Наука ДВФУ-2020: топ-20 достижений

В 2020 году ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) продолжили исследовательскую работу по приоритетным направлениям развития университета, в том числе в тесном сотрудничестве с коллегами из институтов Российской академии наук и в партнерстве с ведущими отечественными и зарубежными научно-технологическими центрами. Результаты опубликованы в престижных международных журналах, два материала вышли в Nature.

Биомедицина

Белок, участвующий в развитии рака легких
Раскрыта важная роль белка WDR74 в развитии первичной опухоли и метастазов рака легких и меланомы. Когда количество WDR74 в раковых клетках искусственно снизили, клетки утратили способность метастазировать и стали уязвимее для химиотерапии.
  
Рак вылечат лекарством с глюкозным «хвостом»
Разработан прототип  лекарственного соединения против рака простаты, устойчивого к химиотерапии. Ученые использовали склонность опухолевых клеток в большом количестве поглощать глюкозу (эффект Варбурга) и обработали лекарственными молекулами с «пришитым» глюкозным хвостом опухолевые клетки. Новое соединение используют для лечения разных видов рака при условии успешных клинических испытаний.

Гидрогели для восстановления нервных клеток
На основе растительных полисахаридов (пектинов) разработаны имплантируемые гидрогели, которые можно использовать как средство доставки лекарств и восстановления мозга после удаления злокачественных опухолей, а также как среду для выращивания тканей и органов.
  
Коронавирус может атаковать красный костный мозг
Исследован механизм развития COVID-19, связанный с повреждением эритроцитов. Установлено, что вирус SARS-CoV-2 может атаковать красный костный мозг, не только повреждая эритроциты, уже находящиеся в крови, но и мешая сформироваться новым.

Материаловедение

Металлические стекла «омолодили» и предложили использовать в водородной энергетике
Ученые «омолодили» объемные металлические стекла, чтобы применять их в гибкой электронике, разнообразных датчиках и сердечниках трансформаторов, медицинских имплантах и защите спутников и т.д. Статья опубликована в Nature.

Позже металлические стекла предложили использовать в водородной энергетике, заменив ими в водородных системах дорогостоящий палладий. Разработан способ насыщения тонких слоев металлических стекол водородом при комнатной температуре.
  
Сверхпрочный «электрический» бетон
Сверхпрочный бетон, способный проводить электричество, можно применять для специального строительства, автоматического мониторинга деформаций и ремонта сооружений, производства незамерзающих взлетно-посадочных полос, дорожных покрытий, а также поверхностей, от которых прямо на ходу будут подзаряжаться электроавтомобили и другая техника.
  
Стратегия перехода к безопасной атомной энергетике
 Ученые оптимизировали  технологию извлечения редкоземельных элементов и тяжелого металла тория из их важнейшего источника — монацитового концентрата, складированного на ГУ «Уралмонацит». Металл можно использовать в торий-урановом топливном цикле, переход к которому обеспечит экологически безопасное развитие отрасли, поскольку технология исключает накопление долгоживущих радиоактивных отходов.
  
Очистка воды от радиоактивных элементов «вольфрамовой бронзой»
 Предложена технология  синтеза сорбента, с помощью которого можно очищать техническую и питьевую воду от опасных радионуклидов цезия (137Cs) и стронция (90Sr), перерабатывать жидкие радиоактивные отходы, ликвидировать последствия техногенных аварий.

Нанопокрытие на основе элементов защитного слоя глаз плодовых мушек
Разработано безопасное биоразлагаемое нанопокрытие, которое можно применять практически во всех областях человеческой деятельности, включая медицину, наноэлектронику, автомобилестроение и текстильную промышленность. В основе разработки — защитные структуры, покрывающие роговицу глаз мушек дрозофил.Статью опубликовали в Nature.

Электроника нового поколения

Подступ к миниатюрной электронике будущего 
Ученые предлагают  управлять функциональностью магнитной наносистемы, построенной по принципу сэндвича, через поверхностные шероховатости магнитной пленки, зажатой между слоем тяжелого металла и покрывающим слоем.
  
В тонких пленках: как хранить, обрабатывать и шифровать информацию в магнитных текстурах
Разработана технология, открывающая путь  к электронике будущего, новым методам визуальной (топологической) криптографии и «зеленым» высокопроизводительным центрам обработки данных, нагрузка которых на экосистему Земли может существенно снизиться.
  
Платформа для развития наноэлектроники и квантовых процессоров
 Ученые разработали микроструктуру  из платины, кобальта и оксида магния, которая способна работать в режиме троичной логики («да» — «нет» — «не знаю»). На ее основе можно будет строить миниатюрные устройства электроники и спинтроники, квантовые процессоры, оперирующие кутритами (три состояния в отличие от кубитов) и нейроморфные системы, имитирующие функционал человеческого мозга. 

Физика живой материи

Белковые молекулы как цунами
Ученые смоделировали  поведение WW-домена белка FBP28, сделав ещё один важный шаг к пониманию механизма работы белков. Опираясь на использованную методику, исследователи надеются больше узнать о работе клеточных механизмов и вирусов. Идея основана на теории солитонов. Её обычно применяют для моделирования нелинейных явлений — от структуры элементарных частиц до цунами.

Фотоника

Метод сверхточной лазерной обработки перовскитов
  
Разработан метод сверхточной, быстрой и качественной лазерной обработки галогенидных перовскитов. Технология позволяет получить из материала солнечные батареи всех цветов радуги, миллионами штамповать нанолазеры-компоненты фотонных компьютеров и шифровать информацию.
  
Функциональные элементы для квантовых компьютеров
Специалисты спроектировали и напечатали лазером на поверхности золотой пленки резонансную решетку, с помощью которой впервые смогли управлять интенсивностью излучения квантовых точек теллурида ртути (HgTe), светящихся в ближнем и среднем ИК-диапазоне. Полученные сверхкомпактные яркие источники ИК-излучения — будущие функциональные элементы квантовых компьютеров и передовых сенсорных устройств.  

Математика и робототехника

Математические алгоритмы для решения транспортных задач и работы с данными
Ученые ДВФУ и МФТИ  разрабатывают математические методы выпуклой оптимизации для ускоренного решения самого широкого спектра задач экономики, науки и многих прикладных направлений человеческой деятельности, в том числе моделирования транспортных потоков, борьбы с пробками и оптимизации маршрутов грузового транспорта, расчетов стоимости проезда, ранжирования веб-страниц, решения обратных задач.
  
Гидроакустическая связь
Разработаны численные методы  методы и программное обеспечение для устранения ошибок в системах гидроакустической связи, что позволит точнее определять пространственные координаты подводных объектов, передавать данные, искать полезные ископаемые и затонувшие объекты. Без гидроакустической связи нельзя представить освоение Арктики и Антарктики.

Астрономия, астрофизика

Возраст комет научились определять по содержанию углерода
Астрофизики предложили определять время пребывания комет внутри Солнечной системы по количеству углеродного вещества в их составе: чем меньше, тем старее. Вывод сделан по итогам наблюдений за кометой ATLAS (C/2019 Y4), которая приблизилась к Земле в мае 2020 года и разрушилась.

Центр НТИ по нейротехнологиям, VR и AR

Нейромодуляция для спинальных пациентов 
Ученые предложили пересмотреть практику терапии спастического синдрома — одного из главных осложнений после тяжелых травм позвоночника. Новый протокол персонализированного отбора на лечение уже внедрили в Медцентре ДВФУ: на основе предварительного тестирования пациентам предлагают использовать перспективные нейростимуляторы вместо довольно опасной имплантации баклофеновой помпы.

Нейромодуляция спинного мозга электричеством с помощью небольшого вживляемого стимулятора (SCS) даёт пациентам дополнительную надежду на максимальное возможное восстановление. Исследования в этой области — одно из приоритетных исследовательских направлений Центра НТИ ДВФУ.

О ДВФУ

Дальневосточный федеральный университет — ведущий центр научно-технологического развития на Дальнем Востоке России с приоритетными направлениями исследований в области Мирового океана, биомедицины, новых материалов, IT-направлений, цифровой экономики и ряда других.

По поручению Президента Российской Федерации Владимира Путина на острове Русский создается научно-образовательный и технологический центр мирового уровня, включающий технопарк, центр цифрового развития, инжиниринговые подразделения, центры исследований и разработок госкорпораций и ведущих технологических компаний страны. Для обеспечения их квалифицированными кадрами ДВФУ сформировал пул образовательных IT-программ Russky.Digital и усилил по ним подготовку с акцентом на прикладную исследовательскую деятельность.

Дальневосточный федеральный университет развивает трансрегиональное сотрудничество, частным случаем которого в 2020 году стал межрегиональный университетский консорциум, созданный ДВФУ, БФУ имени Канта и Севастопольским государственным университетом. Вузы договорились совместно вести исследования в области изучения Мирового океана и прибрежных зон.

Пресс-служба ДВФУ,
press@dvfu.ru