Группа учёных объявила о найденной части человеческой ноги в Ворансо-Милле (Woranso-Mille), область Афар республика Эфиопии, возраст которой насчитывает 3,4 миллиона лет, сообщает «WordScience.org».

Окаменелость ноги не принадлежит к вымершему виду «Люси» (Lucy), «Австралопитеку афарскому» (Australopithecus afarensis) — ранее известному предку человека. Исследования нового образца доказывает, что в промежутке между 3-мя и 4-мя миллионами лет назад, существовали несколько разновидностей человеческого предка с различными способами передвижения.

Данные анализы будут опубликованы 29-го марта 2012-го года в журнале «Nature» (Природа).

«Часть ноги найденная в феврале месяце 2009-го года в Буртеле (Burtele) ясно показывает, что 3,4 миллиона лет назад предки человека «Люси», которые передвигались в вертикальном положении на обеих ногах, не являлись единственным видом, обитающим в этом регионе Эфиопии», — сказал ведущий автор и руководитель проекта доктор Йоханнес Хайле Селассие, куратор физической антропологии в Кливлендском музее естествознания (The Cleveland Museum of Natural History). «Этот вид сосуществовал с близкими родственниками, которые владели более искусным лазаньем по деревьям, подобно роду «Ардипитеки» (Ardipithecus ramidus), который проживал 4,4 миллиона лет тому назад».

Часть ноги является первым свидетельством наличия, как минимум двух предков человека, передвигающиеся разными способами, но одновременно живущими в восточной Африке около 3,4 миллионов лет назад. В то время, как большой палец ноги вида «Люси» находился на ровне с другими четырьмя пальцами (свидетельствует о передвижении на двух ногах), у ноги найденной в Буртеле большой палец был очень маленьким, как у рода «Ардипитеки».

«Это открытие было довольно шокирующим», — говорит соавтор проекта и со-руководитель доктор Брюс Латимер из «Case Western Reserve University». «Эти элементы представляют собой окаменелые кости, которые мы никогда не видели раньше. В то время, как цепкий большой палец ноги мог перемещаться поперёк, исследователи не обнаружили никакого расширения сверху сустава, который учитывает расширенный диапазон движения, необходимого для отталкивания от земли при вертикальной ходьбе. Вероятнее всего, этот человек весьма неуклюже передвигался по земле».

В связи с отсутствием связанного черепа или зубных элементов, новому частичному экземпляру ноги пока не присвоена разновидность.

Окаменелости были найдены под слоем песчаника. «С помощью аргонового радиоактивного метода датировки, учёные смогли определить возраст — немного моложе 3,46 миллионов лет», — сказал соавтор исследования доктор Беверли Сейлор из «Case Western Reserve University». «Благодаря найденным поблизости окаменелостям рыб, крокодилов и черепах, а также основываясь на физические и химические характеристики отложений стало ясно, что в этом месте простиралась река с прилегающими к ней открытыми лесами и кустарниками», — сказал Сейлор.

Cогласно новому исследованию медицинской школы Стэнфордского университета, человеческие опухоли, пересаженные в лабораторных мышей, исчезли после того, как в них внедрили антитела, сообщает «WordScience.org». Те самые антитела работают по принципу маскировки «флажка» белка на раковых клетках, который защищает их от макрофагов и других клеток в иммунной системе. Учёные достигли хороших результатов в работе с человеческой грудью, яичником, мочевым пузырём, головным мозгом, печенью и образцами рака простаты.

Это первое лечение антителом, которое, как показали результаты, эффективно помогло против множества человеческих опухолей.

«Блокирование сигнала, под названием don’t-eat-me (не ешьте меня), предотвращает рост рака у человека. Данная терапия минимально токсична для организма человека», — заявил Ирвинг Вейссмен, преподаватель патологии и заведующий «Stanford’s Institute of Stem Cell Biology and Regenerative Medicine» и «Ludwig Center for Cancer Stem Cell Research and Medicine» в Стэнфорде. «Это окончательно доказывает, что белок под названием «CD47», является отличным инструментом в раковой терапии». Также учёные зафиксировали, что благодаря лечению антителами, опухоли перестали метастазироваться по всему телу животных.

«Естественно эта работа стала захватывающей и в дальнейшем вызовет международную волну исследований, разработанных, чтобы преобразовать эту стратегию в полезные методы лечения», — сказал Роберт Вайнберг, доктор философии и преподаватель биологии в «Whitehead Institute for Biomedical Research», штат Массачусетс. «Мобилизация иммунной системы, созданная для поражения опасных опухолей, была давнишней целью многих исследователей в области рака в течение многих десятилетий».

Об этом исследовании было рассказано 26-го марта 2012-го года на слушаниях в Национальной академии наук.

Предыдущая работа, проходящая в лаборатории Вайсмана, показала, что «CD47» обычно появляется на поверхностях стволовых клеток крови, чтобы защитить их от иммуноцитов, названных макрофагами. Макрофаги патрулируют клетки, ища признаки проблем в форме захватчиков, но иногда они запираются в неправильные клетки. «CD47» в свою очередь освобождает клетки, захваченные макрофагами по ошибке.

Вайсман и его коллеги показали, что некоторые типы раковых клеток образуются из крови, например при таких болезнях, как лейкемия и лимфома. В 2010-ом году они нашли, что блокирование «CD47» с определённым антителом (с добавлением другого, чтобы стимулировать смертельный признак макрофагов) может вылечить некоторые случаи человеческой неходжкинской лимфомы у мышей.

В текущем исследовании Виллингхэм и Волкмер собрали множество хирургических образцов человеческих опухолей, включая яичниковые, грудные, мочевого пузыря, головного мозга, печени и простаты. Чтобы провести эксперимент, они пригласили на помощь клинических экспертов со всех медицинских школ, включая тех, которые специализируются на онкологии, урологии, акушерстве и гинекологии, радиационной онкологии, нейрохирургии, гематологии, патологии, отоларингологии и гепатологии.

Они показали, что почти каждая человеческая раковая клетка, которую они исследовали с применением «CD47», в среднем, приблизительно в три раза больше, чем нераковая. Кроме того, люди, раковые клетки которых показали большое количество «CD47», склонны к более низкой продолжительности жизни, чем люди с подобными раковыми образованиями, в которых содержания «CD47» значительно меньше.

После двух недель исследования, при котором были рассмотрены животные с антителом «anti-CD47», стал известен результат. Исследователи увидели, что большинство опухолей начинали сжиматься и даже, в некоторых случаях исчезать в течение нескольких недель лечения с антителами. В одном случае лечение антителами помогло пяти мышам. Когда опухоль исчезла, лечение было прекращено. Мыши проверялись в течение четырёх месяцев, но признаков повторной опухоли обнаружено не было.

«Эти результаты показали, что антитела «anti-CD47» могут резко затормозить рост человеческих опухолей, блокируя способность «CD47» передать сигнал don’t-eat-me макрофагам», — завершили авторы.

Согласно новому исследованию, опубликованному 26-го марта 2012-го года в «Nature Geoscience», учёные пересмотрели огромные изменения в земной коре, которые повлияли на эволюцию человека, сообщает «WordScience.org».

Большой африканский разлом или великая рифтовая долина, протянувшаяся по территории нескольких стран Восточной Африки. Она является родиной человеческого рода, которой потребовалось намного больше времени для развития, чем считалось до недавнего времени.

«Теперь мы полагаем, что западная часть рифтовой долины образовалась около 25 миллионов лет назад и имеет такой же возраст, что и восточная часть, хотя более ранние исследования утверждали, что она моложе», — сказал Майкл Готфрид, доцент геологического наук из университета штата Мичиган (Michigan State University). «Значение состоит в том, что рифтовая долина является важным местом в жизни приматов и в конечном итоге в эволюции человека, а наше исследование имеет большое значение для охраны окружающей среды и изменения ландшафта, который формируют фон для этой эволюционной истории».

Готфрид работал с международной командой во главе с Эриком Робертсом из австралийского университета имени Джеймса Кука (Australia’s James Cook University), который добавил, что выводы имеют важное значение для понимания изменения климата, моделей эволюции животного мира и развития уникального ландшафта Африки.

Руква (сегмент западного отделения) является примером расходящихся границ пластины, где тектонические силы Земли разделили пластину и создали новую континентальную кору. Рифтовая система Восточной Африки состоит из двух основных сегментов: Восточная ветвь, которая проходит через Эфиопию и Кению, а также западная ветвь, которая образует гигантскую дугу от Уганды до Малави, связывая известные озёра восточно-африканского раскола.

Традиционно, Восточная ветвь считается гораздо старшей, развившаяся на 15 — 25 миллионов лет раньше, чем Западная.

Это исследование предоставляет новые свидетельства того, что два раскола развились приблизительно в одно и то же время, хотя до недавнего момента возраст и сроки подъёма восточно-африканской части удваивались.

«Ключевой уликой в этом исследовании является область озера Руква и его притоков, возраст которого насчитывает около 25 миллионов лет. Они сохранили обильные остатки вулканического пепла и позвоночных окаменелостей», — сказал Робертс.

«Эти притоки включают в себя некоторые из самых ранних человекообразных приматов, найденных в пределах раскола», — добавила Нэнси Стивенс из Огайского университета (Ohio University).

Полученные результаты означают, что примерно от 25 до 30 миллионов лет назад, произошедший широкий подъём в Восточной Африке перестроил поток больших рек, таких как Конго и Нил, создавая различные ландшафты и климат, который существуют в Африке сегодня.

Значительное изменение в микроорганическом производстве привнесло чистое, возобновляемое биодизельное топливо, которое было достигнуто благодаря новой технологии в синтетической биологии и исследователям из «U. S. Department of Energy» (DOE) и «Joint BioEnergy Institute»(JBEI), сообщает «WordScience.org».

Под новой технологией исследователи подразумевают «Dynamic sensor-regulator system» (динамический датчик-регулятор системы) — он позволяет обнаруживать метаболические изменения в микроорганизмах во время производства жирных кислот основанных на нефти или химических веществах и контролируют экспрессию генов, влияющих на это производство. Результатом одной демонстрации было трёхкратное увеличение микробного производства биодизеля из глюкозы.

«DSRS — является новым, удивительным и мощным инструментом. Это первый пример синтетической системы, которая может динамически регулировать метаболическими путями, совершенствуя производство жирных кислот, альтернативных видов топлива и химических веществ, во время нахождения микробов в биореакторе», — говорит Джей Кислинг (Jay Keasling), генеральный директор «JBEI», возглавлявший это исследование и один из ведущих специалистов по синтетической биологии в мире.

Кислинг, также является заместителем директора Лаборатории биологических наук в Национальной лаборатории Лоренса Беркли (Berkeley Lab) и автором документа, описывающего данное исследование в «Nature Biotechnology» под названием «Design of a dynamic sensor-regulator system for production of FAbased chemicals and fuels» (Дизайн динамического датчика регулятора системы в производстве химикатов и топлива). Со-авторами данного исследования являются Фужонг Чжан и Джеймс Карозерс из «JBEI’s Fuels Synthesis Division».

Потребность в новых видах транспортного топлива, которые являются возобновляемыми и могут быть произведены на устойчивой основе, является очень актуальной. Научные исследования неоднократно показывали, что жидкое топливо, полученное из растительной биомассы, является одном из лучших альтернатив и экономически эффективным средством в промышленном производстве. Основные исследовательские усилия в этом направлении сосредоточены на жирных кислотах — богатые энергией молекулы в клетках растений, которые получили название «природная нефть». Жирные кислоты в настоящее время служат в качестве сырья не только для биодизельного топлива, но и для широкого круга важных химических продуктов, в том числе поверхностно-активных веществ, растворителей и смазочных материалов.

«Микробное производство топлива и химических веществ из жирных кислот, является наилучшей альтернативой химическому синтезу», — говорит Чжан, ведущий автор статьи «Nature Biotechnology». «Тем не менее, высокая продуктивность является важным моментом в микробном производстве и сделает его экономически выгодным».

Воспрепятствование производству микробных жирных кислот на основе химических веществ имело метаболическую неустойчивость во время синтеза продукта.

«Экспрессия генов на слишком низком уровне создаёт узкие места в биосинтетических путях, в то время как выражение на слишком высоком уровне отклоняет клеточные ресурсы от производства ферментов или ненужных промежуточных метаболитов, которые могли бы быть посвящены желаемому химикату», — говорит Чжан. «Кроме того, накопление этих ферментов и промежуточных метаболитов может оказывать токсическое воздействие на микробы, точнее снизить производительность».

Используя инструменты синтетической биологии, имелось несколько стратегий, разработанных для решения этой задачи, но эти стратегии обеспечивали только статическим контролем уровня экспрессии генов.

«Когда в биореакторе до определённого состояния будет настроена система контроля экспрессии генов и изменения условий, система контроля не сможет ответить, в результате чего первыми пострадают продукты синтеза», — говорит Чжан.

В процессе синтеза «DSRS» реагирует на метаболический статус микроба в биореакторе, путём зондирования ключевых промежуточных метаболитов в спроектированных путях. Затем «DSRS» регулирует гены, которые контролируют производство и потребление этих промежуточных метаболитов, чтобы доставить их при таких уровнях и темпах, которые оптимизируют пути для достижения максимальной производительности, даже при изменении условий в биореакторе.

«Природа произвела на свет такие датчики, которые могут быть использованы при нахождении биосинтетического промежуточного звена. Но, естественно они не совсем надёжны в регулировании спроектированных путей, потому что развивались они для поддержки единственного вещества, а не химических веществ в большом количестве», — говорит Чжан.

Чтобы создать свой «DSRS», Чжан, Кизлинг и Карозерс были сосредоточены над штаммом кишечной палочки (E. coli) — бактерия, разработанная в «JBEI» для производства дизельного топлива непосредственно из глюкозы. «E. coli» является хорошо изученным микроорганизмом, врождённая способность которого синтезировать жирные кислоты. Исключительная ответственность перед генетической манипуляцией, делают этот микроорганизм идеальной мишенью для исследований, касающихся биотоплива. В этой последней работе исследователи «JBEI» впервые разработали биосенсоры для ключевого промежуточного метаболита — жирного «acyl-CoA». Затем они разработали набор «ускорителей» (сегментов ДНК), которые повышают экспрессию определённых генов в ответ на клеточные уровни «acyl-CoA». Эти синтетические «ускорители» становятся полностью активированными только тогда, когда присутствуют жирные кислоты и реагент, известный как «IPTG».

«Для максимального увеличения выхода продукта, важно, чтобы «прохудившиеся» от экспрессии гены были отделены от ускорителей», — говорит Чжан. «Так как наши гибридные ускорители подавляются пока не вызван «IPTG», уровни индукции могут быть настроены автоматически «FA / acyl-CoA» уровнем. Они могут быть легко использованы в регулировании производства биодизельного топлива и других жирных кислотах на основе химических веществ».

Благодаря внедрению в производство биодизельного топлива «DSRS» и «E. coli» — повышена производительность топлива, достигнув 28% от теоретического максимума. С дальнейшим разработками данной технологии, производительность биодизеля должна несомненно повысится. «DSRS» также должен присутствовать в микробном производстве и других химических продуктов, основанных как на жирных кислотах, так и за их пределами.

«Учитывая большое количество природных датчиков, наша «DSRS» стратегия может быть распространена на множество других «биосинтетических путей», которые помогут сбалансировать обмен веществ, повысить выпускаемость продукта и стабилизировать производство», — говорит Чжан.

Данное исследование частично было поддержано «DOE Office of Science» и частично «National Science Foundation through» в «Synthetic Biology Engineering Research Center» (SynBERC).

Исследователи разработали датчик на основе нанатехнологий, который в электронном виде позволит увидеть прямую последовательность единственной молекулы ДНК, сообщает «WordScience.org». Эта технология приведёт к персонифицированной медицине, потенциально разоблачая склонности к серьёзным болезням, таким как рак или диабет.

«Мы нашли ясную тропинку ведущую к осуществлению легко произведённой упорядочивающей платформы», — сказал Йенс Гундлах, преподаватель физики в университете Вашингтона, возглавлявший исследовательскую группу. «С помощью молекулярного двигателя мы увеличили белок нанопоры, который за один раз перемещает через пору нуклеотида нить ДНК».

Исследователи ранее сообщали, что собираются создать технико-генетические поры белка нанопоры. Чтобы заставить их работать, нанопора была помещена в мембрану, залитую раствором хлорида калия, находящегося под малым напряжением, которое было нужно для создания потока ионов, текущих через нанопору. Электрическое изображение изменялось в зависимости от типа нуклеотида, идущего через нанопору. Каждый тип нуклеотида ДНК — цитозин, гуанин, аденин и тимин — показывает отличительный рисунок.

Гундлах — автор работы, опубликованной 25-го марта 2012-го года в разделе Биотехнология, которая сообщает об успешной демонстрации новой техники, использовал шесть различных нитей ДНК. Результаты соответствовали уже известной последовательности нитей ДНК, которые имели читаемые участки состоящие из 42 — 53 нуклеотида.

«Двигатель тянет нить через пору на управляемой скорости, примерно равной десятку миллисекунд на один нуклеотид, который сам по своей сути является достаточно медленным», — сказал Гундлах.

Также учёный добавил, что техника нанопоры может использоваться для идентификации ДНК человека. Такие модификации, называемые эпигенетическими модификациями ДНК, имеют место для химических реакций в пределах клеток и являются первопричинами различных заболеваний. «Эпигенетические модификации довольно «важны» для таких болезней, как рак. Способность обеспечить упорядочивающую ДНК, которая может обнаруживать эпигенетические изменения, является одним из важных моментов в нанопорах», — добавил он.

Данная работа финансировалась National Human Genome Research Institute (Национальным научно-исследовательским институтом генома человека). Программа разработана для того, чтобы найти способ по созданию индивидуальной ДНК, затраты на которую обойдутся менее, чем в $ 1,000. «Когда начиналась работа»,- добавил Гундлах, «стоимость такого эксперимента составляла почти сотни тысяч долларов».

Исследователи из «Smithsonian Tropical Research Institute» совместно с учёными из университета Коста-Рики объяснили, почему пауки не прилипают к собственным вязким сетям. Оказывается, что на их лапках находится покрытие из ветвящихся волос, которые не допускают прилипание к химическому выделению паука, сообщает «WordScience».

Они также заметили, что пауки очень тщательно передвигаются по паутине, что позволяет им минимизировать клейкие свойства выделенного вещества. При строительстве своей ловушки они производят несколько тысяч движений по своим липким шёлковым линиям.

С помощью видеокамеры, оборудованной объективами для съёмок крупным планом, исследователями было зафиксировано, что производимая пауками паутина бывает двух разновидностей: «Nephila clavipes» и «Gasteracantha cancriformis». Другая видеокамера со встроенным микроскопом показала, что капельки липкого клея, скользящие по щетинистым лапкам паука, распределяют силу прилипания к паутине.

Также учёные пришли ещё к одному утверждению. При промывании лапок паука в растворе с гексаном и водой, паук стал удерживаться на паутине более стойко.

Все результаты данного исследования были опубликованы в онлайн-журнале «Naturwissenschaften».

Одной из наиболее характерных особенностей модели Тираннозавра (Tyrannosaurus rex) в натуральную величину, является внушающее страх множество сокрушительных зубов, предназначавшихся для разрыва плоти, сообщает «WordScience.org».

До недавнего времени большинство исследователей, которые изучали «улыбку» хищника, отмечали его различные по величине зубы. Но палеонтолог Мириам Райхель из Альбертского университета (University of Alberta) обнаружила очевидное различие в размере каждой зубной пары в зияющей челюсти плотоядного животного. Другими словами, значительные изменения зазубрин на краях его зубов.

«Различные края не только позволяли очень крепким зубам хищника разрывать плоть и кости жертвы», — говорит Райхель, — «размещение и угол зубов, способствовали мгновенному перенаправлению пищи в глотку».

Райхель проанализировала все зубы Тиранозавра, относящегося к семьи плотоядных динозавров и нашла, что Тиранозавр претерпел наибольшее изменение в морфологии зубов или её структуры. «Стоматологическая специализация» несла огромную пользу для Тиранозавра, который имел всего лишь одну озабоченность — разорвать других динозавров.

Исследования Райхель показывают, что передним зубам Тиранозавр хватал и тянул, а зубы расположенные по краям челюсти прокалывали и разрывали плоть. Зубы расположенные в задней части пасти выполняли двойную функцию: они не только «нарезали на кубики» добычу, но и проталкивали пищу в заднюю часть горла.

Райхель говорит, что её выводы добавляют силу к классификации Тиранозавров, как и Гетеродонтозавров, у которых зубы адаптированы к различным функциям в зависимости от их расположения во рту.

Одним из неожиданных аспектов, касающихся зубов Тиранозавра и общим для всех из семейства Тираннозавридов, это то, что они не были острыми и подобны кинжалу. «Они были довольно тупыми, широкими и имели форму похожую на банан», — сказала Райхель.

Свои исследования Райхель опубликовала в «Canadian Journal of Earth Science».

Исследовательская группа из Арагона, которая носит то же имя, что и первый динозавр Арагозавр (Aragosaurus) обнаруженный 25 лет назад в Теруэле, заявляет, что он жил на 15 миллионов лет раньше, чем считалось до недавнего времени, сообщает «WordScience.org». Его новое датирование даёт поняить, что он был предком Титанозавра (Titanosaur), который входит в семейство самых крупных динозавров.

Арагозавр является первым из подотряда зауроподов обнаруженных в Испании около 25 лет назад в Гальве (Теруэль), но до недавнего времени учёные не могли определить его возраст. Новое датирование может сделать его единственным динозавром эпохи Готеривского яруса (136 — 130 миллионов лет назад), которого можно найти в Испании.

«Это — единственный динозавр этого периода, найденный в Испании, а также является самым загадочным в Европе. Он может быть классифицирован между известными зауроподами юрско-мелового перехода (135 миллионов лет назад) и самыми богатыми видами во время Барремского яруса (116 млн. лет назад). «Поскольку эта группа была изучена в меньшей мере, Арагозавр заполняет пробел», — объясняет Хосе Игнасио Канудо, ведущий автор исследования и исследователь в «University of Zaragoza’s Aragosaurus-IUCA Group», который поддерживает «Aragon Research Institute of Environmental Sciences» (Арагонский научно-исследовательский институт экологических наук).

Это означает, что Арагозавр заполняет переходный период между юрским и меловым периодами — промежуток, о котором так мало известно. Канудо отмечает, что: «Арагозавр был примитивным предком Титанозавра (Titanosauraus), которые впоследствии доминировали в позднем меловом периоде в Европу и Азию».

Опубликованное в геологическом журнале (Geological Magazine), исследование показывает, что Арагозавр, найденный Хосе Луис Сансом и его командой в 1987-ом году, является старейшим в своём роде из когда-либо найденных динозавров и он может быть даже общем предком. Исследователь отметил, что: «группа могла возникнуть в Европе или даже в Иберии, но есть ещё много неясного, что предстоит выяснить».

Новое открытие также показывает, что в раннем Меловом периоде (135 млн. лет назад) Европейский континент состоял из ряда крупных островов, которые могли быть исходной точкой для многих групп позвоночных, включая динозавров подотряда зауроподов таких, как Титанозавры».

Для того, чтобы расположить динозавров на соответствующей ветви эволюционного дерева, их останки требуют датирования. Датирование останков динозавров может быть проблематичным из-за малого количества информации на местах, где лежали окаменелости.

Относительно Арагозавров: «имеется несколько лагун, которые ссылаются на его стратиграфическое положение», — описывает Канудо, добавив, что «датирование зачастую может быть затруднено из-за неточностей в континентальных масштабах. По этой причине, возраст некоторых видов динозавров может варьироваться, даже на десятки миллионов лет», — уверяет геолог.

Исследовательская группа выполнила свои геологические работы по обнаружению останков в нижней части Castellar Formation в Теруэле. Нижняя часть «не так богата» ископаемыми по сравнению с верхней. Данный Арагозавр является единственным, который может быть датирован сборкой пыльцы с окаменелостей.

По мнению Канудо, в определении возраста динозавров важно знать палеобиогеографию и эволюцию этих существ. Учёный делает вывод: «неправильное старение даёт неверные результаты при определении корреляции между континентами».

Транзисторы, резисторы, конденсаторы и диоды. Все эти примеры общей схемы электрических элементов, которые можно найти на материнской плате компьютера. Миллиарды транзисторов составляют процессор, каждый из которых в размере составляет менее 100 нанометров. Это более, чем в 10 раз меньше диаметра клетки крови, сообщает «WordScience.org».

Электроны в компьютерных схемах несут информацию на крошечные расстояния. Фотоны, как правило, используются для передачи информации через километровые расстояния. В настоящее время учёные разрабатывают микронные оптические устройства, которые либо заменят, либо будут совместимы с их электронными аналогами.

Исследователи из «JQI» и Института квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI) предлагают использовать кольцевые резонаторы для построения микро-оптического диода. Технология «кремний на изоляторе» (silicon-on-insulator) делает её совместимой с «CMOS» (дополнительный металлический окисный полупроводник), производственными процессами, лежащих в основе современных компьютерных схем. В последнее время другие исследователи предложили и показали оптические технологии для достижения этой же цели. Этот новый подход, который появится на этой неделе в «Optics Express» имеет преимущество, которое подходит для квантовой информации, так как работает с одиночными фотонами.

В оптике одностороннее движение фотонов, как правило, создаётся с помощью так называемого Фарадеевского вращения. Здесь большое магнитное поле взаимодействует с кристаллом (феррит-гранат иттрия), таким образом световые волны, проходящие через материал, вращают плоскости поляризации света. Поляризация может рассматриваться, как определение направления бегущей волны света. Например, поляризованные очки могут защитить глаза от света, имеющего определённое направление.

В этом магнитном оптическом диоде свет поражает элемент поляризации, который фильтрует всё кроме одного типа направленной волны. Затем волны проходят через магнито-оптический материал, который вращает поляризацию волн (Фарадеевское вращение). Теперь, если та волна отражена назад, она снова вращается магнито-оптическим кристаллом. Эта отражённая волна имеет неправильное направление и проходя через поляризатор, блокируется. Таким образом, достигается оптический диод.

Оптическая изоляция используется для защиты лазера от повреждений, вызванных отражённым светом. Инструменты выделяемые свет, также имеют важное значение для обработки сигналов.

Сокращение данного устройства, чтобы вписаться в микроэлектронные чипы, является сложной задачей из-за значительного магнитного поля и трудности интеграции магнито-оптических кристаллов на чипы. Тем не менее, Фарадеевское вращение не единственный способ вызвать невзаимные поведения.

Исследователи предлагают оптико-механический диод, который работает следующим образом: подключить оптический путь, называемый волноводом, к оптико-механическому резонатору, который похож на опору.

Волновод является оптическим аналогом длинного провода находящегося под напряжением. Механический резонатор является инструментом, которым будут управлять, чтобы вызвать диодные импульсы к волноводу. Кольцевые резонаторы действуют как барабан — у них есть гибкая полость, в которой может отражаться свет. Также, как и литавры, микрокольцо может вибрировать по-разному. Здесь учёные заинтересованы в использовании света циркулирующего внутри полости, чтобы заставить резонатор дышать в радиально.

Свет вдоль волновода может перемещаться в любом направлении и в зависимости от длины волны, будет поглощён или передан кольцевому резонатору.

Предположим, что свет имеет правильную частоту, чтобы войти в резонатор и подтолкнуть его на «движения». Колебательное движение, как и волна, будет вмешиваться в световые волны внутри резонатора. Свет проходит по правую и левую сторону в волноводе — прохождение света до сих пор взаимно. Это не оптический диод. Свет проходит без изменений в любом направлении, лишь слегка страдая от вибрации.

Чтобы заставить фотоны проходить по одной стороне, исследователи предлагают ввести интенсивный свет (так называемый «насос») в один из путей резонатора (по часовой стрелке). Накачка усиливает влияние света движущегося по часовой стрелке. Теперь колебания достаточно сильны, чтобы модулировать свет. Результат состоит в том, что на определённых длинах волн, свет по часовой стрелке (слева на право) будет проходить через волновод. Однако, свет, который идёт против часовой стрелки, не создаёт колебания и поглощается или блокируется резонатором. Это — оптический диод.

Эта система имеет преимущества по сравнению с макроскопическим ротатором Фарадея — его можно легко включать и выключать путём корректировки светового пучка.

В зависимости от параметров, невзаимность может проявляться на фазе, а не в передаче или поглощении волноводом. Когда волны проходят по любому пути, они могут быть полностью переданы, но отпечатаны фазой. Фазы можно рассматривать с точки зрения задержки. Например, когда учёные смотрят на входящие и исходящие волны резонатора, интенсивность может быть одинаковой, но по сравнению с другими волны могут быть смещены во времени.

Фаза будет отличаться в зависимости от того, насколько сильно свет вызывает колебания. В этой схеме, свет движущийся по часовой стрелке приобретает иной фазовый сдвиг, чем свет, который движется против.

Недавно, другая группа предложила и продемонстрировала все оптические диоды. Но этот оптический изолятор может также работать с одиночными фотонами, в квантовом пределе.

Автор Мухаммад Хафизи объясняет, что: «интерференция волн (в данном случае акустические колебания мешают световым волнам) является не квантовой. Однако, учёные могут охлаждать микрорезонаторы до температуры, при которой начнут возникать квантовые эффекты».

Кроме того, исследователи могут потенциально использовать массив из этих диодов микрорезонатора для моделирования квантовых многочастичных систем.

Хафизи описал универсальность этого предложения: «В этом деле перспективой является оптический изолятор, который может быть использован на чипе, полезным для фотоники. С другой стороны, он может быть использована в качестве невзаимных фазовращателей, таким образом мы можем изучать квантовый эффект Холла. В тоже время, мы можем использовать нелинейность и невзаимность для моделирования различных квантовых явлений».

Космический корабль «NASA Dawn» (Рассвет) показал неожиданные результаты при исследовании поверхности гигантского астероида «Веста». Полученные снимки и данные позволили выдвинуть на первый план разнообразие поверхности астероида, а также показали необычные геологические особенности, причём некоторые из которых ранее на астероидах не были замечены, сообщает «WordScience.org».

Эти результаты были объявлены 21-го марта 2012-го года на Лунно-планетарной Научной Конференции, которая проходила в Вудлендсе, штат Техас. «Веста» является одним из самых ярких объектов в солнечной системе, а также единственным астероидом в так называемом главном поясе, находящийся между Марсом и Юпитером, который можно увидеть невооруженным взглядом с Земли. При обследовании астероида корабль «Dawn» выявил, что некоторые области на нём являются намного ярче, чем другие, тем самым разоблачая некоторые тайны в истории астероида.

«Наш анализ показал, что найденный яркий материал, который находится на «Веста», претерпел очень мало изменений, начиная с формирования астероида, возраст которого по подсчётам учёных составляет приблизительно 4 миллиарда лет», — сказал Цзян-Янг Ли. «Мы стремимся узнать больше о том, какие полезные ископаемые таит в себе этот материал».

Яркие свечения на «Веста» наблюдаются повсюду, но преобладающими местами являются области кратеров. Учёные предположили, что образование этого материала произошло вследствие врезавшейся в поверхность «Веста» скалы. Возможно, данный процесс воздействия смешал яркий материал с более тёмной поверхностью материала.

В то время, как учёные «NASA через космический телескоп «Hubble» увидели некоторые изменения в яркости «Веста», учёные «Dawn» также выявили большое разнообразие свечений сквозь его поверхность. Тёмные материалы, находящиеся на этом астероиде, могут казаться тёмно-серыми, коричневыми и даже красными. Иногда они появляются в виде маленьких чётких пятен вокруг кратеров.

«Одной из неожиданностей тёмного материала является его беспорядочность и нераспределённость», — сказал Дэвид Уильямс, учёный из Университета штата Аризона.

Учёные предполагают, что богатые углеродом астероиды при столкновении с «Веста» на малых скоростях произвели небольшие свечения, которые сейчас не сильно выделяются на поверхности. В отличие от них, астероиды с более высокой скоростью при столкновении расплавили вулканическую базальтовую корку, которая в последствии стала затемнять существующую поверхность материала.

«Некоторые из этих столкновений были настолько интенсивны, что поверхность астероида начала расплавляться», — сказал Бретт Деневи, учёный из Университета имени Джона Хопкинса, Мэриленд.