традиционно проходит в рамках конференции «Цифровая индустрия промышленной России» (ЦИПР). CIPR Digital-2024 проходит при поддержке Минцифры России, Минпромторга России, Минприроды России и АНО «Цифровая экономика». 

О центре НТИ по Новым функциональным материалам:

Центр компетенций НТИ «Моделирование и разработка новых функциональных материалов с заданными свойствами» создан в 2021 году на базе Новосибирского государственного университета по результатам конкурсного отбора на предоставление грантов на государственную поддержку центров НТИ на базе образовательных организаций высшего образования и научных организаций в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации № 1251 от 16.10.2017. Основной миссией Центра является создание единой цифровой платформы технологий и инструментов разработки функциональных материалов с заданными свойствами и изделий из них, существенно влияющих на рыночный потенциал конечных продуктов мировых рынков НТИ и технологических проектов-маяков.

О компании К2Тех:

К2Тех – эксперт ИТ-рынка по системной интеграции, разработке программных решений и сервисной поддержке. Более 15 лет реализует проекты в области инженерной, аппаратной и программной инфраструктуры, информационной безопасности, пользовательского ПО и бизнес-приложений. 

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Сотрудниками Центра трансфера технологий и коммерциализации Новосибирского государственного университета (ЦТТК НГУ) разработано техническое решение, а НГУ получен патент на способ и устройство для разрушения цементного камня за обсадной трубой нефтяной скважины.

Как известно, при бурении скважины для ее укрепления и предотвращения осыпания грунта устанавливается специальная труба — обсадная колонна. В свою очередь, эту трубу, во избежание перетока воды из одного пласта в другой, что мешает добыче нефти из него, изолируют цементным камнем, причем глубина такой изоляции может достигать 3 км.

Однако, если в дальнейшем при консервации или ремонте скважины эту трубу приходится извлекать, встает непростая задача — предварительно разрушить этот цементный камень. Такая же ситуация возникает при применении популярной сейчас в добывающей промышленности технологии врезки горизонтальных скважин с целью повысить добычу нефти.

Обычно для извлечения обсадной трубы последовательно применяют две фрезы: первой разрезают саму трубу, а второй — бетон вокруг нее. Однако, если фреза по металлу задевает бетон, или наоборот, фреза для бетона задевает осколки металла, оставшиеся от резки трубы, то они быстро изнашиваются, выходят из строя, что приводит к заметному удорожанию проводимых работ. 

— В связи с этим, около года назад представители одной из нефтедобывающих компаний обратились к нам с предложением разработать иной способ разрушения цементного камня, с помощью которого можно было бы снизить затраты, сохранив эффективность работ, — рассказал заместитель директора ЦТТК НГУ, к.т.н. Андрей Савченко.

Ученые Новосибирского университета предложили решение, которое работает на ином принципе: трубу не разрезают, а с помощью специального устройства деформируют вдоль продольной оси из круглой в эллипс, не разрушая трубу при этом. 

— Сначала это происходит в одном направлении, а потом — с поворотом на 90 градусов. В результате, цементный камень за ней крошится, после чего саму трубу относительно просто извлечь на поверхность, — объяснил Андрей Савченко.

В настоящий момент, помимо самой системы деформации трубы, в ЦТТК НГУ разработана технология ее применения в различных режимах, включая ударный, если эта деформация не разрушит все участки цементного камня, а также специальное устройство для извлечения трубы из скважины.

После получения патента, следующим этапом работы является изготовление прототипа системы, для демонстрации ее работы на стенде, например, на специализированных выставках. А уже в следующем году разработчики рассчитывают совместно с промышленным партнером подобрать подходящие объекты для проведения испытаний в полевых условиях.

Перспективы внедрения этой технологии, по мнению ученых, довольно хорошие. Многие скважины, которые эксплуатируют сегодня, были пробурены еще в 1960-70-х годах прошлого века, и задачи по их ремонту и консервации встают намного чаще, чем раньше. Одновременно, как отмечалось выше, набирает популярность технология горизонтального бурения, позволяющая извлекать дополнительные объемы нефти из уже иссякающих месторождений. Все эти работы требуют извлечения старых труб из скважин с предварительным разрушением цементного камня.

Кроме того, эта разработка может оказаться интересной не только для нефтедобычи. Цементный камень присутствует и в газодобывающих скважинах, а также на угольных месторождениях, где с помощью схожих со скважинами конструкций осуществляют дегазацию. И, соответственно, периодически также возникает задача извлечения труб с разрушением цементного камня вокруг них.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Центр коллективного пользования «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ—ННЦ» успешно прошел 7-й международный кросс-тест лабораторий, занимающихся радиоуглеродным датированием. Информация об этом опубликована в журнале «Radiocarbon» в конце апреля.

Международный кросс-тест The Glasgow International Radiocarbon Inter-comparison (GIRI) — выявляет достоверность определения содержания редкого изотопа — С-14 — и сравнивает результаты множества лабораторий по всему миру. Для проведения процедуры в Школе математики и статистики Университета Глазго были созданы идентичные комплекты из 17 различных образцов, которые представляли собой неподготовленные материалы, такие как ячменная шелуха, китовая кость, отдельные годичные кольца деревьев и фрагменты древесины, а также заранее выделенные и очищенные целевые вещества – целлюлозу и гуминовые кислоты. Лаборатории получили комплект образцов и через несколько месяцев должны были предоставить результаты УМС-анализа. Испытание лабораторий проходило путем «слепого тестирования»: история образцов и возраст биологических объектов лабораториям не сообщались, хотя некоторые образцы уже были проанализированы ранее во время нескольких предыдущих кросс-тестов.

ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ—ННЦ», в состав которого входят Новосибирский государственный университет, Институт ядерной физики СО РАН имени Г.И. Будкера, Институт археологии и этнографии СО РАН и Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, получил комплект GIRI в ноябре 2021 года.

— В ходе подготовительной работы нами был выполнен анализ древесных фрагментов оптической микроскопией для выяснения количества годичных колец в каждом образце, в процессе которого удалось даже идентифицировать вид деревьев – дуб, лиственницу и дерево каури. Затем были проведены необходимые химические процедуры: из кости выделен коллаген, а из образцов древесины и ячменной шелухи — целлюлоза. Затем последовала серия независимых экспериментов с использованием в разных сочетаниях двух имеющихся в распоряжении ЦКП установок УМС и двух графитизаторов. Это была «тройная работа» по датированию, поскольку в центре функционируют две установки УМС — УНУ УМС ИЯФ («Уникальная научная установка (УНУ) УМС ИЯФ») и MICADAS — и два графитизатора — AGE-3 и ACS. В итоге были проведены три независимых серии экспериментов с максимально возможным количеством образцов в каждой серии: ACS + MICADAS, AGE-3 + MICADAS и AGE-3 + УНУ УМС ИЯФ. Требовалось правильно выполнить все химические процедуры, проанализировать и учесть «фоновые» образцы, измерить изотопные сдвиги и провести нормировку показаний исследовательских образцов относительно стандартных. Полученные результаты мы отправили в Глазго в марте 2022 года и с некоторым волнением стали ждать результатов, — рассказала директор ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ—ННЦ» Екатерина Пархомчук.

В сентябре 2022 года же года в Техническом университете Цюриха состоялось масштабное международное мероприятие – объединенное собрание сразу двух международных конференций: 24th Radiocarbon Conference и 10th 14C & Archaeology, собравшее более тысячи человек со всего мира. Во время конференции один из организаторов GIRI профессор Мариан Скотт выступила с докладом и огласила предварительные «consensus» результаты, полученные лабораториями и известные ранее.

 — Мы были рады узнать, что все 17 образцов продатировали верно, тем самым был подтверждн высокий уровень работы наших установок графитизации и ускорительной масс-спектрометрии, продемонстрирован верный выбор методик и процедур пробоподготовки в химической лаборатории, а также показана правильность обработки и выдачи результатов, — сказала Екатерина Пархомчук.

Ежегодно в ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ—ННЦ» обрабатывается несколько сотен образцов от заказчиков со всех уголков России и ближайшего зарубежья, производится около 1500 графитовых мишеней и проводится их изотопный анализ. Кросс-тест позволил выявить ограничения, слабые и сильные стороны каждого из приборов, которые используются для радиоуглеродного датирования, сотрудниками накоплен уникальный опыт создания и технического обслуживания комплексов УМС, которыми в России располагает только данный ЦКП. В планах – расширение функционала центра на другие редкие изотопы и создание собственного производства комплексов для обеспечения растущей потребности в УМС-анализе различных материалов. Проект по разработке прототипа первого отечественного УМС реализуется в рамках программы стратегического лидерства «Приоритет 2030» национального проекта «Наука и университеты». 

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Сотрудники Центра трансфера технологий и коммерциализации Новосибирского государственного университета (ЦТТК НГУ) запатентовали новый способ удаления асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), которые образуются в насосоно-компрессорных трубах (НКТ) в процессе нефтедобычи.

Отложения тяжелых фракций нефти в трубах является серьезной проблемой, вызывающей осложнения в работе скважин, с которой так или иначе сталкиваются практически все российские нефтедобывающие компании.

— Этот процесс может привести к полной закупорке НКТ, прекращению потока нефти из скважины и серьезным повреждениям установленного в ней насосного оборудования, — объяснил заместитель директора ЦТТК НГУ, к.т.н. Андрей Савченко.

Стандартная процедура по устранению таких отложений подразумевает остановку работы скважины, извлечение из нее до двух километров труб, локализацию мест образования пробок и прочистку их механическим способом с постоянным нагревом. Часто это невозможно осуществить на месте и трубы приходится вывозить с месторождения на специальные площадки. После прочистки все оборудование необходимо вновь спустить в скважину.

 Очевидно, что каждая такая операция (а она, в зависимости от состава нефти на месторождении, может потребоваться не один раз в год) требует немалых затрат и остановки работы скважины на существенный период времени. Преимуществом способа устранения АСПО, запатентованным Новосибирским университетом, является то, что очистка производится внутри скважины, позволяя существенно сэкономить время и средства, а порой — и вовсе обойтись без остановки нефтедобычи.

В основе способа лежит созданная профессором кафедры гидродинамики ММФ НГУ, д.ф.-м.н. Сергеем Сухининым горелка и химический состав для нее, обеспечивающий такой режим горения, который эффективно устраняет отложения, не повреждая при этом самой трубы. Детальный способ применения горелки, описав перечень технологических операций, который и защищен патентом, разработали его коллеги из ЦТТК НГУ.

— Этот проект сразу имел четкую прикладную направленность. Мы провели технический совет с представителями компании «Газпромнефть» и в дальнейшем строили свою работу на основе полученного от них технического задания, — подчеркнул Андрей Савченко.

Ранее ученые уже испытали горелку на парафиновых отложениях в лабораторных условиях. В настоящее время, совместно с заказчиком, идет подбор площадок уже для полевых испытаний, где устройству придется бороться с отложениями в скважинах, содержащими механические примеси.

— Это гораздо более сложная задача, и если наш метод покажет свою способность эффективно с ней справляться, это открывает для него перспективы по выходу на рынок и широкое масштабирование, — отметил Андрей Савченко.

Востребованность метода подтверждает и то, что интерес к разработке уже сейчас проявляет и ряд других нефтедобывающих компаний. В том числе потому, что сегодня на мировом рынке нет аналогичных решений, позволяющих с высокой степенью надежности очищать трубы без извлечения их из скважин. А само его применение не требует приобретения дорогостоящего специализированного оборудования.

— Если говорить о внедрении метода, то университет может взять на себя, сам или в партнерстве с какой-нибудь компанией, производство состава для горелок. А далее возможны два варианта: либо очисткой скважины займутся непосредственно специалисты нефтедобывающей компании, либо перепоручат нефтесервисной компании, которая возьмет наш метод на вооружение, — рассказали в ЦТТК НГУ.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Please note; This information is raw content directly from the information source. It is accurate to what the source is stating and does not reflect the position of MIL-OSI or its clients.