стр. 1
(всего 3)

СОДЕРЖАНИЕ

>>







О Т Ч Е Т
О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
РОССИЙСКОЙ
АКАДЕМИИ НАУК
в 2001 году


Основные результаты в области
естественных, технических,
гуманитарных и общественных
наук





МОСКВА 2002

УДК 06, 050, 001
ББК 73
О.88











































Без объявления

ISBN 5-02-008791-2 У Издательство «Наука», 2002



ВВЕДЕНИЕ

В 2001 году Российская академия наук осуществляла свою основную деятельность – фундаментальные и прикладные научные исследования в условиях недостаточного ресурсного обеспечения, слабой востребованности результатов исследований и разработок. Основные усилия руководящих органов Академии были направлены на создание оптимальных условий для развития исследований – на поддержку ведущих научных школ, сохранение и укрепление кадрового потенциала, активизацию инновационной деятельности. Академия уделяла большое внимание реализации федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 гг.», продленная затем и на 2001 г. (программа «Интеграция»).
В отчетном году научные коллективы Академии, продолжая исследования в рамках программ фундаментальных исследований Российской академии наук, федеральных целевых научно-технических программ, президентских и других программ, получили результаты высокого класса во многих направлениях современной науки.
В настоящий отчет Российской академии наук включены наиболее важные результаты фундаментальных и прикладных исследований в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук, полученные в 2001 году в научных учреждениях РАН, а также членами Академии и возглавляемыми ими коллективами в отраслевых академиях наук, университетах и других вузах, государственных научных центрах, отраслевых научных учреждениях.
Результаты исследований в основных областях науки изложены в традиционном порядке; после изложения результата приведено название научного учреждения (в скобках) в принятом сокращении (см. список сокращений).
Отчет подготовлен Организационно-аналитическим управлением РАН на основе отчетных материалов, представленных отделениями РАН по областям и направлениям науки и утвержденных академиками-секретарями или их заместителями.

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
[Академик-секретарь Отделения академик Л.Д.Фаддеев]

Алгебра, теория чисел, математическая логика и дискретная математика

Построена полная теория фильтрации ветвления группы Галуа многомерного локального поля. Для локальных полей конечной характе­ристики доказан аналог гипотезы Гротендика, обобщающий ранее по­лученные результаты для одномерных и двумерных локальных полей. (МИАН)
Решена проблема М.Громова о том, что разрешимость группы не является инвариантом квазиизометричности. Построены аменабельные группы с произвольно быстрым ростом множеств Фельнера (быстрее любой итерированной экспоненты). (ПОМИ РАН)
Класс полупрямых задач содержится в классе универсально разрешимых, но с ним не совпадает. Однако в случае циклического ядра нечетного порядка эти классы совпадают. Доказано совпадение классов универсально разрешимых и полупрямых задач с циклическим ядром порядка 8. (ПОМИ РАН)
Описаны все конечнопорожденные группы из квазимногообразия, порожденного свободной нециклической метабелевой группой F. Дан первый нетривиальный пример некоммутативной группы, для которой явно выписан базис квазитождеств. (ОФ ИМ СО РАН)
Решена проблема автоморфной сопряженности подгрупп фундаментальных групп компактных поверхностей. (ИМ СО РАН)
В теории полей к числу наиболее трудных проблем относятся проблемы нахождения условий алгоритмической разрешимости. На основе новых мощных методов удалось доказать алгоритмическую разрешимость элементарных теорий широкого класса локально глобальных полей с почти булевыми семействами колец нормирования и условием максимальности. (ИМ СО РАН)
Введенное Дж.Томпсоном понятие сигнализатора играет важную роль в теории конечных групп. Наибольший интерес вызывают 2-сигнализаторы, т.е. подгруппы нечетного порядка, инвариантные относительно силовской 2-подгруппы группы. Полностью описаны 2-сигнализаторы в конечных простых группах. (ИММ УрО РАН)
В предположении расширенной гипотезы Римана найдена асимптотика количества простых чисел p<б, удовлетворяющих специальному условию, связанному с числом классов неопределенных бинарных квадратичных форм. Подтверждена известная гипотеза о том, что в среднем по p и при постоянном a логарифм вычетного индекса числа a по простому модулю p есть константа. (ПОМИ РАН)
Классифицированы модулярные формы Зигеля всех родов небольшого фиксированного уровня и веса. (ПОМИ РАН)
Для многомерных тэта-рядов получены обобщения результатов, ранее известных для тэта-функции Якоби. Для предельного распределения указано неявное описание, которого достаточно, чтобы установить инвариантность предельного распределения относительно вращений комплексной плоскости. (ПОМИ РАН)
Построена алгебраическая теория модулей Эйхлера - Шимуры - аналогов пространств модулярных функций на верхней полуплоскости. (ИПМ ДВО РАН)
Получена аксиоматизация логики 1-го порядка, описывающей предикат доказательств геделевского типа. Для логики высказываний с кванторами по доказательствам при некоторых условиях доказана разрешимость фрагмента, состоящего из так называемых предниксных нормальных формул. (МИАН)
Исследовано строение интервалов и начальных сегментов полурешеток Роджерса вычислимых нумераций арифметических множеств. Доказано различие классов полурешеток Роджерса для различных арифметических классов. (ИМ СО РАН)
Новые комбинаторные объекты - (н,k)-конфигурации, являются обобщениями давно изучавшихся (н,k,l)-конфигураций и тесно связаны с матрицами над полем GF(2). Они используются для построения линейных кодов с одинаковой сложностью кодирования и декодирования. Указан ряд достаточных условий существования таких конфигураций, предложены разнообразные способы их построения. (МИАН)
Решена известная проблема Ловаса и Эрдеша о порядке роста наименьшего числа ребер в r-униформном k-критическом по раскраске простом гиперграфе. (ИМ СО РАН)
Выяснено строение неориентированных и ориентированных вершинно-симметричных графов с полиномиальным и почти полиномиальным ростом. (ИММ УрО РАН)

Геометрия и топология

Решена известная проблема М. Атьи о построении замкнутого многообразия с нецелым L2-числом Бетти. Впервые построена группа, у которой спектральная мера не абсолютно непрерывна. (МИАН)
Доказано, что бутылка Клейна не допускает лагранжевых вложений в стандартное симплектическое четырехмерное пространство, а также в комплексную проективную плоскость со стандартной симплектической структурой. Тем самым лагранжево вложение бутылки Клейна в проективную комплексную поверхность представляет ненулевой класс гомологий. (МИАН)
Доказано, что периодический гомеоморфизм единичной сферы, имеющий периодом простое число p, находится от тождественного отображения на расстоянии не менее, чем длина стороны правильного p-угольника, вписанного в единичную окружность. (МИАН)
Исследованы три внешне различные задачи: свойство плоскостей минимизировать площадь в нормированных пространствах, рост объема торов с финслеровой метрикой и объем затягивающих пленок для плоских финслеровых торов. Решена проблема Буземанна: 2 плоскости в нормированном пространстве минимизируют симплектическую площадь среди всех дисков с той же границей. (ПОМИ РАН)
Введен новый квазиизометрический инвариант пространства, названный его субэкспоненциальным корангом. С помощью коранга удалось доказать несколько гипотез М.Громова относительно свойств гиперболического ранга. (ПОМИ РАН)
Существенно обобщены для ориентированной теории когомологий на алгебраических многообразиях результаты Хирцебруха и Гротендика, относящиеся к теореме Римана - Роха для комплексных алгебраических многообразий. (ПОМИ РАН)
Получено существенное обобщение известной теоремы Бонне о диаметре поверхности, гауссова кривизна которой больше единицы. (ИМ СО РАН)
Доказаны теоремы единственности решений обратных задач для нелинейных уравнений Гамильтона - Якоби, описывающих геодезические потоки на римановых многообразиях. Получены результаты о единственности восстановления форм многомерных объектов в вещественных и комплексных евклидовых пространствах по формам их ортогональных проекций и другим проекционным данным томографического типа. (ИМ СО РАН)
До последнего времени точные значения сложности трехмерных многообразий были известны только для табличных многообразий. Построены нижние и «хорошие» верхние оценки сложности многообразий. Впервые получена двусторонняя асимптотическая оценка сложности бесконечной серии трехмерных многообразий. (ИММ УрО РАН)
Построена гамильтонова теория уравнений нулевой кривизны на римановых поверхностях. Показано, что эти уравнения могут быть интерпретированы как полевые аналоги систем Хитчина. Построена явная параметризация систем Хитчина, основанная на параметрах Тюрина для голоморфных векторных расслоений. Предложен полевой аналог системы Калоджеро - Мозера. (ИТФ РАН)

Математический анализ

Получены первые существенные продвижения в проблеме сходимости рядов Фурье - Уолша: построен основной расходящийся ряд для одной из важнейших классических ортогональных систем - системы Уолша; установлено существование всюду расходящегося ряда Фурье из класса Лебега - Орлича с корнем квадратным из логарифма и др. Создан принципиально новый метод оценки интегральной нормы экспоненциальной суммы общего вида. В отличие от обобщенного неравенства Харди, дающего для любого спектра только логарифмическую нижнюю оценку, найдено неравенство, точное как в линейном, так и в лакунарном случаях. (МИАН)
Получена равномерная оценка погрешности разностного решения задачи Дирихле для уравнения Лапласа в цилиндре с довольно естественными условиями. Установлено, что при сделанных предположениях этот порядок является неулучшаемым. (МИАН)
Получены нижние оценке N-членных приближений элемента нормированного пространства относительно некоторого подмножества этого пространства, имеющие как теоретическое, так и практическое значение. Полностью решен вопрос о нижней оценке наилучшего N-членного приближения ортонормированной системой в гильбертовой метрике для важного класса характеристических функций интервала. Установлено, что если рассматривается произвольная ортонормированная система, то указанная величина имеет экспоненциальную нижнюю (и верхнюю) оценки. Для полных ортонормированных систем, ограниченных в совокупности, получена точная нижняя оценка на классе характеристических функций. (МИАН)
Получено необходимое и достаточное условие подобия несжимающих операторов абсолютно непрерывным унитарным операторам в терминах ограниченности пары проекторов Рисса. Этот результат применен к несамосопряженным расширениям симметрических операторов, для которых получен критерий подобия самосопряженным операторам в терминах функции Вейля. (ПОМИ РАН)
Исследована обратная граничная спектральная задача для эллиптического самосопряженного дифференциального оператора второго порядка на гладком компактном многообразии с краем. Рассмотрены также динамические обратные граничные задачи, отвечающие соответствующим гиперболическим и параболическим операторам. (ПОМИ РАН)
Получены двусторонние оценки отклонений от точных решений краевых задач для широкого класса эллиптических уравнений. Получена апостериорная оценка, позволяющая явно оценивать погрешность, возникающую при замене трёхмерной задачи теории упругости на упрощённую двумерную модель. (ПОМИ РАН)
Получен критерий разрешимости голоморфной задачи Коши для операторов свертки в пространстве всех целых функций. Этот критерий позволил получить представление Фишера для произвольного дифференциального оператора в частных производных. (ИМсВЦ УНЦ РАН)
Найдены необходимые и достаточные условия связи функциональных пространств функций и на гладкой поверхности общего положения. (ИМсВЦ УНЦ РАН)
Построены базисы в различных пространствах гармонических в круге и кольце функций. Дано новое решение задачи Дирихле - Пуассона для таких областей, найдена существенно более простая асимптотика таких решений, при внутреннем радиусе кольца, стремящемуся к нулю. ( ИММ УрО РАН)
Разработаны принципиально новые приложения теории однолистных и конформных отображений к неравенствам для полиномов и рациональных функций. В качестве примеров таких приложений установлены обобщения и усиления классических неравенств Чебышева, Маркова и Бернштейна. (ИПМ ДВО РАН)
Получены новые оценки для сингулярных чисел, имеющих практическую значимость в задачах спектрального анализа и теории запаздывания. Найдены критерии ограниченности операторов с геометрическим средним, обобщающие классические результаты Карлемана и Харди. (ВЦ ДВО РАН)
Установлено, что при интегрировании по насыщенной мере возникает оператор Магарам, а его интегральное представление приводит к модулярной насыщенной мере. Даны приложения этого факта к интегральному и псевдоинтегральному представлению порядковых ограниченных операторов. (ИПМИ ВНЦ РАН)

Дифференциальные уравнения

Получено новое достаточное условие положительной разрешимости обобщенной проблемы Римана - Гильберта на компактной римановой поверхности, к которому сводятся почти все известные подобные достаточные условия. (МИАН)
В терминах обобщенного решения уравнения колебаний, допускающего существование конечной энергии, найдены и представлены в явном аналитическим виде граничные управления, которые за минимальный промежуток времени (меньший, чем в работах Ж.-Л.Лионса, Ф.П.Васильева и др.) переводят процесс колебаний из произвольного начального в произвольное конечное состояние. (МИАН)
Получено асимптотическое описание процесса жесткой потери устойчивости. На примере уравнения Пенлеве с малым параметром при старшей производной построена равномерная асимптотика специального решения, которое описывает это явление. ( ИМсВЦ УНЦ РАН)
Установлена непрерывность по Гёльдеру старших производных решений эллиптических систем, вообще говоря переопределенных, нелинейных уравнений с частными производными произвольного порядка. (ИМ СО РАН)
В случае задачи Коши для квазилинейного уравнения с малым параметром при старшей производной исследованы особенности коэффициентов асимптотики решения в пограничном слое слабого разрыва при приближении к точке градиентной катастрофы. (ИММ УрО РАН)

Математическая физика

Для интегрируемых гиперболических редукций уравнений Эйнштейна и уравнений Эйнштейна - Максвелла найден эффективный метод решения нелинейных граничных задач с начальными данными на характеристиках (задачи Гурса). (МИАН)
Выполнен цикл работ по исследованию режима сильной связи в квантовой теории поля. В связи с проблемой тахионного конденсата в теории открытой (супер)струны проведен анализ квантовых конформных теорий поля. Найдено низкоэнергетическое эффективное действие для безмассовых флуктуаций около решения в виде тахионного солитона. Показано, что решение совпадает с действием Дирака – Борна - Инфельда. (МИАН)
Исследована регулярность обобщённых решений вблизи границы классических и модифицированных уравнений Навье - Стокса, а также вопрос о числе сингулярных точек, которые могут иметь решения уравнений Навье - Стокса. (ПОМИ РАН)
Показано, что эффективный бозонный гамильтониан, имеющий приложения в теории связанных бозе-эйнштейновских конденсатов, атомных пучков и оптических решеток, может быть сделан интегрируемым при включении всех порядков взаимодействия; модель может содержать произвольное число бозонных компонент. В пределе бесконечно сильного взаимодействия модель становится квантовой фазовой моделью, которая также описывает динамику квантовой частицы на конечной решетке. (ПОМИ РАН)
Найдены простые формулы, связывающие акцессорные параметры для гиперболических сфер с коническими особенностями общего вида. Введены кэлеровы метрики на конфигурационных пространствах и доказано, что классическое действие Лиувилля является кэлеровым потенциалом. (ПОМИ РАН)
В теории представлений некомпактных квантовых групп и связанной с ней квантовой интегрируемой моделью - релятивистской цепочки Тоды, получен ряд важных результатов. Изучена роль новой концепции в теории представлений - принципа модулярной двойственности, введенного ранее Л.Д.Фаддеевым. Полученные результаты открывают новые возможности в изучении теории представлений некомпактых полупростых квантовых групп. (ПОМИ РАН)
Построена модель, с условиями унитарности и аналитичности, которая воспроизводит наблюдаемые на опыте в Протвино (Россия) и Брукхэйвене (США) резонансные структуры с экзотическими квантовыми числами, соответствующими либо гибридным, либо четырёхкварковым состояниям. (ИМ СО РАН)
Разработана структурная схема галилеево-инвариантных и термодинамически согласованных законов сохранения классической математической физики деформируемых сред, приводящихся к гиперболическим уравнениям корректно поставленной задачи Коши. (ИМ СО РАН)
Предложен новый метод решения смешанных краевых задач для одномерных солитонных уравнений, состоящий в сведении начально-граничной задачи к чисто эволюционной, не содержащей неизвестных компонент граничных условий. Указан класс граничных условий, когда возможны сведение к задаче Римана - Гильберта и эффективная линеаризация. (ИТФ РАН)
Решена задача о вычислении топологического заряда вещественных конечно-зонных решений уравнения, синус-гордон в терминах данных рассеяния - спектральной кривой и дивизора. (ИТФ РАН)
Показано, что все семейство энергетических одномерных спектральных задач с потенциалами, полиномиальными по спектральному параметру, могут быть редуцированы к известным случаям потенциалов с линейной и квадратичной зависимостью от спектрального параметра. (ИТФ РАН)


Теория вероятностей и математическая статистика

Доказано, что при некоторых условиях компактности имеет место центральная предельная теорема для индексированных ядрами процессов, порождаемых ядерными оценками плотности. (ПОМИ РАН)
Найдены условия сходимости и скорость сходимости для ветвящихся процессов с мультипликативным весом. Результаты обобщают полученные ранее для обычных надкритических ветвящихся процессов. При этом обнаружен ряд качественно новых эффектов, вызванных обобщением модели. (ОФ ИМ СО РАН, МИАН)
Впервые найдена асимптотика распределения времени и места достижения произвольного удаленного множества траекторией случайного блуждания, порожденного суммами случайных векторов. Результаты имеют многочисленные приложения. (ИМ СО РАН)
В свое время А.Н.Колмогоров обнаружил, что при построении большого числа линейных регрессивных уравнений с целью выбора наилучшей модели с высокой вероятностью появляются модели с оценкой коэффициента детерминации, намного превышающей действительный. С помощью метода статистических испытаний выявлена зависимость такого эффекта от основных параметров методов и выборок. (ИПМИ КарНЦ РАН)

Вычислительная математика

Предложена процедура уменьшения декогерентности в квантовых компьютерах при помощи контроля параметров. Разработаны обобщенные математические модели квантовых вычислений, включающие квантовый аналог машины Колмогорова, построение нелинейных квантовых логических элементов на основе квантового хаоса и нелинейной динамики квантовых подсистем, а также предложена схема одноатомного квантового компьютера. (МИАН)
Проводились расчеты квазилокальных плоских (слабозатухающих) волн модального типа. В случае жесткого контакта на границе тонкого слоя для некоторых параметров среды интенсивность поля заметно возрастает, что приводит к тесной интерференции с объемной волной, однако модальная волна не наблюдается. При контакте с полным проскальзыванием модальная волна прослеживается в случае резкого перепада относительных параметров на границе тонкого слоя и полупространства. (ПОМИ РАН)
Завершен цикл исследований по разработке оптимальных алгоритмов вычислительной математики и математической физики на основе теории экстремальных многочленов (в частности, Чебышева, Маркова, Золотарева, Бернштейна, Сеге, Ахиезера, Геронимуса). Получены новые важные для приложений свойства некоторых экстремальных многочленов, которые нашли применение при построении квадратурных формул, новых оптимальных чебышевских итерационных методов решения задач с комплексным или кластерным спектром, успешно применяется для решения многих трудных прикладных нестационарных задач (например, для решения задач трехмерной гидродинамики с переносом в реакторных установках). (ИВМ РАН)
Разработаны алгоритмы построения макрографов фортран-программ расширенного класса. Осуществлена адаптация модели общей циркуляции атмосферы на вычислительные системы кластерного типа с распределенной памятью. (ИВМ РАН)
Построен спектральный метод решения систем интегро-дифференциальных уравнений в квазитрехмерных моделях распространения электромагнитных волн в квазинеоднородной среде с поглощением. В ряде случаев метод оказался более чем в 1000 раз эффективнее, чем конечно-элементный подход. (ИВМ РАН)
Для системы уравнений Навье - Стокса вязкой несжимаемой жидкости изучены способы параболической аппроксимации на бесконечном промежутке времени при малых числах Рейнольдса. (ИВМ РАН)
Выявлены и обоснованы новые свойства задачи минимизации общего времени обработки деталей в конвейерной системе из трех машин (задача Джонсона). В ряде случаев предложен полиномиальной алгоритм построения оптимального расписания. (ИМ СО РАН)
Предложен новый подход к изучению теоретических проблем земельной ренты. Уточнено понятие земельной ренты, исследована динамика зависимости между потребностью в сельскохозяйственной продукции, ценами на нее и рентными доходами. (ИМ СО РАН)
Доказаны теоремы существования и ограниченной эффективности равновесных состояний для регулируемых рынков и смешанных экономических систем с производственным сектором, значительно обобщающие известные классические результаты. (ИМ СО РАН)
Построен строго полиномиальный точный алгоритм решения задачи календарного планирования с целочисленными длительностями работ и ограничениями на ресурсы складируемого типа. (ИМ СО РАН)
Получены оценки скорости сходимости методов решения обратных задач сейсморазведки, электродинамики и акустики для методов Ньютона, Канторовича, Ландвебера и метода сопряженных градиентов. (ИМ СО РАН)
Построена теория обратных экстремальных задач для стационарных уравнений тепломассопереноса в ограниченной области с липшицевой границей. (ИПМ ДВО РАН)
На основе теории восстановления, использующей накопленные энергетические резервы, предложен новый подход к задаче оптимального расчета питания животных. Получение стационарных циклов в пространстве состояний позволяет исследовать проблему аналитическими методами вместо стохастического динамического программирования. (ИПМИ КарНЦ РАН)



ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
[Академик-секретарь Отделения академик А.Н.Скринский]

Физика частиц и полей. Теория

Впервые в явном виде построена суперструнная теория возмущений, где многопетлевые амплитуды взаимодействия свободны от расходимостей и удовлетворяют всем требуемым локальным симметриям. (ПИЯФ РАН)
На основе суперполевого подхода для N=2 построено полное суперполевое низкоэнергетическое эффективное действие для N=4 SYM моделей с включением N=2 калибровочных суперполевых напряженностей и суперполей гипермультиплетов. Доказано, что эффективные потенциалы вида ln W ln могут быть дополнены до N=4; представлена точная структура соответствующих обобщений. (ОИЯИ)
Предложен класс суперсимметричных расширений стандартной модели, в котором новые частицы - сголдстино - являются лёгкими и взаимодействуют с известными частицами с сохранением чётности. Показано, что скалярные и псевдоскалярные сголдстино могут быть обнаружены в процессах распадов каонов с образованием одного и двух пионов соответственно, если суперсимметрия нарушается при энергии порядка 100 ТэВ или ниже. (ИЯИ РАН)
Проведены расчеты характеристик сигнальных и фоновых процессов с образованием одиночного топ-кварка, бозона Хиггса, сголстино и возбужденных лептонов. Выработана стратегия оптимального выделения сигнала из фона при энергиях коллайдеров Tevatron, LHC и TESLA. В рамках полужесткого подхода в КХД достигнуто согласованное описание процессов рождения с- и b- кварков на коллайдерах HERA, Tevatron и TESLA. (НИИЯФ МГУ)
С высокой точностью выполнена проверка предсказаний квантовой хромодинамики (КХД) в области низких и промежуточных энергий. Для сравнения теории с экспериментом использованы точные данные по адронным t-распадам. Показано, что при достаточно больших значениях квадрата передаваемого от лептонов к адронам импульса q2 (Ѕq2 Ѕ>1 (ГэВ/c)2) экспериментальные данные по векторной и аксиальной структурным функциям с точностью 2% описываются пертурбативной и непертурбативной КХД. Найдено значение константы связи КХД: as (m2t)=0.330±0.025, значения глюонного и кваркового конденсатов. (ИТЭФ)
Развит метод вычисления эффективных вершин взаимодействия реджезованных глюонов и кварков с частицами в КХД в следующем за главным приближении. Вычислены эффективные вершины для рождения кварк-антикварковой пары при взаимодействии виртуального фотона с реджезованным глюоном. (ИЯФ СО РАН)
Извлечено значение константы связи квантовой хромодинамики в четвёртом порядке теории возмущений из данных о структурной функции глубоконеупругого нейтрино-нуклонного рассеяния, полученных в Национальной ускорительной лаборатории им. Э.Ферми (ФНАЛ), США. (ИЯИ РАН)
Проведено описание процессов взаимодействия тяжелых ионов при высоких энергиях на основе КХД. Развитый теоретический подход, основанный на реджеонной теории и 1/N-разложении в КХД, позволил объяснить основные характеристики процессов взаимодействия тяжелых ионов и получить предсказания для плотности числа образующихся адронов, которые находятся в прекрасном согласии с новыми данными, полученными на ускорителе RHIC (США). (ИТЭФ)
Предложено описание экстремально неупругих высокоэнергетических взаимодействий адронов, когда множественности рожденных адронов значительно превышают среднюю множественность. При обобщении инклюзивного и полуинклюзивного подходов к неупругим процессам развит новый метод, опирающийся на статистическую картину процессов в области очень больших множественностей. Для получения модельно-независимых предсказаний построена реально-временная теория S-матрицы при конечных температурах. Это позволяет развить новый феноменологический подход к процессам с большой множественностью и сделать ряд предсказаний, представляющих интерес для научных программ будущих экспериментов. (ОИЯИ)
На базе унитарного подхода к амплитудам вне массовой оболочки изучена «дифракция протонов на короткоживущих вакуумных флуктуациях» и получены предсказания для дифракционного рождения струй на LHC. Дана оценка сечений дифракционного рождения бозона Хиггса при энергиях LHC. (ИФВЭ)
На основе экспериментальных данных по протон-антипротонной аннигиляции проведен поиск новых мезонов, обнаружено более 30 новых состояний в районе 1900-2400 МэВ и выполнена их кварк-антикварковая систематизация, которая является основой для надежного выделения экзотических мезонов. (ПИЯФ РАН)
Предложен новый механизм космологической инфляции, опирающийся на теорию D-бран. В предложенной модели инфляция возникает как проявление динамики бран, разбегающихся под действием отталкивающего потенциала, играющего роль потенциала скалярного поля инфлатона. На поздних этапах разбегания бран, соответствующих современной космологической эпохе, в эффективной 4-мерной теории поля, индуцируемой на бране, восстанавливаются наблюдаемые общерелятивистские законы и находит свое место явление космологического ускорения, экспериментально обнаруженное по кривым светимости далеких сверхновых. (ОТФ ФИАН)
Показано, что в отличие от общей теории относительности в релятивистской теории гравитации на ранней стадии развития Вселенной происходит интенсивное рождение гравитонов – потенциальный источник наблюдаемой "темной материи". (ИФВЭ)
Рассмотрено нетемпературное излучение керровской черной дыры. Показано, что и для фермионов, и для бозонов его можно представлять как туннелирование рождающихся частиц через эффективную дираковскую щель. (ИЯФ СО РАН)
Показано, что многократное рассеяние виртуальных частиц в среде приводит к подавлению дельбрюковского рассеяния при высоких энергиях и малых передаваемых импульсах и к уменьшению аномального магнитного момента электрона. Вычислены величины этих эффектов. (ИЯФ СО РАН)

Физика частиц и полей. Эксперимент

Эксперименты, проводимые в России. В исследованиях на установке ВЕС (ИФВЭ) проведен совместный анализ состояний с экзотическими квантовыми числами Jpc=1-+, наблюдаемых в каналах зр, з’р, b1р, ср, f1р. Показано, что в каналах з’р и b1р наблюдаемые характеристики могут быть описаны только при наличии экзотических резонансов с массой 1.6?1.8 ГэВ, которые не могут быть составлены из пары кварк-антикварк. (ИФВЭ)
В эксперименте на Красноярском реакторе с рекордной точностью (9%) измерено эффективное сечение взаимодействия антинейтрино с дейтроном, поставлены ограничения на параметры нейтринных осцилляций и определена длина нейтрон–нейтронного рассеяния: ann(S)=-17±6 фм (РНЦ КИ). Полностью собран большой кремниевый мультидетектор (604 кристалла полупроводникового кремния общим весом 80 кг) для изучения рассеяния реакторных антинейтрино на электронах и поиска магнитного момента нейтрино. (РНЦ КИ, ПИЯФ РАН)
В эксперименте на установке ИСТРА-М набрана уникальная статистика распадов заряженных каонов (6Ч108 распадов), позволившая с наилучшей в мире точностью определить форм-факторы л+ распадов К->е-нр0 и К-м-р0, а также получить новые ограничения на величины тензорного и скалярного форм-факторов. (ИЯИ РАН, ИФВЭ, ОИЯИ)
На установке "Комплекс меченых нейтрино" (ИФВЭ) зарегистрировано рекордное число (4Ч10) распадов К®pp0p0 (в десятки раз превышает суммарную мировую статистику) и показано, что для заряженных каонов нарушение комбинированной СР-симметрии не превышает 10-3. (ИФВЭ, INFN- Италия)
В рамках эксперимента ДЕЛЬТА-СИГМА, проводимого на пучке поляризованных нейтронов синхрофазотрона ОИЯИ, получены новые результаты по спин-зависящим разностям полных нейтрон-протонных сечений при четырех энергиях нейтронов в диапазоне 1.2 – 3.7 ГэВ, недоступном для других ускорителей. Эти данные в комбинации с полученными в предшествующих сеансах измерениями позволяют сделать окончательный вывод о плавном спадании величины указанного сечения с энергией выше 1.1 ГэВ. (ИЯИ РАН, ОИЯИ)
На комплексе ВЭПП-2М с детекторами КМД-2 и СНД получены новые весьма важные результаты по физике частиц, содержащих легкие кварки. Впервые исследован ряд редких, в том числе радиационных, процессов распада легких векторных мезонов. Это позволяет развивать и уточнять существующие кварковые модели, описывающие свойства этих частиц. (ИЯФ СО РАН)

Эксперименты, проводимые российскими физиками в рамках международного сотрудничества на уникальных зарубежных установках. В эксперименте BELLE на ускорителе КЕК-В (Япония) обнаружено большое различие свойств В- и анти-В-мезонов, нарушающее CP-инвариантность, предсказанное на основе предыдущих исследований и подтвердившее Стандартную Модель. Полученная величина параметра, характеризующего нарушение СP-симметрии, и точность его измерения оказались весьма близкими к данным эксперимента на установке PEPII (США), проводимого в сотрудничестве с ИЯФ СО РАН. Полученный результат имеет фундаментальное значение не только для физики частиц, но и космологии. (ИТЭФ, ИЯФ СО РАН)
В эксперименте NA48 (ЦЕРН) получен наиболее точный результат по измерению эффекта прямого СР-нарушения в распадах нейтральных каонов на два пиона. Для отношения константы eў прямого СР-нарушения к константе e вольфенштейновского смешивания СР-состояний нейтральных каонов получено значение . Таким образом, экспериментально подтверждено существование прямого СР-нарушения в распадах каонов, предсказываемого Стандартной Моделью. В эксперименте NA48 также с наилучшей точностью измерен квадратичный параметр наклона графика Далитца для распада долгоживущего нейтрального каона на три пиона. Полученный результат составляет величину (-6,1±0,9(стат.)±0,5(сист.))Ч10-3. Установлен новый верхний предел на парциальную вероятность распада короткоживущего нейтрального каона на пион и электрон-позитронную пару: с уровнем достоверности 90%. (ОИЯИ)
В эксперименте Е852, выполненном в Брукхейвенской национальной лаборатории (БНЛ) (США), получено свидетельство существования мезона с массой 1.6 ГэВ/с2, распадающегося по каналу hўp-. Значения его массы m=(1597±10) МэВ и ширины Г=(340±40±50) МэВ совпадают с данными экспериментов, проведенными на установке ВЕС (ИФВЭ). Найдено также новое состояние с JPC=1+- массой 1.6 ГэВ/с2 в канале распада wp-. Его можно интерпретировать как радиальное возбуждение мезона h1(1595). (НИИЯФ МГУ, ИФВЭ)
Коллаборация DELPHI на коллайдере LEP (ЦЕРН), определила относительные вероятности распада ф-лептона в конечные состояния, содержащие одну, три и пять заряженных частиц: В1=(85.316±0.093stat±0.049sys)%, B3=(14.569±0.093stat±0.048sys)%, B5=(0.115±0.013stat±0.006sys)%. Значения В1 и B3 согласуются с мировыми значениями и имеют вдвое большую точность. Значение В5 находится в хорошем согласии с мировым значением (0.107±0.009)% и наилучшим фитом PDG (0.099±0.007)%, полученным с учетом экспериментов OPAL, CLEO и ALEPH. Члены коллаборации DELPHI приняли участие в совместной обработке данных всех четырех экспериментов на LEP (DELPHI, L3, OPAL и ALEPH) для определения фундаментальных параметров Стандартной Модели. В частности усредненные значения массы и ширины калибровочного Z-бозона получены следующими mz=91.1875±0.0021 ГэВ и Гz=2.4952±0.0023 ГэВ. (ОИЯИ, ИФВЭ)
В исследованиях структуры адронов в составе международной коллаборации H1 на электрон-протонном коллайдере HERA получены новые данные о структурных функциях протона и фотона, характеристиках процессов ep – для взаимодействия с образованием двух и трех струй адронов в конечном состоянии. Определены поперечные сечения реакций. (ОЯФА ФИАН)
В экспериментах на коллайдере HERA (H1) изучена важная характеристика структуры протона. Выполненные измерения сечения рождения D*-мезонов в глубоко неупругом рассеянии позволяют определить составляющую структурной функции, связанную с рождением тяжелых очарованных кварков. Оказалось, что вклад этой составляющей в дифракционной области возрастает в 2.5 раза при изменении квадрата передаваемого импульса от 1.5 до 60 ГэВ2. Показано, что удовлетворительное теоретическое описание результатов этих измерений обеспечивается моделью с обменом помероном (объектом, названным по имени российского физика И.Я. Померанчука). (ИТЭФ)
В эксперименте Е-781 в ФНАЛ (США) впервые продемонстрирована возможность измерения зарядовых радиусов гиперонов методом упругого рассеяния гиперонов на электронах. На пучке сигма-минус гиперонов с энергией 600 ГэВ впервые измерен среднеквадратичный зарядовый радиус сигма-минус гиперона (0.61±0.12(стат.)±0.09(сист.)) фм2. (ПИЯФ РАН, ИФВЭ)
В рамках эксперимента ГРААЛЬ (Гренобль, Франция) на пучке поляризованных монохроматических фотонов проведены прецизионные измерения асимметрии и сечения фоторождения нейтральных и заряженных пионов, а также эта - мезонов от порога до 1500 МэВ. Полученные результаты использованы для исследования динамической структуры нуклона (барионных резонансов) в рамках феноменологичеких и кварковых моделей. (ИЯИ РАН)
В подземной лаборатории Гран-Сассо (Италия) закончен эксперимент по поиску двойного бета-распада 100Мо с помощью жидкоаргоновой ионизационной камеры (детектор DBA). Общее время измерений составило 3019 часов. Получены следующие результаты:
2n-мода - Т1/2=[0,72±0.09(стат)±0.14(сист)]Ч1018 лет; 0n-мода - Т1/2>5,0Ч1021 лет (90%CL); 0nc-мода - Т1/2>3,2Ч1020 лет (90%CL) (ИТЭФ).

Участие российских физиков в создании новых методик и сооружении крупных установок в международных научных центрах. Выполнена модернизация установки «Троицк ню-масс», предназначенной для поиска массы электронного антинейтрино в бета-распаде трития, что значительно увеличило чувствительность и стабильность работы установки и снизило систематические ошибки. Особое значение модернизация имеет для исследования природы аномальной структуры в бета-спектре, впервые наблюдавшейся на этой установке. На основе оригинальной схемы и результатов, полученных на установке, разрабатывается проект международной установки "КАТРИН" (Германия) на порядок большего масштаба, которая существенно снизит порог определения массы нейтрино. (ИЯИ РАН)
На установке ВЭПП-4М введен в строй сверхпроводящий соленоид детектора диаметром 3.5 метра и такой же длины; введен в работу калориметр на основе 30 тонн жидкого криптона, создана система измерения поляризации пучков и улучшена процедура абсолютной калибровки энергии (точность 0.0003%) методом резонансной деполяризации. Эта методика необходима для прецизионного измерения масс пси-мезонов и, что особенно важно, тау-лептона. (ИЯФ СО РАН)
В крупном международном проекте БОРЕКСИНО, исследующем солнечные и реакторные нейтрино, в подземной низкофоновой лаборатории Гран-Сассо (Италия) завершен монтаж более 2000 чувствительных элементов детектора. Проведены испытания разработанных электронных модулей, подготовка вспомогательных систем для заполнения детектора и продолжена разработка моделирования эксперимента и программного обеспечения для анализа данных. (РНЦ КИ)
Завершены работы по созданию и вводу электромагнитного калориметра установки ФЕНИКС на коллайдере релятивистских тяжелых ионов в БНЛ (США). Проведен первый физический сеанс. Опубликованы результаты, связанные с поиском образования кварк-глюонной плазмы. Наблюдаются существенные отличия от ожиданий, основанных на экстраполяции рр-данных. (ИФВЭ)
Завершено создание передней мюонной системы установки Д0 для развития исследований на протон-антипротонном коллайдере ФНАЛ (США). (ИФВЭ, МГУ, ОИЯИ, ИТЭФ)
В рамках международного эксперимента ALICE на Большом Адронном Коллайдере в ЦЕРН выполнены этапы научно-исследовательских разработок большого электромагнитного калориметра PHOS, предназначенного для исследований электромагнитного излучения кварк-глюонной плазмы. (РНЦ КИ, РФЯЦ ВНИИЭФ)
Подготовлен эскизный проект детекторной системы LLRT для экспериментов на строящейся Фабрике радиоактивных пучков в Японии. Проект одобрен Международным программным комитетом. (РНЦ КИ)

Физика атомного ядра

Завершен анализ эксперимента по обнаружению сверхтяжелого изотопа водорода 5Н. Этот изотоп нестабилен относительно распада на 3Н и два нейтрона, энергия распада составляет 1,7 ± 0,3 Мэв, ширина 1,9 ± 0,4 Мэв. 5Н является второй надежно обнаруженной ядерной системой (после 10Не), у которой отношение N/Z достигает 4. (РНЦ КИ, ОИЯИ, ГАНИЛ (Франция), РИКЕН (Япония))
Для реализации физической программы исследований реакций с радиоактивными пучками разработаны и созданы специальные сепарирующие каналы. Используя выведенные из циклотрона У-400М пучки ионов 7Li и 11B, удалось получить вторичные пучки ионов 6He и 8He. Экспериментально установлена «динейтронная» структура 6He. Успешно завершилась серия экспериментов, направленная на обнаружение резонансов 4H и 5H (основные состояния). Завершены эксперименты по изучению резонансных состояний в 7He, заселяемых при передаче одного нейтрона на 6He от дейтериевой мишени. (ОИЯИ, РФЯЦ ВНИИЭФ)
Выполнено исследование радиоактивных ядер вблизи границы ядерной стабильности с помощью новых мишенно-ионных устройств. На масс-сепараторе ИРИС, работающем «on-line» с синхроциклотроном разработаны уникальные высокотемпературные мишени в комбинации с лазерным ионным источником для получения короткоживущих нуклидов. Это позволило получить изотопы, ранее недоступные для физических исследований, такие как нейтронодефицитные изотопы Yb и Tm. Впервые измерены их зарядовые радиусы и электромагнитные моменты. Разработанный метод позволяет получать и исследовать как нейтронодефицитные так и нейтроноизбыточные изотопы вблизи границы ядерной стабильности. (ПИЯФ РАН)
Завершен анализ эксперимента по рассеянию ядер 12С на 208Pb вблизи кулоновского барьера. Показано, что, если измерения проводятся с высокой точностью до предельно больших углов, то экспериментальные данные «чувствуют» внутреннюю часть барьера, что считалось до сих пор невозможным. Получены указания на возможное существование экзотической ядерной молекулы 12С+208Pb. (РНЦ КИ)
Исследован эффект нарушения пространственной четности в глубоко подпороговом делении 234U холодными поляризованными нейтронами. Впервые измерена величина коэффициента Р-нечетной асимметрии aanf =(0,60±±0,16)ЧЧ10-4 для глубоко подпорогового деления 234U. Полученный результат вместе с другими данными указывают на отсутствие значительного барьерного усиления этого эффекта. (ПИЯФ РАН)
В сотрудничестве с Институтом Гана - Мейтнер (Германия) продолжались нейтронно-оптические исследования взаимодействия нейтронов с ядрами. Проведена обработка результатов по измерениям угла поворота спина нейтрона вокруг импульса при прохождении через свинцовую мишень, обогащенную изотопом Pb. Величина угла поворота, приведенная к 100-процентному содержанию изотопа Pb, равна цpnc=(8.0±2.0)Ч10-5 рад/см. Угол поворота спина нейтрона на изотопе Pb измерен впервые в мире. (ИТЭФ)
Определены скорости трансмутации радиоактивных мишеней (129I, 237Np, 239Pu, 241Am) пучком вторичных нейтронов, образующихся при облучении на синхрофазотроне ОИЯИ металлических мишеней РЬ и U протонами с энергией 1.5, 3.7 и 7.4 ГэВ. Активационным методом определено пространственное распределение потока нейтронов. При облучении тех же радиоактивных мишеней протонным пучком фазотрона ОИЯИ (Ер=660 МэВ) определены сечения образования десятков ядер-остатков. Методами наведенной активности измерены сечения образования легких и среднетяжелых ядер-остатков при фрагментации ядер-мишеней олова (А=112, 118, 120, 124) протонами с энергиями 0,66, 1,0 и 8,1 ГэВ. Наблюдена сильная зависимость сечений от нуклонного состава мишени и продуктов. (ОИЯИ)
На ISOL-комплексе ЯСНАПП с помощью спектрометров с полупроводниковыми детекторами в режиме «on-line» исследовался радиоактивный распад ряда короткоживущих нуклидов в переходной области (от 14664Gdg82 к сильнодеформированным с N>90). Измерены силовые функции в-распада нечетных изотопов 147,149,151Тb. Всесторонне изучена структура ядра 156Ho, у которого наблюдено 5 изомерных состояний (с Ф1/2>10 сек). Методами (б-г)- и (г-г)-совпадений построены схемы ядерных уровней, возбуждаемых при б-распаде 221Fr и в-распаде 213Bi и 209Рb. Обнаружены новые, слабые ветви б-распада 211Ро и 221Fr. Проведены прецизионные исследования спектров низкоэнергетических электронов из распада 57Со, 73As, 111In, 155Eu, 172Lu, 241Am, 241Pu и 225Ас. Подтверждено сильное влияние релятивистских эффектов на формирование интенсивности КL1L2(3Ро)-перехода Оже. (ОИЯИ)
В рамках международного эксперимента ФЕНИКС проведен второй сеанс измерений столкновений ядер золота на ядерном коллайдере RHIC. Проведены анализ экспериментальных данных, полученных в 2000 году и этап анализа экспериментальных данных международного эксперимента WA98 (ЦЕРН) по исследованию коллективных движений ядерного вещества. (РНЦ КИ)
Проведён анализ данных сеансов 2000 года по измерению взаимодействия протонов при 400 ГэВ/с с ядрами (p-A): Be, Al, Cu, Ag, W и Pb в эксперименте NA50 на ускорителе SPS (ЦЕРН). При сравнении с результатами, полученными при других энергиях пучка и для различных систем мишень-налетающая частица: p-A, пион-A, O-Cu, O-U, S-U, Pb-Pb, обнаружена линейная зависимость квадрата поперечного импульса и эффективной температуры от энергии в системе центра масс, что имеет важное значение для поиска указания на образование кварк-глюонной плазмы в центральных соударениях тяжёлых ядер высокой энергии. (ИЯИ РАН)
Изучение влияния ядерной среды на свойства pp-взаимодействия в процессе образования p0p0–х пар на ядрах. В рамках коллаборации Crystal Ball в Брукхэвенской национальной лаборатории, США, впервые обнаружена сильная зависимость формы спектра инвариантной массы p0p0–х пар от атомного номера ядра-мишени, что указывает на значительное ослабление p0p0–х взаимодействия в ядрах дейтерия, углерода, алюминия и меди по сравнению с взаимодействием на водороде. (ПИЯФ РАН)
На синхрофазотроне выполнено исследование процессов мультифрагментации ядер золота под воздействием релятивистских протонов, ионов гелия и углерода. Полученные данные подтверждают, что во всех исследованных реакциях имеет место тепловая мультифрагментация - статистический процесс разрушения ядерного остатка, обусловленный нагреванием ядра при столкновении. (ОИЯИ)
Проведены первые измерения в эксперименте по кумулятивному развалу дейтрона. Измерялись двухчастичные дважды дифференциальные сечения испускания пары протонов под малыми углами (0°ё5°) к пучку протонов с энергией 0.6ё1.9 ГэВ, проходящих через дейтериевый кластерный пучок. В распределении по недостающей массе обнаружен явный пик, отвечающий массе нейтрона. Отвечающие этому пику события характеризовались малой относительной энергией (<3 МэВ), что соответствует S-волновому конечному состоянию образованной протонной пары. В эксперименте впервые регистрировался развал дейтрона при такого сорта коммулятивных условиях, что позволяет получить информацию о нуклон-нуклонном взаимодействии на малых расстояниях. (ОИЯИ)
На дейтериевой мишени высокого давления (1500 атм, 800К) завершены измерения скорости образования мюонных молекул ddм в диапазоне температур 80ё800 К. В диапазоне температур 350ё800 К измерения выполнены впервые. С этой же мишенью впервые осуществлен поиск реакции радиационного захвата d+d >4Не+г из состояния мюонной молекулы. Достигнута верхняя граница выхода г-квантов на уровне 2Ч10-5. На тритиевой мишени высокого давления (1500 атм, 800К) в смеси дейтерия и трития выполнены измерения зависимости скорости цикла мю-катализа от температуры (300ё800 К), концентрации трития (15ё65%), плотности смеси (0.2ё0.8 LHD). Завершен цикл исследований мю-катализа в тройной смеси изотопов водорода H/D/T. (ОИЯИ, РФЯЦ ВНИИЭФ)
Дано объяснение открытой температурной зависимости мюонного катализа в твердом дейтерии. (ИФВЭ, РНЦ КИ)
В рамках программы исследования свойств мюонов и их взаимодействия с веществом выполнены измерения магнитного момента отрицательного мюона в 1S-состоянии в различных атомах. Вследствие релятивистского движения отрицательный мюон, находящийся на 1S-орбите атома, имеет магнитный момент, отличный от магнитного момента свободного мюона. Получены новые результаты измерений магнитного момента отрицательного мюона в ряде элементов. При исследовании соединения Се3Pd20Ge6 ниже 0,4 К обнаружено резкое увеличение скорости деполяризации спина мюона, которое может интерпретироваться как образование квазистатического упорядочения магнитных моментов электронного происхождения, предположительно, со случайным распределением (спиновое стекло). Наблюдался сдвиг частоты прецессии спина мюона во внешнем магнитном поле. (ОИЯИ)
На основе разложения эффективного радиуса и конкретных моделей ядерного потенциала из экспериментальных данных по упругому рассеянию и реакции синтеза извлечены: длина рассеяния, эффективный радиус и параметр формы (б,б )-, (d,t)- и (d3,Не)- систем. (МИФИ)
Сформулирован основанный на приближении случайной фазы в континууме частично самосогласованный подход к описанию гигантских резонансов в среднетяжелых сферических ядрах. В рамках подхода вычислены парциальные протонные ширины аналоговых резонансов, а также ряд характеристик зарядово-обменных спин-изоспиновых и изоскалярных гигантских резонансов. Результаты удовлетворительно согласуются с последними экспериментальными данными. (МИФИ)
Разработан метод, позволяющий связать точными соотношениями экспериментально измеряемые приведенные матричные элементы квадрупольного оператора. Метод использует инварианты квадрупольной формы, правила отбора схемы Q-фононов и опирается на факт малости поправок из-за некоммутативности компонент оператора квадрупольного момента. В качестве примера построены Q-инварианты четвертого порядка для основного состояния ядра. Согласие теории с экспериментом удовлетворительное. (ОИЯИ)

Физика космических лучей и нейтринная астрофизика

На многотонном галлий-германиевом нейтринном телескопе в подземной лаборатории глубокого заложения Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН продолжались уникальные исследования интегрального потока солнечных нейтрино. Результаты измерений, выполнявшихся ежемесячно на протяжении 2001 года, подтверждают значительное подавление потока приходящих на Землю солнечных нейтрино по сравнению с величиной, предсказываемой стандартной моделью Солнца. Достигнутая точность измерений позволяет утверждать, что полученный результат не может быть объяснен без предположения о существовании новых свойств нейтрино, скорее всего, нейтринных осцилляций. (ИЯИ РАН в коллаборации SAGE)
В эксперименте на Байкальском глубоководном нейтринном телескопе исследования природного потока нейтрино продвинуты в область сверхвысоких энергий. Достигнутое при анализе данных детектора верхнее ограничение на интенсивность природного диффузного потока электронных нейтрино в диапазоне энергий от 10 ТэВ до 10 ТэВ составило (1.3-1.9)10 ГэВ/смЧсЧср и уже находится в области теоретически предсказываемых значений потока. (ИЯИ РАН, НИИЯФ МГУ, НИИПФ ИГУ в коллаборации БАЙКАЛ)
На установке "КОВЕР" Баксанской нейтринной обсерватории изученно влияние электрического поля атмосферы в периоды гроз на интенсивность вторичных космических лучей и впервые экспериментально показано, что корреляции интенсивности с полем в приземном слое атмосферы различны для жесткой (мюоны) и мягкой (электроны) компонент космических лучей. Получено указание, что перед молниями имеет место процесс ускорения частиц, который, возможно, играет важную роль в их формировании. (ИЯИ РАН)
Из анализа распределения направлений прихода космических лучей по данным Якутской установки ШАЛ сделан вывод, что при энергиях до 10 эВ преобладает вклад галактических источников, а при энергиях выше 10 эВ поток состоит в основном из внегалактических частиц. Полученные результаты показывают, что в области 10 эВ амплитуда первой гармоники анизотропии становится значимой и равной (26.4±8.0)% при фазе (34.5±18.0)°. (ИКФИА ЯНЦ СО РАН)
Анализ данных, накопленных на сцинтилляционном детекторе LVD в лаборатории Гран-Сассо, работающем в рамках международной системы поиска нейтринного излучения от коллапсирующих звезд, позволил установить верхнее ограничение на частоту гравитационных коллапсов звезд в нашей Галактики, составляющее 0.3 соб/год на 90% уровне достоверности. (ИЯИ РАН в коллаборации LVD)
На сцинтилляционном годоскопе ТЕМП, обладающим высоким угловым разрешением, во время больших Форбуш-понижений обнаружены квазипериодические колебания интенсивности мюонов с периодом около 50 минут, локализованные в узком (˜15°) угловом интервале в северо-западном направлении. (МИФИ)
Совместный анализ данных по космическим лучам, геомагнитной и солнечной активности показал, что магнитный поток Солнца с 1937 года по настоящее время оставался постоянным в пределах (5-7)%. В то же время, данные о концентрации космогенных изотопов C и Be за последние несколько сотен лет подтверждают наличие в прошлом столетии устойчивого уменьшения потоков галактических космических лучей и, тем самым, устойчивого долговременного увеличения солнечной активности. (ФИАН, ФТИ РАН)
Запущен на околоземную орбиту и передал первые данные комплекс спектрометрической аппаратуры для исследования космических лучей и солнечной активности в рентгеновском и гамма-диапазонах на спутнике КОРОНАС-Ф. (НИИЯФ МГУ, ФИАН, ИЗМИРАН, ИКИ РАН, МИФИ)
Высказана гипотеза, что первичными частицами космических лучей сверхвысоких энергий являются новые частицы типа аксиона. Эта гипотеза согласуется со всей совокупностью существующих экспериментальных данных и допускает проверку в будущих экспериментах по исследованию широких атмосферных ливней сверхвысоких энергий. Показано, что существование новых частиц с требуемыми свойствами является естественным следствием ряда суперсимметричных моделей. (ИЯИ РАН)
Разработана модель ускорения частиц до энергий, превышающих 10 ГэВ/ядро, в результате множественных взрывов сверхновых в ОВ-ассоциациях. Показано, что происхождение частиц указанных энергий можно объяснить их ускорением сверхзвуковой турбулентностью. Данная модель ускорения объясняет "колено" в энергетическом спектре частиц при энергиях порядка 10 ГэВ. (СПбГТУ)

Физика и техника ускорителей и других ядерно-физических
установок

Повысилась эффективность работы крупных ускорителей и ускорительных комплексов. Ниже приводится их время работы на физический эксперимент.
Протонный синхротрон У-70 (ИФВЭ) - 3000 часов в двух сеансах.
Комплекс ВЭПП-4 (ИЯФ СО РАН) - около 2000 часов.
Сверхпроводящий протонный синхротрон "Нуклотрон" (ОИЯИ) - 1500 часов; с выведенными пучками протонов и дейтонов (3,5Ч1010 частиц в цикле), ионов 24Mg (1Ч107 частиц в цикле) и 10B (1Ч105 частиц в цикле); достигнута эффективность вывода 95%.
Циклотроны У-400 и У-400М (ОИЯИ)- суммарно 6600 часов.
"Фазотрон" (ОИЯИ) - 1260 часов.
Протонный линейный ускоритель Московской мезонной фабрики (ИЯИ РАН) - 2384 часа (266 МэВ, 150 мкА).
На инжекционном комплексе ВЭПП-5 собран и включён в работу второй ускоряющий модуль форинжектора со всеми подсистемами. В односгустковом режиме на выходе первых двух ускоряющих модулей получено 2Ч1010 электронов в сгустке. Достигнут проектный темп ускорения в первом и втором ускоряющих модулях. Закончены испытания импульсного магнита-концентратора с полем 10 Тесла, предназначенного для более полного сбора позитронов, рождающихся на конверсионной мишени. В многосгустковом режиме работы ускорителя достигнуты предельные для данного типа машин параметры: максимальная энергия электронов в ускоренном пучке на выходе второй ускоряющей структуры –130 МэВ, минимальная –65 МэВ, полный заряд пучка – 3.2Ч10-7 Кл (полное число частиц – 2Ч1012), энергосодержание пучка – 28 Дж. Такой режим соответствует проекту ускорителя ЛУЭ-200 для Источника резонансных нейтронов в ОИЯИ (Дубна), в создании которого принимает активное участие ИЯФ СО РАН. (ИЯФ СО РАН)
Усовершенствованы системы электростатической фокусировки пучка в согласующем канале ионного инжектора И-3 для увеличения поперечного аксептанса линейного канала. В результате усовершенствования канала увеличен ток пучка ионов углерода на входе ускоряющего резонатора не менее чем в 5 раз. Пиковое значение тока пучка на входе ускоряющего резонатора достигла 100 мА. Ток ускоренного в инжекторе И-3 пучка ионов 12С4+ увеличен вдвое. Максимальный ток ускоренного пучка на выходе И-3 достигает 5 мА и соответствует предельному значению тока для данного типа ускоряющей структуры. (ИТЭФ)
Реконструирована система инжекции пучка в бустерный синхротрон УК. В результате реконструкции эффективность ввода пучка в кольцо УК увеличилась приблизительно вдвое. Максимальная величина тока инжектированного пучка ионов 12С4+ достигла 1 мА. Интенсивность ускоренного в УК пучка ионов 12С4+ увеличена до уровня 109 ионов за цикл ускорения. (ИТЭФ)
Осуществлен физический пуск импульсного разрезного микротрона на энергию 70 МэВ. Впервые в практике ускорителей в разрезном микротроне использованы прецизионные поворотные магниты на основе редкоземельного материала с уровнем поля 1 Тл в рабочем объеме 0.5Ч0.25Ч0.02 м3. Впервые в электронных ускорителях использована ускоряющая структура с высокочастотной квадрупольной фокусировкой. Наряду с использованием оригинальной схемы СВЧ-питания это позволило создать самый компактный в мире ускоритель на энергию 70 МэВ. Запуск ускорителя открывает уникальные возможности для проведения экспериментов в области физики атомного ядра и прикладных исследований. (НИИЯФ МГУ)
Завершен важный этап в создании Курчатовского Источника Синхротронного Излучения (КИСИ, Москва) - первого в России специализированного ускорительного комплекса, предназначенный для генерации пучков синхротронного излучения (СИ), разработанного и изготовленного в ИЯФ СО РАН и размещенного на территории РНЦ КИ. Комплекс включает в себя линейный ускоритель и два накопителя электронов: «Сибирь-1» на 450 МэВ и «Сибирь-2» на 2.5 ГэВ. Максимальный ток в накопителе «Сибирь-«2 в многосгустковом режиме сейчас равен 156 мА, а ускоренный до 2.5 ГэВ составляет 95.6 мА. (ИЯФ СО РАН)

Использование методов ядерной физики в других областях

Экспериментальные работы на пучках СИ проводились на накопителе ВЭПП-3, где действовали 10 экспериментальных станций. Основные усилия были сосредоточены на трех приоритетных направлениях: детонация и поведение вещества при прохождении детонационного фронта, реконструкция сигналов палеоклимата в кернах донных осадков оз. Байкал и разработка LIGA-технологии. Методом резонансной флуоресценции определены соотношения различных элементов в кернах донных осадков оз. Байкал с разрешением от 4 до 20 лет (0.1 мм керна), что на один-два порядка подробнее самых высокоразрешающих исследований, выполненных сегодня на Байкале и в океанских колонках. Получены уникальные данные по палеоклимату эпохи, соответствующей предыдущему потеплению (Каргинский интервал 26-52 тыс. лет до нашего времени). (ИЯФ СО РАН)
Обнаружено вращения спина нейтрона при прохождении его через нецентросимметричный кристалл. Зависимость угла поворота от энергии нейтрона имеет резонансный характер. При переходе через брэгговский резонанс меняется знак угла поворота спина. Явление можно использовать для измерения электрических полей нецентросимметричных кристаллов. (ПИЯФ РАН)
Впервые выполнены измерения малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов на нестехиометрическом образце Ni-Mn-Ga, который относится к материалам с эффектом магнитно-контролируемой памяти формы, с целью исследования магнитных неоднородностей мезоскопического масштаба и магнитоупругих явлений в широком диапазоне температур и магнитных полей. Определены характерные температуры сплава: TC=373.7 K и мартенситного перехода Tm=301-310 K. (ПИЯФ РАН)
Получены первые результаты по визуализации некоторых видов вирусов методами сканирующей туннельной микроскопии. (ИТЭФ)
В результате исследований воздействия нейтронных и тяжелоионных пучков на структуру материалов создан миниатюрный сканирующий туннельный микроскоп для исследования и контроля деградации поверхности элементов и узлов непосредственно внутри ядерных и термоядерных установок. Конструкция микроскопа позволяет внедрять его с помощью имеющегося в наличии манипулятора внутрь установки и исследовать поверхность рабочих элементов во время работы установки, в том числе и в труднодоступных местах. (ИТЭФ)
На установке "Медицинский пучок" модернизированы две процедурные кабины, что позволило приступить к протонно-лучевому лечению двух новых локализаций опухолей – рака предстательной железы и рака рото-носо-глотки. Разработана первая в России программа дозно-анатомического протонно-лучевого лечения. Совместно с медицинскими соисполнителями проведено облучение более 100 больных с различными локализациями опухолей. (ИТЭФ)
Исследование радиационно-защитных свойств кинескопных стекол показало, что переработка кинескопного стекла в строительные материалы и совместное остекловывание его боя с радиоактивными отходами открывают возможность комплексного решения двух существенных экологических проблем: захоронения долгоживущих радионуклидов и утилизации десятков миллионов отработанных кинескопов. Разработаны простые методы расчётов коэффициентов дозового накопления для композиционных материалов и проведены испытания образцов новых защитных материалов, применение которых позволяет снизить массу и уменьшить линейные размеры защиты. (ИЯИ РАН)



ОБЩАЯ ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ
[Академик-секретарь Отделения академик А.А. Боярчук]

Физика конденсированных сред

Теория конденсированного состояния. Описаны системы с переменным числом электронов, в которых реализуются состояния, являющиеся когерентными суперпозициями состояний с четным и нечетным числом электронов. Предложен эксперимент, который может дать прямое доказательство такой когерентности и тем самым подтвердить реальность суперпространства. (ИФП РАН)
Построена теория квантового фазового перехода сверхпроводник – металл в решетке сверхпроводящих островков, взаимодействующих через двумерную проводящую пленку. (ИТФ РАН)
Предсказан новый флуктуационный эффект в сверхпроводниках в широкой области температур выше Тс, где флуктуационная проводимость велика, в то время как поправки ко всем термодинамическим величинам пренебрежимо малы. (ИТФ РАН)
Показано, что спиновая релаксация в квантовых ямах может быть сильно анизотропной вследствие интерференции одновременно действующих механизмов - Рашбы и Дьяконова - Переля. Величина эффекта сильно зависит от структуры квантовой ямы, т.к. взаимодействие по механизму Рашбы обусловлено асимметрией ямы. (ФТИ РАН)
Решена задача о высокочастотном отклике и когерентной генерации в резонансно-туннельном диоде. Показано, что кроме обычного режима генерации существует новый квантовый режим, позволяющий достичь существенно больших мощностей на высоких частотах. (МИФИ)
Физика низких температур. Обнаружен и исследован новый механизм рождения квантовых вихрей. Он связан с неустойчивостью Кельвина - Гельмгольца на границе раздела между двумя сверхтекучими жидкостями и обнаружен на границе между А и В фазами 3Не. Эксперимент подтверждает также механизм уничтожения магнитных монополей доменными стенками, предложенный для решения проблемы монополей в космологии. (ИТФ РАН)
В зависимостях холловской проводимости двумерных электронов в GaAs/AlGaAs в импульсном магнитном поле при температуре около 80 мК обнаружены явно выраженные плато при целочисленных факторах заполнения. Результат указывает на независимость квантования холловской проводимости от нарушения лафлиновских условий фазовой когерентности электронной волновой функции в импульсном магнитном поле. (ИФТТ РАН)
Доказано существование квантового эффекта Холла в гетероструктурах p-Ge/GeSi при аномально больших значениях плотности состояний вне пиков. Определены амплитуда и характерный масштаб флуктуационного потенциала и найдены условия его подавления. Результаты свидетельствуют о более широкой, чем принято считать, области существования квантового эффекта Холла в полупроводниковых гетероструктурах. (ИФМ УрО РАН)
Сверхпроводимость. Показано, что вблизи точки перехода от сверхпроводников I рода к сверхпроводникам II рода возможно наблюдение равновесных квантовых вихрей с двойным, тройным и т.д. квантом потока. (ИФП РАН)
В гетеропереходах Nb/Au/YBa2Cu3Ox[001] обнаружена вторая гармоника в зависимости сверхпроводящего тока от разности фаз сверхпроводящих волновых функций электронов. Полученные данные подтверждают наличие в металлоксидном сверхпроводнике с высокой критической температурой нетривиального dx2-y2-типа симметрии сверхпроводящего параметра порядка. (ИРЭ РАН; Институт физики высоких технологий, ФРГ; Комениус университет, Словакия; Чалмерский технический университет, Швеция)
Экспериментально обнаружен эффект Джозефсона в структуре сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник и изучены свойства перехода. (ИФТТ РАН)
Созданы ВТСП нанометровые бикристаллические джозефсоновские переходы для СВЧ-излучения терагерцового диапазона (ИКАН, ИРЭ РАН; Чалмерский технический университет, Швеция).
Физика магнитных явлений. Показано, что мезоскопические сверхпроводники с малым числом вихрей представляют собой новый тип магнито-чувствительных андреевских волноводов, в которых возможно управление когерентным транспортом. Полученная зависимость проводимости от магнитного поля позволяет рассматривать мезоскопические сверхпроводники как квантовые переключатели, в которых роль управляющего напряжения играет магнитное поле. (ИФМ РАН)
Методами нейтронной и рентгеновской дифракции при высоких давлениях в соединениях Tb(Mn0,88Al0,12)2Hx (x = 1, 2) с нестабильной магнитной подрешеткой обнаружен неизвестный ранее тип магнитоструктурного перехода, сопровождающийся одновременным изменением магнитной структуры и фазовой сегрегацией междоузельных атомов водорода. (РНЦ КИ)
В ферромагнитном сплаве Ni-Mn-Fe-Ga, обладающем эффектом памяти формы, продемонстрировано явление колоссальной магнитострикции, а также возможность магнитного управления эффектом памяти формы при постоянной температуре. Восстанавливаемая полем изгибная деформация превысила 3%. (ИРЭ РАН, РНЦ КИ)
Предложен метод магнитной контактной печати на среды с высокой коэрцетивностью, основанный на записи магнитных полей, образованных от магнитных микроструктур, внесенных в магнитное поле. Получена плотность магнитной записи 3.109 бит/см2. (ИРЭ РАН)
Физика высоких давлений. Получен и исследован чисто углеродный материал на основе фазы высокого давления фуллерита, обладающий, как обнаружено, ферромагнитными свойствами с температурой Кюри свыше 500 К. (ИФВД, ФТИ РАН)
При давлениях выше 20 ГПа в фуллерите С60 обнаружен фазовый переход с изменением молекулярной структуры в трехмерно полимеризованную. Определены структура фазы при 22.4 ГПа и объемный модуль упругости (540 ГПа), величина которого превышает объемный модуль упругости алмаза. (ИСпАН, ИОФ РАН)
В результате изучения нестационарных процессов высокоскоростного соударения твердых тел обоснован принцип построения сверхлегких защит, эффективно противостоящих высокоскоростному удару и имеющих массу в несколько раз меньше массы сплошных преград. (ФТИ РАН)
Физика полупроводников. В системе двумерных электронов обнаружен микроволновый циклотронный резонанс композитных фермионов (электронов, к которым присоединяются по два кванта магнитного потока), по частоте которого определена эффективная масса этих квазичастиц. (ИФТТ РАН)
Обнаружена сильная модуляция (глубиной до 15 – 20%) интенсивности резонансного рэлеевского рассеяния света в гетероструктурах GaAs/AlGaAs, обусловленная трехчастичными экситонными комплексами (трионами). (ФИАН)
Установлено, что в одиночной квантовой точке в полумагнитной полупроводниковой гетероструктуре sp-d - обменное взаимодействие между одной электронно-дырочной парой и ˜100 спинами атомов Mn в слабом магнитном поле приводит к 100% степени поляризации линии излучения и увеличению более чем на порядок ее ширины. Оценена энергия магнитного полярона и величина флуктуаций магнитного момента в одиночной точке. (ИФТТ РАН)
В гетероструктуре, содержащей 100-нанометровый слой n-GaAs и 14-нанометровую квантовую яму, реализован оптический затвор спинового потока из системы локализованных электронов в ядерную спиновую систему. При этом время спиновой релаксации электронов в объемном GaAs увеличивается на 2 порядка (до 300 нс). Предложена теоретическая модель наблюдаемого эффекта. (ФТИ РАН)
Предсказано новое свойство коллективных возбуждений в одномерных электронных системах: кроме длинноволновых плазмонов обнаружена мягкая мода и полоса поглощения, связанная с возбуждением волн зарядовой плотности. Эффект обусловлен динамическими электронными корреляциями при отсутствии решеточных деформаций и важен при изучении транспортных характеристик мезоскопических структур. (ИРЭ РАН)
На основе расчета энергетического спектра нанотрубок как гетеропереходов II рода показано, что их проводимость может носить как полупроводниковый, так и полуметаллический характер в зависимости от распределения деформаций по толщине структуры и вызванного деформациями сдвига краев зон. (ИФП СО РАН)
С помощью непрерывных и импульсных ионных пучков синтезированы слои полупроводникового дисилицида железа в кремнии, которые характеризуются высокой степенью текстуры зерен, соответствующей ориентации кремния, прямозонной структурой дисилицида, а также высоким уровнем фотолюминесценции в ближней ИК-области. (КФТИ КазНЦ РАН)
Предсказана и реализована возможность возбуждения фронтов туннельно-ударной ионизации в полупроводниках, скорость движения которых на порядок превышает скорость обычного ударно-ионизационного фронта. На этой основе созданы переключатели больших мощностей в пикосекундном диапазоне с параметрами коммутации, на порядок превышающими лучшие мировые достижения. (ФТИ РАН)
Решена задача определения доли и количества атомов Ge, образующих в твердых растворах GexSi1-x нанокластеры Ge, препятствующие увеличению быстродействия приборов на основе этих твердых растворов. Разработанный метод позволяет обнаруживать кластеры в растворах с малым содержанием Ge до 1 ат.%. (ФТИ РАН)
Предложен новый тип и способ реализации переключающих устройств на основе эффекта мультистабильности в длиннопериодных слабосвязанных сверхрешетках GaAs/Al0,3Ga0,7As. Устройства могут быть использованы в качестве элементной базы для систем многоуровневой логики. (ФИАН)
Разработаны полевые транзисторы на структурах n+-I-GaN-сапфировая подложка, процесс формирования которых полностью основан на «сухих» процессах плазмохимического травления. Их характеристики соответствуют мировому уровню для приборов данного класса. (ИРЭ РАН; ЗАО «Полупроводниковые приборы» г. Санкт-Петербург)
Предложен и исследован новый класс гетероструктур – гибридные А3B5/A2B6 структуры, а также диодные структуры на их основе, в которых получена интенсивная электролюминесценция при 77 К и 300 К. Использование A2B6 с полумагнитными добавками делает гибридные структуры перспективными для спиновой инжекции в приборах спинтроники. (ФТИ РАН)
Созданы высокоэффективные оптоэлектронные пары «светодиод–фотодиод» с отношением сигнал/шум до 100 дБ в спектральном диапазоне 3-6 мкм на основе гетероструктур А3B5, в которых были реализованы три типа активации излучения: инжекция, оптическая накачка и экстракция носителей. Получены высокие значения чувствительности фотодиодов, рекордные значения положительной и отрицательной оптической мощности спонтанных (10 мВт, 300 К) и когерентных (6 Вт, 77 К) источников излучения. На основе диодов созданы низковольтные газовые датчики для медицины и взрывоопасных работ. (ФТИ РАН)
На основе кремниевых слоев, селективно легированных эрбием, созданы диодные структуры с электролюминесценцией иона Er3+ при 77-300 К на длине волны 1,54 мкм, оптимальной для волоконных линий связи. Интенсивность излучения созданных диодов на порядок больше, чем у однородно легированных структур. В диодах, содержащих слои, легированные эрбием и бором, одновременно получено интенсивное излучение на длине волны 1,2 мкм. (ИФМ РАН, ФТИ РАН, НИФТИ ННГУ)
Структура и свойства кристаллов. Исследованы оптические и структурные свойства жидкокристаллических дисперсий молекул ДНК, «шитых» так называемыми мостиками. Предсказано образование двойной холестерической спирали (самих молекул и мостиков). Результаты хорошо описывают экспериментальные данные по аномальному дихроизму таких дисперсий, важных в приложениях как биосенсоры. (ИТФ РАН)
Разработана количественная теория анизотропных 4f-3d обменных взаимодействий в редкоземельных оксидах, что позволяет, используя созданные программы, анализировать и объяснять их магнитные свойства. (ИКАН)
Предсказано и подтверждено в кристаллах германия появление «запрещенных» рефлексов в рентгеновской дифракции, обусловленное анизотропией рентгеновской восприимчивости при искажениях электронных состояний, вызываемых тепловыми колебаниями атомов. Результат важен для изучения электронной структуры кристаллов. (ИКАН, МГУ, Токийский научный университет, Япония.)
Получено и исследовано первое соединение железа, обладающее как жидкокристаллической (смектической) организацией, так и спин-переменными свойствами. Такие соединения могут найти применение в качестве активных сред для записи и хранения информации и оптических устройств. (КФТИ КазНЦ РАН)
Обнаружен аномальный эффект упрочнения и резкого снижения пластичности облученных быстрыми нейтронами при 77 К ферритных реакторных сталей при пострадиационном отжиге, обусловленный расслоением ОЦК твердого раствора Fe-Cr в процессе распада вакансионных кластеров. Эффект необходимо учитывать при эксплуатации и при специальной термообработке, направленной на восстановление пластичности и ударной вязкости облученных сталей. (ИФМ УрО РАН)
Завершен цикл рентгеноструктурных исследований нескольких семейств минералов сложного состава и их синтетических аналогов, включая ртуть-содержащие соединения. Результаты открывают пути целенаправленного синтеза микро- и мезопористых кристаллических материалов с ионнообменными свойствами. (ИНХ СО, МГУ, ИКАН)
Физика поверхности. Методом низкотемпературной сканирующей туннельной спектроскопии поверхностей двойников на сколе висмута установлен спектр электронов на этих поверхностях. Доказано, что на поверхности висмута существует двумерный слой, в котором плотность электронов проводимости, в отличие от объема, имеет обычный характерный для металлов порядок величины, примерно 1-0,1 электрон/атом. (ИФП РАН)

Оптика. Квантовая электроника

Спектроскопия. Из сравнения лабораторных спектральных данных и результатов астрономических наблюдений во внутригалактических молекулярных облаках обнаружена новая молекула С13О17, что позволяет существенно повысить достоверность определения концентрации СО в космосе. (ИСп РАН, Кельнский университет, ФРГ)
В одномерном фотонном кристалле на основе пористого кремния обнаружено гигантское усиление второй гармоники вблизи резонаторной моды и края запрещенной фотонной зоны, обусловленное локализацией излучения за счет многолучевой интерференции и двухфотонного резонанса. (ИСп РАН, МГУ, Институт новых методов исследования неорганических веществ, Италия)
В спектре межподзонных возбуждений в магнитном поле обнаружены новые коллективные моды, обусловленные синфазными и противофазными колебаниями как спиновой, так и зарядовой плотности, в которых роль дополнительной степени свободы играет номер уровня Ландау. (ИФТТ РАН)
Для проведения лазерного дифференциального абсорбционного анализа биотканей изготовлен лазерный излучатель, длина волны которого может модулироваться в пределах от ±10 нм до ±50 нм с частотой до 20 кГц, что позволило улучшить контраст изображения биоткани более чем на два порядка с одновременным повышением реального пространственного разрешения. (ИСп РАН)
Предложен ЭСХА-микроскоп, основанный на использовании ВУФ–рентгеновских импульсов, позволяющий достигнуть пространственного разрешения на уровне 2 нм с атомной селективностью, т.е. осуществлять прямое построение атомной структуры биомолекул. (ИСп РАН)
Создана установка для поляризации ядер гелия за счет спинобменных процессов при столкновениях с поляризованным рубидием. На реакторе ИБР-30 в ОИЯИ проведены эксперименты по поляризации пучка медленных нейтронов гелиевым поляризатором и получена 20-процентная поляризация пучка в условиях отсутствия ведущего поля в области гелиевой мишени. (ФИАН, ОИЯИ)
Когерентная и нелинейная оптика. Впервые в твердом теле, в кристалле дифенила с молекулами пирена, при 4,2 К на длине волны 373 нм, соответствующей 0-0 переходу молекулы пирена, наблюдалось триггерное оптическое сверхизлучение. Развита теория явления, получено согласие с экспериментом. (КФТИ КазНЦ РАН, Физико-технический институт низких температур НАНУ, Украина)
Создан электронно-оптический преобразователь с рекордным в мире временным разрешением - 250 фс в диапазоне 0,8-1,55 мкм, предназначенный для построения сверхбыстродействующей аппаратуры. (ИОФ РАН)
Предложена и реализована схема фемтосекундного титан-сапфирового лазера, позволяющего получать импульсы длительностью короче 10 фс при использовании стандартного активного элемента длиной 1 см. Лазер перспективен для спектроскопии сверхвысокого разрешения, оптической когерентной томографии субклеточного уровня, а также для нанооптики и микроэлектроники. (ИПФ РАН)
В результате оптимизации конструкции мезаполоскоых лазеров разработаны мощные одномодовые диоды, излучающие при комнатной температуре в непрерывном режиме на длинах волн 0,98 мкм и 1,48 мкм с мощностями 0,6 Вт и 0,3 Вт, соответственно. (ФТИ РАН)
Созданы 150-ваттные квазинепрерывные диодные линейки с длиной волны 808 нм. Достигнутые параметры – мощность, внешняя дифференциальная эффективность (80 %) и полный КПД (51 %), - являются рекордными. (ФИАН, ФГУП НИИ «Полюс»)
Реализованы новые схемы неодимовых твердотельных лазеров на кристаллах гранатов, алюминатов и лазерном стекле с самообращением волнового фронта в активных элементах и пассивных насыщающихся затворах. Достигнуты высокие параметры – пиковая мощность в десятки мегаватт при качестве излучения, близком к дифракционному. Лазеры использованы для разработок уникальной технологии сверления прецизионных микронных отверстий (10-200 мкм) на рекордную глубину от 2 до 20 мм в широкой гамме металлов и сплавов. (ИОФ РАН, Ковровская государственная технологическая академия)
Предложен и реализован дистанционный метод контроля широкоапертурных оптических элементов. Созданная на основе метода установка дает точность измерений оптических длин до единиц ангстрем при апертуре элемента до 70 мм на расстоянии нескольких метров. (ИПФ РАН, НИРФИ при ННГУ)

Радиофизика и электроника. Акустика

Нелинейная динамика. Разработан новый метод быстрого численного интегрирования уравнений, описывающих двумерные потенциальные течения идеальной жидкости со свободной поверхностью, который может быть использован при любом уровне нелинейности, в частности, для волн большой амплитуды, описывающих явление «девятый вал» и волн-убийц. Показано, что результатом нелинейного развития модуляционной неустойчивости почти монохроматической волны Стокса является опрокидывание волн. (ИТФ РАН)
Предложен способ связи с использованием хаоса в качестве носителя информации, основанный на вводе и последующем извлечении информационной составляющей непосредственно из широкополосного и сверхширокополосного хаотического сигнала, генерируемого в СВЧ или радиодиапазонах длин волн. Разработаны макеты системы связи и проведены эксперименты, демонстрирующие передачу цифровой информации со скоростями до 200 Мб/с. (ИРЭ РАН)
Распространение радиоволн. С использованием линии электропередачи энергосистемы Кольского полуострова, оригинальных генератора, согласующего устройства и радиоприемников реализован и апробирован уникальный канал радиосигнала ультранизкочастотного диапазона 0,6-15 Гц, позволяющий уверенно принимать сигналы на удалениях до 1500 км со временем накопления не более 500 с. (НИРФИ при ННГУ, РИМР, ВИРГ)
Разработан радиоголографический метод, важный для практики исследований процессов в атмосфере и ионосфере по радиозатменным данным на трассе «спутник–спутник», позволяющий на порядок повысить вертикальное разрешение и увеличить точность измерений вертикальных профилей электронной концентрации в ионосфере и температуры в атмосфере, а также их градиентов. (ФИРЭ РАН)
Физическая электроника. Реализован СВЧ-усилитель миллиметрового диапазона волн со слаборелятивистскими энергиями электронов, одновременно обеспечивающий высокие значения мощности излучения, эффективности и коэффициента усиления при широкой полосе усиливаемых частот. Уникальная комбинация параметров достигнута за счет применения оригинальных электродинамической и электронно-оптической систем. Прибор перспективен для использования в системах радиолокации и связи. (ИПФ РАН)
Разработан мощный трехрезонаторный гироклистрон 3-миллиметрового диапазона длин волн с выходной импульсной мощностью 340 кВт, КПД 25%, коэффициентом усиления 23 дБ и полосой усиливаемых частот 300 МГц. Выходная мощность прибора в три раза превосходит уровень, достигнутый в мире в гироусилителях этого диапазона. (ИПФ РАН)
Рассчитаны условия, при которых передача мощности из электронного пучка в микроволновый импульс, состоящий из 7-10 периодов ВЧ-поля, приближается к 90 %. Экспериментально получена генерация таких импульсов мощностью до 400 МВт, длительностью 200-250 пс при центральной частоте колебаний около 38 ГГц, что дает возможность существенно увеличить выходную мощность и КПД короткоимпульсных ламп обратной волны. (ИЭФ УрО РАН)
Создан наносекундный ускоритель электронов с энергией пучка 0,5 МэВ при токе 500 А и частоте следования импульсов 300 Гц с полупроводниковым прерывателем тока, позволяющий осуществлять радиационно-химическую стерилизацию электронным пучком различных изделий и материалов. (ИЭФ УрО РАН)
Разработан протяженный ионный источник с замкнутым дрейфом электронов, имеющий высокую однородность линейной плотности ионного тока, который применен в установках по нанесению покрытий на широкоформатные подложки, в частности, в установках для изготовления теплосберегающих оконных стекол. (ИСЭ СО РАН)
Акустика. Предложен и обоснован метод повышения эффективности взрывного сейсмозондирования, основанный на когерентном накоплении сигналов от последовательности взрывов, а также использующий пространственно развитые решетки взрывных источников с заданной временной синхронизацией подрыва. Метод дает существенный выигрыш в отношении сигнал/ шум по сравнению с точечным зарядом той же суммарной мощности и обеспечивает формирование зондирующих сейсмических полей с оптимальной пространственной структурой, в том числе, направленных сейсмических пучков. (ИПФ РАН, РФЯЦ ВНИИЭФ)
При помощи гидроакустической системы направленных приемников, размещенной в искусственном водоеме, получен явно выраженный, в десятки раз превышающий фоновый шум, аномальный сигнал в высокочастотной (свыше 3000 Гц) части спектра акустической эмиссии Земли. Сигнал на 9 - 30 часов предшествует близким (до 200 км) и неглубоким (до 50 км) землетрясениям энергетического класса выше 11. Отсутствие влияния внешних помех (метеоусловий) на наиболее информативную часть спектра сигнала обеспечивает эффективную регистрацию сигнала-предвестника землетрясения. (ИКИР ДВО РАН)

Физика плазмы

Предложена теория для описания внутреннего транспортного барьера, возникновение которого в плазме токамака трактуется как бифуркация равновесного состояния плазмы. Показано, что бифуркацию испытывают термодинамические характеристики плазмы. (РНЦ КИ)
Выполнен цикл теоретических исследований по неоклассическим магнитным островам (НМО) в токамаках, представляющим собой одно из основных препятствий на пути сооружения магнитных термоядерных реакторов. Исследовано влияние турбулентности на пороги возникновения НМО. Предложен способ подавления НМО. (РНЦ КИ)
В целях расширения возможностей управления профилем тока в установках УТС разработан и испытан импульсный прототип гиротрона со ступенчатой перестройкой частоты. Выходная мощность многочастотного гиротрона более 1 МВт при КПД свыше 40% на 10 рабочих модах в диапазоне 105-155 ГГц. (ИПФ РАН, РНЦ КИ)
Завершена фаза инженерного проектирования международного термоядерного реактора ИТЭР. Изготовлена катушка-вставка с проводником тороидальной обмотки ИТЭР, которая прошла испытания на стенде в Японии. Получено подтверждение возможности применения разработанных в России технологий и оборудования для изготовления крупных сверхпроводящих магнитных систем. (НИИЭФА)
Предложен новый метод прямого зажигания предварительно сжатого термоядерного горючего мишеней инерциального синтеза. Суть метода состоит в нагреве области первоначального инициирования реакций синтеза пучком легких ионов, образующихся в результате теплового взрыва тонкой мишени-генератора под действием теплового импульса. (ФИАН)
Введен в эксплуатацию уникальный испытательный стенд для исследования элементов и узлов широкоапертурного канала оптического усиления мощных твердотельных лазерных систем, способных обеспечить эффективный термоядерный поджиг мишеней с дейтериево-тритиевым топливом. (ГНЦ ТРИНИТИ, НИИЭФА, РФЯЦ ВНИИЭФ)
Предложен и изучен новый способ ввода сгустков электронов в кильватерное плазменное поле с инжекцией их перед фронтом лазерного импульса. Способ позволяет сформировать очень компактный с минимальным разбросом по энергии сгусток электронов, для ускорения которого можно использовать полный перепад потенциала ускоряющего поля в области фокусирующей фазы. (ИТЭС ОИВТ РАН)

Астрономия. Исследования космического пространства

Строение и эволюция Вселенной. В спектре квазара с красным смещением Z= 2,3 обнаружены линии молекулы HD (легкий водород -дейтерий) и определена ее лучевая концентрация 1013 см-2. (ФТИ РАН)
Измерены расстояния до 50 галактик в окрестностях трех самых близких групп галактик. Радиус сферы "нулевой скорости", обособляющий каждую группу галактик от космологического расширения, лежит в интервале от 0.95 до 1.25 Мегапарсек, что приводит к оценкам полной массы групп в диапазоне от 1,2 до 2,7 триллиона масс Солнца. Скорости хаотических движений галактик внутри групп почти вдвое ниже скорости хаббловского расширения. Полученные данные указывают на низкую плотность видимой материи в местной Вселенной (от 0,05 до 0,10 в единицах критической плотности), что в свою очередь свидетельствует о доминировании «вакуумной энергии» в локальной Вселенной. Аналогичный вывод, но для гораздо больших масштабов Z˜1, сделан и по наблюдениям радиогалактик. (САО РАН)
Структура галактик. Из анализа снимков космического телескопа «Хаббл» в нескольких галактиках, ранее относимых к типу «иррегулярных», обнаружены толстые галактические диски, состоящие из старых красных гигантов и превосходящие прежние оценки размеров галактик в 2-3 раза. Обнаружение таких дисков указывает на то, что «иррегулярным» может считаться распределение ярких областей звездообразования, а сами галактики при этом являются дисковыми и имеют значительно большие размеры и массу, чем считалось ранее. (САО РАН)
Комплексные исследования тесной пары карликовых галактик SAO 0822+3545 показали, что в результате гравитационного взаимодействия в них около 100 млн. лет назад произошла вспышка процесса звездообразования, сопровождающаяся избытком голубого излучения и экстремально низким содержанием тяжелых элементов в газе (1/30 часть от солнечного). (САО РАН)
Строение и эволюция звезд. По интерферометрическим наблюдениям в ИК-диапазоне на телескопе БТА и других крупнейших инструментах установлено, что близкая звезда Gliese 569B является молодой системой 3 коричневых карликов, динамическая масса каждого из которых не превышает 50 масс Юпитера. Температура внутри этих объектов недостаточна для термоядерного горения водорода, и они излучают в инфракрасном диапазоне только за счет своего гравитационного сжатия. (САО РАН, Институт Макса Планка, Германия, Обсерватория Кека, США)
Построена самосогласованная модель динамической и химической эволюции плотных межзвездных газопылевых сгустков на стадии их перехода в коллапсирующие протозвезды с учетом межзвездного ультрафиолетового излучения, магнитного поля, дисбалансов химического и молекулярного состава газа и генерации сложных химических соединений. (ИНАСАН)
В области звездообразования Орион-KL с высоким разрешением до 0,05 астрономических единиц исследованы биполярные газовые потоки и газопылевой аккреционный диск, разделенный на протопланетные кольца. (ИКИ РАН)
По наблюдениям на РАТАН-600 в линии 21 см в окрестностях массивной кислородной звезды типа Вольфа-Райе обнаружена расширяющаяся водородная оболочка. Сделан вывод о том, что стадия быстрого звездного ветра в эволюции массивной звезды имеет небольшую продолжительность. (САО РАН)
По наблюдениям сверхновой звезды 1998S установлено, что она взорвалась внутри мощной и оптически толстой оболочки, образованной за счет интенсивного потока вещества из звезды на протяжении 10 лет перед взрывом. По спектральным наблюдениям на 6-метровом телескопе сверхновой 2001sy обнаружены эффекты сильного «светового эха» в околозвездной пылевой оболочке и сильной асимметрии взрыва массивной звезды. (ИНАСАН, ГАО РАН, САО РАН, НИАИ СПбГУ совместно с Европейской Южной обсерваторией и др.)
При численном моделировании аккреционного диска в двойной звезде обнаружено существование спирально-вихревой структуры. Эта структура, в отличие от ранее изученных образований, не связана с гравитационным полем второго компонента и состоит из однорукавной волны плотности с антициклоническим вихрем. Получены наблюдательные подтверждения существования подобной структуры в аккреционных дисках. (ИНАСАН)
В экспериментах на орбитальной станции МИР измерено относительное содержание изотопов гелия в локальной межзвездной среде 3He/4He =1,7 · 10-4, что соответствует оценкам для протосолнечного вещества. Постоянство изотопного состава гелия за период 4,6 млрд. лет означает, что процессы образования 3He из дейтерия и горение гелия в ядрах звезд малой массы примерно компенсируют друг друга. (ИКИ РАН)
Релятивистские астрофизические объекты. На телескопе БТА в микроквазаре CI Жирафа обнаружены циклические изменения положения спектральных линий с периодом 1100 дней. Источником релятивистских струй может быть компактный релятивистский объект в паре с холодной звездой-гигантом, имеющие данный орбитальный период. В другом рентгеновском источнике - микроквазаре V4641, - наблюдался рост темпа аккреции от величины, меньшей критического (эддингтоновского) уровня, до значительно сверхкритического. (САО РАН, ГАИШ МГУ, ИКИ РАН)
Предложена гипотеза о том, что космические гамма-всплески могут быть связаны с коллапсом обнаженных ядер массивных звезд типа Вольфа-Райе. (ГАИШ МГУ)
Обнаружено более 300 гигантских импульсов вспышечного увеличения радиоизлучения от пульсара В1937+21, самый сильный из которых имеет пиковую плотность потока около 60000 Янских. Все гигантские импульсы имеют длительность меньше 70 наносекунд и излучаются вне диаграммы направленности регулярного излучения пульсара. Излучение гигантских импульсов связано, по-видимому, с мощными электрическими разрядами в магнитосфере нейтронных звезд. (АКЦ ФИАН)
Исследован коллапс вращающихся замагниченных звезд, что позволило предложить модель магниторотационных взрывов для вспышек сверхновых и направленных выбросов из ядер активных галактик. (ИКИ РАН)
Солнце. В результате усилий большого коллектива ученых и инженеров осуществлен успешный запуск космического аппарата КОРОНАС-Ф, предназначенного для исследования Солнца и солнечно-земных связей. Научный комплекс исследует: внутреннее строение Солнца; коротковолновое излучение методом изображающей спектроскопии для детальной диагностики корональной плазмы с температурой до ста миллионов градусов, включая вспышки; регистрирует в околоземном космическом пространстве космические лучи и излучения солнечного происхождения. Впервые получены мгновенные снимки Солнца в линии излучения, соответствующей температуре десять миллионов градусов; ведутся наблюдения глобальных колебаний Солнца в нескольких линиях ультрафиолетового диапазона. (ИЗМИРАН, ФИАН, ИФМ РАН, НИИЯФ МГУ)
Обнаружен эффект уменьшения в 1,5 раза яркости короны в полярных областях Солнца за период 50 лет, что может быт вызвано долговременными изменениями структуры конвективной зоны Солнца. (ГАО РАН, ИЗМИРАН)
Обнаружены изменения светимости Солнца, вызванные крупномасштабными и долгоживущими магнитными структурами; построена модель устойчивых комплексов активности, связанных с несимметричным магнитным полем Солнца реликтового происхождения. (ИСЗФ СО РАН)
Обнаружены квазипериодические флуктуации магнитного поля во внешней короне Солнца с периодами, близкими 5 минутам, и относительной амплитудой ˜10%. Квазипериодические флуктуации связаны с распространяющимися от Солнца альвеновскими волнами, генерируемыми первоначально в неоднородных нестационарных магнитных структурах нижней короны. (ФИРЭ РАН, АКЦ ФИАН)
Планетные системы. По имеющемуся комплексу данных о траекториях космических аппаратов и орбитах больших планет, а также по взаимным гравитационным возмущениям для 357 астероидов уточнены их массы. Суммарная масса астероидов главного пояса оценена в 1800х10-12 массы Солнца, что согласуется с оценками по теории фрагментации. Сравнение с наблюдаемым распределением, включающим уже 30000 нумерованных малых планет, показывает, что в настоящее время известна лишь малая часть всех астероидов Солнечной системы. (ИПА РАН)
Из анализа параметров планетных систем в окрестностях других звезд установлено, что планеты-гиганты (так называемые «горячие Юпитеры») в результате своей миграции с высокой вероятностью разрушают встречающиеся планеты земного типа, если таковые изначально смогут образоваться. (ИКИ РАН)
Разработана структура сигналов межзвездных посланий, содержащая зондирующий монохроматический сигнал с доплеровской поправкой на собственное движение, аналоговую и цифровую содержательную информацию, реализованную в проекте «Детское радиопослание», которое в сентябре 2001 г. было направлено из Евпаторийского Центра дальней космической связи к шести соседним звездам солнечного типа с планетными системами. (ИРЭ РАН, ГАИШ МГУ, МГДДЮТ, РНИИ КП, НАНУ)
Астрономические инструменты и методы. В составе миссии НАСА «2001 Марс Одиссей» запущен российский прибор «HEND» для регистрации нейтронов высоких энергий и исследования состава поверхности Марса. (ИКИ РАН)
На базе антенны диаметром 64 м и аппаратурного комплекса начаты регулярные наблюдения на Калязинской радиоастрономической обсерватории в пяти диапазонах длин волн. (АКЦ ФИАН, ОКБ МЭИ, РАКА)
На архипелаге Шпицберген создана обсерватория «Баренцбург», оснащенная современным геомагнитным и ионосферно-томографическим оборудованием для комплексного мониторинга геофизических явлений в высоких широтах. (ПГИ КНЦ РАН)
В рамках программы «Интеграция» продолжается работа Учебно-научного центра «Наземная астрономия», в котором проходят обучение студенты практически всех университетов страны с использованием уникальных наблюдательных инструментов – 6-метрового телескопа БТА и радиотелескопа РАТАН-600. (САО РАН)









ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ
[Академик-секретарь Отделения академик О.Н.Фаворский]

Теплофизика

Получены новые экспериментальные данные о процессах турбулентного переноса в дозвуковых отрывных течениях и в условиях гидродинамической нестационарности потока. Создана методологическая и инструментальная база комбинированных многоточечных измерений гидродинамических и тепловых параметров турбулентного потока. Получен и обобщен обширный экспериментальный материал по взаимосвязи параметров гидродинамических и тепловых процессов, по динамике мгновенных пространственных полей параметров турбулентных течений. Сформированы новые представления о физической картине генерации вихревых структур и их взаимодействия с ограничивающими поверхностями, конкретизирующие механизмы переноса импульса и теплоты в сложных турбулентных течениях. Полученные данные способствуют совершенствованию методов моделирования процессов в энергоустановках. (ОЭ КазНЦ РАН)
Выполнены комбинированные измерения мгновенных величин гидродинамических и тепловых параметров в дозвуковых турбулентных отрывных течениях и в турбулентном пограничном слое, развивающемся в условиях наложенной гидродинамической нестационарности. Выявлена пространственно-временная взаимосвязь параметров. Установлены закономерности фазового сдвига между нестационарными и турбулентными составляющими пульсаций гидродинамических и тепловых параметров в условиях гидродинамической нестационарности. Сформированы новые представления о физической картине генерации вихревых структур и их взаимодействия с ограничивающими поверхностями, конкретизирующие механизмы переноса импульса и теплоты в сложных турбулентных течениях. Полученные данные способствуют совершенствованию методов прогнозирования работы энергоустановок на нестационарных режимах. (ОЭ КазНЦ РАН)
Выполнен комплекс исследований газодинамики и акустики потоков сложных резонирующих систем, позволивших разработать, изготовить и испытать новый тип высокоэффективных излучателей колебаний в потоке сжимаемой жидкости. Разработанные технология и устройства позволяют формировать и неограниченно долго поддерживать в продуктивном плане волновое поле с изменяющимися во времени и пространстве параметрами и в итоге – значительно повысить эффективность комбинированных методов воздействия: кратно увеличить дебиты скважин и уменьшить материальные и энергетические затраты на освоение залежей высоковязких нефтей и природных битумов. (ОЭ КазНЦ РАН)
На основе метода ренормализационной группы выведена формула подсеточной модели для расчетов потоков тепла и жидкости во фрактальной пористой среде. Для проверки этой формулы и применяемого метода выполнено прямое численное моделирование тепломассопереноса во фрактальной среде. Результаты расчета выявили тесное соответствие выводов теории с данными численного эксперимента. (ИТ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН)
Впервые экспериментально обнаружен и исследован эффект роста относительной амплитуды крупных волн при стекании интенсивно испаряющихся пленок жидкости. С использованием бесконтактного емкостного метода измерения мгновенной толщины волновой пленки жидкости изучена динамика пленочного течения по обогреваемой поверхности. Показано, что в предкризисных режимах деформация волновой поверхности с существенным локальным утонением пленки в остаточном слое жидкости приводит к интенсификации теплообмена. (ИТ СО РАН)
Теоретически и экспериментально показано, что горение в пограничном слое приводит к значительному (в несколько раз) снижению сопротивления трения на обтекаемой проницаемой поверхности. Особенно сильно этот эффект проявляется в области малых вдувов, что является важным при разработке практических методов снижения сопротивления. (ИТ СО РАН)
На основе аналитического описания кривой кипения теплоносителя получено решение сопряженной задачи тепломассопереноса на оребренной поверхности теплообменного аппарата. Получен критерий качества теплоносителя – отношение изменения теплосодержания при фазовом переходе к изменению теплосодержания при перегреве теплоносителя. (ИПГ ДНЦ РАН)
Совместно с МЭИ выполнены работы по модернизации электронного справочника, включающего для важнейших веществ, используемых в теплоэнергетике, справочные данные и программные модули, обеспечивающие расчет теплофизических свойств. (ИВТ РАН)
Разработана инженерная программа расчета полей скоростей и температур зоны смешения и пристеночной зоны эффективного пограничного слоя при завесном охлаждении высокотемпературных элементов теплозащиты огневых стенок камеры сгорания и других элементов тракта энергетических ГТУ при повышенных параметрах рабочего тела (до 2000К и 5,0 МПа). (НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)
Выполнены теоретические и экспериментальные исследования тепломассопереноса с целью определения энергосберегающих режимов в процессе термообработки. Для дальнейшего подтверждения теоретических положений и расчетов на созданном в НТЦ ЭПУ и ООО «Каскад Академия» экспериментальном стенде была определена методика экспериментов. (НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)
Проведена работа по рассмотрению возможности использования теплонасосного блока центрального теплового пункта и теплонасосного блока ТЭЦ как единого теплонасосного комплекса. Рассмотрена принципиальная технологическая схема работы такого теплонасосного комплекса, включая рассмотрение вопросов управления его работой на различных режимах. (НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)
В развитие равновесной термодинамики совместно с ИВМ СО РАН завершен цикл исследований по созданию методов и моделей для анализа областей достижимости и частичных равновесий в физико-химических и технических системах. Выполнен наиболее полный термодинамический анализ уравнений кинетики, включающий сопоставление формализмов термодинамики и кинетики. Предложены строго формализованные методы оценивания частичных равновесий в отличие от применявшихся ранее алгоритмов интуитивного поиска конечных равновесий путем исключения из списка реагентов веществ, которые по предположению исследователя в ходе изучаемого процесса не должны образовываться. Разработаны математические методы и термодинамические модели, нацеленные на поиск в области термодинамической достижимости из заданного исходного состояния системы равновесий. (ИСЭМ СО РАН)

Атомная энергетика

На базе разработанного в Институте пакета программ СВЕЧА, предназначенного для моделирования процессов разрушения активной зоны в начальной стадии тяжелой аварии, включающего модели физико-химического взаимодействия материалов при разогреве активной зоны, вызванной потерей теплоносителя, модели стекания жидких компонентов, модели окисления и механического поведения оболочки тэвлов, ряд моделей по определению разрушения активной зоны реактора и выхода продуктов деления, совместно с РФЯЦ ВНИИЭФ, (г. Саров), Институт «Атомэнергопроект» (СПб) и РНЦ КИ создан интегральный код РАТЕГ-СВЕЧА. Интегральный код предназначен для анализа водородной безопасности и выхода расплава в устройство удержания. РАТЕГ-СВЕЧА используется для анализа безопасности Тяньваньской АЭС с реактором ВВЭР-1000. (ИБРАЭ РАН)
В рамках работ по проекту РАСПЛАВ, выполняемого совместно с РНЦ КИ, завершено создание трехмерных теплогидродинамических моделей экспериментальных установок с целью расчетно-теоретического обоснования проводимых в РНЦ крупномасштабных экспериментов по удержанию материалов активной зоны при температурах превышающих 2600 0С. Разработаны двух- и трехмерные термогидродинамические коды CONV2D и CONV3D, позволяющие анализировать процессы диффузии/конвекции с учетом плавления, в том числе бинарных смесей. Разработаны модели формирования твердых структур на границе расплава реакторных материалов с учетом реальных фазовых диаграмм состояний; проведена серия численных расчетов по моделированию крупномасштабного эксперимента AW200 с целью исследования взаимодействия прототипов расплавленных материалов активной зоны с нижней частью корпуса реактора, использующий около 200 кг топливной UO2-ZrO2-Zr смеси. (ИБРАЭ РАН)
Для моделирования растекания расплава с учетом особенностей кориумной ловушки, включая такие явления как растекание расплава и тепловые потери при взаимодействии его с водой, разработан компьютерный код SPREAD. Код позволяет оценивать расстояния, на которое растеклось топливо, эволюцию пространственной конфигурации расплава, распределение температуры и тепловых потоков внутри расплава и на его границах. Код успешно использовался для проведения расчетов по анализу возможности удержания расплава в охлаждаемой ловушке тигельного типа, предложенной Санкт-Петербургским научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом энерготехники для Ляньюганьской АЭС. (ИБРАЭ РАН)
На базе разработанных в Институте новых алгоритмов создан программный комплекс ПРОГНОЗ, позволяющий для реактора РБМК в реальном времени на компьютере Pentium-100 проводить в 3-х мерной геометрии поканальный прогноз (расчет) изменения полей нейтронов, энерговыделения и т.д. в активной зоне работающего в стационарном режиме реактора после локального ввода реактивности, связанного с перемещением стержней управления СУЗ, перегрузкой (перестановкой) каналов (ТВС, ДП) и т.д. При этом детально учитывается алгоритм работы конкретной системы автоматического управления ЛАР, использующейся в реакторе. Программный комплекс ПРОГНОЗ эксплуатируется на 1-, 2- и 3-м блоках Смоленской АЭС и на 3-м и 4-м блоках Курской АЭС. В результате испытаний комплекса ПРОГНОЗ на базах данных Смоленской и Курской АЭС установлено, что комплекс ПРОГНОЗ позволяет прогнозировать изменение локальных (поканальных) и интегральных характеристик реактора с точностью, лучшей той, которая требуется для нормальной эксплуатации реактора. В настоящее время ведутся работы по адаптации комплекса ПРОГНОЗ для постановки на БЩУ Курской АЭС. (ИБРАЭ РАН)
Создано внутренне согласованное термодинамическое описание двух- и трехкомпонентных жидкометаллических теплоносителей, свойства которых могут регулироваться путем изменения состава. С единых позиций описаны свойства как жидкой, так и паровой фаз в диапазоне концентраций компонентов от 0 до 1 и температур от 200-400К до 1200-1500К. Разработанные жидкометаллические теплоносители имеют рабочий диапазон и необходимую эффективность от предельно низких (около 190-200К) до максимально высоких (1200-1600К) температур и могут работать в области мощных энергетических и нейтронных потоков. (ИВТ РАН)
Исследован механизм парового взрыва жидкометаллических капель применительно к безопасности АЭС. Продолжен цикл исследований комплекса явлений, протекающих на межфазной границе при переходе от пленочного режима кипения к пузырьковому. Опыты проведены при кипении при различных материалах поверхностей. Получен ряд новых эффектов, разработана усовершенствованная модель процессов. (ШО ОИВТ РАН)
Разработаны научные основы построения системы нормирования показателей надежности обеспечивающих систем АЭС при функционировании их в различных природно-климатических условиях. Предлагаемые подходы являются развитием ранее сформулированной математической модели, определяющей техническую и экономическую приемлемость принимаемых решений по резервированию системы надежного энергоснабжения собственных нужд АЭС. (ОЭП СНЦ РАН)

Электрофизика

Проведены теоретические и экспериментальные исследования в области магнито-плазменной аэродинамики. Выполнены теоретические и численные исследования по анализу МГД-управления гиперзвуковыми потоками. Создан экспериментальный стенд по исследованию гиперзвукового обтекания затупленных тел во внешнем магнитном поле. Разработан вычислительный комплекс для расчета двумерных гиперзвуковых течений реального газа во внешних электрических и магнитных полях. Выполнен цикл работ по обеспечению тепловой надежности гиперзвуковых полетов летательных аппаратов. (ИВТ РАН)
Успешно выполнен первый физический эксперимент на Международной космической станции – совместный российско-германский эксперимент «Плазменный кристалл-3». Проведен цикл экспериментальных исследований и получен огромный объем уникальной информации по физике сильнонеидеальной пылевой плазмы в условиях микрогравитации. (ИТЭС ОИВТ РАН)
Впервые проведены экспериментальные исследования упорядоченных пылевых структур в плазме ВЧ-разряда низкого давления при криогенных температурах. Получены сверхплотные упорядоченные плазменно-пылевые структуры, не наблюдаемые при комнатных температурах. Образование таких структур объясняется тем, что при криогенных температурах уменьшается дебаевский радиус экранирования и существенно ослабевает взаимное кулоновское отталкивание заряженных макрочастиц. (ИТЭС ОИВТ РАН)
Открыты две стадии релаксации кинетической и потенциальной энергии в неравновесной неидеальной электрон-ионной плазме. Изменение кинетической энергии электронов на первой, небольцмановской стадии сопровождается колебаниями этой энергии. Результат предполагается использовать для оценки эффективности раскачки неравновесных плазменных волн на фронте генерации неидеальной плазмы. Возможна аналогия с генерацией ионизационных кильватерных волн. (ИТЭС ОИВТ РАН)
Развит новый подход к исследованию термодинамических свойств плотной низкотемпературной плазмы. Проведены расчеты в условиях образования и распада атомов и молекул, при увеличении плотности обнаружено упорядочивание протонов и спаривание электронов, а также фазовый переход из жидкого в металлическое состояние. В рамках вигнеровской формулировки квантовой механики для их расчета развит новый численный метод, использующий комбинацию метода молекулярной динамики и метода Монте-Карло. (ИТЭС ОИВТ РАН)
Завершен цикл экспериментальных и теоретических исследований генератора низкотемпературной плазмы нового типа с расширяющимся каналом выходного электрода. Разработана математическая модель генератора, проведена оптимизация геометрии канала выходного электрода. С помощью специальной компьютерной программы обработан большой массив данных по спектрам излучения аргоновой и азотной плазмы до температур 30 000К, проведен анализ термодинамического состояния плазмы и определены основные протекающие в ней плазмохимические процессы. Генератор низкотемпературной плазмы используется на установках упрочнения железнодорожных и трамвайных колесных пар, для восстановления железнодорожных крестовин, для упрочнения и восстановления металлургического оборудования и плазменной резки. (НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН, ИВТ РАН)
Проведены измерения динамических пределов текучести и прочности поликристаллического алюминия высокой чистоты и алюминиевого сплава в диапазоне температур от комнатной до точки плавления при длительностях ударно-волнового воздействия ˜2Ч10-7 с. Показан определяющий вклад фононного трения в сопротивление высокоскоростному деформированию при высоких температурах. При температурах вблизи точки плавления не наблюдалось признаков аномального перегрева твердофазного состояния, что согласуется с имеющимися литературными данными по молекулярно-динамическому моделированию плавления. (ИТЭС ОИВТ РАН)
Разработана теория перехода изолятор - металл в молекулярных жидкостях, с помощью которой объясняются результаты недавних экспериментов по металлизации расплавов селена и иода. Теория позволяет предсказать положение точек перехода на фазовой диаграмме и оценить активированную проводимость в окрестности точки перколяционного перехода. Эти результаты имеют фундаментальное значение для физики электронных расплавов. (ИТПЭ ОИВТ РАН)
Разработаны электродинамические модели и комплекс вычислительных программ для расчета характеристик рассеяния сложных объектов, частотно-избирательных управляемых поверхностей, электродинамических структур, содержащих материалы с отрицательным показателем преломления; проведено моделирование сложного композита на основе включений спиральной формы. (ИТПЭ ОИВТ РАН)
В полосе частот 0.1-10 ГГц исследованы диэлектрические и магнитные спектры модельных образцов с упорядочено расположенными отрезками остеклованного ферромагнитного микропровода. Обнаружена возможность управления спектром диэлектрического поглощения статическим магнитным полем. Показано, что с практической точки зрения использование магнитного микропровода в СВЧ-поглотителях электромагнитных волн не имеет значимых преимуществ по сравнению с любыми другими проводящими волокнами. (ИТПЭ ОИВТ РАН)
Разработана методика определения магнитных свойств наполнителя и характеристик микроструктуры композитных материалов с проводящими ферромагнитными включениями из экспериментальных данных по частотной зависимости материальных параметров композита. (ИТПЭ ОИВТ РАН)
В области фундаментальных исследований мощных импульсных разрядов впервые в мировой практике реализованы устойчивые состояния мегаамперных разрядов в газах сверхвысокой плотности. Исследованы разряды в водороде и гелии при начальной концентрации нормальных атомов до 3·1022 см-3 с концентрацией ионов до 1022 см-3 при токах до 5 МА и временах ˜10 мкс. Проведены измерения электрических параметров дуги и рассчитаны ее основные характеристики (размер, температура и проводимость), определен уровень удельного энерговвода. Максимально достигнутая температура составила ˜ 20 Эв. (ИПЭФ РАН)
В области исследований электродуговых процессов в генераторах плотной плазмы, создания различных типов плазмотронов продолжены работы по оптимизации генераторов плазмы большой мощности (500 кВт и выше), работающих на окислительных средах в стационарных режимах (более 100 час. непрерывной работы) . Проведен цикл исследований более тридцати композитных электродных материалов на основе сплава железо-медь с различными добавками. Созданы и исследованы электродные блоки с торцевыми электродами для работы на окислительных средах с ресурсом работы более 200 час. Разработана и создана новая система поджига плазмотронов большой мощности на основе высокочастотного источника питания. Проведен цикл исследований по созданию плазмотронов, использующих в качестве рабочего тела пары воды. (ИПЭФ РАН)
В области фундаментальных исследований импульсно-периодических разрядов в жидкости проводились исследования процессов комбинированного воздействия параметров разряда на микробы и микроорганизмы, а также исследования причин пролонгированного бактериоцидного воздействия жидкости, обработанной импульсными разрядами. Впервые установлено наличие в обработанной воде весьма малых концентраций наночастиц и аномальных отрицательных радикалов. Исследуется их химический состав, поверхностный заряд и их влияние на микробы и микроорганизмы. Проведенные опыты показали отсуствие отрицательного воздействия на органы подопытных животных (печень,желудок, слизистые и др.) при длительном употреблении воды, обработанной импульсно-периодическим разрядом. (ИПЭФ РАН)
Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по анализу электромагнитных полей и наведенных напряжений на неоднородных по длине отключенных линиях электропередачи, находящихся в зоне электромагнитного влияния разветвленной действующей сети в нормальных и аварийных режимах ее работы. (ИФТПЭС КНЦ РАН)
Обнаружено и исследовано явление стабилизации силы левитации, возникающей в образцах высокотемпературных сверхпроводников при замораживании в них магнитных полей со встречными направлениями индукции. Предложена теоретическая модель явления, объясняющая уменьшение затухания силы левитации в сравнении со случаем однородной намагниченности образца. (ИТФ УрО РАН)
Разработана и прошла первые тесты новая технология создания криогенных корпускулярных мишеней для ускорительной техники – система генерации монодисперсных жидких капель и гранул водорода для взаимодействия с протонными пучками высокой светимости. (МЭИ, ИТЭФ)

Электротехника

Проведены исследования, разработаны основы теории, математические модели и алгоритмы расчета и на их основе - новые типы электромеханических преобразователей энергии (электрических машин). Для низконапорной турбины впервые создан и испытан генератор с числом пазов на полюс и фазу меньше единицы, что позволило обеспечить непосредственное соединение с турбиной без мультипликатора и существенно уменьшить габариты и вес агрегата. (ОЭЭП РАН)
Выполнены исследования преобразователя – накопителя энергии для его применения в качестве резервного источника гарантированного питания ответственных потребителей. В результате исследований проведена оптимизация комбинированного преобразователя-накопителя, ротор которого одновременно является индуктором электрической машины переменного тока и маховиком. В качестве двигателя – генератора предлагается бесконтактная синхронная машина с возбуждением от постоянных магнитов Nd-Fe-B и управляемого полупроводникового преобразователя. (ОЭЭП РАН)

Экология энергетики

На основе сценариев эмиссии антропогенных газов на период 2000-2100 гг., разработанных Межправительственным комитетом по изменению климата, в которых даются прогнозы эмиссии озонообразующих и парниковых газов в XXI веке, впервые рассчитано изменение количества озона в средних широтах в результате роста в указанный период атмосферного содержания озонообразующих компонент – метана, окиси углерода и окислов азота. Выявленные данные свидетельствуют о возможности появления в XXI веке озонового кризиса нового типа, кризиса, связанного уже с избытком содержания атмосферного озона по сравнению с его количеством, существовавшим на протяжении последних 400 млн. лет. Получение соответствующих достоверных данных, необходимых для дальнейшего прогнозного анализа в этом направлении, становится чрезвычайно актуальным. (ИНЭПХФ РАН)
Исследованы природные механизмы самоочищения атмосферы от диоксида серы, происходящие в капельной фазе влажного воздуха, содержащего реальные фоновые концентрации примесей металлов переменной валентности, ионная форма которых в жидкой фазе катализирует цепные реакции окисления сульфита. Полученные данные чрезвычайно важны для возможной оптимизации скрубберной технологии очистки дымовых газов ТЭС от диоксида серы. (ИНЭПХФ РАН)
Проведен комплекс исследований по сравнительной оценке экологических рисков. Научно-методической основой для разработки и получения интегральных оценок экологической опасности техногенных воздействий явились современные научные подходы в области анализа экологических рисков. Сравнительный анализ последствий техногенного воздействия, обусловленного поступлением загрязняющих веществ (радиоактивных и химических) в окружающую среду с выбросами и сбросами предприятий ядерного топливного цикла и других отраслей экономики, позволил определить вклад предприятий атомной энергетики и промышленности в обострение экологической ситуации в районах их размещения. Выполнены многочисленные оценки рисков для здоровья населения, как в региональном масштабе, так и в целом по России. Показано, что роль радиационного фактора среди других техногенных рисков пренебрежимо мала, а по ряду химических загрязнителей и по содержанию в атмосферном воздухе взвешенных частиц риски находятся на неприемлемо высоком уровне. (ИБРАЭ РАН)
На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны экологически чистые энергохимические технологии комплексного использования органических топлив (природного газа и угля) и дано их технико-экономическое обоснование, демонстрирующее возможность значительного снижения стоимости генерируемой энергии при удовлетворении высоких экологических стандартов. (ИВТ РАН)
Общая энергетика

По направлению “Научные основы новой энергетической политики и механизмы ее реализации в рыночной экономике” по заказу РАО “ЕЭС России” разработаны: “Основные положения стратегии развития электроэнергетики России на период до 2020г.” и “Концепция разработки инвестиционной политики в условиях конкурентного рынка”. (ИНЭИ РАН)
На основе анализа зарубежного и отечественного опыта реформирования электроэнергетики, системного подхода и более глубокого рассмотрения вопросов развития и инвестирования отрасли, иерархической организации рынков электроэнергии, реформирования теплового хозяйства, сбалансированного сочетания механизмов регулирования рынка - создана целостная концепция реформирования электроэнергетики России. (ИСЭМ СО РАН)
По заданию Минэнерго России выполнена работа “Разработка концепции развития теплоснабжения в России, включая коммунальную энергетику, на среднесрочную перспективу”. Проведена оценка состояния системы теплоснабжения, включая технические средства производства, передачи и распределения тепла, а также организационной структуры управления теплоснабжением. Впервые на основе критического анализа сформированы концептуальные предложения по совершенствованию структуры управления теплоснабжением и внедрению организационных и финансовых механизмов повышения эффективности теплоснабжения с учетом интересов как поставщиков, так и потребителей тепла. (МЭИ)
Широкомасштабными промышленными испытаниями, проведенными на Мордово-Кармальском месторождении (ОАО «Татнефть»), подтверждена высокая эффективность предложенных и разработанных новых технологии и технических средств комбинированного (тепловолнового) воздействия на глубокозалегающие пласты высоковязких нефтей (ВВН) и природных битумов (ПБ). В течение трехлетних испытаний достигнуто увеличение полноты и интенсивности извлечения ВВН и ПБ из недр и одновременно – уменьшение удельных материальных и энергетических затрат. (ОЭ КазНЦ РАН)
Проведен технико-экономический анализ парогазовой установки с впрыском пара (ПГУ-STIG) и теплонасосной установкой (ПГУ МЭС-60) для АО Мосэнерго. Показано, что на базе ПГУ с впрыском пара в камеру сгорания, сочетающейся с контактным конденсатором и теплонасосной установкой, можно создать перспективный энергоблок, который наряду с высокими экономическими и экологическими показателями выработки электроэнергии обеспечит требуемое для системы Мосэнерго сочетание электрической и тепловой мощностей. Экономические показатели выработки электроэнергии, создаваемой ПГУ с впрыском пара, выше, чем у бинарных ПГУ. (ИВТ РАН)



ПРОБЛЕМЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ, МЕХАНИКИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ
[Академик-секретарь Отделения академик Д.М.Климов]

Проблемы машиностроения

Проведен анализ лазерных и светолучевых технологий с целью поверхностного упрочнения машиностроительных деталей. Определены области, в которых использование лазерных и светолучевых методов поверхностного упрочнения более эффективно по технико-экономическим критериям по сравнению с традиционными методами. В результате исследований структуры, микротвердости и триботехнических свойств различных конструкционных материалов выявлена зависимость триботехнических характеристик от структуры поверхностных слоев, формирующихся при импульсной микроплазменной обработке и разработаны практические рекомендации. (ИОФ РАН, ИМАШ РАН)
Расчетно-экспериментальным методом определены функциональные зависимости изменения исходных объемных полей остаточных напряжений при упругопластических нагружениях физико-механически неоднородных конструкционных материалов, уточнены параметры нелинейных критериев разрушения. Изготовлен макет установки для определения характеристик деформирования материалов с использованием электронной спеклинтерферометрии. (ИМАШ РАН)
На основе исследования полиакрилонитрила в композициях с твердыми смазками разработаны тонкослойные износостойкие антифрикционные покрытия, показавшие устойчивый коэффициент трения и износостойкость до температуры 3700С. (ИНЭОС РАН)
Разработан метод создания трехмерных изделий с использованием листовых материалов и лазерной технологии по моделям, представляемым в компьютерном виде. Метод повышает эффективность этапов проектирования, а также производства новых объектов повышенной сложности по их компьютерным моделям. (ИПМех РАН)
Разработаны технологические режимы равноканального углового прессования специальных алюминиевых сплавов, обеспечивающие формирование субмикрокристаллической структуры и высокие прочностные характеристики сплавов (предел прочности при комнатной температуре около 700-900 Мпа). Определены оптимальные режимы деформации указанных сплавов в условиях высокоскоростной сверхпластичности. (Филиал ИМАШ РАН в Н.Новгороде)
Разработана технология изготовления машиностроительных деталей из порошковых материалов, в которой формирующий порошковую заготовку инструмент размещен внутри индуктора, создающего давление магнитно-импульсного поля. Такое формирование сопровождается повышением плотности порошковой заготовки, точности ее размеров и снижением энергозатрат на ее спекание. (МГТУ)
На основе исследования нестационарных ударно-волновых процессов в жидкости и газе разработаны пневмоимпульсные технологии и предложена методика разрушения отложений различной твердости (солевых, карбонатных, известковых, угольных, цементных, парафиновых и др.). Пневмоимпульсные технологии нашли широкое практическое применение на предприятиях энергетической, угольной и металлургической промышленности России.
Разработаны принципы и созданы автоматизированные лазерные технологические комплексы на основе теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом. Комплексы на базе источников излучения мощностью 1-8 кВт предназначены для лазерной резки, сварки и упрочнения поверхности. Разработана технология безгратовой резки стали с малой шероховатостью поверхности. (ИТПМ СО РАН)
Завершены фундаментальные исследования по построению физико-математических моделей, алгоритмов и программ расчета полей вибраций и воздушного шума сложных инженерных конструкций и сооружений в широком диапазоне звуковых частот. Созданное программное обеспечение позволяет производить расчеты вибраций и воздушного шума внутри любых транспортных средств с целью разработки мероприятий, обеспечивающих выполнение санитарных норм, а также при решении специальных задач. (ЦНИИ им. А.Н.Крылова)
Проведены натурные морские испытания солнечного автономного необитаемого подводного аппарата (САНПА) с неограниченным временем плавания. САНПА использует солнечные батареи для энергообеспечения, способен нести спутниковую систему связи, гидроакустический модем и датчики для сбора океанологических данных. Обеспечена возможность радиосвязи с САНПА, получения информации о его состоянии и собранных данных, корректировки или замены программ его деятельности. (ИПМТ ДВО РАН)
Предложен новый принцип действия пневмосепаратора, основанный на разделении управляемым потоком воздуха смеси материалов в поле центробежных сил. Создан пневмосепаратор высокой производительности для обогащения руды. По сравнению с аналогичным оборудованием обладает мобильностью, возможностью эксплуатации при низких температурах, простотой конструкции, возможностью быстрой переналадки. (ИГДС СО РАН)
Разработаны вероятностно-статистические методы прогнозирования и диагностики флаттера лопаток осевых компрессоров с использованием математического, физического моделирования и обобщения экспериментальных исследований, в том числе на летающих лабораториях. Разработанные методы и системы позволяют прогнозировать флаттер на стадии проектирования авиационного двигателя и диагностировать флаттер в стендовых условиях и в эксплуатации. (ЦИАМ)
Установлена зависимость между минимальной величиной зерен и расстоянием между дислокациями, позволяющая прогнозировать режимы получения ультрамелкозернистой структуры в материалах и создание нового структурного подхода, заключающегося в учете состояния границ зерен при конструировании сверхпластичных керамик. (ИПСМ РАН)
Предложена методология обеспечения надежности, ресурса и безопасности ядерных энергетических установок (ЯЭУ) с учетом процессов деградации материала в опасных зонах несущих конструкционных элементов, а также уменьшения их прочности в результате процессов усталости, коррозии, распространения трещин. Безопасная эксплуатация оборудования и трубопроводов ЯЭУ при наличии дефектов может быть обеспечена посредством контроля фактических темпов деградационных процессов на основе эксплуатационного мониторинга ресурса. Реализация методологии для атомного ледокола «Арктика» позволила повысить срок службы со 100 тыс. часов до 142 тыс. часов. (ОКБ машиностроения)
Разработана и запущена в эксплуатацию установка КВГ-8 для изготовления электродов плавильных печей с помощью взрыва. Преимущества установки: высокая степень безопасности, высокая производительность, универсальность, возможность реализации различных взрывных технологий. (КТИ ГИТ СО РАН)
Разработана методика расчета истечения в вакуум вязкой струи через микроотверстие в стенке герметичного отсека и определения интенсивности захолаживания близлежащей зоны стенки. Разработаны ручные переносные приборы для измерения температур поверхности и влажности, основанные на принципах теплометрии и диэлектрических свойств гигроскопичных материалов. На тепловакуумной камере проведены экспериментальные исследования поля температур стенки и влажности воздуха в зоне отверстия, подтвердившие теоретические исследования. Аппаратура и метод поиска отработаны космонавтами на космической станции при поиске микротечи. (ЦНИИМАШ)
Разработано техническое предложение по созданию не имеющего аналогов кислородно-водородного ЖРД с кольцевой камерой сгорания и тарельчатым соплом, выполненного по безгазогенераторной схеме с раздельными турбонасосными агрегатами. Проведены исследования, показавшие возможность повышения надежности и параметров ЖРД для разгонных блоков и межорбитальных буксиров путем упрощения и оптимизации их схем. (КБ химавтоматики, РКК «Энергия», Исследовательский центр им. М.В.Келдыша)
Разработан магнитно-измерительный комплекс и созданы методики для раздельного контроля структуры и механических свойств компонент стальных биметаллических изделий, основанный на измерении предельной и частных петель магнитного гистерезиса, а также их отдельных параметров. Комплекс может быть использован в решении задач неразрушающего контроля стальных и чугунных деталей машин и элементов конструкций. (ИМАШ УрО РАН)
Создано мобильное специализированное газотермическое оборудование и разработана технология нанесения защитных коррозионностойких покрытий на агрегаты энергетических установок, в том числе без их демонтажа. Это позволяет в десятки раз снизить трудоемкость и повысить производительность ремонтных работ агрегатов и узлов энергетических установок по сравнению с существующими технологиями ремонта. (НИИ технологии и проблем качества при Самарском аэрокосмическом университете им. С.П.Королева)
Создан метод и разработан пакет прикладных программ расчета стохастического роста множества трещин в условиях совместного воздействия циклического нагружения и локальной коррозии. С помощью разработанного метода можно оценивать ресурс промысловых трубопроводов. (НИЦ «НиР БСМ» УрО РАН)
Разработана математическая модель аварийной ситуации технических систем, учитывающая процессы деградации параметров, накопление повреждений, вид предельного состояния и сценарии развития аварии. Рассмотрены характерные этапы разрушения конструкций от отказов отдельных элементов до катастрофы всей системы. (ИВМ СО РАН)
Разработана методика для оценки остаточного ресурса оборудования и трубопроводов АЭС и обоснования продления срока их эксплуатации. (Комиссия РАН по проблеме «Использование энергоаккумулирующих веществ в машиностроении, механике и экологии», ИМАШ РАН)

Механика

Осуществлено научно-техническое сопровождение разработки проекта уникальной по своей сложности операции по подъему АПЛ «Курск». Разработаны математические модели взаимодействия многоступенчатых силовых систем, выбран оптимальный по критерию безопасности вариант захвата лодки через отверстия в прочном корпусе и определена рациональная форма отверстий и зацепов. Проведены с использованием оригинальных методик исследования и испытания в аэродинамической трубе, циркулярном, мореходном и маневренно-мореходном бассейнах. Выполнена всесторонняя экспериментальная проверка запасов прочности всех основных элементов системы: корпус АПЛ, зацеп, стренд, переходные элементы. Беспрецедентное по масштабам и темпам внедрение новых, не имеющих аналогов разработок в инженерную деятельность обеспечило успешное проведение операции по подъему АПЛ «Курск» с высоким уровнем безопасности. (ЦНИИ им. А.Н.Крылова, ЦКБ морской техники «Рубин», ЦНИИ КМ «Прометей»)
Проведены баллистико-навигационное обеспечение и оперативные работы по спуску орбитального комплекса «Мир» на Землю и его затоплению в заданном районе океана. (ИПМ РАН, ЦНИИМАШ, РКК «Энергия»)
Исследованы задачи взаимодействия робота-манипулятора, оснащенного системой технического зрения (СТЗ), с несколькими подвижными объектами. Система управления роботом, использующая СТЗ и точный прогноз движения объектов, основанный на их динамических моделях, позволила решить эту сложную динамическую проблему и получить оценки надежности выполнения поставленных задач и предельных возможностей использованной системы управления. (ИПМ РАН)
Завершен цикл исследований по аэродинамике течений с использованием локальных тепловых источников как для внешнего обтекания, так и для внутренних течений. Полученные результаты могут служить основой для развития нового направления в авиации – аэрогазодинамики течений с мощными источниками импульсно-периодического подвода энергии для управления сверхзвуковым обтеканием летательных аппаратов. (ИТПМ СО РАН, ИЛФ СО РАН)
Создана газокинетическая модель взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой, в которой плазменная компонента (электроны и протоны) взаимодействуют с межзвездными атомами водорода посредством процесса резонансной перезарядки. Модель широко используется в международной практике для интерпретации экспериментальных данных, полученных на космических аппаратах, изучающих внешние области солнечной системы. Впервые рассчитана функция распределения межзвездных атомов водорода и ее эволюция при проникновении атомов водорода из межзвездной среды в солнечную систему. Показано, что при взаимодействии солнечного ветра с межзвездной средой образуются еще три сорта атомов водорода с параметрами, зависящими от места их рождения. (ИПМех РАН)
Проблема созданий гиперзвуковых летательных аппаратов связана со снижением сопротивления. Практическая реализация такого снижения может быть обеспечена при ламинарном обтекании аппарата на возможно большей поверхности. На основе экспериментальных исследований впервые показано, что специальные ультразвукопоглощающие покрытия эффективно подавляют рост высокочастотных возмущений в гиперзвуковом пограничном слое и их применение значительно увеличивает область ламинарного течения, существенно снижая сопротивление и тепловые потоки на поверхности. (ИТПМ СО РАН)
Предложена новая схема волнодвижителя для парусно-моторных буксиров. Особенность схемы в том, что волнодвижитель не только создает силу тяги, но и на малых скоростях создает силу противоположную силе дрейфа, возникающую на парусах. Схема позволяет использовать волны от трех баллов и выше. (ИМех МГУ)
Экспериментально обнаружено и исследовано явление самопроизвольного движения пузырьков воздуха в водных растворах жидкостей с градиентом концентрации. Обнаружен и исследован концентрационно-капиллярный дрейф пузырьков, вызванный неравномерным распределением концентрации поверхностно-активного вещества в жидкой бинарной смеси. Установлено, что в отличие от термокапиллярного случая скорость движения пузырька в концентрационном поле быстро уменьшается до нуля благодаря насыщению поверхности пузырька поверхностно-активным веществом за счет адсорбции из раствора в процессе движения. Определено время действия концентрационных эффектов Марангони в зависимости от размеров пузырьков. (ИМСС УрО РАН)
Обнаружено явление автоколебаний и бифуркации дозвукового газового потока за локализованной областью энерговыделения, обусловленной, например, поглощением сфокусированного лазерного излучения. Явление бифуркации состоит в существовании по крайней мере двух устойчивых газодинамических конфигураций обтекания локализованной области энерговыделения. Явление бифуркации непосредственно связано с явлением гистерезиса, когда одна из газодинамических конфигураций остается устойчивой при постепенном увеличении мощности энерговыделения, а другая – при постепенном уменьшении. (ИПМех РАН)
Построена механическая модель фреатомагматического извержения, при котором в канал вулкана поступает вода из пористых окружающих пород. Модель учитывает приток массы и тепла из пористого слоя и фильтрацию жидкости в пористом водонасыщенном пласте. Исследовано влияние интенсивности подтока и глубины водонасыщенного слоя на динамику извержения. Показано, что в зависимости от местоположения пористого слоя возможно как усиление, так и ослабление извержения, а интенсивность подтока нелинейным образом влияет на величину изменения расхода. Получены оценки для диаметра канала и объема очага, которые невозможно измерить прямыми наблюдениями. (ИМех МГУ)
Разработан метод сравнения аэродинамических следов в сверхзвуковом потоке за динамическим препятствием или за источником внешнего энергоподвода. Показано, что способность следа изменять структуру обтекания расположенных вниз по потоку тел определяется, в главном, профилем поперечного распределения динамических параметров в ядре следа. Обнаружено, что для поддержания динамически эквивалентных неоднородностей в следе за источниками тепла или импульса, более энергозатратным всегда является тепловой источник. (ИМех МГУ)
Созданы проблемно ориентированные программные комплексы для расчета гиперзвуковых вязких течений газа. Предложена газофазная модель смеси ударно нагретого воздуха с продуктами термохимического разрушения теплозащитного покрытия космических аппаратов. Модель включает более 20 компонент и учитывает неравновесные химические реакции и процессы ионизации в высокотемпературном газе. Создана первая версия локальных баз данных по термодинамическим, транспортным и кинетическим свойствам индивидуальных газов и компонент газовых смесей, включенных в модель, а также соответствующий интерфейс. (ИМех МГУ)
Разработаны фундаментальные научные принципы сверхвысоких степеней сжатия пузырька при внешних воздействиях. Установлено, что для получения сверхвысоких температур и давлений в центре пузырька необходимо, чтобы в конечной стадии сжатия скорость стенки пузырька достигала значений порядка нескольких километров в секунду, а количество вещества, подвергаемое сжатию и нагреву, было бы меньше некоторого критического значения. Для моделирования поведения вещества при сильных сжатиях и умеренных растяжениях разработано единое уравнение состояния в форме Ми – Грюнайзена. (ИМ УНЦ РАН)
Проведено исследование одной из «свободных» систем, перспективных с точки зрения разработки принципов создания так называемых «акустических лазеров». В результате численного анализа, который выполнен в рамках неравновесной по давлению двухфазной математической модели, обнаружен и изучен эффект фокусировки пузырьковым сферическим кластером осесимметричной ударной волны с сильным градиентом давления вдоль ее фронта. Проанализирована связь степени усиления волны с основными характеристиками пузырькового кластера. (ИГиЛ СО РАН)
Для уравнений газовой динамики найден существенно новый класс точных решений, описывающих периодические по времени движения газа. Они содержатся в семействе двумерных вращательных и вращательно?симметричных решений. Ранее были известны лишь два примера таких движений: покой и твердотельное вращение. (ИГиЛ СО РАН)
Развит новый метод моделирования газожидкостных систем, основанный на применении кинетического подхода для описания движения газовых пузырьков в жидкости. Впервые получена замкнутая система кинетических уравнений газожидкостной среды, которые близки по структуре к уравнению Власова, используемому в физике плазмы. На основе кинетического метода моделирования построены новые математические модели, описывающие на гидродинамическом уровне движение пузырьков в жидкости. Применение нового метода позволяет получить условия устойчивости течений газожидкостных сред, дать обоснование построенным новым гидродинамическим моделям. (ИГиЛ СО РАН)
Впервые проведен точный расчет трехмерных периодических движений в неоднородных жидкостях, включающих волны и два типа пограничных слоев. Свойства одного из пограничных слоев описываются известным решением Стокса и определяются параметрами среды и характерной частотой. Параметры второго пограничного слоя помимо масштаба Стокса содержат множители, зависящие от геометрии задачи (наклонов волн и поверхности). Развита методика построения точных решений задач генерации и распространения волн. (ИПМех РАН)
Изучены качественные свойства решений начально?краевых задач для уравнений фильтрации двухфазной жидкости. В частности, установлено, что при тепловой фильтрации двухфазной жидкости профиль водонасыщенности (монотонный для изотермической фильтрации) перед тепловым фронтом имеет локальный минимум, а за ним – локальный максимум. Теоретически и численно исследована проблема сопряжения двух основных моделей фильтрации двухфазной жидкости в одномерном случае: капиллярной модели Маскета ? Леверетта (параболическое уравнение) и модели Баклея ? Леверетта (гиперболическое уравнение) с совпадающими фазовыми давлениями. (ИГиЛ СО РАН)
Теоретически и экспериментально исследованы резонансные нелинейные колебания газа в трубах с различными условиями на концах и во внешнем волновом поле в широком диапазоне изменения управляющих параметров. Впервые обнаружены и изучены периодические ударные волны и крупномасштабные вихри при субгармонических колебаниях. (ИММ КазНЦ РАН)
Разработан комплекс методов решения неклассических статических и динамических задач механики контактных взаимодействий упругих и вязкоупругих тел, позволивший исследовать широкие классы задач, важных для сейсмологии, сейсморазведки, геофизики, машиностроения, фундаментостроения. (ИПМех РАН, Кубанский университет, МАИ, Ростовский университет).
Проведен полный теоретический анализ возможных распределений остаточных самоуравновешенных напряжений в твердых деформируемых телах. Показано, что естественные кинематические переменные, сопряженные полям напряжений, индуцируемых дефектами структуры, могут быть интерпретированы как геометрические характеристики аффинно-метрических пространств. В частности, использование их в качестве термодинамических переменных позволяет эффективно предсказать состояния неполного термодинамического равновесия и величины остаточных напряжений, возникающих в результате технологической обработки материала. (ИАПУ ДВО РАН)
Исследовано сингулярное поведение решений вблизи поверхностей максимального трения в трехмерных течениях идеального жесткопластического материала, подчиняющегося произвольному гладкому условию текучести. Установлена аналогия между предложенной концепцией коэффициента интенсивности эквивалентной скорости деформации в теории идеально жесткопластического тела и концепцией коэффициента интенсивности напряжений в механике трещин. (ИПМех РАН)
Впервые предложена математическая модель теплофизических процессов в электроде дугового плазмотрона, позволяющая описывать характер воздействия импульсно-периодического теплового поля дуги на металл, с учетом его кристаллической структуры и химической неоднородности, обусловленной присутствием легирующих элементов и примеси. Показано, что модифицирование расплава металла, используемого для изготовления электродов, специально подготовленными ультрадисперсными порошками тугоплав­ких соединений существенно измельчает кристаллическую структуру металла и избыточных фаз, повышает чистоту границ зерен. (ИТПМ СО РАН)
Установлено, что поверхностные слои нагруженных твердых тел представляют собой активную сдвигонеустойчивую возбудимую среду с распределенными концентраторами напряжений, которая определяет мезоскопический масштабный уровень деформации. Разработаны методы воздействия деформирования поверхностных слоев, позволяющие направленно изменить характеристики материала. (ИФПМ СО РАН)
Исследованы механизмы пластичности, пластической локализации и стохастической динамики при квазистатическом и ударно-волновом нагружении, обусловленные формированием коллективных мод мезодефектов в условиях неравновесных ориентационных переходов. В частности, обоснован принципиально новый механизм формирования полос локализованного сдвига. (ИМСС УрО РАН)
Разработана модель структурной сверхпластичности, основанная на представлениях о механизме кооперированного зернограничного проскальзывания, и дано описание как характеристик стадии стабильного течения, так и продолжительности этой стадии – ресурса сверхпластичности. (ИПСМ РАН)
Проведено систематическое исследование влияния демпфирующих сил на устойчивость и послекритическое поведение тонких упругих панелей, обтекаемых сверхзвуковым потоком газа. Изучено взаимодействие аэродинамического демпфирования, внутреннего трения в материале и конструкционного демпфирования, вводимого путем добавления внешних демпферов. (ИМАШ РАН, МЭИ)
Дана математическая постановка вариационной задачи о возникновении двухфазных состояний при неоднородных однопараметрических граничных условиях. Найдены необходимые условия устойчивости двухфазных полей в нелинейно-упругих материалах. Полученные результаты позволяют исследовать эффекты локализации в сплошных средах. Развита нелинейная теория локализации деформаций в нанокристаллических и других периодических структурах в условиях структурной неустойчивости, индуцированной критическими полями напряжений. (ИПМАШ РАН)
Сформулированы общие нелинейные уравнения механики деформируемого твердого тела в скоростях с использованием как симметричных так и несимметричных сопряженных тензоров напряжений и деформации в отсчетной и актуальной конфигурациях. Получены критерии потери устойчивости деформируемых твердых тел при действии консервативных внешних сил, которые базируются на определении особых точек (поворота и бифуркации) интегральных кривых решений нелинейных уравнений. (ИГиЛ СО РАН)
Разработана нелинейная эндохронная теория термовязкоупругости, учитывающая старение и накопление повреждений в наполненных полимерных материалах. Предложен и экспериментально подтвержден новый критерий длительной прочности для таких материалов, позволяющий, в частности, учитывать влияние последовательности нагружения на накопление повреждений и частичное их залечивание. (ЦНИИМАШ)
Построена нелинейная модель самовозбуждения периодических и нерегулярных поперечных колебаний трубопровода под действием волн давления в транспортируемой жидкости. Дано объяснение экспериментально наблюдаемых режимов колебаний со сплошным спектром частот. (ИММ КазНЦ РАН, ИМ УНЦ РАН)
Поставлены и решены новые задачи о динамическом поведении оборудования, установленного в многоэтажных зданиях, при интенсивных сейсмических воздействиях. Методом прямого вычислительного эксперимента оценено влияние: пикового ускорения на основании, параметров ширины спектра сейсмического воздействия и междуэтажных деформаций здания на перегрузки, относительные смещения и соударения блоков оборудования. (ИМАШ РАН, МЭИ)
Систематизирована информация, относящаяся к результатам натурных наблюдений, экспериментальным и расчетным методам исследования поведения морских трубопроводов в условиях нестабильности рельефа дна. Проведено сопоставление методик расчета напряженно-деформированного состояния подводного трубопровода, размещенного на участках морского дна с неоднородным и неустойчивым рельефом. (ИМАШ РАН, ВНИИ природных газов и газовых технологий ОАО «Газпром»)
Проведены работы по созданию системы диагностики геодинамических явлений в масси­вах грунтов и горных пород на основе инфракрасной радиометрии. (НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя РФ, ОИФЗ РАН)
Для строительных норм разработана методология сейсмического зонирования территории России, основанная на практическом методе оценки вероятностей редких воздействий на сооружения по их начальной экспертной оценке и ограниченному объему исходной информации. (ЦНИИ строительных конструкций им. В.А.Кучеренко, ОИФЗ РАН)
Разработаны основы теории расчета и проектирования размеростабильных композитных конструкций (конструкции, не изменяющие своих размеров и формы при действии факторов окружающей среды типа температуры, влажности, радиации), которые используются для прецизионных космических конструкций, экспериментальных установок в ядерной физике, высокоточных обрабатывающих станков. Разработанные подходы нашли применение при проектировании уникального космического телескопа “Астрон” с диаметром основной параболической антенны - 10 метров, а также элементов детектора “Атлас” для CENR. (МГТУ, ЗАО Институт композитных технологий)
Методом молекулярной динамики в 3-мерной постановке исследован процесс разрушения идеального кристалла меди при постоянной скорости деформации. Показано, что кристалл разрушается в мезоячейке, в которой величина относительной деформации достигает некоторого критического значения. Само это значение определяется в квазистатическом численном эксперименте из условия равенства нулю сил взаимодействия атомов, находя­щихся в плоскостях, между которыми произошел разрыв, и хорошо совпадает с данными экспериментов. Таким образом, предложенный подход позволяет расчетным путем определять критерий разрушения по критическому значению относительной деформации. (ИТПМ СО РАН)
Построена математическая модель кашлевого акта, являющегося одним из основных механизмов очистки дыхательных путей человека от слизи и инородных частиц, попадающих в дыхательный тракт с вдыхаемым воздухом. На основе модели выполнено численное исследование влияния физических параметров легких и дыхательных путей на эффективность кашля. (ИМех МГУ)

Проблемы управления

Построен и реализован на основе непрерывной и дискретной фильтрации данных измерений оптимальный по среднему времени запаздывания алгоритм определения скачка ускорения маневрирующего объекта. (ИПМех РАН)
Построен важный раздел теории двигательной активности человека и животных, т.е. той части теоретической биомеханики, которая непосредственно связана с проблемой управления движениями живых организмов. При построении теории использовался аксиоматический метод. Введены объекты теории и построена система аксиом (отношений). На этой основе был найден единственный (с точностью до параметров) механизм управления движениями в условиях неопределенности при отсутствии количественной информации, как о состоянии, так и о параметрах системы и действующих силах. (ИПУ РАН)
Разработан эффективный метод двустороннего движения судов через гидроузлы, опирающийся на соблюдение постоянства баланса времени прохождения гидроузлов судами. Метод обеспечивает решение задачи рациональной расстановки судов, быструю сходимость алгоритма построения рабочих графиков движения и расчет пропускной способности системы гидроузлов при соблюдении условий безопасности и непрерывности движения. (ИПТ РАН)
Разработана новая концепция сверхустойчивости для непрерывных и дискретных линейных систем. Условия сверхустойчивости являются достаточными для обычной устойчивости, но формулируются в терминах линейных неравенств для элементов системной матрицы. В связи с этим многие классические трудные задачи теории управления могут быть разрешены в рамках сверхустойчивости с помощью методов линейного программирования. (ИПУ РАН)
Построена двойственность различных версий метода программных итераций (МПИ), используемого в задачах управления с элементами неопределенности: для аксиоматически определяемой управляемой системы установлено, что «прямая версия», реализующая многозначную квазистратегию, разрешающую соответствующую задачу управления, однозначно восстанавливается по «непрямой» итерационной процедуре, действующей в пространстве множеств и доставляющей в пределе множество успешной разрешимости исследуемой задачи управления. Данная двойственность реализована в двух вариантах, один из которых ориентирован на случай позиционной дифференциальной игры (ДИ), а с другой – на случай ДИ с информационной памятью. (ИММ УрО РАН)
Построен синтез оптимального по быстродействию управления движениями динамических колебательных систем посредством регулируемого по скорости и ускорению перемещения внутренних тел (и изменения их параметров); установлены условия управляемости; проведено сравнение эффективности режимов управления. (ИПМех РАН)
Предложен новый подход к повышению надежности хранения и передачи цифровых изображений. Предложен квазиголографический метод распределенного кодирования цифровых изображений при повреждении, приводящем к утрате значительной части его поверхности. Результаты работы могут быть использованы при передаче графической документации по сетям связи. (ИПУ РАН)
Сформулировано новое понятие о технической управляемости многосвязной динамической системы. Доказана теорема о необходимых и достаточных условиях локальной автономной технической управляемости. Показано, что известные условия управляемости по Калману являются лишь необходимыми условиями технической управляемости. Для нового типа космического объекта – космического роботизированного модуля решены задачи о выборе минимально необходимого управления в точке с позиции технической управляемости. (ИПУ РАН)
Завершен цикл исследований и разработок (1994-2001 гг.) по созданию нового поколения гироскопических систем. На основе достижений отечественной научной школы механики гироскопов и новейших результатов в области обработки информации и электронной техники, разработаны конкурентноспособные на мировом уровне инерциальные системы навигации и стабилизации. Начаты поставки зарубежным и отечественным потребителям. (ГНЦ ЦНИИ «Электроприбор»)
Разработана методика анализа цифровых изображений на основе специальной селективной морфологии (СМ). Новизна подхода связана с тем, что существующие морфологические алгоритмы сегментации изображений не позволяют разделять свойства фильтрации изображений и селекции объектов. Разработанные операторы СМ позволяют это делать и при этом обладают свойствами морфологических фильтров. В ряде практических задач операторы СМ показали значительное улучшение качества обработки по сравнению с традиционными морфологическими операторами. Методика использована в задачах анализа микроскопических изображений в медицине и материаловедении, а также автоматического и полуавтоматического дешифрирования аэро- и космофотоснимков. (ГНЦ ГосНИИАС)
В 2000-2001 гг. завершена разработка, проведены испытания и освоено производство мобильного гиростабилизированного гравиметра. Сравнительные испытания, проведенные зарубежными заказчиками, показали, что по всем параметрам гравиметры нового поколения не уступают лучшим из известных зарубежных разработок. (ГНЦ ЦНИИ «Электроприбор»)
Получены результаты экспериментов по исследованию электромагнитных излучений ЛЭП и ЛА и показаны возможности их использования для навигации и воздушного движения. (ВАТУ)
Разработана технология определения объемов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта на основе результатов дистанционного мониторинга и имитационного моделирования транспортных потоков. (НГИЦ РАН)
Разработаны с целью реализации в бортовых комплексах управления полетами алгоритмы оптимизации четырехмерных маршрутов полетов магистральных самолетов гражданской авиации в рамках концепции «свободных полетов» по критерию минимума стоимости полета. Задача решается для ряда критериев оптимизации и с совместным учетом всех существенных условий, включая летно-технические ограничения, ограничения на использование воздушного пространства, на времена пролета отдельных точек и областей, что в нашей стране делается впервые. (ГНЦ ГосНИИАС)
Разработаны алгоритмы оптимального регулирования потоков воздушного движения (ВД) в регионе на этапах стратегического, предтактического и тактического планирования. Алгоритмы обеспечивают приведение в соответствие потоков ВД пропускной способности воздушного пространства региона путем минимального изменения планов полетов отдельных рейсов с учетом различных систем приоритетов и всех основных ограничений. Процесс коррекции планов полетов обеспечивается как в полностью автоматическом, так и в интерактивном режимах. Автоматизация этого процесса реализована в нашей стране впервые. (ГНЦ ГосНИИАС)
Разработана модель развития автомагистралей интермодальных транспортных коридоров. Модель позволяет обеспечить оптимизацию процесса развития по критерию минимальных затрат, оценку вариантов размещения магистралей и степени их соответствия требованиям, предъявляемым к транспортным коридорам. (ИПТ РАН)
Закончена разработка рентгенотелевизионных интроскопов для экспресс-контроля труб и контроля труб парогенераторов. (НИИинтроскопии МНПО «Спектр»)
Завершена разработка магнитноанизотропного сканера-дефектоскопа для обнаружения в нефтегазопроводах и стенках стальных резервуаров стресс-коррозионных трещин и других дефектов. (ФГПУ «КТБ бетона и железобетона», ООО «ДИМЕНСТест», ООО «Магнит плюс»)
Завершена разработка компьютеризованных дефектоскопических микроскопов и созданы методы обработки микроструктуроскопических изображений.
Разработана линия ультразвуковых толщиномеров А1207, А1207С, А1208, А1209 для контроля изделий из металлов и пластиков.
Выполнено исследование внутренней структуры материалов неразрушающими методами в пучках синхронного излучения. (НИИинтроскопии МНПО «Спектр»)

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И
АВТОМАТИЗАЦИЯ
[Академик-секретарь Отделения академик С.В.Емельянов]

Математическое моделирование. Вычислительная и прикладная
математика для задач информатики

Предложены “мультиоператорные” разностные схемы, основанные на линейных комбинациях базисных операторов из однопараметрических семейств так называемых компактных разностных аппроксимаций. Разработаны два типа мультиоператорных “противопотоковых” схем для конвективных членов уравнений аэрогидродинамики и “центрированных” схем для уравнений механики деформируемых тел. Проведены численные исследования, показавшие, что применение мультиоператоров в случае параллельных вычислений может увеличить точность результатов на порядки (по сравнению с традиционными схемами) в случае фиксированного количества узлов сеток или уменьшить время счета на много порядков при фиксированной точности. (ВЦ РАН)
Рассмотрен процесс перемешивания контактирующих веществ. Исследована эволюция слоя перемешивания в течение продолжительного промежутка времени от многомодовых начальных возмущений в короткомасштабном и широкодиапазонном случаях. Впервые исследованы масштабно - инвариантные свойства спектральных и статистических характеристик турбулентного перемешивания. Найдены универсальные спектры, единым образом характеризующие турбулентность на всем автомодельном интервале. (ИАП РАН)
Аналитически и численно рассмотрена трехмерная нелинейная эволюция контактной границы, разделяющей разноплотные жидкости, в ходе развития рэлей-тейлоровской или рихтмайер-мешковской неустойчивостей. Выявлено, что разделение встречных потоков тяжелой и легкой жидкостей происходит не только в вершинах пузырей и струй, как это имеет место в двумерной геометрии, но и в седловых точках поверхности. (ИАП РАН)
С использованием новых вычислительных средств (МВС-1000М производительностью триллион операций в секунду с плавающей запятой, с двойной точностью) и новых технологий решен ряд фундаментальных и прикладных задач, относящихся к проблемам современной физики, механики, в том числе: изучению свойств веществ (и смесей), находящихся в экстремальных условиях, изучению взаимодействия излучения с веществом, проектированию способов кумуляции энергии, построению уточненных математических моделей расчета радиационных защит, моделированию структуры и динамики биомакромолекул, построению математических моделей и алгоритмов молекулярной динамики и другие. (ИПМ РАН, МСЦ)
Построены концептуальные модели управления стратегическими рисками аварий и катастроф в природной и техногенной среде, социальных нестабильностей. Создана система компьютерных моделей для описания, анализа, оценки и прогноза ряда катастрофических явлений. Результаты этого цикла исследований используются в настоящее время в МЧС РФ, Минпромнауки РФ, в других государственных органов. (ИПМ РАН)
Разработаны алгоритмы, математическое обеспечение и программные средства, позволяющие эффективно использовать параллельные вычислительные комплексы для моделирования широкого класса научно-технических проблем. На основе созданного программного обеспечения на отечественном суперкомпьютере МВС-1000М проведены исследования процессов электронного переноса в полупроводниковых наноструктурах, неустойчивых режимов в трехмерных потоках вязкого сжимаемого газа, обтекающего отдельные элементы сверхзвуковых летательных аппаратов, и др. (ИММ РАН)
Разработаны специальные классы аддитивных операторно-разностных схем для приближенного решения нестационарных задач, описываемых системами уравнений математической физики. На основе специального расщепления оператора задачи построены эффективные вычислительные алгоритмы, позволяющие перейти к решению сеточных задач для отдельных компонент. Предложенная методология реализована при решении системы уравнений Навье - Стокса для вязкой несжимаемой жидкости и для динамических задач теории упругости. (ИММ РАН)
Центральная научная и прикладная задача современной математической генетики состоит в том, чтобы находить в геномах организмов (прежде всего, бактерий) сигналы, которые запускают и приостанавливают производство химических веществ в клетке. Созданы модель, быстрый алгоритм и реализующая его многопроцессорная компьютерная программа для поиска регуляторных сигналов в геномах бактерий. На этой основе проведен анализ конкретных регуляторных систем, найдены новые регулируемые гены, а в ряде случаев – и новые регуляторные сигналы. (ИППИ РАН)
Разработана методика создания компьютерных моделей имплантатов по результатам компьютерной томографии для устранения посттравматических дефектов черепов. Результаты компьютерного моделирования используются для изготовления методом лазерной стереолитографии пластиковой модели имплантата и пресс-формы для формовки имплантата из биосовместимого материала. Методика проходит апробацию в НИИ нейрохирургии им. Н.Н.Бурденко РАМН. (ИПЛИТ РАН)
Теоретически обосновано и разработано программное обеспечение для разложений сложных сигналов в ряды временных экспонент с положительным вещественным показателем. Применение этих преобразований позволило избежать катастрофических вычислительных шумов в аналитических преобразованиях для численно-аналитических методов моделирования аналоговых СВЧ-микросхем с частотной модуляцией. (ЦПАП РЭА ИАП РАН)
Построены новые весовые модификации статистического моделирования эволюции ансамбля взаимодействующих частиц, связанного с приближенным решением нелинейного уравнения Больцмана. Весовой метод дает возможность эффективно изучать зависимость вычисляемых функционалов от параметров задачи, например, от параметров дифференциальных сечений взаимодействующих пар. (ИВМиМГ СО РАН)
В рамках метода дифференциальных связей разработан подход для обоснования процедуры замыкания моментных уравнений в теории турбулентности. Показано, что алгебраические параметризации для высших моментов интерпретируются как уравнения инвариантных многообразий, порожденные дифференциальной моделью. Исследование проводится на примере классической задачи теории свободных турбулентных потоков о развитии бессдвигового слоя смешения. Полученная редукция модели на инвариантном многообразии позволила найти, как автомодельные решения задачи, так и выделить класс явных решений. (ИВТ СО РАН)
С помощью вариационной формулировки граничных условий контактного взаимодействия упругопластических тел с учетом трения разработан новый вычислительный алгоритм, обладающий рядом преимуществ перед известными. Этот алгоритм обеспечивает выполнение дискретных ограничений в зоне контакта, условия неотрицательности контактного давления и условия противоположной направленности касательной скорости и касательного напряжения при проскальзывании. (ИВМ СО РАН)
Разработана качественная теория дифференциальных и разностных уравнений с условиями монотонности. Получены теоремы о дифференциальных и интегральных неравенствах, условия максимальности решений, полунепрерывности по начальным данным и возмущениям правой части, установлены инвариантные множества, связанные с областями знакопостоянства правых частей. Исследованные классы уравнений применяются в качестве систем сравнения в методе векторных функций Ляпунова, а также описывают динамические процессы в экономике, биологии, теории игр и др. (ИДСТУ СО РАН)
Разработан новый эффективный метод оптимального синтеза апертуры и формы поверхности зеркала для формирования луча с главным лепестком любой заданной формы, размера и качества. Быстродействие метода позволяет в реальное время обсчитывать много вариантов решения с различными начальными условиями и в диалоговом режиме выбирать оптимальный по точности воссоздания требуемой формы главного лепестка. (ИММ УрО РАН)
Разработаны и исследованы эффективные численные алгоритмы решения пространственных задач дифракции акустических и упругих волн в бесконечных горизонтально-слоистых средах с включениями. (ВЦ ДВО РАН)

Компьютерные интеллектуальные системы

Построены логические алгоритмы распознавания на базе простого кодирования характеристических функций классов, позволяющие правильно опознавать (без перебора большого числа вариантов) подмножества контрольных объектов. Созданы методы минимизации признаковых пространств, основанные на оценке признаков, их корреляций и использовании подходов кластерного анализа. Предложены алгоритмы обобщения и сортировки знаний, извлеченных из прецедентов. Исследованы вопросы распараллеливания некоторых сложных алгоритмов распознавания классификации и прогноза, и созданы их параллельные аналоги. (ВЦ РАН)
Разработана новая эффективная методология повышения контрастности изображений рентгеновских маммограмм с учетом выделения значащих признаков изображения. Обоснованы критерии обработки изображений по оценке степени подавления вредных подробностей и усиления полезных с тем, чтобы привлечь внимание врача на важные признаки для постановки диагноза. Разработан комплекс программ, который прошел апробацию в 1-м филиале Московского маммологического диспансера и показал улучшение надежности диагностики и облегчение работы врача при большом количестве пациентов. (НСК РАН)
Для обработки результатов экспериментов по космическому мониторингу Земли и приземного слоя атмосферы разработана технология, позволяющая на основе анализа последовательности изображений восстанавливать пространственную структуру трехмерной динамической сцены и оценивать параметры движения ее компонент. Технология базируется на оригинальном методе рекурсивной идентификации фрагментов изображений, использующем линейную аппроксимацию соответствующих им фрагментов сцены и представление их движения в виде локальных аффинных преобразований. (ИАиЭ СО РАН)
Разработаны физические основы организации и построения системы регистрации акустических сигналов, возникающих при деформации твердых тел и объектов. Разработаны принципы организации процесса обучения нейронных сетей, предназначенных для обработки сигналов распределенных волоконно-оптических измерительных сетей. (ИАПУ ДВО РАН)
Предложен новый способ анализа и сравнения четырех основных методологических подходов в области принятия решений: многокритериальная теория полезности, аналитическая иерархия, сравнительное превосходство по классу и вербальный анализ решений. Доказано, что три основные требования к результатам применения методов индивидуального выбора - полнота, отсутствие циклов на множестве альтернатив и малая чувствительность к ошибкам измерений – находятся в противоречии. Этот парадокс подобен известному парадоксу Эрроу в задачах коллективного выбора, который определяет, что правило выбора не может быть одновременно демократическим, рациональным и решающим. (ИСА РАН)
Разработаны методология и модели быстрой интеграции знаний на основе конфигурирования сети источников знаний с помощью механизмов управления онтологиями, картограмм знаний и профайлов пользователей. Предложена многоагентная архитектура технологии интеграции знаний в распределенной среде, начата ее реализация в виде исследовательского прототипа с использованием среды MicroSoft Visual Studio 6.0 (Visual C++, Visual FoxPro) и технологии удовлетворения ограничений ILOG (Configurator 2.0, Solver 5.0, Concert Technology 1.0). (СПИИРАН)
Предложен новый подход к анализу устойчивости решающих правил специального вида. Подход базируется на идеях и методах специфического направления в теории чисел – теории диофантовых приближений. В качестве следствий из известных теорем этой теории (Лиувилля, Рота, Левека, Хинчина) получены количественные оценки для метрических характеристик областей устойчивости полиномиальных решающих правил. Проведен количественный анализ и даны рекомендации по оптимальному соотношению детерминированных и статистических критериев устойчивости таких правил. (ИСОИ РАН)
Разработаны новые версии созданной ранее интеллектуальной системы, реализующей правдоподобные рассуждения (как средство порождения гипотез в базах данных): система для прогнозирования вирусных заболеваний на основе цитологических данных; система, способная учитывать влияние ситуаций при порождении гипотез. Эти версии интеллектуальной системы являются новыми средствами интеллектуального анализа данных в науках о жизни и социальном поведении. (ВИНИТИ)

Передача и обработка информации

Среда, обеспечивающая интеграцию разнородных электронных коллекций в электронную библиотеку, представляет собой распределенный комплекс информационных, программных и технических средств регистрации разнообразных электронных коллекций и их унифицированного представления. Исследованы средства поддержки основных действий по формированию унифицированной среды: регистрация разнообразных электронных коллекций в данной предметной области; формирование и ведение интегрированной базы метаинформации для данной предметной области; взаимодействие посредников с коллекциями и друг с другом при регистрации посредством специального протокола. (ИПИ РАН)
Разработан эффективный алгоритм обнаружения несанкционированного доступа, ориентированный на системный уровень на основе сочетания статистических и нейросетевых методов анализа аномалий. Преимуществом данного подхода является принципиальная возможность обнаружения ранее неизвестных или скрытых информационных воздействий. Разработана система обнаружения аномалий, вторжений и других форм компьютерных злоупотреблений в системах территориально-распределенных компьютерных кластеров разной вычислительной мощности. (СПИИРАН)
Стандартные языки выполнимых спецификаций Estelle и SDL широко используются при разработке коммуникационных протоколов. Для них предложены методы трансляции в сети Петри высокого уровня - варианты раскрашенных сетей Йенсена. Выделен класс квазибезопасных сетей, допускающих эффективную симуляцию и анализ. Реализован экспериментальный программный комплекс ESPV (Estelle/SDL Protocol Verifier), предназначенный для верификации коммуникационных протоколов посредством их трансляции в сети Петри высокого уровня. (ИСИ СО РАН)

Автоматизация управления, проектирования
и научных исследований

Разработаны гомотопические методы исследования бифуркаций в нелинейных динамических системах. Предложен бесконечномерный вариант теории индекса Конли и получены приложения общих теорем к задачам о бифуркационных значениях параметров в задачах классического вариационного исчисления, в многомерных вариационных задачах, исследовании бифуркации Хопфа. На базе общих теорем о гомотопической инвариантности индекса Конли предложены и изучены новые сценарии возникновения детерминированного хаоса при потере устойчивости динамической системы. Исследованы конечномерные и бесконечномерные задачи робастной устойчивости динамических систем. Получены эффективные оценки вещественного радиуса робастной устойчивости непрерывных и дискретных систем, исследована задача структурной робастной устойчивости. (ИСА РАН, МГУ)
Для исследования периодических режимов в системах со сложными гистерезисными нелинейностями разработан специальный метод, позволяющий перейти от задачи в произведении фазового пространства и бесконечномерного пространства состояний к задаче в произведении фазового пространства и конечномерного пространства значений выходов гистерезисной нелинейности. Предложенный метод не только существенно упрощает исследование, но и приводит к новым важным результатам о структуре множества периодических решений. Оказалось, что многие вполне обычные уравнения с гистерезисом имеют континуальные семейства периодических решений, причем структура таких континуумов может быть весьма нетривиальной. (ИППИ РАН)
Предложен новый подход к конструированию вычислительных процедур метода гармонического баланса (ГБ) как метода моделирования нелинейных схем в частотной области. Основные концепции разработанного подхода включают: преобразование уравнений ГБ в форму, обеспечивающую адаптацию порядка решаемых систем к уровню нелинейности; оценку степени нелинейности; определение критерия снижения размерности решаемых систем при контроле точности; автоматическое исключение линейных компонент из уравнений модели; автоматический выбор числа гармоник для каждой переменной. (ИППМ РАН)
Рассматриваются структурные объекты, моделью которых являются неориентированные графы. Каталогизация структурного объекта выполняется путем решения системы линейных диофантовых уравнений. Предложенная информационная технология сводится к построению так называемого дерева формирования неизоморфных графов. Информационная технология опробована при проектировании деталей типа тел вращения (чертеж и размерные цепи), в генетике и микробиологии (каталогизация, упаковка и распаковка нуклеотидных последовательностей ДНК и РНК) и ряде других областей. (ИКТИ РАН)
Разработана система концептуального моделирования критических и аварийных состояний типовых химико-технологических процессов. Система позволяет проводить анализ состояния работоспособности технологического комплекса на основе древовидных структур множества опасностей с использованием дискретных моделей процессов и комплексных логико-аналитических методов. (ИИММ КНЦ РАН)
Разработан метод динамической декомпозиции решения задач синтеза сети Кирхгофа на графе и на его основе создана качественно новая система автоматизированного проектирования трубопроводных оросительных систем. (НИИ ПМА КБНЦ РАН)
Разработана технология экологического мониторинга прибрежных акваторий с помощью подводных роботов. Она может быть использована на практике для оценки запасов промысловых донных животных и ведения мониторинга экосистем. (ИПМТ ДВО РАН)

Высокопроизводительные вычислительные системы,
программирование

Разработана архитектура микропроцессоров, созданная на базе аппаратного параллелизма, обусловленного стремительно растущей степенью интеграции современных микропроцессоров. На ее основе спроектирован микропроцессор “Эльбрус-Е2k”, высокая архитектурная скорость которого обеспечивается за счет мощного параллелизма аппаратных ресурсов. Оптимальную загрузку аппаратуры поддерживает оптимизирующий компилятор, в результате чего фактически достигаются теоретические пределы производительности на заданном объеме оборудования. (ИМВС РАН)
Реализован комплексный подход к созданию высокопроизводительных вычислительных систем с параллельной архитектурой, базирующийся на единой идеологии создания семейства недорогих моделей суперкомпьютеров с параллельной архитектурой. Существенное снижение стоимости моделей суперкомпьютеров достигается за счет использования оригинального программного продукта для эффективного динамического распараллеливания задач и вычислительных модулей на базе большого числа простых, недорогих однобитовых процессоров отечественного производства. (ИПС РАН)
Разработана структурная схема высокопроизводительных систем с архитектурой векторно-параллельных суперкомпьютеров. Определена архитектура центрального процессора. Определена архитектура подсистемы оперативной памяти и вычислительного узла в целом. Разработана поведенческая модель коммуникационной среды. Разработана поведенческая модель микросхемы интеллектуального коммуникационного контроллера, управляющего работой адаптера коммуникационной среды. (НИИСИ РАН)
Разработаны методики и программные средства, нацеленные на решение вопросов верификации и валидации широкого класса программных систем. Эти разработки доведены до уровня технологий. Технологии внедрены в ряде компаний. Отличительным свойством этих технологий являются глубокая проработка фундаментальных основ средств формальных спецификаций, теория моделирования программных систем, тщательно отработанные инженерные методики для адаптации формальных методов в реальные, индустриальные процессы разработки программного обеспечения. (ИСПр РАН)
Создана и готова для передачи заказчику специальная среда для разработки параллельных программ, включающая в себя: базу данных, содержащую параллельные процедуры для решения задач математической физики; цифровой обработки сигналов; САПР СБИС; синтаксический анализатор языка высокого уровня; программные средства поддержки технологии индуктивных параллельных программ. (НИИМВС ТРТУ Минобразования РФ)

Элементная база

Проведен теоретический анализ процесса иммерсионной имплантации бора из плазмы BF3 (процесс ПИИИ). Получены зависимости профилей имплантации от плотности и состава плазмы, величины импульсного высоковольтного смещения в условиях плазменного подтравливания поверхности радикальным фтором, содержащимся в плазме. Анализ процесса ПИИИ бора позволил оптимизировать режимы плазменно-иммерсионной имплантации на пилотной установке иммерсионного плазменного имплантера. Экспериментально получены p-n (легированные бором) переходы глубиной 30 нм. (Фтехнол И РАН)
Разработан проект ансамблевого варианта кремниевого ЯМР -квантового компьютера с полосковыми затворами. Предлагается использовать планарную кремниевую топологию для оптимизации архитектуры квантового компьютера. Для числа логических кубитов ˜ 103 была произведена оценка зависимости сигнала ЯМР от числа элементов ансамбля. Найдено, что это число может составлять ˜ 106. Рассмотрен вариант инициализации ядерных спинов с помощью методов динамической поляризации. (ФТтехнол И РАН)
Созданы образцы СВЧ-транзисторов на основе широкозонных полупроводников AlGaN на подложках из карбида кремния, сапфира и кремния. Разработана методика пассивации транзисторных структур нитридом кремния с применением СВЧ-плазменного стимулирования в условиях электронного циклотронного резонанса. Разработана методика формирования Т-образных затворов с длиной канала 0.1 мкм, изготовлены образцы арсенид-галлиевых малошумящих транзисторов. (ИПТМ РАН)
Получены новые планарные гетероэпитаксиальные наноструктуры с минимальным размером 10 нм. Эти наноструктуры проявляют новые электронно-транспортные свойства, включая волноводные и баллистические, поскольку их электроны проводимости могут пробегать большие расстояния без рассеяния. Важно, что такие структуры удалось изготовить на поверхности полупроводниковых материалов: Si(001) и GaAs(001), что имеет практическое значение при создании гетероэпитаксиальных структур металл-диэлектрик, функциональных элементов баллистической криоэлектроники и спинтроники. (ИПТМ РАН)
Показано, что при облучении плотных материалов тяжелыми ионами в области каскада столкновений возникает ударная волна. Образующиеся ударные волны вызывают образование в нижележащих слоях материала структур с немонотонно изменяющимися параметрами. Наряду с ударными волнами ионное облучение порождает нелинейные волны диссипативного типа. Прохождение таких волн приводит к образованию либо однородных слоев новой фазы, либо периодических структур. Полученные результаты могут служить теоретической основой при разработке новых технологических процессов и устройств микро- и наноэлектроники. (ИМИ РАН)
Разработаны универсальный метод синтеза фраунгоферовских и френелевских фокусирующих компьютерно-синтезированных голограмм и новая технология прямой электроннолучевой записи многоуровневого фазового рельефа в слое электронного резиста, что позволяет оперативно проектировать и изготавливать разнообразные фазовые оптические микроэлементы, в том числе короткофокусные микроголографические элементы. (ИОНТ РАН)
Предложен метод создания полевого транзистора, проводящий канал которого образует слой квантовых точек. Прибор изготовлен на основе гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge и структур кремний-на-изоляторе. В приборе обнаружены осцилляции тока исток-сток при изменении потенциала полевого электрода. Осциллирующий характер протекания тока исток-сток от напряжения на затворе сохраняется при повышении температуры от криогенных значений до комнатной. Полученные данные свидетельствуют о перспективности гетероструктур Ge/Si с квантовыми точками для создании одноэлектронных транзисторов. (ИФП СО РАН)





ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ И НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ

ОБЩАЯ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
[Академик-секретарь Отделения академик В.А.Кабанов]

Химическое строение. Кинетика и механизм химических реакций

Разработана теория ЭПР-спектроскопии единичного парамагнитного центра, позволяющая получать колебательный спектр единичной молекулы на поверхности твердого тела как зависимость туннельного тока от потенциала иглы туннельного микроскопа, детектировать синглетный и триплетный спиновые каналы туннельного тока, соответствующие этим двум спиновым состояниям пары туннелирующий электрон + неспаренный электрон парамагнитного центра. В случае ферромагнитной иглы синглетный и триплетный каналы можно детектировать независимо. Создана количественная теория этого явления. (ИХФ РАН)
Обнаружен уникальный термически индуцируемый каскад неклассических спиновых переходов в гетероспиновых монокристаллах на основе гексафторацетилацетоната меди(II) и пиразолзамещенных нитронилнитроксильных радикалов. Выявлены области сжатия и растяжения полимерных цепей, приводящие к экстремально сложной зависимости магнитного момента от температуры. Показано, что пространственная динамика обменных кластеров, изменяющая характер взаимодействия между электронами открытых оболочек, создает принципиально новые возможности для исследования электронной структуры твердых тел. (МТЦ СО РАН, ИХКГ СО РАН)
Теоретически предсказаны и экспериментально обнаружены осцилляции в рекомбинации спин-коррелированных радикальных пар в слабых магнитных полях. Найдено, что частоты осцилляций близки к частоте ларморовской прецессии электрона. Обнаруженное явление открывает новые возможности для изучения механизма влияния слабых магнитных полей на химические реакции. (ИХКГ СО РАН)
С целью создания источника излучения для исследования сверхбыстрых процессов в молекулярных и супрамолекулярных системах, а также для использования в биомедицинских приложениях (оптическая томография и спектральный анализ тканей) впервые на экспериментальной установке на базе отечественного форстеритового лазера получено спектральное сверхуширение фемтосекундных импульсов (генерация белого света). Это открывает принципиальную возможность создания компактных фемтосекундных источников световых импульсов со сверхшироким спектральным диапазоном от УФ до ближнего ИК, отличительной особенностью которых является низкая себестоимость и простота эксплуатации. (ЦФ РАН)
Обнаружено, что спектры люминесценции, возбуждаемые мощным УФ излучением импульсного эксимерного ArF-лазера, высокочувствительны к веществу образца, фазовому составу и соединениям, адсорбированным на поверхности. Создана методика регистрации люминесценции образцов оксидов алюминия, кремния, циркония, титана, носителей и катализаторов на их основе, а также металлов в диапазоне от УФ до ближнего ИК. Показана перспективность лазерной индуцированной люминесценции для изучения катализаторов в диапазоне микро- и наносекундных времен непосредственно в химических реакторах. (ОИК СО РАН)
Сделан важный шаг в развитии теории сверхкислот. В рамках смешанной кластерно-континуальной модели проведены квантово-химические расчеты энергии сольватации протонов в безводной HF и показано, что ее величина на 20 ккал/моль меньше, чем в безводной серной кислоте и на 40 ккал/моль меньше, чем в водных растворах HF. Этот результат подтверждает, что сила сверхкислот связана не с высокой степенью их диссоциации, а с аномально низкой энергией сольватации протонов. (ИОХ РАН)
Дано термодинамическое описание бинарных расслаивающихся жидких смесей в сильных центробежных полях. На примере системы: метанол – сероуглерод продемонстри­ровано расширение области гетерогенности на диаграмме состояния, которое увеличивается симбатно с ростом интенсивности поля, что указывает на расслаивание в центрифуге гомогенных в обычных условиях смесей. Подтвержден пред­сказанный ранее эффект самоочищения жидких фаз в гетерогенной области, получены численные значения коэффициентов обогащения фаз под влиянием центробежного поля. (ИМХ РАН)
Предложена физическая модель, объясняющая закономерности электронного и пространственного строения анион-радикалов обширного класса производных нитробензола на основе псевдоэффекта Яна-Теллера. Установлено, что уменьшение разницы в энергиях между основным p- и возбужденным s-состоянием анион-радикала приводит к пирамидальному искажению нитрогруппы. Методами ЭПР и квантовой химии установлено, что степень структурных искажений зависит от природы и расположения заместителей и возрастает с увеличением полярности растворителя. Показано, что данный подход применим для всех классов нитросоединений. (НИОХ СО РАН)

Горение и взрыв

Выполнены экспериментальные и теоретические исследования процессов в тепловой волне, сопровождающей низкотемпературное самораспространяющееся превращение ("горение") твердого энергетического компонента в композиционных системах, которые содержат инертный (неорганический) наполнитель и неотвержденное связующее. Предложен новый подход к получению пористых полимерных композиционных материалов, в котором разложение энерговыделяющего компонента обеспечивает тепловыделение, необходимое для поддержания волнового режима полимеризации и формирование пористой структуры материала. На основе сэндвичевой модели горения композитов проведен теоретический анализ процесса и получены выражения, описывающие скорость распространения и температуру волны горения в указанных системах. Разработанный подход открывает новые возможности получения высоконаполненных пористых композитов различного функционального назначения, таких как пористые полирующие, теплоизолирующие, фильтрующие материалы и др. (ИПХФ РАН)
Выполнены исследования в области синтеза новых энергетических нитроаминонитратных и нитроазидоаминных пластификаторов и показана возможность использования их как в качестве индивидуальных пластификаторов, так и добавок к тринитрату глицерина. (ИОХ РАН)
На основе аэрозольгенерирующих энергетических композиций, продукты горения которых обладают пожаротушащей способностью, разработаны новые высокоэффективные композиции с повышенным уровнем термической стойкости и пламягасящего действия, не содержащие в своем составе нитрат целлюлозы. (ИПХФ РАН)
Впервые разработана теоретическая модель процесса взаимодействия пористой среды с фильтрующимся газом, обнаруживающая квантованную слоистую динамику распространения зоны реакции. Полученные результаты являются основой для макрокинетического описания гетерогенного химического взаимодействия твердых тел с газами. (ИСМАН)

Катализ

Синтезирован первый цвиттерионный анса-металлоцен IVБ группы, представляющий интерес как потенциальный однокомпонентный катализатор полимеризации олефинов. Структурной особенностью цвиттериона является то, что стабилизация положительно заряженного металлического центра осуществляется в данном случае как за счет его координации с орто-атомом фтора B(С6F5)3-заместителя, так и в результате агостического взаимодействия с C-H-связью s-алкенильного лиганда у атома металла. Полученные результаты открывают пути к конструированию широкого круга разнообразных анса-металлоценов IVБ группы с целью дальнейшего использования этих необычных соединений в качестве катализаторов полимеризации и других процессов. (ИНЭОС РАН)
Исследованы закономерности ароматизации этана на металлсодержащих цеолитах, открывающие дополнительные возможности получения ценного ароматического сырья из попутных природных газов, не утилизируемых в настоящее время. Установлено, что при введении галлия и германия в катализаторы селективность образования ароматических углеводородов достигает 65% при 50-процентной конверсии этана. (ИОХ РАН)
Найдены катализаторы окислительной димеризации метана в этилен и этан, отличающиеся приемлемой для практики селективностью (60-80% при конверсии ˜ 20%) и представляющие собой промышленный концентрат оксидов редкоземельных элементов. Катализаторы проявляют более высокую активность, чем индивидуальные высокочистые компоненты, что указывает на синергизм действия оксидов редкоземельных элементов в этой реакции. Возможность использования более дешевого промышленного концентрата, отличающегося устойчивыми показателями, делает его перспективным. (ИОНХ РАН, совместно с Российским государственным университетом нефти и газа им. И.М. Губкина)
На основе никель-магниевых амезитов, а также никеля, иммобилизованного на стивенсите, разработаны стабильные до 850?С кремнийсодержащие катализаторы, характеризующиеся высокой активностью в реакции паровой конверсии метана, инертностью по отношению к процессам зауглероживания и отличными реологическими свойствами. Высокие эксплуатационные характеристики позволяют применять данные катализаторы в крупнотоннажных процессах. (ОИК СО РАН)
Предложены и использованы в качестве катализаторов электрополимеризованные фталоцианиновые комплексы, с применением которых разработана и подготовлена к практическому использованию технология каталитического непрерывного способа превращения диоксида углерода в пропиленкарбонат в условиях сверхкритического диоксида углерода. (ИФАВ РАН, ГУП «ГосНИИОХТ»)
Впервые осуществлено гидрофосфинирование непредельных соединений (алкинов, стиролов, енаминов), катализируемое комплексами Pd или Ni. Разработаны условия регио- и стереоселективного синтеза различных третичных фосфинов, представляющих собой перспективные лиганды для гомогенного металлокомплексного катализа. (МГУ)
На примере каталитической окислительной димеризации 2-меркаптобензтиазола показана принципиальная возможность использования гетерогенных фталоцианиновых катализаторов для бесщелочной демеркаптанизации нефтяных углеводородов, что позволяет разработать и оптимизировать ряд нефтеперерабатывающих технологий. (ГНЦ РФ «НИОПИК»)
Разработан микросферический оксидный алюмохромкалиевый катализатор дегидрирования парафинов, по своей механической прочности превосходящий в 3-4 раза катализаторы, используемые в настоящее время. Совместно с ЗАО "Каучук" (Башкортостан) начаты работы по внедрению технологии приготовления разработанных катализаторов, что позволит уменьшить в 2-3 раза расход катализатора на установке дегидрирования изо-пентана и прекратить закупку по импорту катализатора окислительного хлорирования этилена. (ИНК АН РБ)

Фото- и электрохимия

Выполнены фундаментальные исследования строения органических соединений, содержащих амидную O=C-NH-группу и имеющих уникальные физико-химические свойства. Развиты методы кристаллохимической инженерии полученных соединений, позволяющие целенаправленно создавать в этих кристаллах амидные водородные связи заданной структуры. Найдены особенности строения таких соединений, обеспечивающие благоприятные структурные условия для межмолекулярного переноса протона по цепочкам водородных связей, и на их основе получены новые фотохромные кристаллы, перспективные для оптической трехмерной записи информации. ( ИПХФ РАН)
Предсказано новое явление в процессах электронного переноса через редокс-систему, заключенную в промежутке между двумя металлическими электродами в растворе электролита. Новизна явления заключается в том, что по своим физическим закономерностям оно существенно отличается как от обычных адиабатических электродных реакций электронного переноса в растворах, так и от известных процессов электронного переноса в туннельных контактах. Развитая теория позволила объяснить закономерности, наблюдавшиеся в экспериментах по сканирующей туннельной микроскопии одиночных редокс-групп на пиролитическом графите. (ИЭЛ РАН)
Изучены пористая структура и электрохимические характеристики одностенных нанотрубок (ОНТ) и графитовых нановолокон (ГНВ) высокой степени очистки. Показано, что плотность электросорбированного водорода внутри ОНТ выше плотности жидкого водорода. Установлено, что скорость и обратимость процессов формирования двойного электрохимического слоя на ОНТ и ГНВ значительно превосходят соответствующие скорости для обычных активированных углей, используемых в качестве электродных материалов для топливных элементов и суперконденсаторов. (ИПХФ РАН, ИЭЛ РАН)
Разработан принципиально новый подход к анализу электрохимических шумов. Полученные теоретические результаты и программное обеспечение анализа реальных стохастических процессов использованы для изучения электрохимических турбулентных шумов и электрохимического микросейсмического шума. (ИЭЛ РАН)

Высокомолекулярные соединения

Установлено, что осуществление режима «живых» цепей в области трехмерной радикальной полимеризации является эффективным инструментом макромолекулярного дизайна: приводит к изменению механизма роста макромолекул с цепного на ступенчатый и к уменьшению степени микрогетерогенности полимерного материала. Разработаны и апробированы комбинированные агенты трехмерной радикальной полимеризации диметакрилатов. Получены образцы густосетчатых полимеров с новыми необычными свойствами - высокой сорбционной способностью, низким модулем упругости. Впервые показано, что в условиях, характерных для типичных процессов радикальной полимеризации, величины критической конверсии описываются формулами, полученными для «живой» полимеризации. (ИПХФ РАН)
Показано, что вторичная структура ДНК определяет характер ее взаимодействия со слабо сшитым катионным гидрогелем. Нативная двухспиральная ДНК сорбируется только в поверхностном слое, тогда как разделенные комплементарные цепи неограниченно проникают внутрь гидрогеля, образуя с ним интерполиэлектролитный комплекс. В обоих случаях процесс сорбции полностью обратим. Методом флуоресцентной микроскопии впервые удалось визуально наблюдать в динамике процессы денатурации, ренатурации и взаимодействие отдельных гигантских молекул ДНК с гидрогелем. (МГУ)
С целью повышения устойчивости полимерных материалов к агрессивному действию атмосферного озона и разработки эластомерных композиций с повышенной химической стабильностью исследована кинетика озонного окисления смесевых композиций полимеров: нестабильного сополимера бутадиена с акрилонитрилом и насыщенного термопласта (поливинилхлорида или этиленпропиленового сополимера). Впервые установлен механизм защитного действия термопласта от разрушающего действия озона, что позволило разработать принципы и технологию получения высокостабильных вулканизатов, имеющих пространственную структуру двух взаимопроникающих сеток. (ИБХФ РАН)
Изучены процессы поверхностного рельефообразования при деформации полимерных пленок, имеющих твердое покрытие. Показано, что основные закономерности рельефообразования, фрагментации покрытия, зависимости величины его пластической деформации от условий нагружения имеют общий характер и не зависят от природы используемого покрытия. Обосновано использование явления рельефообразования при деформации систем полимер-покрытие для исследования механических характеристик твердых тел в тонких нанометровых слоях. (МГУ)
На основе карбосилановых дендримеров получены многолучевые звездообразные блоксополимеры, представляющие собой макромолекулы – частицы с размерами 10-100 нм. Жесткость подобных объектов хорошо регулируется изменением числа лучей. Новые блоксополимеры перспективны для “зарядки” ионами различных металлов и представляют интерес для получения нанокомпозиций различного назначения.
Разработан новый способ получения молекулярных силиказолей на основе сверхразветвленных полиэтоксисилоксанов. Впервые осуществлен постепенный регулируемый переход от чистой сверхразветвленной структуры к микрогелю. Технологические преимущества метода расширяют возможности практического применения новых неорганических полимеров для создания новых сорбентов в качестве молекулярных наполнителей, матриц, носителей для катализаторов и молекулярного капсулирования. (ИСПМ РАН)
В присутствии доступных фосфорилидных комплексов никеля, разработанных в ИНХС РАН, впервые осуществлена сополимеризация эфиров норборненовой кислоты с этиленом с образованием статистических аморфных сополимеров, содержащих до 45% звеньев полярного норборненового сомономера. Полученные результаты являются первым примером использования катализаторов координационного типа для полимеризации полярных мономеров. Синтезированные сополимеры обладают уникальными свойствами в качестве фоторезистов рекордно высокого разрешения, используемых в микролитографии.
Разработан экологически чистый метод синтеза и модификации полимеров в сверхкритических средах и впервые в этих условиях синтезированы ароматические полиимиды. Показано, что реакция одностадийной полициклоконденсации в сверхкритической двуокиси углерода может протекать как с частично растворимыми, так и с нерастворимыми мономерами, за счет эффективной пластификации сверхкритической средой. Метод позволяет отказаться от токсичных галоидсодержащих и высококипящих органических растворителей. (ИНЭОС РАН)
Впервые синтезированы и изучены наносистемы, включающие нанокластеры оксидов европия и железа с участием углеродной матрицы. Для кластеров оксида железа и оксида европия с размерами 1 – 2 нм обнаружено особое твердожидкостное состояние, обладающее повышенной атомной подвижностью. Исследование твердожидкостного состояния представляет собой новое направление в науке о нанокластерах. Наноструктуры, обладающие подобным твердо-жидким состоянием, должны проявлять особые пластичные и фрикционные свойства. (ИХФ РАН)
Основываясь на представлении о существовании в катализаторах Циглера - Натта нескольких типов активных центров, различающихся кинетическими параметрами, создан метод расчета распределений центров полимеризации по кинетической активности, позволяющий оценить число и концентрацию различных типов активных центров, ведущих полимеризацию, и получать полимеры с заданными характеристиками. (ИОХ УНЦ РАН)
Показана возможность полной реализации высокой исходной прочности углеродных и полиарамидных волокон нового поколения при намотке цилиндрических элементов конструкций. За счет использования новых типов термопластичных связующих и их смесей с олигомерами в 5-10 раз повышена трещиностойкость композитов. Разработаны экологически чистые технологические методы получения высокопрочных препрегов и композиционных материалов. (ИХФ РАН)
С использованием крупнотоннажных полиолефинов (полиэтилена, полипропилена) и модифицированных неорганических наночастиц (глин) созданы новые нанокомпозитные материалы с барьерными свойствами. Установлено, что введение наночастиц приводит к изменению микроструктуры полимера (в том числе снижению концентрации элементов свободного объема), вследствие чего меняется и весь комплекс свойств материала. (ИНХС РАН совместно с TNO, Нидерланды)
Получены образцы новых волокнистых композиционных материалов с уникальным сочетанием теплостойкости и высоких механических свойств. Показано, что полученные углекомпозиты перспективны для использования в принципиально новой технике (гиперзвуковой авиации), а также в ответственных узлах морских судов. (ИВС РАН)
На основе матриц полиэтилена, полипропилена, полистирола и дисперсного наполнителя (крошки резины) созданы высоконаполненные композиционные материалы. Обнаружено, что при содержании частиц резины 60-97об.% наполненные композиты имеют аномально высокую деформируемость, достигающую 300%. (ИСПМ РАН)
Осуществлен синтез композиций и многолучевых конъюгатов фуллерена С60 и созданы пленкообразующие фуллеренсодержащие полимерные системы, обладающие способностью к ограничению лазерного излучения. Получены макромолекулы с лучами из гидрофобных и гидрофильных полимеров. Методами гидродинамики и оптики определены размеры, асимметрия формы макромолекул и число лучей. (ИВС РАН)
Предложен принципиально новый подход к созданию антипиренов для полимеров и композиционных материалов, заключающийся в том, что в межслойное пространство каолина или графита вводят полимерные цепи и/или уже известные антипирены. Результаты исследований используются при создании экологически чистых замедлителей горения полимеров. (ИБХФ РАН)

Нефтехимия

Впервые показано, что реакция восстановительной конденсации этилового, изобутилового и других спиртов приводит к образованию алкан-изоалкановых углеводородов, содержащих в цепочке удвоенное или утроенное число атомов углерода по сравнению с остовом исходного спирта. Выход достигает 50% при селективности по ценным изоалканам – 80-90%. Новая реакция открывает путь к синтезу экологически чистых моторных и авиационных топлив из возобновляемого растительного сырья. (ИНХС РАН, ИОНХ РАН)
Установлено, что при механохимической обработке нефтяных фракций происходят химические превращения компонентов, приводящие к образованию газообразных углеводородов и соединений с меньшей молекулярной массой. Показано, что совместная механохимическая обработка смесей нефтяного мазута и бурого угля приводит к увеличению содержания лёгких углеводородов, а также ожижению угля, что открывает перспективы получения жидких топлив и увеличения глубины переработки нефти. (ИХН СО РАН, ИХТТМ СО РАН)

Синтетическая органическая и элементоорганическая химия

Создан новый эффективный метод синтеза гомохирального витамина Е (токоферола) на основе биокаталитической энантиоселективной реакции ацетилирования, катализируемой липазой дрожжей. Показана эффективность этого метода для синтеза обоих энантиомеров антиоксиданта MDL-7304, обладающего цито- и кардиопротекторными свойствами. (ИОХ РАН)
Впервые осуществлен синтез гидрофосфорильных и гидрофосфонильных производных каликс[4]резорцинаренов – базовых соединений в синтезе супрамолекулярных структур. В ряду гидрофосфорильных производных каликсаренов найден неизвестный ранее в химии фосфора тип обратимого кольчато-цепного превращения (амидофосфитокавитанд амидогидрофосфонатокавитанд) с участием молекул воды. (ИОФХ КазНЦ РАН)
На основе реакций азинов с С-нуклеофилами созданы новые методы синтеза гетероциклсодержащих подандов, краун-эфиров, каликсаренов. Полученные полифрагментные молекулы перспективны для создания структур, комплементарных рецепторам биомишеней. Скрининг биологической активности синтезированных соединений выявил ряд веществ, обладающих высокой противовирусной и туберкулостатической активностью. (ИОС УрО РАН)
Обнаружена новая реакция 4-гидрокси-2-иминотиазолидинов с о-фенилендиаминами, ведущая к трициклической тиазоло[3,4-a]хиноксалиновой системе, и на этой основе разработана серия эффективных общих методов синтеза разнообразных азоло[a]хиноксалинов, представляющих широкий интерес как биологически активные вещества широкого спектра действия. (ИОФХ КазНЦ РАН)
Обнаружена региоселективная гетероциклизация третичных ацетиленовых спиртов с алифатическими и ароматическими нитрилами с образованием 5-метилен-1,3-оксазолинов, протекающая с выходами, близкими к количественным. Наличие в молекуле винилиденовой группировки обеспечивает возможность получения разнообразных производных 1,3-оксазолина, перспективных мономеров и лигандов, в том числе полимерных, для дизайна новых металлокомплексных катализаторов. (ИрИХ СО РАН)
Получены и методами рентгеноструктурного анализа и мультиядерной спектроскопии ЯМР с применением неэмпирических квантово-химических расчетов охарактеризованы соли органилтиазиламидных анионов, являющихся представителями очень редкого класса веществ, содержащих тройную связь сера - азот. Полученные соединения представляют интерес как компоненты новых молекулярных проводников, основанных на ион-радикальных солях. (НИОХ СО РАН совместно с Бременским университетом, Германия)
Впервые получены водорастворимые гомо- и гетерометаллические комплексы полигалактуроновой кислоты с биогенными металлами, обладающие спаз­могенными или гипотензивными свойствами, а также стимулирующие процесс кроветворе­ния. (ИОФХ Каз НЦ РАН)
Получены неизвестные ранее карбиновые и карбеновые комплексы вольфрама, содержащие германий- и оловоорганические заместители, непосредственно связанные с карбиновым или карбеновым атомом углерода. Показано, что оловосодержащий карбиновый комплекс вольфрама проявляет высокую каталитическую активность в реакции метатезиса этилфенилацетилена. (ИМХ РАН)
С целью создания новых эффективных металлокомплексных катализаторов исследовано фосфорилирование циклодекстринов для получения их перфосфитов. Установлено, что эти эфиры вступают в реакции, определяемые наличием в их структуре гидрофобной полости. (МПГУ)
Разработан метод селективного орто-алкилирования различных фенолов камфеном с получением новых высокоэффективных антиоксидантов и потенциальных хиральных реагентов. (ИХ КомиНЦ УрО РАН)

Коллоидная химия и физико-химическая механика

В связи с проблемой создания ион-селективных мембран – активных элементов химических сенсоров – изучена кинетика и механизм распознавания ионов металлов монослоями дифильных макроциклических аминов для различных структурных состояний молекул лигандов. Определены оптимальные условия связывания ионов, обеспечивающие высокую скорость отклика, чувствительность и регенерируемость этих функциональных мембран. (ИФХ РАН)
Получены углеродные сорбенты-катализаторы нового типа. Исследованы особенности их пористой структуры, адсорбционные и гидрофобно-гидрофильные свойства и проведен сравнительный анализ с различными активными углями. Предложен метод расчета параметров микропористой структуры активных углей. На основе разработанного метода получен новый активный уголь для очистки и доочистки воды от диоксинов. (ИФХ РАН)
На основе компьютерного моделирования структуры, процессов образования, синерезиса и разрушения статических и динамических пен с учетом подвижности адсорбционных слоев («транспортерного эффекта») рассмотрены вопросы теории и методологии исследования пен. Исследована капиллярная система канал Плато – пенная пленка при отклонениях от положения, определяемого правилом Плато. ( МГУ, СПбГУ)

Радиохимия

Исследованы процессы суперкритической флюидной экстракции (СФЭ) смесей твердых оксидов урана, нептуния, плутония и тория. Полученные результаты открывают новые возможности использования метода СФЭ для разработки современной “безводной” технологии переработки облученного ядерного топлива.
Для решения проблемы переработки радиоактивных отходов методом жидкостной хроматографии со свободной неподвижной фазой изучено разделение америция (III) и кюрия (III) в системе азотная кислота - диамид-тетрапропан. (ГЕОХИ РАН)
Показана возможность получения стабильного рутения нейтронным облучением долгоживущего технеция-99, являющегося опасным легко мигрирующим радиоактивным отходом атомной промышленности. Проведенные работы показывают перспективность уничтожения радиоактивного технеция-99 трансмутацией, которая одновременно является ресурсосберегающей технологией, позволяющей производить в промышленных масштабах благородный металл рутений, мировые ресурсы которого крайне малы. (ИФХ РАН совместно с ГНЦ РФ “НИИАР”)
Изучены процессы, способствующие ограничению миграции радионуклидов при длительной эксплуатации глубоких хранилищ жидких радиоактивных отходов. (ИФХ РАН)
Разработана технология переработки жидких радиоактивных отходов первой, второй и третьей очередей утилизации атомных подводных лодок, что имеет важное значение в решении экологических проблем. (ИХ ДВО РАН)

Биохимическая физика. Медицинская химия

Проведены сравнительные исследования кинетики катализируемого порфиринами железа окисления циклогексана молекулярным кислородом и пероксидом водорода в биомиметических системах, моделирующих цитохром Р450. Установлено, что как в полной модельной системе на основе молекулярного кислорода и восстановителя, так и в шунтированной системе с донором активного кислорода основная доля продуктов образуется по молекулярному маршруту. Обнаружено, что введение в полную систему дополнительного окислителя – пероксида водорода (или восстановителя в шунтированную систему) приводит к существенному увеличению доли продуктов, образующихся по радикальному маршруту. (ИБХФ РАН, ИПХФ РАН)
Завершено структурное исследование полисахаридов энтеробактерий Proteus vulgaris. В итоге многолетних исследований полисахаридов этого рода, являющихся возбудителями заболеваний мочеполовых путей человека, установлены структуры 65 новых полисахаридов. Полученные результаты позволили внести существенные изменения в серологическую классификацию этих микроорганизмов, что имеет большое значение для диагностических целей в медицине, а также для понимания механизма биосинтеза полисахаридов и углевод-белковых взаимодействий. (ИОХ РАН, совместно с Университетом г. Лодзи и Центром микробиологии и вирусологии Польской академии наук)
Осуществлен стереоселективный синтез и найдены условия препаративного разделения оптических изомеров ферроценилалкилазолов с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии. В опытах на животных установлено, что рацемическая смесь и отдельные энантиомерные формы aa-(1N-бензотриазолил) этилферроцена проявляют различный противоопухолевый эффект в отношении аденокарциномы Са755, что свидетельствует о существенном влиянии пространственного строения производных ферроцена на их биологическую активность. (ИНЭОС РАН)
Выполнена работа по созданию новых диагностических тест-систем для определения наркотиков (гидазепама, бензоилэкгонипа) и их метаболитов в биологической жидкости человека на основе использования полимерных суспензий и макропористых пленок. Отработаны условия оптимального иммунного взаимодействия компонентов диагностических тест-систем для выявления производных диазепинов. (ИФАВ РАН)
Развита методология создания устойчивых моделей для предсказания свойств химических соединений и лекарств, основанная на оригинальном объединении концепции сходства химических структур и традиционных количественных соотношений между физико-химическими дескрипторами и свойствами. Предложены новые потенциалы водородной связи для молекулярного моделирования. (ИФАВ РАН)
Впервые исследована сверхбыстрая кинетика образования первичного продукта фотохимической реакции, происходящей при облучении ретинальсодержащего белка – бактериородопсина фемтосекундными вспышками в полосе поглощения триптофановых звеньев белковой молекулы. Установлено, что переход электронного возбуждения с триптофана на ретинальную группу белка происходит за время, характерное для безизлучательного переноса энергии (около 200 фсек.). Этот результат имеет существенное значение для понимания структуры и функции ключевых светочувствительных белков, которые в природе ответственны за фотосинтез и зрительное восприятие. (ИБХФ РАН, ИХФ РАН)
На основе теоретического и экспериментального анализа полиморфизма ключевых ферментов метаболизма и детоксикации ксенобиотиков животных и человека разработан интегральный критерий оценки метаболического статуса организма и показано его высокое прогностическое значение при оценке потенциального риска развития онкологических заболеваний. (ЦТПФХФ РАН)


ФИЗИКОХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[И.о.академика-секретаря Отделения академик Ю.А.Золотов]

Аналитическая химия

Разработана методика химико-атомно-эмиссионного анализа высокочистого сульфида мышьяка. Она включает предварительную очистку реактивов и образца от поверхностных загрязнений в чистой комнате класса 100, автоклавное вскрытие монолитных навесок в парогазовой фазе смеси хлористоводородной и азотной кислот с одновременным концентрированием нелетучих примесей в кратер графитового электрода. Предел обнаружения примесей Si, Fe, Al, Mg, Ca, Sn, Pb, Cr, Ni, Mn, Cu, Bi, Ag, Co, In, Cd, Be, Ga, Na составляет 10-6 – 10-8 % мас. (ИХВВ РАН)
Показана возможность энергодисперсинного рентгенофлюоресцентного определения элементов, аналитические линии которых перекрываются линиями основных элементов матрицы (например, титана). Это позволяет уверенно контролировать процесс извлечения ценных элементов, например, ванадия, из концентратов, проводить многоэлементное определение элементов от ванадия до цинка с пределами обнаружения 0,08-0,01% и средним квадратичным отклонением результатов анализа 0,03-0,003%, достаточными для оперативного контроля начальных этапов получения Ti-пигмента. (ИХ ДВО РАН)
В результате исследований в области квантовой химии, физической адсорбции и газовой хроматографии развит теоретический подход к описанию межмолекулярных взаимодействий. Теория позволяет проводить априорный расчет параметров адсорбционного равновесия сложных молекул углеводородов, что дает возможность выбирать режимы разделения смесей молекул, создавать методики анализа и идентификации в газовой хроматографии. (ГЕОХИ РАН)
Синтезирована и исследована несмешивающаяся с водой ионная жидкость - гексафторфосфат метилбутилимидазолия. Показано, что в данный растворитель можно практически количественно экстрагировать аминокислоты (в присутствии дициклогексил-18-краун-6). Это соединение пригодно также для использования в экстракционно- вольтамперометрическом анализе. Предложены ионселективные электроды на основе каликсаренов, содержащих этоксикарбокси-группы и адамантильные заместители для определения натрия и цезия. Натрий-селективный электрод селективен в присутствии ˜ 1000-кратных количеств ионов лития, аммония, рубидия и 100-кратных ионов калия и цезия. Цезий-селективный электрод селективен в присутствии 1000- кратных количеств ионов лития и натрия, 100-кратных - аммония и 10- кратных - рубидия. (МГУ)
Разработан метод определения формы нахождения элементов в твердых телах по относительной интегральной интенсивности последней линии данной серии эмиссионного рентгеновского спектра. Метод может быть реализован на стандартном аналитическом оборудовании. (ИОНХ РАН)
Предложена методика одновременного сорбционно-рентгенофлуоресцентного определения свинца, цинка, меди, никеля, кобальта, железа (III) и ванадия (IV) в водных растворах после концентрирования этих элементов в виде пирролидиндитиокарбаминатных комплексов на целлюлозных фильтрах. Пределы обнаружения элементов при концентрировании из 100 мл раствора составили 0,01 (Pb), 001 (Zn), 0,005 (Cu), 0,001 (Ni), 0,001 (Со), 0,005 (Fe (III)), и 0,004 V (IV) мкг/мл. Проведен мониторинг техногенного загрязнения почв г. Москвы и области вблизи ряда оживленных автомагистралей. Изучено распределение тяжелых металлов в придорожной почве в зависимости от расстояния до автомагистралей. (МГУ)
Разработан метод определения ультраследовых содержаний группы супертоксикантов - полихлорированных бифенилов - в объектах окружающей среды и пищевых продуктах путем перхлорирования и газохроматографического анализа с электронозахватным детектированием. Метод прост, экспрессен и гораздо экономичнее аналогичного метода на основе газовой хроматографии с масс-спектрометрией высокого разрешения. Метод может быть использован для выполнения рутинных анализов в лабораториях Минприроды, Госсанэпиднадзора и Госкомгидромета России. (ИПЭЭ РАН)

Неорганическая химия

Разработаны методики химического синтеза сложных композиционных материалов (карбидов, боридов, нитридов различных элементов, а также их смесей разного состава) и методы химического и фазового анализа продуктов. (ИСМАН)
Впервые получены пероксиды алюминатов лития, магния, цинка путем интеркалирования в слоистые структуры алюминатов пероксида водорода из растворов и из паровой фазы. Получены устойчивые пероксиды алюмината цинка, которые могут быть использованы в медицине. Тем же путем впервые получены пероксиды алюмосиликатов, такие как тальк, монтрморилонит и др. Спектры комбинационного рассеяния показали, что полученные соединения содержат гидропероксо-ионы и молекулярный пероксид водорода. Для объяснения физико-химических свойств интеркалированного пероксида водорода предложена модель двумерной жидкости. (ИОНХ РАН)
Впервые осуществлено в мягких условиях (0°С, 1 атм) каталитическое окисление молекулярного азота гидропероксидом водорода. В качестве продукта реакции идентифицирована закись азота. Эта реакция - первый пример окислительного превращения в высшей сте­пени инертного N2 в условиях гомогенного катализа. (ИОНХ РАН)
Определены оптимальные условия синтеза цеолита - оффретита с отношением SiO2/Al2O3 в кристаллах свыше 8,0. Показано, что для получения чистой фазы оффретита необходимо, чтобы в исходном растворе силиката отношение SiO2/K2O находилось в пределах 1,6-2,0. Старение исходных силикаалюмогелей в комнатных условиях является необходимым условием для получения чистого оффретита. Показано, что стабильность кристаллической решетки оффретита в кислых средах повышается с увеличением отношения SiO2/Al2O3 в кристаллах. (ИХС РАН)
Методами ЯМР- и ИК-спектроскопии установлено присутствие в растворе электролита анионных комплексов, образуемых в результате взаимодействия ионов металла (Ti, Al, Zr) с солями винной кислоты. определено влияние комплексов на состав, структуру и физико-химические свойства оксидных слоев, формируемых на поверхности аноднополяризуемого металла при микроплазменном оксидировании. (ИХ ДВО РАН)

Химическая термодинамика и термохимия

Исследована воспламеняемость двухкомпонентных смесей в ряду алюминий – никель – медь в газообразном окислителе. Установлено, что экзотермическое взаимодействие между компонентами при температурах значительно ниже температуры их плавления может существенно влиять на процесс воспламенения. При высоких температурах окислителя такое взаимодействие активирует, а при низких – затрудняет воспламенение. (ИСМАН)
Установлены причины потери устойчивости плоским фронтом фильтрационного горения титана в азоте. При высоких скоростях как попутного, так и встречного потоков газа причиной потери устойчивости является нарушение фильтрационных характеристик среды; при низких она имеет тепловую природу. В последнем случае потеря устойчивости плоским фронтом сопровождается переходом горения в спиновый режим. (ИСМАН)
На основе экспериментальных данных по энергиям диссоциации связей и развитого аддитивно - группового метода определены энергии образования 16-ти алкилзамещенных фенильных, бензильных и тиольных радикалов, а также ряда алкантиолов и алкансульфидов. (ИХР РАН)
Установлена корреляция и получено уравнение, связывающее термодинамические характеристики растворения фуллерена С60 с мольным объемом, показателем преломления и диэлектрической проницаемостью растворителя. Наблюдается хорошее качественное и количественное согласие экспериментальных и расчетных величин, что дает возможность оценивать термодинамические характеристики растворения и сольватации фуллерена С60. (ИХР РАН)
Разработана и развита концепция реальных термодинамических характеристик отдельных ионов, позволяющая, не прибегая к экстратермодинамическим допущениям, надежно определять термодинамические свойства катионов и анионов как индивидуальных образований. (ИХР РАН)
Впервые поляризационным методом Вагнера - Хебба определены коэффициент диффузии и подвижность лантана, растворенного в расплаве трихлорида лантана. Показано, что значения коэффициента диффузии и подвижности металлического лантана по крайней мере на два порядка выше значений для комплексов или катионов металлов в солевых расплавах. Получена функциональная зависимость электронной проводимости расплава LaCl3 – La от активности растворенного лантана. (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Развиты основные положения модели упругого мультифрактала и показана возможность и достаточно высокая эффективность исполь­зования этой модели при описании кинетических характеристик раст­ворения оксидов металлов в кислых средах, что позволило объеди­нить основные классические модели, а также при описании решеточ­ной теплоемкости твердых тел при низких температурах. (ИОНХ РАН)
Развит новый теоретический метод вывода флюидных фазовых диаграмм тройных систем "летучий - два нелетучих компонента", основанный на принципе непрерывной топологической трансформации диаграмм состояния. С использованием этого метода выведено 38 основных типов флюидных фазовых диаграмм тройных смесей с обла­стями расслаивания в пограничных двойных системах "летучий - неле­тучий". Предложенная систематика основных типов флюидных фазовых диаграмм прогнозирует для указанных тройных систем все возможные варианты газово-жидких равновесий и последовательность их, изме­нений в широком интервале параметров состояния, включая крити­ческие. (ИОНХ РАН)
Определен ряд ключевых термодинамических свойств эфиров, от которых зависит работа двигателя внутреннего сгорания. Сравнительным эбулиометрическим методом определены температуры кипения изо-бутил-трет-бутилового (ИБТБЭ), этил-трет-амилового (ЭТАЭ) и н-бутил-трет-амилового (НБТАЭ) эфиров в области температур 349-386 К, 318-374 К и 331-419 К соответственно. Получены температурные зависимости давления пара и энтальпий испарения. Определены плотности жидких ИБТБЭ и НБТАЭ в интервале температур 293 - 333 К, а ЭТАЭ в интервале 293 - 303 К. Рассчитаны нормальные температуры кипения, энтальпии испарения и критические параметры. (МГУ)
Исследованы условия стабилизации термодинамически неустойчивых фаз сложных оксидов путем эпитаксии тонких пленок на эпитаксиальной подложке. Показано, что этот эффект имеет термодинамическую природу и связан с уменьшением поверхностного вклада в величину свободной энергии реакции образования соединений. (МГУ)
Проведен комплекс экспериментальных и расчетных работ по термодинамике каркасных щелочно-циркониевых фосфатов, обладающих аномально малым термическим расширением и близкой к нулю тепловой анизотропией. В частности, изучена изобарная теплоемкость щелочно-циркониевых фосфатов в интервале 5-340 К, рассчитаны стандартные энтальпии, энтропии и энергии Гиббса образования этих веществ. Выявлены корреляции, позволяющие интерпретировать полученные термодинамические данные со структурных позиций. Эти работы создают научную базу для создания новых керамических материалов с регулируемым тепловым расширением. (ННГУ)
Для системы, в которой протекает процесс теплопроводности, рассмотрен новый постулат расширенной неравновесной термодинамики, который в случае стационарных состояний сводится к гипотезе о локальном равновесии. На основе этого постулата выведено уравнение переноса тепла с двойным запаздыванием, которое описывает распространение тепловых волн в пористых и композиционных средах. (МГУ)
Впервые методом пикнометрии проведено прямое определение абсолютных величин адсорбции компонентов бинарных растворов неэлектролитов на синтетических цеолитах типа NaX. Полученные данные использованы для расчета избыточных термодинамических функций смешения адсорбированных в микропорах цеолита растворов и анализа ошибок, возникающих при расчетах абсолютных величин адсорбции по данным об избыточной адсорбции компонентов с использованием модели «жесткого» (с постоянными значениями парциальных мольных объемов компонентов) раствора. (ИФХ РАН)

Физико-химические основы металлургических процессов

Развиты физико-химические основы создания высокоазотистых немагнитных коррозионностойких сталей и выбрана система легирования свариваемых высокопрочных корпусных сталей для судостроения. Экспериментально подтверждена возможность получения таких материалов с пределом текучести более 800 МПа, что вдвое превышает уровень применяющихся отечественных и зарубежных аналогов. (ИМЕТ РАН)
При проведении дифференциального баротермического анализа (ДБА) для жаропрочного никелевого суперсплава ЦНК-7П установлено значительное смещение температур начала и конца растворения g’-фазы. Предварительная оценка полученных результатов свидетельствует о 3-4 кратном изменении температурного коэффициента смещения характеристических точек начала и полного растворения g’-фазы на фазовой диаграмме для этого сплава. (ИПК РАН)
Проведен критический анализ компьютерных программ моделирования нерав­новесного затвердевания сплавов в условиях слабого и интенсивного охлаждения применительно к отливкам произвольной формы и не­прерывно литым заготовкам. Оценены дисперсность получаемых структур, микроликвация и образование продуктов химических ре­акций. Оценены также напряжения, возникающие в затвердевающей корке отливки или заготовки, что позволяет предложить соответст­вующие уточнения технологий. Показано, что уменьшение толщины непрерывно литой заготовки в 30 раз ускоряет на порядок затверде­вание без ухудшения качества. Ускорение затвердевания увеличива­ет производительность машин непрерывного литья заготовок, по­зволяет упростить их конструкцию и организовать производство ли­тых заготовок с приближением их размеров к готовому профилю, что удешевляет и сокращает прокатный передел вплоть до его ис­ключения при изготовлении стального листа. (ИМЕТ УрО РАН)
Предложена технологическая схема переработки доменных шлаков, содержащих 9-10% ТiO2, которая включает последовательное выщелачивание их в азотнокислом и щелочном растворах при температурах 80-90 °С. Получены концентрат с 76-80 % диокси­да титана для производства титановой губки и пигмента, жидкое стекло, кальциевая селитра, гидрооксиды алюминия и магния. Новая технология позволит ликвидировать накопление шлаков в отвалах (свыше 0,5 млн. т в год), расширить сырьевую базу для производства титановой продукции и исключить импорт ильменитового концен­трата. (ИМЕТ УрО РАН)
Разрабатывались способы получения ультрадисперсных порошков металлов и их соединений в потоке термической плазмы. Выполнены расчеты равновесных составов системы уран-азот при температуре до 4000 К и определены теоретические энерготехноло­гические характеристики синтеза нитрида урана в термической плазме. С использованием физического моделирования на основе проведенного синтеза нитрида титана из гидрида титана в азотной плазме определены условия плазменного процесса, обеспечивающие получение нитрида урана в виде ультрадисперсного порошка. (ИМЕТ РАН)

Новые конструкционные материалы

Разработаны новые стали, обладающие высоким уровнем устойчивости к стресс-коррозии, что позволит резко снизить аварийность газопроводных систем. (ИМЕТ РАН)
Совместно с ФГУП НПО "Машиностроение" разработан материал защиты электронных приборов космической техники от высокоэнергетических электронов и протонов космического излучения и создана технология промышленного изготовления этих приборов. Созданный материал не имеет отечественных аналогов и превосходит зарубежные по технологическим и конструкционным характеристикам. (ИМЕТ РАН)
Выполнен комплекс исследований структуры и износостойкости новых композиционных материалов на основе промышленных алюминиевых сплавов, упрочненных дисперсными частицами карбида кремния. Показано, что дополнительное введение графита в композиционные материалы позволяет снизить интенсивность износа на 20%. (ИМЕТ РАН)
Разработан новый износостойкий материал для песко- и дробеструйных аппаратов, не имеющий аналогов, с износостойкостью, в 30 раз превышающей износостойкость стандартных сплавов ВК-8 и ТН-20. (ИСМАН)
Методом изотермического химического транспорта металлов IV-V группы (Ti, V, Zr, Hf,) через газовую фазу осуществлена поверхностная модификация углеродного волокнистого материала с целью придания ему термомеханической и термоокислительной устойчивости. Получены плотные, беспористые, мелкозернистые покрытия из карбидов металлов толщиной 0,4 -0,5 мкм, точно повторяющие рельеф монофиламента. Окислением как углеродного волокна, так и покрытия на нем получены полые трубы внутренним диаметром 7-9 мкм, состоящие из оксидов соответствующих металлов. Полученные материалы представляют интерес для высокотемпературного материаловедения. (ИХТТМ СО РАН)

Керамические и другие неметаллические материалы

Разработан новый способ нанесения покрытия на основе gg - Al2O3 с высокой удельной поверхностью (100-120 м2/г) равномерного и прочносвязанного с поверхностью металлического или керамического носителя сотовой структуры, что позволило получить высокоактивный катализатор (на основе Pt – Pd – Rh) окисления СО, СхНу и восстановления NOх c заданными физико-химическими свойствами. (ИПК РАН)
Разработан способ изготовления одномодовых световодов из халькогенидных стекол с диаметром сердцевины от 3 до 20 мкм и диаметром оболочки в 125 мкм. Методом двойного тигля изготовлены световоды из стекол систем As-S и As-Se-S с соотношением диаметров сердцевины и оболочки от 1/12,5 до 1/40, что обеспечивает маломодовый и одномодовый режимы распространения излучения ближнего и среднего ИК-диапазонов. Полученные одномодовые световоды перспективны для использования в датчиках различных физических полей, лазеров, усилителей и преобразователей излучения. (ИХВВ РАН, НЦВО при ИОФ РАН)
Разработан способ синтеза наноразмерных порошков (с размером кристаллитов около 50 нм) твердого раствора на основе диоксида циркония тетрагональной модификации, устойчивой до 9000С. Синтез проводился с использованием принципиально новых прекурсоров – пероксидов циркония и церия - путем осаждения из растворов, разложения пероксидов и последующей кристаллизацией продуктов разложения при термообработке. (ИХС РАН)
Разработан новый тип химически стойких высокопроницаемых пористых матриц на основе алюмомагниевой шпинели для гальванических элементов с солевыми мостиками из расплавов фторидов щелочных и щелочноземельных металлов. Подобные элементы могут найти широкое применение для мониторинга активности ионов кислорода в оксидных расплавах в процессах стекловарения, производстве цемента, черной и цветной металлургии. (ИХС РАН)
В гидротермальных условиях (обработка водой при температуре 250-3000С и давлении 100 МПа) из силикагелей и аэросилов получены нанокристаллические порошки с размером частиц 20-35 нм. Опробовано применение синтезированных нанокристаллических кремнеоксидов для иммобилизации радионуклидов. Установлено, что коэффициент распределения 137Cs между водной фазой и кремнеоксидными нанокристаллами находится в пределах 102 - 103 см3/г, что сопоставимо с аналогичным коэффициентом распределения для широко применяемого катионита КУ-2-8. (ИХС РАН)
В системе BaO-AL2O3-TiO2-Me2O(Me1O), где Me=Cs+, Me1=Sr2+, получены твердые растворы CsxBa1-x/2Al2Ti5-yO14-2y (y=0;0,5), SrxBa1-xAl2Ti5O14 туннельной структуры типа голландита с дефицитом титана, что определяет наличие дефектности в катионной и анионной подрешетках. Результаты исследования представляют интерес для технологии фиксации радионуклидов и захоронения радиоактивных отходов. (ИХС РАН)
Завершена работа по созданию технологии нового материала для твердотельных лазеров на красителях на основе композита «микропористое стекло – полимер» с воспроизводимыми свойствами. Лазерные элементы, изготовленные из разработанных материалов, характеризовались высокой лазерной прочностью, эффективностью преобразования излучения и большим ресурсом работы. (ИХС РАН)
Разработан способ получения дисперсного композиционного стеклокерамического материала как исходного продукта для нанесения защитных покрытий на различные поверхности методом электродугового плазменного напыления. Материал представляет собой порошок с размером частиц от 1 до 100 мкм, состоящих из ядра из оксида алюминия, заключенного в стеклооболочку. Композиционный материал формируется в золь-гель системе, состоящей из гидролизованного тетраэтоксисилана с модифицирующими добавками нитратов алюминия и кобальта и высокодисперсного наполнителя – оксида алюминия – в присутствии поверхностно-активных веществ и при ультразвуковой гомогенизации суспензии. (ИХС РАН)

Конструкционные материалы для термоядерных реакторов

В продолжение начатых ранее исследований малоактивируемых сталей Fe-Cr-W-V базовой композиции в 2001 г. основное внимание было сконцентрировано на исследовании стали бейнитного класса марки 15Х2В2ФА и разработке для нее сварочных материалов. Основные и сварочные малоактивируемые материалы разрабатывались как материалы двойного назначения - для конструкций реакторов синтеза и деления. Разработан химический состав и заявлен патент на сварочную проволоку марки Св-08ХЗГВ2ФТА. Проведены исследования механических свойств стали 15Х2В2ФА и ее сварного шва после длительного теплового старения (при 300-450°С длительностью до 1000 ч) и нейтронного облучения флюенсом 1.4ґ1020н/см2 (Е>0.5МэВ) при температуре 270-290°С. Показана высокая устойчивость малоактивируемой стали марки 15Х2В2ФА и металла ее сварных швов к тепловому и радиационному охрупчиванию. (ЦНИИ КМ «Прометей»)
Исследованы механизмы влияния примесей, качества шихтовых материалов и методов выплавки на функциональные и технологические свойства 12-процентных хромистых сталей с быстрым спадом активности. Определены физико-технологические возможности замены сильноактивируемых легирующих элементов на слабоактивируемые легирующие элементы и последствия таких замен на свойства получаемых особочистых сталей. Получены промышленные плавки жаропрочной радиационностойкой нержавеющей стали с быстрым спадом активности типа Fe-12Cr-2W-V-Ta-B-Ti-Zr. (ВНИИНМ)
Разработан высокохромистый сплав на никелевой основе (типа ХНМ-1) со свойствами, существенно превышающими соответствующие свойства отечественных и зарубежных сталей и сплавов, как конструкционный материал для реакторов типа ВВЭР (оболочки стержней АР и A3), ТВЭЛов и ПЭЛов реакторов специального назначения, корпусов реакторов для малой энергетики. Сплав характеризуется структурно-механической стабильностью, повышенными радиационными и коррозионными (в том числе в морской воде) свойствами, высоким уровнем прочностных и пластических свойств и технологичностью. (ВНИИНМ)
Проведена полная характеризация соединений типа Cu-Cr-Zr-IG/316LN и GlidCop-IG/316LN в необлученном состоянии после технологических циклов изготовления и высокотемпературного цикла горячего прессования, используемых при изготовлении реальных компонентов, включая полный цикл исследования физико-механических свойств, усталость и исследования микроструктуры. (НИИЭФА)
Впервые разработана аналитическая модель образования и роста радиационно-индуцированной фазы на поверхности фольги из недосыщенного бинарного сплава. Получены аналитические выражения для скорости роста и предельной толщины слоя фазы в случаях когерентной и некогерентной межфазной границы. Показано, что высокотемпературная граница радиационно-индуцированного фазообразования одна и та же для обоих типов межфазных границ, в то время как предельная толщина слоя различна. Определены условия окончания роста слоя фазы и получены аналитические выражения для равновесной с фазой концентрации компонентов в матрице, позволяющие анализировать радиационную модификацию фазовых диаграмм сплавов. (ГНЦ ФЭИ)

Химия высокочистых веществ

Впервые получены образцы высокочистого моноизотопного кремния-28 с содержанием основного изотопа более 99,9%, с содержанием электроактивных (бор, алюминий, фосфор) примесей на уровне nґ1013 ат./см3, газообразующих примесей (углерод, кислород) – на уровне (2-3) ґ1016 ат./см3. Изучены спектры фотолюминесценции высокого разрешения изотопнообогащенного кремния-28 с содержанием основного изотопа 99,896%. (ИХВВ РАН)
Восстановлением гидридом кальция моноизотопного тетрафторида кремния 28SiF4 с обогащением (99,98%) получен моноизотопный силан 28SiH4. В результате очистки ректификацией в кварцевой колонне с средним питающим резервуаром получен моноизотопный силан с содержанием примесей: этилена – 2,1ґ10-5, метана, этана, пропана, пропилена, н-бутана, изо-бутана - <5.10-6мольн.%. Установлено, что изотопного разбавления в процессах превращения и очистки на уровне 10-2 % не происходит. (ИХВВ РАН)
С целью создания новых материалов для твердотельных источников лазерного излучения в среднем ИК диапазоне исследовали возможность получения монокристаллов двойных солей на основе галогенидов щелочных металлов, свинца и кадмия, легированных тербием. Методом ДТА исследована возможность получения однофазного продукта в этих системах с целью выбора оптимальных условий роста кристаллов. Получены монокристаллы КРЬ2С15 и CsCdBr3, легированные ионом трехвалентного тербия. Исследованы спектры поглощения этих кристаллов. (ИПТМ РАН, НЦВО при ИОФ РАН)
Методом Чохральского выращены монокристаллы и определена структура новых соединений боратов LnCd4O(BO3)3 перспективных как активно-нелинейные среды для оптоэлектроники. (МГАТХТ)
Разработан перспективный промышленный метод выращивания кристаллов твердых растворов CdSeTe, CdZnTe, CdZnSeTe в условиях регулируемого давления паров всех летучих компонентов. Метод позволяет выращивать кристаллы твердых растворов диаметром до 60 мм из которых могут быть вырезаны монокристаллические пластины без малоугловых границ, двойников, с плотностью дислокаций не более 5ґ104 см2 и удельным электрическим сопротивлением в интервале 103-108 Ом/см. (ГИРЕДМЕТ)
Изучены условия синтеза твердых растворов GalnPAs и гетеропереходов InP/GalnAs/InP для применения в много- и одномодовых оптических волокнах, а также в оптических сенсорах при дистанционном контроле температуры и концентрации взрывоопасных и токсических веществ. (ИОНХ РАН)
С помощью прецизионного (±1ґ10-6 нм) определения периода решетки и методом диффузного рассеяния рентгеновских лучей определено влияние условий роста (состав шихты, температура, метод Чохральского и Бриджмена) на природу микродефектов нестехиометрического арсенида галлия. (МИСиС)
На основе изучения комплексообразования Ti(IV) с фосфат-ионом и катионного замещения протона гидрофосфата титанила на катионы различных щелочных металлов разработан гидротермальный, не требующий использования автоклавной аппаратуры метод получения кристаллов двойного фосфата титанила и калия как сегнетоэлектрического материала и предложена технология дезактивации жидких радиоактивных отходов сложного состава с использованием гидрофосфата титанила. (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Впервые показана возможность идентификации состава комплексов в концентрированных по металлу растворах методом электронной спектроскопии. Изучен механизм экстракции хлорида железа(III) из концентрированных растворов высокомолекулярными алифатическими спиртами, определены области наиболее эффктивного его извлечения, на основе чего разработана гидрохлоридная экстракционная технология получения высокочистого оксида железа из природного оксидного материала. (ИХТРЭМС КНЦ РАН)

Физико-химические основы полупроводникового материаловедения

Разработана методика получения эпитаксиальных слоев CdxHg1-xTe p-типа проводимости химическим осаждением из паров металлоорганических соединений на подложки из полуизолирующего арсенида галлия. Параметры слоев достаточны для изготовления фотодиодных ИК-приемников. Из гетероструктуры CdxHg1-xTe (х=0.27)/CdTe/ZnTe/GaAs в НПО «Орион» изготовлен фотодиодный матричный приемник 128х128 элементов на диапазон 3-5 мкм со средней обнаружительной способностью 1.5Ч1010 смЧГц1/2ЧВт-1. Разработанная методика может быть положена в основу базовой технологии, ориентированной на серийное производство эпитаксиальных структур CdHgTe для матричных ИК-фотоприемников нового поколения. (ИХВВ РАН)
Закончена лабораторная стадия исследований про­цессов получения моносилана в двух вариантах: при взаимодействии тетрахлорида кремния с гидридом лития (по результатам этого варианта начато проекти­рование промышленного процесса получения моносилана для произ­водства полупроводникового кремния высокого качества) и синтез моносилана при взаимодействии кварцитов с гидридом лития. Рассматривается возможность создания на основе этого исследова­ния бесхлорного процесса получения чистого моносилана. Заключительные этапы работ по получению моносилана проводились с участием предприятий Минатома РФ, в частности Завода химконцентратов, где предполагается производство моносилана и поликристал­лического кремния. (ИНХ СО РАН)
Завершена большая серия работ по созданию фотоприемников ИК-диапазона и прогрессивных систем на их основе. Впервые в России изготовлены макетные образцы слабоохлаждаемых тепловизионных модулей на основе матричных фотоприемников на эпитаксиальных слоях КРТ с термоэлектрическим охладителем размерностью 2x288. Образцы гетероструктур КРТ били выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии с оптимальной конструкцией. Слабоохлаж­даемые матричные фотоприемники с форматом элементов 128x128 с шагом в расположении чувствительных элементов 50 мкм были изготовлены методом планарной технологии. Длинноволновой край фоточувствительности по уровню 0,5 составляет 4,3 и 4,6 мкм при рабочей температуре 210 - 220 К. (ИФП СО РАН)
Создана и опробована установка для выращивания моно­кристаллов арсенида галлия методом вертикальной направленной кристаллизации (метод Бриджмена). Разработаны научные основы технологического процесса получения совершенных кристаллов диаметром до 100 мм. Выращенные этим методом монокристаллы диаметром 3 дюйма имеют плотность дислокаций 5ґ103 см-2 (нелегированный арсенид галлия для микроэлектроники) и 5ґ102 см-2 (легированный арсенид галлия для оптоэлектроники). (ГИРЕДМЕТ)
Завершены разработки технологий получения пленочных ма­териалов, специализированных сенсорных, органических структур и структур металл-диэлектрик-полупроводник и создание приборов на их основе для определения относительной и абсолютной влажнос­ти (микровлажости) газов и парогазовых смесей. (ИХПМ)

Теоретические основы химической технологии

Разработана иерархия моделей химически реагирующей плазмы, в основе которой лежит разделение системы плазма – обрабатываемый материал на подсистемы с учетом релаксации энергии внутри подсистем и взаимодействий между ними. (ИХР РАН)
Теоретически проанализированы режимы распространения волн фильтрационного горения в замкнутой системе при высоких давлениях реагирующего газа. Показана возможность существования квазистационарных режимов с полным превращением твердого реагента. Полученные результаты важны для практики прямого синтеза плотных материалов при высоких давлениях газообразного реагента. (ИСМАН)
Впервые разработана теоретическая модель процесса взаимодействия пористой среды с фильтрующимся газом, обнаруживающая квантованную слоистую динамику распространения зоны реакции. Полученные результаты являются основой для макрокинетического описания гетерогенного химического взаимодействия твердых тел с газами. (ИСМАН)
На основе рассчитанной величины межфазного поверхностного потенциала воды построен ряд согласованных значений поверхностных потенциалов органических растворителей различных классов. Показано, что значение поверхностного потенциала является функцией молекулярной структуры межфазной границы. (ИХР РАН)
Разработана и проанализирована многомерная стохастическая модель кинетики релаксационных процессов в гетерогенно-дисперсных системах, активированных импульсным механическим нагружением. С помощью данной модели создана методика инженерного расчета комбинированных аппаратов – измельчителей–активаторов. (ИХР РАН)
Проведен теоретический анализ общего случая схемы жидкост­ной экстракции с внутренними циркуляционными контурами, когда процесс проводится в цепочке массообменных ступеней, состоящих из камеры экстракции и камеры реэкстракции. Для условий прямой линии равновесия получены аналитические зависимости для расчета концентраций. (ИОНХ РАН)
Разработан универсальный способ безотходной переработки и химического обогащения минерального и техногенного сырья, включающего различные виды концентратов редких металлов (W, Ti, Zr), флюоритовые концентраты, а также мелковкрапленные и глинистые руды золота и серебра, силикаты, пески и шлаки некоторых химических производств, с применением сублимационных процессов и только одного реагента – гидродифторида аммония, который позволяет получать коммерческие продукты высокого качества. (ИХ ДВО РАН)
Разработана, экспериментально исследована и проверена на опытной установке новая технология получения втор-бутилацетата из н-бутенов и бутан-бутеновых смесей, основанная на использовании каталитической дистилляции (ИОНХ РАН, МГАТХТ, ООО «НТЦ по химическим технологиям», Ярославль)
На основе экспериментальных исследований аэродинамики поведения частиц катализатора во встречном потоке воздуха разработана технология плотной загрузки гранулированного катализатора в промышленные каталитические реакторы, обеспечивающая сокращение времени загрузки в 2-2,5 раза. Технология реализована в 2001 г. на 14 реакторах, объем загруженного катализатора более 400 тонн. (ОИК СО РАН)
На основе сочетания вычислительного и натурного экспериментов проведено математическое моделирование экзотермических каталитических процессов в трехфазной системе газ-жидкость-твердое тело: на пористом зерне в неподвижном слое катализатора при нисходящем потоке газа и жидкости. Полученные результаты являются теоретической основой для расчета промышленных процессов гидрирования и гидрокрекинга. (ОИК СО РАН, ГНЦ НИФХИ)
Разработаны математические модели стадий получения (методом экструзионного формования) катализатора с заданными свойствами: прочностью и пористостью. Модели учитывают физико-химическую сущность явлений, протекающих на этих стадиях. Разработана математическая модель течения неньютоновской жидкости (катализаторной пасты) в экструдере. Найден оптимальный состав катализаторной пасты, способствующий снижению энергетических затрат на стадии экструзии и получению катализатора с заданными свойствами. (РХТУ)
На основе исследования физико-химических свойств многофазных реакционных систем предложены оригинальный подход к выбору вариантов организации реакционно-массообменных процессов и общая стратегия разработки оптимальных структур химико-технологических систем, включающих совмещенные процессы. (МГАТХТ)


БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
[Академик-секретарь Отделения академик В.Т.Иванов]

Биоорганическая химия

Из кораллового полипа Anemonia sulcata клонирован ген пурпурного белка asFP595 – первого представителя новой группы окрашенных белков. Установлена химическая структура хромофора asFP595, который представляет собой новый, неописанный ранее тип природного пигментного соединения. (ИБХ РАН)
С разрешением 2,8 А 1установлена структура комплекса белков базальной пластинки бактериофага Т4 (Mw 241 кДа) и определена его топология. Комплекс обеспечивает локальное разрушение клеточной стенки при введении вирусной ДНК в клетку и состоит из белков - продуктов гена пг 5 и пг 27. (ИБХ РАН совместно с Университетом Пардью, США, и Токийским технологическим институтом, Япония)
Методом рентгеноструктурного анализа с высоким разрешением (1,2 1А) определена структура комплекса неорганической пирофосфатазы из E. coli с ионами магния (металл-активатор), пирофосфатом (природный субстрат) и ионом фтора. В структуре обнаружено связывание молекулы пирофосфата в продуктивной конформации, определены положения всех четырех ионов магния, участвующих в реакции. Полученная структура может служить моделью начальной стадии процесса гидролиза пирофосфата ферментом. (ИКАН)
Закристаллизован комплекс фенилаланил-тРНК-синтетазы, состоящей из четырех субъединиц, с истинным промежуточным соединением катализируемой им реакции - аминоациладенилатом. С помощью рентгеноструктурного анализа с высоким разрешением (2,6 1А) расшифрована структура комплекса. (НИБХ СО РАН)
Получены кристаллы и с разрешением 1,7 1А определена структура фиолетового мутанта обелина с заменой Trp92-Phe. Показано, что произведенная замена приводит к незначительным изменениям в структуре белка, но существенно меняет спектр его люминесценции. (ИБФ СО РАН)
Осуществлен дизайн и синтез нового класса ингибиторов ряда клеточных ДНК-узнающих белков на основе модифицированных одно- и двуспиральных олигонуклеотидов. Получены олигонуклеотиды с химически активными межнуклеотидными связями, с модифицированным углеводофосфатным остовом, а также конъюгаты олигонуклеотидов с пептидами, обладающие повышенной устойчивостью к нуклеазной деградации и обеспечивающие прочное связывание с белками, что позволяет регулировать активность последних. (НИИ ФХБ МГУ)
Разработан микробиологический способ получения лептина - нового белкового гормона, синтезируемого жировой тканью животных и человека. Сконструирована плазмида, содержащая нуклеотидную последовательность гена лептина под контролем индуцибельного trc-промотора E. сoli. На основе полученной плазмиды создан штамм-продуцент, позволяющий синтезировать лептин с выходом более 40% от суммарного клеточного белка при минимальном расходе индуктора. ( ИБХ РАН, ИЭЭ ЭНЦ РАМН, МГУ)
Показано, что кровь больных аутоиммунным тиреоидитом и нетоксичным диффузным зобом содержат ДНК-гидролизующие антитела. Уровень удельной активности антител варьирует от 0,001 до 10% по сравнению с ДНКазами I и II. (НИБХ СО РАН)
Синтезированы конъюгаты онкофетального белка-альфафетопротеина с рядом противоопухолевых препаратов: доксорубицин, винбластин, эсперамицин, калихемицин, метотрексат, хлорбутин и цисплатина. Показано, что противоопухолевая активность таких конструкций была сравнима, а в не которых случаях и значительно превышала цитотоксичность антибиотиков в свободном состоянии. Подтверждена возможность применения явления рецептор-опосредованного эндоцитоза для направленной доставки антибиотиков в раковые клетки. (ВНЦ молекулярной диагностики и лечения)
Завершены синтез и испытания серии изопреноидных аналогов верапамила (VRP) и SDB-этилендиамина как ингибиторов множественной лекарственной устойчивости опухолей (МЛУ) к основным противораковым антибиотикам. В ряду новых соединений найдены синтетически легко доступные ингибиторы МЛУ, сравнимые или превосходящие VRP и SDB-этилендиамин в этих тестах. Выявлена зависимость эффективности подавления МЛУ от числа, длины и насыщенности изопреноидных цепей в аналогах SDB-этилендиамина. Показано, что механизм их действия, как и у прототипов, основан на взаимодействии с транспортным трансмембранным гликопротеином Р. (ИОХ РАН)
Осуществлен синтез геминпептидов, содержащих полифункциональные аминокислоты, выявлена способность некоторых из них ингибировать протеиназу ВИЧ1-фермента вируса, что открывает новые возможности на пути создания лекарственных препаратов для лечения СПИДа. (МГАТХТ)
Осуществлен поиск новых модификаций олигонуклеотидов, способных к образованию прочных 2-х или 3-х цепочечных спиральных комплексов с природными олигонуклеотидами для создания новых противовирусных и противоопухолевых агентов в рамках "антисенс" и "антигенной" технологий. Предложено два новых варианта такого рода модификаций. (ИМБ РАН)

Биохимия

Установлено, что четыре рекомбинантных белка семейства Rpf обладают протективным действием при иммунизации ими лабораторных животных, с последующим заражением M. tuberculosis. (ИНБИ РАН, ЦНИИ туберкулеза РАМН)
Разработан новый калориметрический подход для анализа необратимой тепловой денатурации мультидоменных белков, при помощи которого показано, что в процессе АТФазной реакции в головке миозина происходят глобальные структурные перестройки, играющие ключевую роль в молекулярном механизме процессов биологической подвижности, осуществляемых актомиозиновыми системами. (ИНБИ РАН)
При исследовании селективного протеолиза, сопряженного с гидролизом АТФ - ключевого механизма поддержания внутриклеточного гомеостаза, на примере Lon-протеиназы E. coli выявлены пути АТФ-зависимой регуляции активности протеолитических центров фермента и принципиальная значимость его четвертичной структуры для распознавания белков-мишеней и осуществления процессивного протеолиза. Впервые выделен термостабильный аналог Lon-протеиназы из Methanococcus jannaschii. (ИБХ РАН)
Показано, что в условиях сверхсинтеза полифосфатов происходит изменение спектра экзополифосфатаз дрожжевой клетки. Вместо экзополифосфатазы, имеющей молекулярную массу около 40 кДа и предпочтительно гидролизующей короткоцепочечные полифосфаты, которая вносит основной вклад в общую экзополифосфатную активность клетки в обычных условиях, преобладающей становится более высокомолекулярная экзополифосфатаза (свыше 440 кДа), предпочтительно гидролизующая более длинноцепочечные полифосфаты. (ИБФМ РАН)
Установлено, что N-концевая область зрелой полипептидной цепи секретируемого белка E. coli (щелочной фосфатазы) взаимодействует в процессе его транслокации через цитоплазматическую мембрану с цвиттерионным фосфолипидом мембран - фосфатидилэтаноламином, что облегчает вход и последующую транслокацию белка через мембрану. (ИБФМ РАН)
Показано, что процесс окисления дыхательного белка оксимиоглобина может катализироваться небольшими количествами высокопотенциального комплекса железа, пaры ферри/ферроцианид калия. Изученное явление имеет существенное значение для количественного моделирования природы ферментативной активности на простом и хорошо изученном объекте - миоглобине. (ИБК РАН)
Обнаружена способность альфа-меланоцитстимулирующего гормона увеличивать синтез нейротрофического фактора из мозга в первичных нейрональных культурах, полученных из мезенцефалона эмбрионального мозга крысы. (ИМГ РАН)
Обнаружены тканеспецифичные регуляторные субъединицы казеинкиназы 2. Две семенник-специфичных изоформы казеинкиназы 2 регулируют ее фосфорилирующую активность в ходе сперматогенеза дрозофилы. (ИМГ РАН)
Открыта асимметрия ориентации остатков триптофана в третичных структурах белков, что существенно для понимания механизмов нитрозирования. Показано, что ближайшее окружение сайтов нитрозирования может обладать эффективным каталитическим эффектом в реакции денитрозирования. Открыты низкомолекулярные природные денитрозилазы, в т.ч. среди нейропептидов. (ИМГ РАН)
Установлена способность гидрогеназы T. roseopersicina к восстановлению ионов ряда металлов (Ni, Pt, Ru) до металлического состояния в атмосфере водорода и окислению некоторых металлов, например, кадмия, с выделением водорода. (ИФПБ РАН)
Обнаружен новый тип фотоинактивации фотосистемы 2 растений, связанный с необратимым фотовосстановлением первичного акцептора электрона – феофитина. (ИФПБ РАН)
Исследованы транспортные функции мембран Saccharomyces cerevisiae. Установлено, что в плазматической мембране этих дрожжей присутствует дикарбоксилатный переносчик, определены его кинетические параметры. Показано, что этот транспортер имеет важное физиологическое значение как регулятор роста дрожжевой культуры. (ПИБР ДВНЦ РАН, ИНБИ РАН)
Построен первый вариант полной модели метаболизма гликогена в скелетной мышце. Расчеты режимов, предсказанные моделью, помогут приблизиться к пониманию патологических нарушений в скелетной мышце при гликогенозах и других заболеваниях. (ИТЭБ РАН)
В рамках исследования процессов "обратной сигнализации", опосредованной рецепторами и лигандами семейства фактора некроза опухолей, были изучены свойства растворимого Fas-антигена. Показано, что цитотоксичность препаратов растворимого Fas зависит от степени олигомеризации молекул. Разработаны методики получения препаратов, содержащих высокомолекулярные комплексы Fas-антигена. (ИТЭБ РАН)

Молекулярная биология и генетика

Открыт новый высоко консервативный общий транскрипционный фактор, Е(у)2, продукт гена е(у)2, представленный у всех эукариот, кроме дрожжей. Он локализован в ядре (1 молекула на 50 нуклеосом) на хроматине и активирует транскрипцию на матрице хроматина (но не свободной ДНК). Белок Е(у)2 взаимодействует с TAFII40 и рядом других белков, участвуя в организации дальних взаимодействий в хромосомах между энхансерами и промоторами. (ИБГ РАН, ИМБ РАН)
Детально охарактеризованы мыши с тканеспецифическим удалением гена лимфотоксина-бета в В-лимфоцитах. Показано, что экспрессия лимфотоксина-бета на В-лимфоцитах играет определяющую роль в развитии иммунного ответа в селезенке. (ИМБ РАН)
Исследовано сворачивание синтезируемой на рибосоме светлячковой люциферазы. Обнаружено, что присутствие избытка активных шаперонов семейств GroEL и DnaK, играющих важную роль в рефолдинге денатурированного фермента, не влияет ни на длительность посттрансляционной фазы сворачивания, ни на удельную активность синтезированной люциферазы. Сделан вывод об отсутствии влияния молекулярных шаперонов на котрансляционное сворачивание белка. (ИБ РАН)
Завершено секвенирование и аннотирование генома делящихся дрожжей Schizosaccharomyces pombe (ИБХ РАН). Впервые российская лаборатория отмечена как полноправный участник проекта 24 лабораторий восьми стран мира - Великобритании, Германии, Бельгии, Франции, Испании, США, России и Дании.
Экспериментально доказано, что вариантный генетический код ("переосмысление" стоп-кодонов в значащие кодоны) у простейших эукариот (инфузории) связан с ограничением способности фактора терминации трансляции первого класса eRF1 узнавать один из стоп кодонов. (ИМБ РАН совместно с Университетом 6 и Институтом Ж. Моно, Франция)
Показано резкое увеличение экспрессии генов ростовых факторов: фактора роста нервов и мозгового нейротрофического фактора, - в глиальных клетках крыс под действием физиологически активного аналога АКТГ 4-10, пептида "Семакс". (ИМГ РАН)
Разработаны новые методологические подходы к сравнению полных геномов близкородственных организмов. Метод использован для выявления генетических отличий человека от шимпанзе, связанных с интеграциями эндогенных ретровирусов. (ИБХ РАН)
С помощью анализа секвенированных геномов различных организмов методами биоинформатики найдена взаимосвязь между размером интронов и неравномерностью использования различных синонимных кодонов в кодирующей последовательности данного гена. (ИНЦ РАН)
Изучена элонгация модифицированных олигонуклеотидных праймеров, содержащих дисахаридные нуклеозиды, в реакциях синтеза ДНК, катализируемого обратной транскриптазой ВИЧ. Проведен компьютерный анализ этого взаимодействия и выявлен ингибитор обратной транскриптазы ВИЧ нового типа. (ИМБ РАН, Лувенский католический университет, Бельгия)
Показано образование равновесного рекомбинантного триплекса, включающего все четыре основания, при узнавании двойной спирали ДНК однотяжевой ДНК с ковалентно присоединенным к 3'- концу интеркалятором. Экспериментальное обнаружение равновесной R-формы открывает возможность структурной интерпретации t-петель из концевых теломерных повторов. (ИМБ РАН)
Показано, что экспрессированный в бактериальной системе белок, кодируемый первой открытой рамкой трансляции мобильного генетического элемента МДГ4 (полипротеин Gag ретроэлемента gypsy), способен формировать мультимерные комплексы. (ИНБИ РАН, ИМБ РАН)
Мобильный элемент Пенелопа, изолированный из Drosophila virilis, внедрен в геном Drosophila melanogaster, где он активно транскрибируется и способен к транспозиции в различные районы хромосом. Показано также, что Пенелопа способна индуцировать многочисленные точковые и хромосомные мутации в геноме Drosophila melanogaster. Полученные результаты служат основой для разработки вектора для межвидовой трансформации. (ИБК РАН)
Установлено, что генетическая детерминация восприимчивости и чувствительности высших эукариот к микоплазменным инфекциям, а также способности микоплазм модулировать реактивность сигнальных систем может быть причиной недействительности парадигмы микробного патогенеза, основанной на постулатах Коха - Пастера, для микоплазмозов у высших эукариот. (КИББ Каз.НЦ РАН)
Показано, что горизонтальный межвидовой перенос является эффективной стратегией для распространения ретротранспозонов, содержащих длинные концевые повторы. (ИМБ РАН)
Показано участие транспозонов в горизонтальном переносе детерминант устойчивости к соединениям ртути у грамположительных бактерий. (ИМГ РАН)
Осуществлен перенос транскрипционного активатора экспрессии эукариотических генов, гена gal4, в эмбрионы морских ежей, а также в клетки первичных культур этих животных. Продукт этого гена, связываясь с генами ростовых факторов иглокожих, активирует процессы неорганизованного роста клеток эмбрионов морских ежей, увеличивает синтез ДНК и пролиферативную активность. (ИБМ ДВО РАН)

Микробиология

Доказано существование крупномасштабного процесса микробного окисления метана в строго анаэробных условиях сероводородной зоны Черного моря. Обоснован неизвестный ранее механизм анаэробного окисления метана. Полученные данные позволяют создать методику расчета баланса метана с учетом его анаэробного окисления в различных природных экосистемах. (ИНМИ РАН)
Расширены представления о временных и пространственных границах возможной продолжительности и форм сохранения жизни в криосфере Земли. Она определена как наиболее близкая модель среды обитания в космосе, а ее микробные обитатели как потенциально возможные аналоги внеземной жизни. На основе природного банка жизнеспособных палеокультур начата разработка молекулярно-биологических часов в геологическом масштабе времени. (ИФХ и БПП РАН, МГУ)
Создан и апробирован набор флюоресцентно-меченых олигонуклеотидных зондов для специфической детекции метанотрофных бактерий, контролирующих эмиссию метана из северных болот. Метод открывает широкие перспективы для мониторинга метанокисляющих микробных популяций в их природном местообитании. (ИНМИ РАН, Макс-Планк-институт микробиологии суши, Германия)
Подробно описан вклад антиоксидантных систем в устойчивость бактерий к температурным стрессам, а также роль полиаминов как транскрипционных активаторов экспрессии csiD-гена адаптации к стрессу углеводного голодания. Полученные данные расширяют представления о механизмах клеточной защиты от стрессов. (ИЭГМ УрО РАН)
Установлено, что лизоцим-антилизоцимные связи обеспечивают автономное функционирование сообществ и сложные сетевые связи компонентов водных биоценозов, регулируя жизнедеятельность микроорганизмов в природных сообществах. Разработаны новые микробиологические критерии для оценки качества воды. (ИКиВС УрО РАН)
Подготовлен Сводный каталог микроорганизмов, поддерживаемых в 12 российских коллекциях. Каталог включает 5 томов (т. I - "Бактерии", т. II -"Грибы" . , т. III - "Грибы" , т. IV - "Дрожжи" , т. V - "Водоросли"). (ИБФМ РАН)
Клеточная биология. Структура и функция биологических мембран

Исследована способность эмбриональных стволовых (ES) клеток мыши останавливаться в различных контрольных точках клеточного цикла после действия ДНК-повреждающих и стресс-факторов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что ES-клетки мыши, как и их опухолевые дериваты - клетки F9, не останавливаются на границе G1/S клеточного цикла в ответ на действие ионизирующего излучения, адриамицина и переходят в апоптоз. (ИНЦ РАН)
Показана возможность использования стволовых клеток дрозофилы для стимуляции развития аллотрансплантатов у млекопитающих. (ИБГ РАН, ИБР РАН, ИПЭЭ РАН, ИМБ РАН)
Получены доказательства в пользу гипотезы о том, что глия способна снабжать зрелые нейроны защитной системой, основанной на белке стресса Hsp70. С практической точки зрения существенно, что защитная активность Hsp70 может найти применение в терапии нейродегенеративных заболеваний. (ИНЦ РАН)
Установлены пути формирования мультивалентных иммунных кластеров на поверхности мембран в зависимости от состава и свойств липидного компонента. (ИНБИ РАН)
На уровне унитарных токов идентифицированы катион-проводящие каналы, активирующиеся при пассивном и активном опустошении кальциевых депо в клетках К562. Получены данные, свидетельствующие о функциональной связи депо-зависимых каналов с состоянием актинового цитоскелета в клетках крови. (ИНЦ РАН)
С помощью разработанного метода количественного анализа спектров действия фотообразования H2 и O2 и спектров возбуждения флуоресценции хлорофилла установлено взаимодействие фикобилисом в клетках цианобактерии Spirulina platensis не только с димерами фотосистемы 2, но и с тримерами и мономерами фотосистемы 1, а также рассчитаны стехиометрические соотношения этих суперкомплексов. (ИФПБ РАН)
Во вкусовых рецепторных клетках млекопитающих идентифицированы метаботропные пуринорецепторы P2Y-типа. Показано, что активация этих рецепторов экстраклеточной АТФ вызывает ингибирование Са2+ каналов R-типа. Поскольку АТФ может быть афферентным нейротрансмиттером в акте вкусовой рецепции, подобная регуляция может обеспечивать отрицательную обратную связь, модулирующую эффективность синаптической передачи во вкусовой почке. (ИБК РАН)
Показано включение реакции фосфорилирования/дефосфорилирования субъединицы "с" FoF1-АТФазы митохондрий печени крыс в процесс открытия/закрытия Са2+-индуцированной CysA-чувствительной неселективной поры (mРТР) в митохондриях. Дефосфорилирование субъединицы "с" коррелирует с падением мембранного потенциала и открытием mPTP. (ИТЭБ РАН)
Предложена модель организации светособирающих пигментов в самой большой из всех известных природных антенн (хлоросоме) и впервые определен размер единичного строительного блока этой антенны зеленых бактерий. (НИИ ФХБ МГУ)
Методом пэтч-кламп изучена кинетика процесса отпочковывания эндоцитозной гранулы на примере клеток мышиного макрофага. Показано, что мембранная трубка, образующаяся между клеткой и гранулой, испытывает скачкообразные переходы между двумя состояниями, различающимися по проводимости на ˜ 100 нС. В модельной липидной системе удалось обнаружить подобные переходы между макроскопической и нано-трубкой, изучить их кинетику и разработать количественную теорию. (ИЭЛ РАН)
Исследованы свойства ионных каналов, индуцированных фитотоксином сирингомицином Е в липидных бислойных мембранах. Показано, что: 1) молекулы мембранообразующего липида участвуют в формировании канала; 2) заряды каналоформера и входящих в структуру канала липидов, а также их дипольные моменты оказывают влияние на активацию/инактивацию потенциал-зависимого канала. (ИНЦ РАН)
Установлено, что каротиноиды оказывают существенное влияние на взаимодействие периферийных светособирающих комплексов LH2 с ансамблем LH1-RC в мембранах ряда серных фотосинтезирующих бактерий. (ИФПБ РАН)
Разработана молекулярная модель глутаматного канала АМПА типа, объясняющая его взаимодействие с органическими катионами. (ИЭФБ РАН)
Установлено, что в митохондриальных мембранах белки холодового шока (БХШ-310) вызывают перенос электронов в электрон-транспортной цепи, минуя цитохромный путь, сразу на терминальную оксидазу. Генерируемая энергия рассеивается в виде тепла, что приводит к термогенезу и локальному повышению температуры в растительной клетке. (СИФИБР СО РАН)
Обнаружен и исследован эффект АТФ-зависимого квазипериодического движения крист митохондрии. Проведен первый этап разработки модели "трехслойной мембраны" - амфифильный полимер/липидный бислой/амфифильный полимер. Такая система является более адекватной моделью природных белковолипидных мембран. (НИИ ФХБ МГУ)
Установлен механизм повреждающего действия света на сетчатку и пигментный эпителий: липофусциновые гранулы, содержащиеся в значительных количествах в клетках ретинального пигментного эпителия глаз пожилых людей активируют процессы клеточной смерти и развитие дегенерации сетчатки в ответ на облучение глаза видимым светом. (ИБХФ РАН)
Обнаружено резкое нарастание "диффузионного сопротивления" липидных мембран при возрастании интенсивности трансмембранных диффузионных потоков кислорода. Установлено, что величина эффекта определяется составом и структурной организацией липидного слоя. (МГУ)
Методом сканирующего pH-микроэлектрода показано, что освещение клеток водоросли Chara corallina приводит к нарушению однородного пространственного распределения транспорта протонов и вызывает возникновение вдоль клетки чередующихся зон выделения и поглощения протонов. (МГУ)
Показано значительное изменение вязкостных свойств мембран как in vitro, так и in vivo при сверхмалых дозах биологически активных веществ класса нейропептидов (тиролиберин, Семакс) и перекиси водорода. (ИБХФ РАН)

Физиология растений и фотосинтез

Открыт ранее неизвестный путь трансдукции гормонального (этиленового) сигнала у растений, включающий мономерные ГТФ-связывающие белки и МАП-киназный каскад, что существенно расширяет наши представления о функционировании сигнальных систем. (ИФР РАН)
Показано, что стрессовые фитогормоны: абсцизовая кислота, жасмонат и салицилат индуцируют как специфический, так и неспецифический синтез новых полипептидов в проростках гороха, что свидетельствует об особенностях включения фитогормонами сигнальных систем клеток. (КИББ Каз.НЦ РАН)
Изучен механизм и определены кинетические и термодинамические параметры взаимодействия АДФ и АТФ с некаталитическими нуклеотидсвязывающими центрами сопрягающего фактора CF1 АТФ-синтазы хлоропластов. (ИФПБ РАН)
Показано существование у растений нового уровня пост-транскрипционной регуляции белкового синтеза, проявляющегося в обратимом прикреплении полисом к актиновому цитоскелету. (ИФР РАН)
Показано, что при смене донорно-акцепторных отношений в растении изменяется активность протонных помп вакуолярной мембраны: мембраны акцептирующего органа (корнеплод) обладают более высоким уровнем активности по сравнению с донором (листья). (СИФИБР СО РАН)
Показано, что в генерацию супероксида растительными клетками вносит существенный вклад слабосвязанная пероксидаза плазмалеммы и клеточной стенки. (КИББ Каз.НЦ РАН)
Установлено, что устойчивость мембран к глубокому обезвоживанию связана с защитой их от действия амфифильных соединений путем иммобилизации поверхности мембран низкомолекулярными белками и полисахаридами. (ИФР РАН)
Показано, что увеличение содержания ненасыщенных жирных кислот в мембранах цианобактерии Synechococсus sp. PCC 7942, полученное с помощью перенесения гена desA, значительно усиливает устойчивость фотосинтетического аппарата к солевому стрессу, повышая способность клеток восстанавливать фотосинтетическую активность и Na+/H+- транспортную системую (ИФПБ РАН)
Показано, что экзогенные метилжасмонат и 9(Z)-12-гидрокси-9-додеценовая кислота (12-ГДК) регулируют митотический цикл, в частности G2-период интерфазы, в клетках корневой меристемы гороха. (КИББ Каз.НЦ РАН)
Обнаружено, что в зависимости от таксономической принадлежности растения относительный вклад двух механизмов энергозависимого тушения - тушения в реакционном центре фотосистемы 2 и в светособирающем комплексе фотосистемы 2 - является вариабельным. (ИФР РАН)
Селективным методом ЯМР установлено, что в температурной области 18-30 оС коэффициент диффузии воды по цитоплазматическому симпласту растительных тканей может в 1,2-1,3 раза превышать таковой свободной воды. Механизм явления связывается с осмокапиллярными двигательными функциями плазмодесм. (КИББ Каз.НЦ РАН)
На модели трансгенных растений выяснена роль отдельных фитогормонов в реализации половой репродукции. (ИФР РАН)
Установлено, что на плазмалемме клеток картофеля локализованы рецепторные сайты к экзополисахаридам бактериального возбудителя кольцевой гнили, число которых выше на плазмалемме клеток восприимчивого сорта по сравнению с устойчивым. (СИФИБР СО РАН)
Исследованы особенности фенольного метаболизма, вовлеченного в ответную реакцию растений сои при инфицировании патогеном Fusarium solani f. sp. glycines. (КИББ Каз.НЦ РАН)
Показано, что кратковременное воздействие стрессорного фактора на генетически трансформированные корни шлемника индуцирует биосинтез физиологически активных соединений - флавонов - и резко повышает их содержание в культивируемых in vitro корнях. (ИФР РАН)
Показана возможность повышения холодостойкости растений, в частности картофеля, посредством трансформации их геном дрожжевой инвертазы in vitro. (ИФР РАН)
В результате сравнительных исследований фотосинтетической активности высших растений по типу день/ночь сделан вывод о взаимозависимости синтеза хлорофиллов и каротиноидов, основанный на их долевом участии в формировании элементарной структуры пигментного комплекса, которая одинакова в равных световых условиях. (БИН РАН)
Выявлен и исследован альтернативный (цианидоустойчивый), энергетически малоэффективный путь дыхания в листьях растений природной флоры Урала. (ИБ Коми УрО РАН)
Установлено, что одна из физиологических функций лектина зародыша пшеницы может заключаться в модуляции ответа растений на действие хитоолигосахаридных элиситоров. (ИБиГ УНЦ РАН)
Обнаружены быстрые изменения холодо-, тепло- и солеустойчивости одних органов растения при локальном действии неблагоприятных температур на другие органы. Полученные данные указывают на образование и передачу между органами "сигнала", способного индуцировать рост устойчивости органов, не испытавших охлаждения или прогрева. (ИБ Коми НЦ УрО РАН).
Обнаружены одиночные жизнеспособные клетки в семенах трех видов высших растений, погибших более 30 тысяч лет тому назад в начале ледникового периода. С помощью клонального микроразмножения in vitro выращены пробирочные растения. Получены новые данные о механизмах криоконсервации биообъектов при различных условиях замораживания. Восстановление растений открывает возможность сравнительного морфологического, электронно-микроскопического и генетического анализа ископаемых и современных видов растений. (ИБК РАН)

Биологическая физика

Разработаны методы исследования свойств металл-связывающих белков путем комбинированного применения генно-инженерных и физико-химических методов (спектральные и микрокалориметрические методы). (ИБП РАН, ИТЭБ РАН)
Исследованы различные способы иммобилизации белковых молекул на поверхности металлов и диэлектриков. Показано, что молекулы, ковалентно пришитые к поверхности через декстрановые мостики, обеспечивают наибольшую чувствительность при определении антител в иммуно-ферментном анализе. (ИТЭБ РАН)
Показано, на примере Е.соli, что электростатический потенциал (наряду с -10, -35, UP-элементами ДНК) является существенной характеристикой промоторно-полимеразного узнавания на начальных стадиях транскрипции. (ИТЭБ РАН)
Исследованы периодичности распределения нуклеотидов на фрагментах областей начала репликации (Оri C) в геномах E. coli и человека методами матричного Фурье-анализа, Установлены функциональные соответствия между участками геномов с одинаковыми периодичностями в распределении нуклеотидов. (ИМБ РАН)
Показано, что в димере бактериохлорофилла (Р) при его фемтосекундном возбуждении индуцируются низкочастотные колебания, которые приводят к вращению малых групп (вероятно, Н2О), модулирующих перенос электрона от Р* на молекулу первичного акцептора электрона (мономера бактериохлорофилла). (ИФПБ РАН, МГУ)
Методом лазерной фотоакустики корректно измерены (в микросекундном диапазоне) изменения объема, энтальпии и энтропии в реакциях первичного разделения зарядов в реакционных центрах фотосистемы 1 и фотосистемы 2 цианобактерий. (ИФПБ РАН)
Теоретически предсказано и экспериментально подтверждено двойственное влияние на Са2+-токи L-типа активаторов ц-АМФ-зависимого фосфорилирования в кардиоцитах нормотермных животных. Ранее считалось, что эти соединения способны лишь увеличить Са2+-ток. Определены причины отсутствия этого эффекта в кардиоцитах гибернантов. (ИТЭБ РАН)
Разработана и экспериментально апробирована кинетическая теория формирования твердого состояния липидной мембраны, позволяющая анализировать аномальные явления в мембране вблизи точки фазового перехода "жидкое-твердое", а также определять физиологически важные кинетические характеристики этого перехода. (ИТЭБ РАН)
Разработан трансплантологический способ, позволяющий на длительный период предотвратить возрастную атрофию тимуса, а в самих тимоцитах значительно снизить фрагментацию ДНК. (ИТЭБ РАН)
Методом "комета-теста" (метод электрофореза клеток) показано изменение пространственной организации хроматина клеток лимфоидных органов и периферической крови мыши при действии низкоинтенсивного крайне высокочастотного электромагнитного излучения в системах in vivo и in vitro. (ИБК РАН)
Исследовано действие комбинированного магнитного поля (КМП) на скорость регенерации планарий. Характер совместного действия КМП и экзогенного серотонина, КМП и коклюшного токсина позволяет заключить, что мишенью действия КМП является протеинкиназа С. Полученные результаты указывают на возможность регуляции пролиферации клеток и модификации действия применяемых в терапии препаратов с помощью КМП. (ИТЭБ РАН)
Открыт и объяснен эффект гидрофобных фаз на метаболизм оксидов азота: вследствие мицеллярного катализа окисления NO и последующего смещения равновесий системы высших оксидов азота изменяются скорости конкурирующих реакций нитрозирования, нитрования и окисления. Физиологические эффекты кровезаменителей на основе перфторорганических соединений типа "перфторан" ("голубая кровь") могут быть связаны и с изменениями метаболизма NO. (ИМГ РАН)
Созданы программы анализа энцефалограмм, учитывающие информацию об анатомии мозга, полученную с помощью магнитной томографии. Разработаны методы обнаружения пространственных образов, соответствующих магнитному полю токового диполя. (ИМПБ РАН)
Разработан многоканальный акустотермометр, с помощью которого контролируется состояние внутренних слоев биологических тканей при воздействии на них лазерного излучения. Экспериментально показана эффективность применения методов акустотермометрии для дистанционного контроля и измерения внутренней температуры биологических тканей при лазерной терапии. (ИПФ РАН)
Показано, что во время солнечных магнитных бурь синтетическая активность клеток иммунной системы (лимфоцитов) уменьшается на 40-50%. Предполагается, что это явление может лежать в основе роста эпидемических заболеваний в период высокой солнечной активности типа вспышки эпидемии ящура в Англии в 2001 году. (ИБК РАН)

Радиобиология

Обнаружено явление структурных перестроек в макромолекулах ДНК под действием ультраслабых полей термализованных нейтронов калифорния-252 при дозах порядка 10 микрограмм. Использованные дозы соизмеримы с таковыми, поглощаемыми биологическими объектами на поверхности Земли под действием космических излучений за несколько лет экспозиции. (ИБХФ РАН, ИФХ РАН)
Разработан метод комплексного автоматизированного экспрессного анализа апоптотической гибели клеток с помощью проточной цитометрии и лазерной корреляционной микроскопии, позволяющий оценить вклад процессов апоптоза и возникновения клеток с микроядрами в эффект нарушения клеточного деления, вызванный действием облучения или других повреждающих факторов. (ПИЯФ РАН)
На основе математической модели пролиферации клеток показано, что в зависимости от дозы ионизирующая радиация существенно изменяет соотношение быстро/медленно делящихся клонов в культуре. (ИБХФ РАН)
Завершено изучение действия низкоинтенсивной ионизирующей радиации в малых дозах (1,2 и 2,4 сГр) на возникновение и развитие спонтанного лейкоза у мышей линии АКR. Показано, что облучение оказывает лейкозостимулирующее действие, приводя к увеличению частоты возникновения лейкоза и снижению средней продолжительности жизни животных. Облучение играет роль как в индукции, так и в промоции лейкоза. (ИБХФ РАН)
На основе исследований совместного действия тяжелых естественных радионуклидов (ТЕРН) и тяжелых металлов (нитраты свинца, кадмия) на меристематические клетки растений и ткани лабораторных мышей линии СВА (печень, мозг, эритроциты крови) установлено, что сочетанное действие этих факторов в области низких доз/концентраций обусловливает возникновение синергических или антогонистических эффектов взаимодействия. Наибольший вклад в индукцию токсического эффекта вносят ТЕРН. (ИБ КомиНЦ УрО РАН)
В экспериментах на куколках лабораторных линий дрозофилы в условиях хронического действия ионизирующей радиации установлена существенная роль апоптоза в величине радиоиндуцированного изменения продолжительности жизни у постмитотических организмов. Показано, что облучение приводит к увеличению индукторного и репрессионного потенциала в системе дисгенных скрещиваний дрозофилы. (ИБ КомиНЦ УрО РАН)
Выполнена реконструкция поглощенных доз облучения по частоте стабильных и нестабильных аберраций хромосом у профессионалов-атомщиков г. Сарова в отдаленные сроки после облучения. У обследованных 108 профессионалов выявлены достоверные различия с контрольной группой (49 человек) по всем цитогенетическим показателям. Ретроспективная оценка поглощенных доз облучения, проведенная с использованием полученных ранее экспериментальных кривых "доза-эффект" для стабильных и нестабильных хромосомных аберраций, дала значения от 0 до 1,84 Гр. (ИОГЕН РАН, РНЦ рентгенорадиологии МЗ РФ, РФЯЦ ВНИИ ЭФ)
Изучены медико-биологические и генетические последствия техногенного загрязнения окружающей среды для популяции тундровых ненцев Пуровского района Ямало-Ненецкого АО. Установлено, что ведущую роль в ухудшении интегральных показателей здоровья играет радиационный фактор. Долгоживущий цезий-137 обнаружен в моче, грудном молоке и плацентах (1-27 Бк/кг), а стронций-90 в зубной ткани (28 Бк/кг),что свидетельствует о постоянной миграции радионуклидов по пищевой цепи "ягель-олень-человек". (ИЦиГ СО РАН)
На представительной серии мелких млекопитающих отряда Rodentia на уровне крупных таксонов (семейств) изучено разнообразие видов по критерию природной радиорезистентности как компоненты интегральной экологической устойчивости. Установлена радиоэкологическая специфичность семейств грызунов и выявлены ключевые экологические и биологические факторы, которые в сумме на 40% определяют уровень радиационной устойчивости млекопитающих. (ИЭРиЖ УрО РАН)
Гамма-спектрометрический и радиохимический анализа проб водных растений реки Енисей в зоне влияния Горно-химического комбината (ГХК) Минатома РФ выявил ранее не зарегистрированные трансурановые элементы: нептуний-239; плутоний-238, 239 и 240. Источником их поступления в растения являются продолжающиеся сбросы радиоактивных вод радиохимического и реакторного производств ГХК. (ИБФ СО РАН совм. с НПО "Радон")
Создана математическая модель вертикального распределения 90Sr в уникальных сапропелевых отложениях оз. Тыгиш, расположенного на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа, с помощью которой дана количественная оценка запасов 90Sr в донных отложениях. Работа имеет практическое значение, так как в случае радиационной реабилитации озера в перспективе сапропель оз. Тыгиш может быть использован в сельском хозяйстве и в фармакологической промышленности. (ИЭРиЖ УрО РАН)
Анализ большого фактического материала, полученного для европейских морей России, выявление основных путей поступления и механизмов переноса и ассимиляции радиоизотопов в морских экосистемах позволили обосновать и развить новое научное направление - радиационную экологическую океанологию. Основы направления изложены в монографии Д.Г. Матишова и Г.Г. Матишова "Радиационная экологическая океанология", 2001 г. (ММБИ КНЦ РАН)

Биотехнология

Осуществлена функциональная экспрессия в E. coli полноразмерного 28-кДа - белка человека (1-Cys пероксиредоксина, чья аминокислотная последовательность определена ранее). Показано, что этот белок защищает ткани, контактирующие с кислородом воздуха, от перекисного окисления и может быть использован для лечения патологий органов дыхания (астма, аллергия, различные виды ожогов), связанных с так называемым "респираторным взрывом", т.е. резким увеличением содержания активных форм кислорода. (ИБХ РАН, ИБК РАН)
Сконструирован новый белок-вектор (PGEk) на основе эпителиального фактора роста человека для направленного транспорта генетического материала в клетки-мишени человека. PGEk способен защищать фосфодиэфирные олигомеры от внутриклеточной деградации, что создает реальную возможность их применения в генотерапии вместо весьма токсичных тио-олигонуклеотидов. (ЦБ РАН, ИБХ РАН, НИБХ СО РАН)
С помощью оригинального программного обеспечения осуществлен анализ имеющихся в международных базах данных полных нуклеотидных последовательностей геномов прокариот и рассчитаны последовательности коротких олигонуклеотидных праймеров для получения высокоспецифичных спектров геномной дактилоскопии, позволяющих уверенно различать между собой близкородственные штаммы микроорганизмов. (ЦБ РАН)
Для иммобилизации термостабильной бета-галактозидазы (лактазы) на целлюлозном носителе получен слитный белок, состоящий из термостабильной лактазы и целлюлозо-связывающего домена целлюлазы CelD. Этот белок прочно связывается с волокнистой целлюлозой. Показана возможность гидролиза этой лактозой лактозы молока и подсырной сыворотки. (ИМГ РАН)
Получен новый стероидтрансформирующий штамм с высокой 1,2-дегидрогеназной активностью. Штамм способен вводить 1,2-двойную связь в 4-3-кето- и 5-3-гидроксистероиды с образованием кросс-сопряженной системы в кольце А стероидной молекулы, обеспечивающей высокую биологическую активность стероидных медицинских препаратов. (ЦБ РАН)
Предложена и проанализирована математическая модель, описывающая распределение клеток популяции генноинженерных бактерий с множественным числом копий плазмид при периодическом и хемостатном культивировании. (ИБФ СО РАН)
Разработан ферментативный способ переработки труднораспускаемой макулатуры. Показано, что технологический процесс ферментативной обработки может быть полностью проведен на основе мутанта культуры Geotrichum candidum 3C-106, синтезирующей все необходимые ферменты. Ферментный комплекс включает компоненты, каждый из которых выполняет определенную функцию в процессе переработки макулатуры. (ИНБИ РАН, ОАО "ЦНИИ бумаги " и ОАО "Караваево")
Создан новый способ получения нутрицевтиков нового поколения на основе биомассы культур клеток высших растений. (ИФР РАН)
Разработан новый способ опосредованной Agrobacterium tumafaciens генетической трансформации кукурузы. (ИФР РАН)
Разработана установка (эскизный проект) газового питания для исследования обонятельных рецепторов. (ИБП РАН)


ФИЗИОЛОГИЯ
[Академик-секретарь Отделения академик Ю.В.Наточин]

Механизмы организации поведения и
высших психических функций

Показано, что в 80% случаев механизмом чувствительности нейронов первичной проекционной области зрительной коры к крестообразным фигурам является растормаживание торцевых тормозных зон рецептивного поля, что указывает на необходимость отказа от принятых представлений об иерархическом формировании детекторов признаков разной сложности. (ИВНД РАН)
Установлено, что ранний социальный изоляционный стресс вызывает повышение активности NO-синтазы в ряде отделов мозга, что может лежать в основе длительных нарушений поведения животных. Обнаружено, что нейродегенерация, вызванная в мозге фактором некроза опухоли альфа, реализуется не по пути апоптоза. (ИВНД РАН)
Выяснено, что пассивные движения активируют первичную сенсорную и моторную кору и добавочную моторную кору, тогда как вторичная сенсорная кора активируется и при пассивных движениях, и при иллюзии движения. Отличия в уровнях активации указанных областей при различных видах стимуляции позволяют предположить различия в функциональной специализации выявленных зон: преимущественное обеспечение перцепции стимулов вторичной сенсорной корой и обеспечение обработки физических характеристик стимулов добавочной моторной корой и первичными сенсорной и моторной зонами. (ИМЧ РАН)
Установлена топография системы мозгового обеспечения вербальной креативности, описана трехуровневая система активаций, наблюдаемых при выполнении заданий с элементами творчества разной выраженности. Предполагается, что такая сочeтанная активация отражает не только обеспечение когнитивных и эмоциональных процессов, а непосредственно связана с созданием нового качества, т.е. отражает именно процесс творчества. (ИМЧ РАН)
Определено, что психологические индексы невнимательности и импульсивности в тесте на внимание связаны с амплитудами компонент вызванных потенциалов, а также со степенью реакции десинхронизации в электроэнцефалограмме (ЭЭГ). Показано, что вызванные потенциалы и вызванная десинхронизация мозга зависят от индексов невнимания и импульсивности, но по разному изменяются в процессе биорегуляции. Установлено, что сеансы биологической обратной связи (так называемый бета-тренинг) у детей с нарушениями внимания приводят к снижению количества ошибок, увеличению амплитуды поздних компонент вызванных потенциалов, но не изменяют параметров вызванной десинхронизации. (ИМЧ РАН)
Получены новые данные о возрастных особенностях межполушарных отношений при речемыслительной деятельности, а также при выполнении зрительно-пространственных, стереогностических и моторных тестов (по данным анализа когерентных отношений колебаний биопотенциалов мозга в дистантно разобщенных областях коры). Установлено, что изменения уровня когерентности колебаний ЭЭГ у детей и взрослых в различных диапазонах частот при каждом из видов деятельности характеризуются специфическими особенностями пространственной организации. (ИЭФБ РАН)

Механизмы функционирования сенсорных и двигательных систем

В экспериментах на насекомых показано, что в отличие от позвоночных, у которых пища служит источником каротиноидов, насекомые (американский таракан) способны к синтезу каротиноидов. Каротиноиды служат предшественником хромофора зрительного пигмента фоторецепторов. Способность к синтезу каротиноидов позволяет таракану поддерживать нормальное функционирование фоторецепторов даже при длительном потреблении бескаротиноидной диеты. (ИЭФБ РАН)
Установлена зависимость дифференциальной чувствительности слуховой системы человека к скорости движения звукового образа в вертикальной плоскости от спектрального состава сигнала. Выяснено, что дифференциальные пороги по скорости движения в вертикальной плоскости ниже (чувствительность выше) при наличии в сигнале высокочастотных компонентов. Результат, помимо теоретического, имеет практическое значение для формирования акустической вертикали в условиях невесомости. (ИФ РАН)
Обнаружено, что после кратковременного предъявления сложного акустического сигнала с ультразвуковыми составляющими в течение нескольких дней у животных развивается стрессоподобное состояние, нарушается выработка условных рефлексов и перераспределяются везикулы в синапсах гиппокампа (снижается эффективность синаптической передачи). Модель может быть полезна при скрининге антистрессорных препаратов (например, мексидола и рекомбинантного пробиотика Bacillus subtilis). (ИВНД РАН)
При исследовании механизмов, обеспечивающих адаптивные особенности эхолокационного анализа пространства у морских млекопитающих, в частности, возможностей активного изменения характеристик направленности слухового приема сигналов при решении дельфином различных акустических задач, впервые показано, что при условии пространственной неопределенности появления пороговых стимулов разных частот утрачивается частотная зависимость пространственного слуха, при этом диаграммы направленности приобретают почти круговой характер. Результаты исследований могут быть использованы для совершенствования технических локационных систем. (ИЭФБ РАН)
Установлено на основании данных ЭЭГ-исследований больных с повреждением зрительного анализатора, что нейрогуморальная (нейропептидная) компенсация зрительных нарушений осуществляется при участии стволовых структур мозга. При изолированном повреждении центрального нейрона зрительного анализатора включаются каудальные и мезенцефальные отделы ствола мозга, при диффузных повреждениях зрительного анализатора - ростральные отделы ствола, а также лимбические структуры мозга. (ИМЧ РАН)
Обнаружено, что пренатальная гипоксия на 13 - 14-й день эмбриогенеза крыс линии Вистар приводит к обширным нарушениям клеточного состава сенсомоторной коры в период интенсивного формирования центральной нервной системы - первые две недели после рождения, что отражается на развитии организма, становлении поведенческих и когнитивных функций в процессе взросления. У животных, перенесших пренатальную гипоксию, наблюдали нарушение процесса формирования нормальных двигательных реакций и отставание в физиологическом развитии. Полученные результаты важны для выяснения механизмов развития мозга и имеют прикладное значение, поскольку пренатальная гипоксия является одним из главных патогенных факторов у детей. (ИЭФБ РАН)
Проведен сравнительный анализ функционирования сегментарных моторных центров у насекомых в норме и после воздействия повышенной гравитации. Установлено, что уровень возбудимости этих центров у тараканов определяется в значительной мере периферическими, а не центральными, как у саранчи, механизмами. Показано, что под влиянием повышенной гравитации относительная возбудимость центров уменьшается. Снижение возбудимости моторных центров после воздействия повышенной гравитации связано в одном случае с торможением возбуждающих (стимулирующих) влияний со стороны определенных структур надглоточного ганглия (грибовидных тел и центрального комплекса) на сегментарные моторные центры (саранча), в другом - с непосредственным тормозным влиянием этих структур на центры (таракан). (ИЭФБ РАН)

Механизмы функционирования висцеральных систем

Установлено, что основной вклад в формирование краниокаудального распределения потенциала кардиоэлектрического поля на поверхности тела рыб (Esox lucius) с отрицательным экстремумом в краниальной и положительным - в его каудальной частях в период ST-T комплекса вносит апикобазальный градиент реполяризации миокарда желудочка. (ИФ Коми НЦ УрО РАН)
С помощью многоэлектродной эпикардиальной матрицы показано, что при охлаждении сердца лягушки от 18 до 12 °С последовательность реполяризации эпикарда желудочка инвертируется: зона ранней реполяризации перемещается из области верхушки в область основания сердца, а область поздней реполяризации смещается в противоположном направлении. (ИФ Коми НЦ УрО РАН)
Выявлены существенные сезонные различия в реактивности сосудов на электростимуляцию интрамуральных симпатических нервов. Опыты с блокадой синтеза NO в сосудистой стенке позволили выдвинуть положение, в соответствии с которым указанные различия могут быть связаны с сезонно-зависимым количеством вырабатываемого в организме мелатонина, который, в свою очередь, влияет на интенсивность образования NO в эндотелии и других клетках. Полученные результаты вносят вклад в расшифровку механизмов формирования реактивности кровеносных сосудов и могут, в частности, иметь значение при выборе фармакотерапевтических доз лекарств в разные сезоны года. (ИФ РАН)
Впервые с помощью позитронно-эмиссионной томографии определены стереотаксические координаты структур в теменной и фронтальной коре, правой инсулярной области, базальных ганглиях, среднем мозге и во многих билатерально расположенных областях мозжечка, которые активируются при инспираторной резистивной нагрузке. Зоны активации выявляются при воздействии инспираторной нагрузки 24 см вод. ст./ л / сек. Предполагается, что мозжечок вносит коррекцию в работу дыхательных центров и изменяет паттерн дыхания на основе сравнения сигналов от высших моторных центров к респираторным мышцам и от рецепторов этих мышц, активизирующихся в ходе выполнения акта вдоха. (ИФ РАН)
Сравнительное исследование клеточных механизмов расслабления в гладких мышцах бронха и легочной артерии крысы выявило гетерогенность реакций на действие внешних стимулов и включение различных сигнальных путей. Однако имеются звенья внутриклеточных сигнальных систем (цАМФ и цГМФ), в равной степени используемые сосудистой и бронхиальной мышцами для расслабления. (ИЭФБ РАН)
Разработана и экспериментально подтверждена схема физиологического действия подогреваемых гелийсодержащих смесей на регуляцию кардиореспираторной системы человека. При использовании таких смесей выявлено достоверное увеличение диффузионой способности легких и показателей внешнего дыхания по сравнению с кислородно-азотными смесями. Установлено различие порогов чувствительности животных к гипоксии при использовании азот- и аргонсодержащих смесей. Показано, что регенерация тканей и клеток зависит от содержания как кислорода, так и этих газов-разбавителей в газовой смеси. (ИМБП РАН)
Выявлены проекции центрального ядра миндалины на область локализации нейронов ваго-солитарного комплекса, участвующих в регуляции функций желудка. Доказано, что основным источником таких проекций являются клетки дорсальной области медиальной части ядра. Полученные данные о локализации окончаний амигдалофугальных волокон имеют значение для понимания механизмов центральной регуляции вегетативных функций в норме и при нейрологических заболеваниях, в патогенез которых вовлечены клетки ядер миндалины. (ИФ РАН)
Показано, что сенсибилизация крыс яичным альбумином достоверно угнетает процессы генерации активных форм кислорода в тонкой кишке и в крови, особенно при повторном введении антигена. Увеличение общей антиоксидантной активности в тонкой кишке у сенсибилизированных животных свидетельствует о том, что наиболее вероятным механизмом, препятствующим усилению генерации активных форм кислорода при сенсибилизации к антигену, является мобилизация потенциала антиоксидантных систем. Установлено, что иммунизация сопровождается также повышением NO-синтазной активности в тканях тонкой кишки. Данные говорят о том, что иммунизация запускает целый каскад биохимических процессов, ведущих к мобилизации потенциала антиоксидантных систем и увеличению генерации NO. (ИФ РАН)
Изучен состав и распределение цитоплазматических изоформ карбоангидразы в тканях желудочно-кишечного тракта северного оленя. Изозим СА I преобладает в преджелудках и отделах толстой кишки, тогда как изозим СА II - в сычуге. В тканях тонкого кишечника выявлена наименьшая активность карбоангидразы, связанная в основном с изоформой СА II. (ИФ Коми НЦ УрО РАН)
Разработана концепция остеопении, вызванной дефицитом механической нагрузки и перераспределением жидких сред в организме человека в условиях микрогравитации. Локальная остеопения обусловлена, как минимум, локальным торможением остеогенеза вследствие дефицита механической стимуляции (деформации) костной ткани и системной относительной активацией резорбции в результате изменения водно-солевого обмена. В экспериментах на животных (крысы) показана эффективность применения бисфосфонатов при циклическом и превентивном введении для коррекции сдвигов обмена кальция и метаболизма костной ткани. (ИМБП РАН)

Молекулярные механизмы регуляции и модуляции
функций клеток

Впервые показано, что кодируемый геном HCS2 предшественник нейропептидов содержится в теле нервной клетки и при стимуляции, приводящей к увеличению концентрации свободного внутриклеточного кальция, распадается на несколько нейропептидов, транспортируемых в отростки нейрона. Избирательное блокирование нейропептида в одном нейроне не влияет на его содержание в соседних нервных клетках. (ИВНД РАН)
При анализе молекулярных форм транспортера серотонина получено доказательство того, что предполагавшийся транспортер (Мr = 67000) расщепляется на фрагменты (Мr =11000), 22000 и 35000), один из которых (35000 или 22000) и осуществляет транспорт. (ИВНД РАН)
В экспериментальных исследованиях методом прижизненного внутримозгового диализа и высокоэффективной жидкостной хроматографии впервые установлено, что процесс пищевого подкрепления сопровождается снижением уровня глутамата в межклеточном пространстве вентрального стриатума, происходящим вследствие временной активизации высокоэффективного захвата глутамата, что может отражать торможение несинаптического компонента его трансмиссии. Выяснено, что вызванное пищевым подкреплением снижение уровня межклеточного глутамата в вентральном стриатуме находится под контролем рецепторов семейства D2/D3 дофаминергической системы. (ИФ РАН)
С помощью метода локальной фиксации потенциала показано, что воздействие дефенсина в диапазоне концентраций от 10-15 до 10-9 моль/л приводит к зависимому от его концентрации уменьшению величины эффективного заряда медленных натриевых каналов. Величина дипольного момента молекулы дефенсина, имеющего глобулярную структуру за счет образования дисульфидных мостиков составила 4.0 D. Высказано предположение, что механизм взаимодействия дефенсина с клеточной мембраной имеет не только электростатическую, но и рецепторную природу. (ИФ РАН)
В опытах на изолированных нейронах моллюска и на нервно-мышечных соединениях лягушки выявлена зависимость между строением дикатионных производных адамантана и их способностью не только блокировать каналы глутаматных рецепторов, но и активировать никотиновые холинорецепторы. Предложена молекулярная модель, обьясняющая различия во взаимодействии органических дикатионов с этими двумя семействами синаптических рецепторов. Эти данные существенны для разработки структурных требований к блокаторам, которые являются потенциальными источниками лекарственных веществ для лечения неврологических нарушений. (ИЭФБ РАН)
При изучении рецепторов пептидов инсулинового суперсемейства у беспозвоночных впервые выявлен рецептор ИФР-1 у моллюска Anodonta cygnea. Данный рецептор оказался доминирующим в нейрональных ганглиях и единственно определяемым в мышцах. По функциональным параметрам рецептор ИФР-1 этого моллюска идентичен рецептору ИФР-1 млекопитающих. Высокая консервативность рецептора ИФР-1 может указывать на то, что инсулиновая регуляторная система возникла в эволюции на основе существовавшей системы с участием фактора роста. (ИЭФБ РАН)
На экспериментальной модели церебральной ишемии у крыс и у больных с хронической недостаточностью мозгового кровообращения (ХНМК) выявлено повышение уровня аутоантител к субъединице NR2A глутаматного рецептора NMDA, которое может быть использовано в качестве биомаркера нейротоксических процессов, при инсульте головного мозга. (ИМЧ РАН)
Впервые обнаружена способность пирилена (пемпидина) оказывать противосудорожное действие преимущественно при судорогах, вызванных NMDA, и ослаблять галоперидоловую каталепсию эффективнее мемантина, известного антагониста рецепторов NMDA. (ИЭФБ РАН)

Физиологические механизмы адаптаций

С использованием метода радиоактивной гибридизации in situ впервые обнаружено, что умеренная гипобарическая гипоксия (прекондиционирующее воздействие, повышающее структурную и функциональную резистентность мозга) выраженно и длительно (в течение нескольких суток) модифицирует изменения экспрессии мРНК ранних генов (семейств NGFI-A, c-jun, junB), которые индуцируются тяжелой повреждающей гипоксией. Этому процессу предшествуют определенные фазные изменения активности генов вслед за прекондиционирующим воздействием (от 3 до 72 часов) в чувствительных к гипоксии образованиях мозга. (ИФ РАН)
Установлено, что острая гипоксия вызывает не только изменения частотного спектра ЭЭГ, но и нарушение индивидуальных алгоритмов взаимодействия между основными ритмами, что свидетельствует о перестройке межцентральных отношений. Выраженность этих перестроек коррелирует с уровнем падения напряжения кислорода в крови, изменениями интенсивности мозгового кровотока и реакцией сердечно-сосудистой системы. Обнаружено, что появление в лобных отделах мозга характерного паттерна волновой структуры ЭЭГ с преобладанием взаимодействия всех составляющих частотного спектра с тета-ритмом совпадает с порогом индивидуальной чувствительности человека к гипоксии и может являться прогностическим критерием при профотборе лиц для работы в условиях высокогорья и высотных полетов, а также в клинических условиях при медицинском мониторинге за больными с угрозой развития гипоксических состояний. (ИЭФБ РАН, МНИЦ “Арктика” ДВО РАН)
Определено, что эффект последействия фактора экстремальности у сотрудников спецподразделений ОВД (выезды в районы боевых действий) проявляется в повышении уровня кортизола и пролактина на фоне снижения концентрации соматотропина относительно таковых показателей у лиц, не выезжавших в данные районы. (ИФПА УрО РАН)
Исследования сезонных трансформаций функционирования систем организма у лиц старческого возраста показали, что возрастная инволюция функций проявляется в истощении механизмов регуляции и выражается в отсутствии динамики психофизиологических показателей, но сезонная ритмика физиологических параметров сохраняется. Наиболее четкие изменения наблюдаются при переходе от января к марту и характеризуются увеличением напряжения физиологических механизмов весной. (ИФ Коми НЦ УрО РАН)
Установлено, что в приморской зоне Магаданской области у более 40% жителей наблюдается дефицит селена, коррелирующий с увеличением массы щитовидной железы при сроке адаптации на Севере более 18 лет. С учетом роли Se в обмене тиреоидных гормонов, высказано предположение о биохимическом механизме развития зобной эндемии в данном регионе. (МНИЦ “Арктика” ДВО РАН)
Впервые показано, что пребывание человека в невесомости сопровождается глубокими нарушениями всех форм зрительного слежения: фиксации взора, медленного саккадического слежения, слежения за циклическими и ациклическими стимулами. Особенно эти нарушения выражены при согласованных движениях глаз и головы. Результаты исследований позволили определить признаки и критерии нарушений функции зрительного слежения, разработать методы контроля его качества, дополнить систему контроля показателями, важными для прогнозирования вероятности возникновения и глубины нарушений, создать новое информационное обеспечение для тренировки космонавтов и оценки качества визуально-ручного управления космическими объектами. (ИМБП РАН)
Выявлено, что длительное влияние моделируемой гипогравитации (клиностатирование) на культивирумые эндотелиальные клетки человека ведет к снижению их роста, перестройке актинового цитоскелета, увеличению подвижности и повышению чувствительности клеток к химически индуцированному повреждению. (ИМБП РАН)
Установлено, что у лиц, проживающих на Севере, на фоне высоких концентраций АКТГ выше пролиферативная и бласттрансформирующая активность Т- и В- - лимфоцитов, уровень и спектр аутоантител. Высокое содержание в крови кортизола обеспечивает низкий уровень бласттрансформации лимфоцитов, интерлейкина-2 и более значительные концентрации лимфоцитов с меткой апоптоза (СД95+). Высокие концентрации ТТГ в крови ассоциируются с низким содержанием Т-хелперов (СД4+); верхние границы содержания тироксина обусловливают повышение уровней содержания активированных фенотипов лимфоцитов и сывороточных иммуноглобулинов. Таким образом, активизация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и тиреоидной систем организма человека на Севере включает одновременно механизмы, подавляющие и стимулирующие иммунный ответ; иммунодепрессивное влияние кортизола проявляется на фоне низких концентраций в крови тироксина. (ИФПА УрО РАН)
Установлено, что вариации в составе жирных кислот ганглиозидов мозга экотермных позвоночных являются следствием идиоадаптаций к температуре обитания, а различия в составе углеводного компонента, по-видимому, связаны с ароморфными изменениями в организации животных, отражающими такие макроэволюционные тенденции, как увеличение сложности организации центральной нервной системы или экофизиологические инновации, подобные переходу к амниотическому развитию. В пользу этих предположений свидетельствуют данные кластерного анализа различных молекулярных характеристик ганглиозидов мозга отдельных видов экотермных позвоночных и результаты изучения степени их корреляции с температурой обитания видов. (ИЭФБ РАН; Университет г. Эль-Пасо, США)



ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
[Академик-секретарь Отделения академик Н.Г.Хрущов]

Экология биологических систем

Разработаны концептуальные подходы и биологические принципы сохранения биоразнообразия, изложенные в "Национальной стратегии сохранения биоразнообразия в России" - основополагающем документе в сфере охраны окружающей среды и биологического разнообразия, принятом на Национальном форуме по сохранению живой природы России. (ИПЭЭ РАН, ЗИН РАН, БИН РАН, ГБС РАН, ИОГЕН РАН, ИЭРиЖ УрО РАН, ИП МГУ-РАН, ИБР РАН, ЦЭПЛ РАН, ПИН РАН, ИБ КарНЦ РАН)
На основе оценки изученности биоты горных регионов России разработана стратегия и дано обоснование федеральной программы сохранения биоразнообразия горных экосистем в Российской Федерации на федеральном и региональном уровнях. Работа базируется на обобщении огромного массива данных по горным территориям России и, учитывая особый статус горных экосистем, чрезвычайно важна при создании реальных сценариев устойчивого развития общества и разработки национальной стратегии сохранения биоразнообразия России. (ИЭРиЖ УрО РАН)
Впервые предложена схема ихтиофаунистического районирования Японского моря, отражающая синергическое влияние комплекса экологических факторов и истории становления фаун. Выявлена идентичность положения биогеографических границ для пелагических и демерсальных рыб, а также границ, установленных по таксонам разного ранга. Показана значимость анализа изменений видового богатства как основного операционного метода в фаунистической биогеографии. Предложенная схема может быть использована для промыслово-рыбохозяйственного районирования акватории. (ИБМ ДВО РАН)
Анализ большого фактического материала, полученного для Европейских морей России, выявление основных путей поступления и механизмов переноса и ассимиляции радиоизотопов в морских экосистемах позволили обосновать и развить новое научное направление - радиационную экологическую океанологию. На основе ГИС-технологий создана уникальная база данных по источникам поступления, составу, концентрации искусственных радио-изотопов в водах Баренцева, Белого, Балтийского и Азовского морей с 1963 по 2000 гг. (ММБИ КНЦ РАН)
Показана специфика накопления радионуклидов у рыб разных фаунистических комплексов. Наиболее высокий уровень загрязнения радиоцезием в зоне воздействия аварии на Чернобыльской АЭС наблюдается у рыб, принадлежащих к бореально-равнинному фаунистическому комплексу, а минимальный - у представителей понто-каспийского фаунистического комплекса. (ИПЭЭ РАН)
Предложен новый подход к региональной оценке долговременной аккумуляции углерода болотами. Применяемые для совокупности болот оценки скорости их роста, полученные в разных странах по нерепрезентативным (самым глубоким) в регионе болотам, завышают действительную роль болот России в углеродном цикле. Согласно новому подходу к оценке долговременной скорости депонирования углерода болотами (с учётом их средней глубины по 10 регионам) все российские болота с мощностью торфа >0,3 м связывают из атмосферы 18,3 млн. т углерода в год. Обычный подход даёт оценку накопления углерода 29,2 млн. тонн углерода в год. (ИЛАН)
Изучена способность чистых культур родококков, хранящихся в Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов, к аккумуляции цезия. Установлено, что процесс поглощения Cs+ клетками Rhodococcus sp. осуществляется посредством неспецифической сорбции цезия клеточными поверхностными структурами и активного транспорта. Отобраны активные штаммы родококков – биоаккумуляторы цезия, которые могут быть использованы при очистке промышленных вод, загрязнённых радионуклидами. (ИЭГМ УрО РАН)
Установлено, что лизоцим-антилизоцимные связи гидробионтов обеспечивают автономное функционирование сообществ и сложные сетевые связи компонентов биоценозов, регулируя жизнедеятельность микроорганизмов в природных сообществах. Разработаны микробиологические критерии, пригодные для оценки качества воды. (ИКиВС УрО РАН)
Доказано, что к настоящему времени Волго-Балтийский водный путь, сложившийся на базе крупнейшей реки Европы – Волги, стал новым местом обитания для целого ряда северных и южных видов растений и животных, ранее не обитавших в бассейне, и магистралью для транзита эвригалинных и стеноимнофильных организмов. Это привело к существенному нарастанию биоразнообразия самой Волги и сопредельных речных бассейнов и к интенсификации процессов перестройки сложившихся биоценотических структур. (ИБВВ РАН, ИПЭЭ РАН, ИЭВБ РАН)
Получены новые данные, которые позволяют глубже понять механизмы формирования биоты Кавказа. Расширен объём информации о закономерностях высотно-поясной структуры биоты горных ландшафтов. Знание фундаментальных закономерностей территориальной организации живого покрова в горах обеспечивает новый уровень мониторинга и прогнозирования пространственно-временных изменений экосистем и отдельных таксонов. Пополнен список новых таксонов, включая хромосомные формы млекопитающих. (ИЭГТ КБНЦ РАН)
Завершен цикл радиоэкологических исследований по выявлению закономерностей формирования у растений отдаленных соматических и генетических последствий действия радиации. Установлено, что индуцированная нестабильность генома обусловливает высокую изменчивость организмов, позволяет им легче менять адаптационную стратегию; при этом в зависимости от взаимодействия с сопутствующими факторами среды может проявляться эффект как стимуляции, так и угнетения. Полученные данные могут быть использованы для прогнозирования ситуаций в природных экосистемах после облучения определенной интенсивности. (ИЭРиЖ УрО РАН)
Выделены штаммы микроскопических грибов, устойчивых к присутствию ртути в среде обитания и обладающих выраженной способностью к биоаккумуляции этого токсиканта. (АмурБС ДВО РАН)

Изучение, охрана и рациональное использование животного мира

Подготовлена и опубликована «Красная книга Российской Федерации (Животные)» (совместно с Министерством природных ресурсов Российской Федерации). В нее занесены 155 видов беспозвоночных и 259 видов позвоночных животных, находящихся под угрозой исчезновения. Для каждого вида приведены данные о распространении, численности, неблагоприятных факторах, угрожающих виду, предложены меры для его сохранения. «Красная книга Российской Федерации» является официальным документом, определяющим состояние животного мира и меры охраны его разнообразия в стране. (ИПЭЭ РАН)
Предложены две модели влияния обонятельных сигналов на поведение млекопитающих и их физиологическое состояние - качественная (хемосемантическая) для релизер-эффектов (мгновенного изменения поведения), предполагающая соответствие между составом определенных летучих компонентов выделений животного и некоторыми смысловыми единицами (видовая и половая принадлежность, индивидуальность) и количественная (биоритмологическая) для праймер-эффектов (медленного изменения физиологического состояния), предполагающая соответствие ритма подачи обонятельного сигнала биологическому ритму изменения физиологического состояния. (ИПЭЭ РАН)
Разработаны оригинальные компьютерные программы для организации и хранения информации зоологических коллекций и каталогов в базах данных, компьютерных систем идентификации животных и использование средств Multimedia, географических информационных систем, специализированных библиографические баз данных для зоологов и баз данных экологических исследований. На данный момент Web-портал содержит 21 тематический сайт; более 4000 Web-страниц; более 5500 изображений; суммарно более 240 мегабайт информации. Только за 11 месяцев 2001 года Web-портал посетило более 2.5 млн. человек, было обслужено более 3.5 млн. запросов. (ЗИН РАН)
Опубликован первый Каталог пауков-скакунчиков Северной Азии («Catalogue of the jumping spiders of Northern Asia (Arachnida, Araneae, Salticidae)»), в котором дан обзор 216 видов из 41 рода с указанием полной характеристики ареалов, оригинальными сведениями по таксономии и биологии видов. Проведён хорологический анализ арахнофауны. (ИБПС ДВО РАН, ИСиЭЖ СО РАН)
Впервые для территории Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин на ландшафтной основе по результатам количественных учётов проведена формализованная классификация летнего населения птиц и составлена карта масштаба 1:14000000. Карта иллюстрирует закономерности пространственной организации орнитокомплексов в связи с различием в континентальности климата, заболоченности и антропогенной трансформации ландшафтов и может быть использована при планировании природоохранных мероприятий по сохранению биоразнообразия, при оценке последствий реализации крупных хозяйственных проектов. (ИСиЭЖ СО РАН)
Обобщены результаты 30-летних исследований по систематике и биологии пресноводных рыб и амфибиотических насекомых Северо-Востока Азии. Установлено, что пресноводная ихтиофауна в регионе представлена 70 видами и подвидами, относящимися к 30 родам и 16 семействам, а фауна насекомых – 763 видами, относящимися к 267 родам из 67 семейств. Полученные результаты служат основой для сохранения биоразнообразия континентальных водоемов Северо-Востока Азии и рационального использования их биологических ресурсов. Опубликованы монографии «Определитель пресноводных рыб Северо-Востока России», «Пресноводные рыбы Анадырского бассейна», «Amphibiotic insects of the Northeast of the Asia». (ИБПС ДВО РАН)
Опубликован справочник-определитель “Птицы Урала, Приуралья и Западной Сибири. Для каждого из 410 видов приведены цветное изображение, карта ареала, сведения по морфологии, биологии и экологии. (ИЭРиЖ УрО РАН)
Подготовлена и опубликована монография на английском языке "Дневные бабочки России (Lepidoptera: Hesperioidea and Papilionoidea): классификация, гениталии, ключи для определения". В монографии объемом 45 печ. л. впервые дана полная синонимическая сводка более 2500 латинских названий видов, известных с территории России, приведены ключи для определения 140 родов и 472 видов; книга содержит около 800 графических рисунков и 114 цветных фотографий. Впервые составлены карты распространения всех видов дневных бабочек, обобщающие сведения из сотен литературных публикаций, частных и музейных коллекций, включая зоомузеи в Екатеринбурге (ИЭРиЖ УрО РАН), в Москве (МГУ), в Новосибирске (ИСиЭЖ СО РАН) и Владивостоке (БПИ ДВО РАН). (ИЭРиЖ УрО РАН)
Выполнен ретроспективный анализ изменений фауны наземных позвоночных животных Карелии и Мурманской области за последнее столетие. Установлено, что орнитофауна пополнилась 25, а териофауна 7 новыми видами. Одновременно из состава аборигенных животных исчез 1 вид млекопитающих – европейская норка. Заметно сократилась область распространения и численность северо-таёжных видов – белой куропатки, глухаря, росомахи, лесного северного оленя. Доказано, что самые радикальные изменения фауны происходили под влиянием антропогенных факторов. (ИБ КарНЦ РАН)
На основании анализа прямых и косвенных сведений о численности и распределении лося в Европейской части его ареала в последние 500 лет и многолетних мониторинговых наблюдений в минувшее столетие выдвинута и обоснована гипотеза о многолетних периодических изменениях распространения и численности лося в пределах Европейской части его ареала. Периодичность колебаний составляет около ста лет. Пики численности приходятся на третью четверть каждого столетия, основная причина которых - внутрипопуляционное регулирование населения. (ИБ КарНЦ РАН)

Изучение, охрана и рациональное использование растительного мира

Разработан проект «Стратегии ботанических садов России по сохранению биоразнообразия растений», в котором намечены направления деятельности ботанических садов в области сохранения биоразнообразия растительного мира in situ и ex situ. Предусмотрено создание в рамках Национальной программы по сохранению биоразнообразия особой подпрограммы по охране редких и исчезающих видов растений, в основу которой положен план формирования Национальной коллекции исчезающих растений. (ГБС РАН)
Важнейшие этапы в изучении флор крупных регионов Евразии завершены публикациями новых томов и выпусков многотомных изданий: 10-го тома "Флоры Восточной Европы", 12-м выпуском сводки "Растения Центральной Азии", англоязычных версий 3-го и 4-го ее выпусков, а также монографией "Определитель сосудистых растений Монголии" (на английском языке), в которых приводятся сведения о таксономическом составе, географическом распространении и экологической приуроченности видов с учетом современных представлений систематики растений. (БИН РАН)
Подведены итоги многолетних фундаментальных и прикладных исследований по актуальным проблемам размножения цветковых растений, которые легли в основу оригинальной теории репродукции цветковых растений, освещающей принципы формирования систем репродукции, механизмы генетической гетерогенности семян, принципы структурной организации эмбриональных структур. Получены новые данные, способствующие пониманию эволюции эмбриональных структур и позволяющие управлять отдельными этапами онтогенеза. (БИН РАН)
Опубликована сводка "Дикорастущие полезные растения России" в которой приведены сведения по полезным свойствам 3078 видов, а также обобщенные характеристики химического состава 963 родов на уровне классов, групп соединений и их природных смесей. В книге впервые приведена систематизация сведений по хозяйственно-ценным признакам, что значительно упрощает сравнительный анализ и выбор направленности поисковых исследований для выявления ценных в практическом отношении дикорастущих видов отечественной флоры. (БИН РАН)
Завершен первый этап изучения грибов-макромицетов юга Западной Сибири: агариковых, афиллофоровых, аскомицетов, гастеромицетов и миксомицетов. Установлено, что их биоразнообразие представлено 870 видами и 7 разновидностями из 181 рода, 18 семейств, 20 порядков, 3 классов. Для каждого вида указаны дата и место сбора, местообитание, характер субстрата, частота встречаемости, практическое значение. (ЦСБС СО РАН)
Впервые сформирована компьютерная база данных, представляющая основу "Конспекта водной альгофлоры в бассейне Нижней Волги". База данных содержит информацию о структуре водорослей, обитающих в водохранилищах, в водотоках различного типа и озерах региона. Сформированная база данных состоит из 1643 видов, разновидностей и форм водорослей, зарегистрированных в Куйбышевском, Саратовском и Волгоградском водохранилищах (1957-95 гг.), 557 – в водотоках и озерах района Волго-Ахтубинской поймы (1997 г.), 587 – в притоках Волги (1985-99 гг.), 457 – в озерах и прудах национального парка "Самарская Лука" (1998-2000 гг.) и 256 – в городских озерах (Тольятти, 1991-2001 гг.). (ИЭВБ РАН)

Общая генетика и селекция

Определены основные угрозы генетической безопасности населения России, вызванные современными особенностями социально-демографических процессов; сформулированы предложения по совершенствованию демографической политики. (ИОГЕН РАН)
Изучение митохондриальных генофондов показало, что тюркоязычные народы Сибири и Центральной Азии (тувинцы, алтайцы, хакасы и др.) проявляют наибольшее из всех народов Азии генетическое сходство с аборигенным населением Америки. Полученный результат свидетельствует, что Алтае-Саянский регион был наиболее вероятной прародиной аборигенов Америки, мигрировавших в Новый Свет через Берингию 15-25 тыс. лет назад. (ИОГЕН РАН совместно с ИБПС ДВО РАН)
Проведено молекулярно-генетическое исследование популяции южных алтайцев (Усть-Канский район, Республика Алтай). По распределению частот 25 аллелей и гаплотипов аутосомных генетических маркеров крови построены карты генетических дистанций в сопоставлении с ранее изученными сибирскими этносами. Установлено, что южные алтайцы занимают промежуточное положение между кластером арктических монголоидов и популяциями Уральского региона и русскими. Создана первичная версия компьютерного банка данных о генофонде южных алтайцев. (ИЦГ СО РАН)
Впервые установлено, что генетический нокаут (направленная инактивация гена) МАО А – одного из основных ферментов метаболизма медиаторов мозга серотонина и катехоламинов, повышает устойчивость к наркотическому действию алкоголя, проявляющуюся в меньшей продолжительности сна и менее выраженном, чем в контроле, снижении температуры тела. Сходный эффект оказывает избирательный ингибитор МАО А – хлоргилин. (ИЦГ СО РАН)
На базе Центра коллективного пользования «Таксон» с целью создания банка генетических ресурсов положено начало коллекции ДНК, в том числе редких и исчезающих видов. Создание коллекции референтной ДНК необходимо для современного описания и мониторинга биоразнообразия, а сама коллекция служит базой сравнительно-геномных исследований. Так, впервые получены данные о наличии совершенно новых эволюционных ветвей на филогенетическом древе паразитических простейших – трипаносоматид. (ЗИН РАН)
Изучены особенности экспрессии гена we, определяющего курчавость волосяного покрова у млекопитающих. Методом агрегационных химер установлено, что мутантный ген we действует в клетках дермального сосочка волосяного фолликула. Полученные данные объясняют механизм генетического контроля формирования и роста волос млекопитающих. (ИОГЕН РАН)
Проведен молекулярно-генетический анализ ДНК дальневосточных леопардов из сохранившейся на юге Дальнего Востока популяции. Выявлено значительное уменьшение генетического разнообразия, что является показателем инбридинга, происходящего в течение нескольких поколений. (БПИ ДВО РАН)
Оригинальным методом обобщённых пороговых моделей в его программной реализации впервые построена математическая модель генной сети, управляющей ранним онтогенезом Drosophila melanogaster (Dr-УГС-1), которая состоит из 22 генетических блоков. На модели исследованы возможные функциональные состояния при различных наборах значений кинетических параметров; посредством компьютерных расчётов получены кинетические кривые для молекулярных компонент (РНК, белков) системы. Метод обобщённых пороговых моделей позволяет ставить и решать задачи, недоступные для решения другими средствами. (ИБ УНЦ РАН)
Создана компьютерная база данных, включающая более 120 000 сортов пшениц мирового сортимента, их родословные и генетические характеристики. Созданная база позволяет целенаправленно проводить выбор и подбор экспериментального материала для генетических, филогенетических, молекулярно-генетических, цитогенетических и селекционных исследований пшениц. Аналогов подобной базы в мире нет. (ИОГЕН РАН)
Впервые в мире определена хромосомная локализация гена устойчивости к пыльной головне ячменя. Полученные результаты актуальны для оптимизации селекционного процесса по созданию сортов ячменя, устойчивых к пыльной головне. (ИОГЕН РАН)

Интродукция растений и сохранение генофонда
природной и культурной флоры

Подготовлен и издан “Каталог растений Главного ботанического сада имени Н.В. Цицина Российской академии наук”. Каталог представляет собой аннотированный перечень видов, разновидностей, форм и сортов растений, выращиваемых в ГБС в условиях открытого и закрытого грунта. В него включены представители таксонов видового и внутривидового ранга, привлеченные как непосредственно из природы, так и прошедшие первичную интродукцию в ботанических учреждениях России и зарубежных стран, а также культивары (формы, сорта и гибриды) зарубежной и отечественной селекции. В каталог включены растения 16332 таксонов. (ГБС РАН)
Изучены фенотипические проявления генотипов ряда заносных для флоры средней полосы России видов растений по всему диапазону внешних условий, в которых обитают природные и спонтанные интродукционные популяции. Это позволило существенно уточнить таксономию исследованных систематических групп растений и определить пути их микроэволюции. Данные исследования имеют важное значение для создания интродукционных популяций растений с хозяйственно ценными признаками, что открывает значительные возможности для выведения новых сортов с широкой амплитудой адаптивной изменчивости. (ГБС РАН)
Изучен адаптационный потенциал сибирских сортов пищевых растений. Впервые в условиях высокогорья на высоте 2500 м над уровнем моря (окрестности города Куньминь, провинции Юньнань, КНР) в открытом грунте и плёночных теплицах испытано 32 образца томата, 16 образцов сладкого и 2 острого перца и 10 образцов баклажана селекции ЦСБС СО РАН и мировой селекции, являющихся перспективными для выращивания в условиях Сибири. (ЦСБС СО РАН)
Опубликована сводка, в которой обобщены итоги 50-летней работы по интродукции растений в Ботаническом саду-институте ДВО РАН. Она содержит сведения о более чем 3100 видах растений, относящихся к 707 родам и 202 семействам, в том числе о 50 редких и исчезающих видах растений. Проведенный анализ открывает значительные возможности в сохранении и практическом использовании интродуцированных видов. (БСИ ДВО РАН)
Заложены основы интродукционного районирования горного Дагестана, разработанные по результатам исследования более 600 видов, сортов и форм плодовых, ягодных, зерновых, зернобобовых, лекарственных и других представителей культурной флоры; созданный коллекционный фонд является главным источником растениеводческого освоения горных земель и восстановления террасного земледелия Горного Дагестана. (ГорБС ДНЦ РАН)
Изучены особенности произрастания и биологически активные вещества 29 сортов винограда различного периода созревания в разных ландшафтных зонах Прикаспийской низменности. Определены сорта, наиболее ценные для промышленности и селекции. (ПИБР ДНЦ РАН)
В БСИ УНЦ РАН проведен анализ части интродукционных фондов дикорастущей и культурной флоры; виды и сорта дифференцированы по формам и продолжительности цветения, по устойчивости к грибным заболеваниям.

Биология развития

Получены характеристики нейральных стволовых клеток человека (НСКЧ) в ходе их развития в культуре ткани. Показано, что НСКЧ можно успешно трансплантировать в мозг новорожденных и взрослых крыс. Эти клетки широко мигрируют от места введения. Преимущественными путями миграции служат сосуды и волоконные структуры. При дифференцировке НСКЧ формируются глиальные клетки и нейроны, хотя часть клеток остается в прогениторной форме. (ИБР РАН)
С помощью ксенотрансплантаций в мозг взрослым крысам эмбриональных стволовых клеток, выделенных из эмбрионов различных мутантных и трансгенных линий дрозофилы, впервые показано, что белки теплового шока блокируют образование глиального рубца на границе трансплантат-ткань хозяина. Это способствует приживлению и развитию трансплатата и открывает возможности для разработки рекомендаций по генотерапии неврологических заболеваний и трансплантологии. (ИБР РАН)
Исследованы нейрогены семейства neuro d4. Изучена их структура у мыши, найден гомолог у дрозофилы. У дрозофилы выявлены особенности экспрессии этого гена в ходе индивидуального развития. Получены “нокаутированные” по этим генам мыши. Показано, что человеческие нейротрофические гены, введенные в геном дрозофилы под промотором теплового шока могут активно функционировать после температурной обработки. (ИБР РАН)
При изучении in vitro клеточных механизмов регуляции кроветворения показано, что в результате взаимодействия стромальных подслоев различной природы и кроветворных родоначальных клеток изменяется направленность дифференцировки кроветворных клеток. Эмбриональные фибробласты мыши поддерживают гранулоцитарную и гранулоцитарно-макрофагальную дифференцировки. При стимуляции эритропоэза имеет место эритроидная дифференцировка. Фибробласты эмбриональных легких человека поддерживают в основном гранулоцитарно-макрофагальную и в меньшей степени эритроидную дифференцировки. (ИБР РАН)
Установлено стимулирующее влияния низких доз непрерывного гамма-облучения (1,5 рад за 10 суток), соответствующих получаемым организмом на борту космического корабля, на кроветворные и стромальные родоначальные клетки костного мозга мышей. (ИБР РАН)
На самках песцов впервые установлено, что стресс, индуцированный взятием животных на руки (хэндлинг) в последнюю треть беременности, модифицировал развитие адренокортикальной и половой систем у их потомства. Он вызывал снижение веса тела и надпочечников у плодов обоего пола, веса яичников и аногенитального расстояния у плодов-самок, увеличивал уровни кортизола в периферической крови и снижал гонадный стероидогенез у плодов обоего пола. Обнаруженные стрессорные эффекты обусловлены трансплацентарным поступлением избытка материнского кортизола к плодам. Таким образом, контакты человека с животными в критические периоды их онтогенеза влияют на становление репродуктивного и адаптационного потенциала у видов, сравнительно недавно включённых в процесс одомашнивания. (ИЦГ СО РАН)
Предложен комплексный подход к изучению эколого-биохимических адаптаций у экто- и эндотермных организмов, на основании которого создана система биохимических показателей, включающая 150-200 индивидуальных параметров. Разработана принципиальная концепция такой комплексной биохимической системы, которая может быть использована для выявления отклонений физиологического состояния рыб, возникающих под влиянием различных экологических факторов, в том числе антропогенного происхождения. (ИБ КарНЦ РАН)
Установлена зависимость между различными условиями существования вида в зоне литорали и степенью редукции периода полового размножения в жизненном цикле гидроидов. Показано, что крайняя степень редукции определённых стадий полового цикла и как следствие – более высокая степень защиты полового поколения отмечается у гидробионтов осушной зоны. (ММБИ КНЦ РАН)
Впервые показана возможность использования данных по строению и развитию спермиев для анализа филогении и систематики нематод и определены специфические цитологические признаки для такого анализа. Предложена новая система подклассов класса Nematoda, основанная на особенностях организации спермиев и сперматогенеза. (ИБМ ДВО РАН)

Гидробиология и ихтиология

Впервые проведено сравнение структурно-функциональной организации экологических систем водоемов разного типа: озер, рек и эстуариев и её изменений под влиянием естественных и антропогенных факторов внешней среды. Показано, что для озер и эстуариев характерна дискретная, а для рек - континуальная зональность структурно-функциональная организация их экосистем. Впервые показано, что для экосистем эстуария рек характерно наличие биологически активных зон, возникающих благодаря гидродинамическим и солевым барьерам, существующим в водной толще эстуария. (ЗИН РАН)
Впервые зарегистрированы существенные изменения в структуре сообщества моллюсков Волги, связанные с интервенцией видов-вселенцев. Интенсивность протекающих процессов показана на примере инвазийного вида Dreissena bugensis (Andr.), который проник в водную систему Волги в начале 90-х годов ХХ века и к настоящему времени почти полностью вытеснил ранее обитавший вид Dreissena polymorpha (Pallas). (ИЭВБ РАН)
Обобщены данные по инвазиям водных организмов в бассейне Волги. Обнаружена положительная корреляция между разнообразием аборигенных ассоциаций рыб отдельных водоемов и числом вселившихся чужеродных видов. Показано, что чем разнообразнее рыбная часть сообщества, тем легче в него проникают новые виды рыб. (ИПЭЭ РАН совместно с ИБВВ РАН)
Впервые выявлена в Каспии мощная популяция пришельца из Азово-Черноморского региона – гребневика мнемиопсиса, использующего для своего развития пищевые ресурсы местных пелагических экосистем. (ПИБР ДНЦ РАН)
Показано, что метанокисляющие бактерии являются основой трофической цепи биологического сообщества в районах метановых вент и газогидратов озера Байкал. В осадках этих районов озера скорость бактериального окисления метана достигает 1,18 мл в кг сырого ила за сутки. Лёгкие значения изотопного состава углерода биомассы бентосных животных однозначно указывают на использование ими продуктов окисления биогенного метана. (ИОЭБ СО РАН)
Разработана методология определения критических нагрузок на водные экосистемы Севера, обоснованы критерии оценки состояния организмов и популяций рыб и изменений в сообществах гидробионтов; предложены конкретные методы расчёта критических нагрузок по фактору закисления, токсичного загрязнения металлами и комплексного многофакторного загрязнения сточными водами (на примере поверхностных вод Кольской Субарктики). (ИППЭС КНЦ РАН)
В Баренцевом море на фоне относительно низкого уровня содержания химических поллютантов в тканях рыб выявлены устойчивые тенденции избирательного накопления загрязняющих веществ: хлорорганических ксенобиотиков – в западных районах и микроэлементов (металлов) – в прибрежных районах моря. (ММБИ КНЦ РАН)
Впервые показано, что в физически неоднородной среде при высоком количестве и стабильном размещении корма и убежищ рыбы с гибкой социальной стратегией ведут территориальный образ жизни, при котором оборонительное, пищевое и антагонистическое поведение направлены на увеличение индивидуальной изменчивости. В однородной среде, а также при недостатке корма и избытке конкурентов преобладает стайное поведение, при котором основные биотические факторы действуют в направлении сглаживания различий в поведении, размерах, окраске рыб. (ИПЭЭ РАН)
Опубликована первая в мировой литературе сводка по экологии Белого моря на английском языке. Она посвящена физико-географической характеристике, истории формирования и современному состоянию водоёма, включая проблему загрязнений, бактерио- и фитопланктону, зоопланктону, бентосу, рыбам, птицам, млекопитающим и паразитам. Намечены пути восстановления запасов основных хозяйственно важных видов Белого моря за счёт рационализации промысла традиционных объектов и развития мари-культуры рыб, моллюсков и водорослей. (ЗИН РАН)
Создана уникальная по составу и объему база океанологических данных по Баренцеву, Карскому и Белому морям. На основании этой информационной базы и литературных источников составлен наиболее полный каталог крупных аномалий термического режима Баренцева моря на протяжении ХХ века и проведена классификация водных масс по типам термогалинных профилей. (ММБИ КНЦ РАН)
Исследованы долговременные изменения структуры популяции сигов под воздействием малых (фоновых) доз загрязнения субарктического водоёма выбросами металлургического комбината. Подтверждено, что ответные реакции популяции рыб на продолжительное (более 60 лет) воздействие региональных фоновых уровней загрязнения аналогичны ответам популяций рыб из водоёмов-приёмников сточных вод. (ИППЭС КНЦ РАН)
Предложен и апробирован интегральный биохимический индекс (ИБИ), позволяющий по изменению 30-35 биохимических показателей клеточного метаболизма оценить влияние на рыб различных концентраций токсических веществ, что имеет значение как при определении ПДК этих веществ, так и при выяснении механизмов и степени биохимических адаптаций у рыб. (ИБ КарНЦ РАН)
При изучении влияния эвтрофирования на структуру рыбного населения озёр Северо-Запада России (Ладожское, Белое, Воже и Сямозеро), показано, что оно вызвало сходные изменения в структуре рыбного населения исследованных водоёмов: снижение разнообразия и устойчивости, усиление напряженности в системе. Масштабы изменений находятся в обратной зависимости от величины озера. (ИБВВ РАН)
Впервые проведены комплексные гидробиологические исследования (ихтиофауна, фитопланктон, зоопланктон, бентос) горных водоемов восточного склона Полярного Урала (бассейны рек Собь, Харбей, Ланготъеган, Байдара-таяха, Щучья). Составлены видовые списки, получены данные по распространению и продукционным характеристикам гидробионтов, выделены сообщества гидробионтов в зависимости от типов водоемов. Выполнены ресурсные карты в масштабе 1:200 000. По многим группам гидробионтов до проведения этой работы имелись лишь отрывочные сведения, относящиеся к середине ХХ века. Инвентаризационные работы такого рода важны как начальный этап в изучении биологического разнообразия и разработке мер по его охране. (ИЭРиЖ УрО РАН)
Открыт новый механизм температурной адаптации метаболизма у рыб. В ходе акклиматиции вьюнов к разным температурам обнаружено явление альтернативного сплайсинга м-РНК лактатдегидрогеназы, что приводит к синтезу форм этого фермента, отличающихся по своим свойствам, при низких и высоких температурах среды. (ИБР РАН)

Проблемы леса

Для оценки биосферных функций леса и состояния лесного покрова в различных регионах России разработаны методы обработки фотографических и спектрорадиометрических данных дистанционного зондирования лесов, с использованием отечественных и зарубежных космических систем нового поколения. Выявлены биометрические параметры лесного покрова, определяемые в процессе функционирования комплексной системы аэрокосмического мониторинга. (ЦЭПЛ РАН)
Для оценки биоразнообразия лесного покрова европейской России создана информационно-аналитическая система. Информационный блок содержит 7000 описаний лесного покрова от северной тайги до лесостепи. Аналитический блок включает справочные базы данных и алгоритмы оценки видового, структурного и типологического разнообразия лесов. Разработана методология реконструкции потенциальной лесной растительности и алгоритм оценки восстановительной динамики на основе ГИС-технологий. (ЦЭПЛ РАН)
Построен новый класс структурных моделей динамики биологических сообществ, позволяющих описывать на феноменологическом уровне процесс естественной смены типов леса на заданной территории. Развит «эргодический метод» оценки отклонения наблюдаемого состояния лесной экосистемы от стационарного климаксового состояния. (ЦЭПЛ РАН)
Охарактеризованы пулы углерода в фитомассе и почвах 12 макрорегионов лесного фонда РФ, получены нормативы для оценки углеродной емкости лесов природно-территориальных комплексов России разного размера. (ЦЭПЛ РАН, ИЛАН)
Дендроклиматические исследования в субарктической области Евразии последствий 20 крупнейших вулканических извержений в Северном полушарии выявили достоверное снижение радиального прироста деревьев и летней температуры в течение последующих 3-5 лет. Это является дополнительным доказательством планетарного климатического эффекта сильных вулканических извержений, ранее отмеченных по хронологиям ледовых колонок и региональным древесно-кольцевым хронологиям. (ИЛ СО РАН)
Получены новые данные по состоянию и динамике зеленых насаждений в условиях мегаполиса на примере города Москвы. Подведены итоги многолетних исследований на территории Москвы и ближнего Подмосковья на постоянных пробных площадях и трансектах как объектах мониторинга состояния лесных экосистем разных типов. Результаты позволяют сравнить показатели лесных однотипных экосистем в разных условиях антропогенного воздействия. Вместе с тем они могут служить научным обоснованием хозяйственных мероприятий, необходимых для сохранения городских лесов. (ИЛАН РАН)
Анатомические исследования годичных колец хвойных, сохранившихся в зоне «падения» Тунгусского метеорита, выявили ранее неизвестные особенности их структуры, обусловленные воздействием взрыва: остановку утолщения клеточных стенок у поздних трахеид, формирование деформированных клеток на периферии годичных колец 1908 года, а также подавление радиального прироста в течение последующих 4-5 лет после катастрофы. Полученные результаты дают представление об энергии взрыва и открывают новые возможности для реконструкции распространения взрывной и баллистической волн. (ИЛ СО РАН)
Подведены итоги многолетнего изучения ценотической и флористической структуры, динамики мелколиственных лесов (березняков, осинников и сероольшаников) подзон южной и средней тайги Республики Коми. Выявлено 404 вида сосудистых растений, принадлежащих к 216 родам из 68 семейств. По численности видов березняки и осинники в 1.5-2 раза превосходят хвойные леса. При классификации лиственных лесов выделены 68 ассоциаций, из которых 40 охарактеризованы с геоботанической точки зрения впервые. Предложены схемы сукцессионных рядов лесной растительности в пойменных и водораздельных местообитаниях. (ИБ Коми НЦ УрО РАН)
Впервые получены оригинальные материалы о топологическом размещении некоторых широко распространенных и оригинальных (редких) типов лесных экосистем Байкальской Сибири. Определены критерии и принципы выделения указанных лесов для охраны. Составлены и опубликованы их подробные списки. Для большого числа синтаксонов дана подробная эколого-фитоценотическая характеристика в рамках готовящейся Зеленой книги ука-занного региона. (ИОЭБ СО РАН)
На основе дендрохронологического датирования времени жизни и точного картирования мест произрастания 1100 деревьев лиственницы и ели выполнена детальная реконструкция динамики полярной границы леса для севера Западной Сибири за последние 7 тысяч лет. Такая длительная реконструкция, основанная на столь массовом материале выполнена впервые в мире; она позволила выявить не только крупные сдвиги в положении границы леса, которые обнаруживаются традиционными методами, но и показать даже незначительные колебания (порядка 5-10 км). Изменения полярной границы леса в течение последних 1000 лет довольно хорошо совпадают с изменениями верхней границы леса на Полярном Урале, реконструкция которой была проведена ранее. (ИЭРиЖ УрО РАН)
Впервые создана современная база данных о фитомассе лесообразующих древесных видов растений Северной Евразии как основных производителях биопродукции в лесных экосистемах. Она представляет собой наиболее полную в настоящее время электронную версию, которая основана на более чем 5 тысячах определений фитомассы, выполненных на обширных территориях от Великобритании - на западе и до Северо-Восточного Китая и Японии - на востоке. Преимущество разработанной версии заключается также в том, что в отличие от аналогичных она позволяет дифференцированно учитывать вклад отдельных компонентов фитомассы (ствол, кора, ветви, листва, корни, нижние яруса) в общую биопродуктивность лесных экосистем. Принятый подход открывает новые возможности исследований в области сравнительной географии биопродуктивности лесных экосистем, в изучении не только зональной, но и провинциальной специфики продуцирования фитомассы основными лесообразующими видами древесных растений. (БС УрО РАН)
На большом материале многолетних исследований показаны экологические последствия лесоэксплуатации, связанные с особенностями технологий лесопользования в сопредельных регионах России и Финляндии. Проанализирована специфика сукцессионных процессов в биоценотических группировках мелких млекопитающих с момента рубки до периода формирования спелого лесного насаждения. Изучено воздействие лесоэксплуатации на численность и территориальное распределение 22 видов млекопитающих и 4 видов тетеревиных птиц. Вскрыт механизм влияния млекопитающих-фито-фагов на сукцессионные процессы в растительных сообществах на вырубках. Разработана общая концепция антропогенной трансформации таежных экосистем под влиянием лесоэксплуатации. (ИЛ КарНЦ РАН)

Проблемы палеобиологии

Завершен том “Бесчелюстные и древние рыбы” справочника “Палеонтология России и сопредельных стран”. Обобщены и систематизированы данные об известных с территории России и сопредельных стран видах ископаемых бесчелюстных (телодонтах, гетеростраках, остеостраках), двоякодышащих и кистеперых рыбах. Приводятся сведения об их морфологии, онтогенезе, филогенетических связях, рассматриваются принципы их систематики и даются классификации указанных групп. Столь детальная сводка, обобщающая на видовом уровне сведения по нескольким подклассам бесчелюстных и древних рыб, создана впервые. (ПИН РАН)
Завершены исследования по изучению палеолимнологии и палеосолености Каспийского моря за последние 15 млн. лет. Полученные данные использованы при анализе биоразнообразия Каспия в рамках Каспийской экологической программы. Совместно с ВСЕГЕИ спроектирована база данных по микрофоссилиям, которую после заполнения предполагается использовать при изучении ископаемых остатков беспозвоночных из донных отложений Понто-Арало-Каспийского бассейна. (ЗИН РАН)
В монографии “Эволюция таксономического разнообразия. Экосистемные перестройки и эволюция биосферы», рассмотрена пригодность палеонтологической летописи для изучения эволюции биоразнообразия, изложена методика исследования, даны обзоры эволюции разнообразия морских, пресноводных и наземных животных и проведено их сравнение, обсуждены связь разнообразия и устойчивости экосистем и применение палеонтологических данных в геохронометрии. (ПИН РАН)
Изучены богатые флористические комплексы из отложений кенгдейской серии в заполярной части бассейна реки Лены (71° с.ш.), определен систематический состав ископаемых растений хараулахской тафофлоры, включающий около 40 таксонов, среди которых выявлено и описано два новых рода. В результате сравнительного анализа палеогеновых тафофлор в азиатском секторе Берингии установлены крайне важные для палеофлоро-генеза особенности хараулахской тафофлоры: проявляются близкие на видовом уровне связи с одновозрастными и более молодыми географически удаленными тафофлорами. Это позволило, с одной стороны, уточнить северо-западные границы Берингийской палеофлористической провинции в палеогене, а с другой – создать рабочую гипотезу вероятных темпов и направлений эволюции палеофлоры на северо-востоке Азии. (БИН РАН)
Выполнены реконструкции палеорастительности и ее динамики в Восточной Фенноскандии в позднеледниковье-голоцене на фоне изменений палеогеографической обстановки на основе использования комплекса методов. (ИБ КарНЦ РАН)
На основании детального анализа географического и геохронологического распространения кайнозойских двустворчатых моллюсков составлена оригинальная схема корреляции палеогеннеогеновых отложений Сахалина. Показано, что палеогеннеогеновая граница соответствует основаниям уйнинского горизонта северного Сахалина, невельского горизонта центрального и юго-восточного Сахалина и кулувенского горизонта западной Камчатки. (ИБМ ДВО РАН)
Исследована ископаемая флора из пограничных верхнемеловых-палеогеновых отложений Амурской области и Приморского края. Определен таксономический состав последовательно сменяющих друг друга в разрезе сеноманской, туронской, коньякской, сантонской, ранне-, средне-, позднемаастрихтской и датской флор. Изучена динамика их разнообразия, тесно связанная со сменой эпох потеплений и похолоданий и с экологическими кризисами. Выявлена последовательность протекания биоценотического кризиса, обусловившего массовое вымирание биоты на границе мезозойской и кайно-зойской эр. (БПИ ДВО РАН)

Проблемы почвоведения

Разработаны концептуально-методологический подход к экологической оценке бактериального разнообразия природных микробных сообществ и количественные методы, позволяющие охарактеризовать структуру микробных сообществ почв и основанный на концепции иерархии местообитаний микроорганизмов. Для оценки закономерностей пространственного распределения микроорганизмов в пределах биогеоценоза предложен вертикально-ярусный анализ микробных сообществ, заключающийся в одновременном исследовании микробных комплексов во всех ярусах экосистемы. (ИП МГУ и РАН)
Подготовлен к публикации компьютерный вариант новой Почвенной карты России (М 1:20 000 000) для Атласа «Природные ресурсы и охрана окружающей среды». Новая Почвенная карта России содержит большой объем информации и достаточно полно для избранного масштаба отражает современные представления о почвенном покрове страны. (ИП МГУ-РАН)
Впервые для подзолистых и болотно-подзолистых почв европейского Северо-Востока дана структурная характеристика органического вещества. Методами 13С-ЯМР- и ЭПР-спектроскопии идентифицированы и количественно определены молекулярные фрагменты, оценена реакционная способность гумусовых кислот и пути их превращения в почвах разной степени гидроморфизма и в окультуренных аналогах. Результаты исследований существенно углубляют представления о молекулярном строении гумусовых веществ основных почв северных ландшафтов и их экологическом потенциале. (ИБ Коми НЦ УрО РАН)
Составлена серия среднемасштабных карт, отражающих почвенно-климатический потенциал Сибирского федерального округа. В её составе «Почвенная карта», «Карта физико-географического районирования» и «Карта сельскохозяйственной оценки почвенно-климатических ресурсов». Карты являлются необходимой основой стратегии эффективного размещения и использования почвенных ресурсов округа. (ИПА СО РАН)
Изучено восстановление растительного и почвенного покровов, нарушенных древними поселениями 400-5000 лет назад. Для характеристики процессов восстановления почв предложено использовать коэффициент дифференцировки профиля по основным физико-химическим показателям. Количественные и качественные показатели демонстрируют нелинейность развития процессов восстановления почв, замедление их скоростей с возрастом. (ИЭРиЖ УрО РАН)
Разработана система картографической характеристики ресурсного потенциала и экологического состояния почвенного покрова территорий интенсивного хозяйственного освоения юга Дальнего Востока. Проведена кадастровая оценка сельскохозяйственных угодий западной части Приморского края по административным районам и сельскохозяйственным округам. (БПИ ДВО РАН)
Завершена разработка карты устойчивости почвенно-растительных комплексов Крайнего Северо-Востока России к антропогенным воздействиям (М 1:5 000 000). Дана оценка глубины воздействия техногенных факторов на устойчивость экосистем региона, а также интенсивности естественных процессов восстановления растительного покрова на нарушенных землях горно-промышленных районов. (ИБПС ДВО РАН)
Дана генетическая характеристика подзолистых и торфяных почв Северной Фенноскандии и закономерности трансформации в них растительных остатков. Выявлено, что генетические особенности почв и их загрязнение тяжёлыми металлами слабо влияют на интенсивность процессов трансформации растительных остатков. В большей степени эти процессы определяются происхождением растительных остатков. (ПАБСИ КНЦ РАН)
В системе вертикальной поясности хребта Токинский Становик выделен новый тип вертикальной почвенной зональности, нехарактерный для мерзлотной области, включающий в своем составе пояс бурозёмов. В составе катены хребта описаны типы почв: горно-луговые, бурозёмы типичные и грубогумусные, ранее не включенные в систематический список и Государственную почвенную карту России. (ИБПК СО РАН)
Обобщены результаты многолетних исследований почв уникального природного и культурно-исторического района Северо-Запада России – Валаамского архипелага. Систематизированы научные данные по генезису и плодородию лесных и освоенных почв. Впервые разработана детальная диагностика и систематика почв буроземного типа - подбуров и буроземов, ранее не описанных в Карелии. Характеризуются почвы уникальных садов и парков Валаама, их генезис, современное состояние и приводятся рекомендации по восстановлению их плодородия. Впервые приведены полные сведения о почвенном покрове, составлена картосхема, проведено почвенно- геоморфологическое районирование территории. (ИЛ КарНЦ РАН)
Обобщены многолетние материалы по агрохимической характеристике почв районов очагового земледелия криолитозоны Забайкалья. В монографии отражены гумусное состояние, азотный, фосфорный и калийный режимы холодных и мерзлотных почв севера Бурятии. Разработаны новые технологии рационального использования удобрений и показаны практические приемы регулирования почвенного плодородия, оптимизации минерального питания растений и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур на основе экологически и экономически сбалансированных систем удобрений. Установлены баланс питательных веществ, коэффициенты использования растениями элементов питания из удобрений, затраты азота, фосфора и калия на создание единицы продукции. (ИОЭБ СО РАН)
Выполнена инвентаризация почв Западного Прикаспия на примере низменного Дагестана на основе Карты экологического состояния почв (М 1:200 000). Впервые проведена оценка почвенных ресурсов с использованием показателей причинно-следственной связи естественных и антропогенных факторов и режимов деградации и опустынивания земель. (ПИБР ДНЦ РАН)

Проблемы паразитологии

Раскрыты закономерности коэволюции паразитических насекомых и клещей с их хозяевами – млекопитающими и птицами. В наибольшей степени коэволюция свойственна постоянным эктопаразитам, но даже у них неоднократно происходили переходы на новых хозяев и формирование вторичных эволюционных ветвей. Полный филогенетический параллелизм паразитических насекомых и клещей с их хозяевами сравнительно редок и прослеживается лишь на ограниченных этапах их эволюции. (ЗИН РАН)
Подготовлен к печати I том монографической серии «Метацеркарии трематод – паразиты гидробионтов России». Том содержит обобщенную уникальную информацию (в основном по оригинальным материалам) по фауне, морфологии, систематике и экологии метацеркарий трематод, паразитирующих у гидробионтов в пресноводных экосистемах. Систематическую часть монографии составляют морфологические описания и рисунки метацеркарий 205 видов трематод, представляющих 105 родов, 33 семейства и 8 подотрядов этого класса. Для каждого вида паразита представлена информация о круге хозяев, локализации, географическом распространении, а также сведения о жизненном цикле. (ИНПА РАН)
Проведена ревизия цестод рода Raillietina s. 1 в результате которой предложена новая зоологическая классификация данной обширной группы ленточных гельминтов. Согласно классификации виды цестоды впервые распределены по следующим родам: род Raillietina включает около 210 видов, род Paroniella - 58, род Skrjabinia - 36, род Fuhrmannetta - 18. В результате ревизии ликвидированы подродовые таксоны, предложенные ранее другими авторами, а также внесены коррективы по ряду родовых таксонов, созданных на основе анализа сведений о цестодах, принадлежащих к роду Raillietina s. 1. (ИНПА РАН)
Сформулированы положения о становлении и эволюции Neodermata, возникновение которых связано с переходом свободноживущих неофорных турбеллярий к паразитированию в жаберном аппарате первых позвоночных ещё до их разделения на бесчелюстных и челюсноротых. Сформулирована гипотеза о происхождении Neodermata от ранних триклад. Выделен новый отряд паразитических турбеллярий Urastomida. (ЗИН РАН)
Раскрыты механизмы видообразования у близкородственных видов иксодовых и краснотелковых клещей, образующих симпатрические пары. Разработаны филогенетические системы для нескольких групп акариформных клещей и установлен преимущественно коэволюционный путь филогенеза у нескольких таксонов перьевых клещей. (ЗИН РАН)

Экологические проблемы биоповреждений

Выявлено, что основным направлением повышения защитной эффективности смазочных материалов от коррозии, старения и биоповреждений является использование в их составе высокоэффективных комбинированных ингибиторов коррозии и отработанных масел. При этом в качестве пленкообразующих лакокрасочных защитных покрытий широко применяются полиуретановые и фторполиуретановые полимерные материалы. Впервые организована система экспериментальных исследований средств и способов обеспечения сохраняемости техники, включающая комплекс ускоренных лабораторных и натурных испытаний, основанный на стандартных и новых, разработанных в лаборатории, методиках. (ИПЭЭ РАН)
Составлен определитель науплиальных личинок усоногих раков Черного моря и науплиальных и циприсовидных личинок усоногих раков Белого моря. Показано, что обитающие в Черном море популяции Verruca spengleri относятся к тому же виду и подвиду, что и популяции из Средиземного моря и Атлантики. Работа проведена совместно с Институтом биологии южных морей (Украина) и МГУ. Уточнен каталог усоногих раков в обрастании Мирового океана. Подготовлен первый том Каталога фауны обрастания Мирового океана. (ИПЭЭ РАН)
Исследования сообществ и взаимосвязей между организмами макрообрастания на корпусах судов дальнего плавания показали совпадение положения областей минимальных давлений и максимальных биомасс. Более равномерное по горизонтали распределение давления на большей части корпуса быстроходных судов может привести к снижению степени агрегированности при увеличении скорости движения. Смещение наибольшей биомассы в кормовую часть судна при увеличении скорости может быть следствием увеличения градиента давления. Степень агрегированности обрастания положительно коррелирует с продолжительностью эксплуатации судов между докованиями. Полученные результаты могут быть использованы при разработке противообрастающих покрытий судов. (ИБМ ДВО РАН)
Впервые выделены и определены диатомовые водоросли с токсичных поверхностей противообрастающих красок, выявлены особенности их морфологии. Проведены исследования кинетики выхода биоцидов из 10 видов противообрастающих покрытий и динамики их обрастания в различных климатических зонах, что позволило впервые выявить влияние гидрологических и гидрохимических факторов на работу покрытий в море и описать эти процессы с помощью математических моделей. Полученные результаты позволяют прогнозировать эффективность противообрастающих красок в различ-ных морях. (ИПЭЭ РАН)






НАУКИ О ЗЕМЛЕ

ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА, ГЕОХИМИЯ И ГОРНЫЕ НАУКИ
[Академик-секретарь Отделения академик Д.В.Рундквист]

Геология

Стратиграфия и палеонтология. Многолетнее комплексное изучение древнейших вулканогенно-осадочных образований Земли в пределах Балтийского щита создало важнейшую базу обоснования современных стратотипов архея и протерозоя (ИГГД РАН, ИГ КарНЦ РАН и ГИ КНЦ РАН). Для стратотипов среднего и верхнего рифея значительно расширена микрофитологическая характеристика, выявлен ряд биостратиграфических рубежей в последовательности органостенных микрофоссилий, уточнены возможности Sr-изотопной хемостратиграфии (ИГГД РАН, ГИН РАН); для каратауской серии рифея установлены три типа разрезов (ИГ УНЦ РАН). Первостепенное значение для Евразии и других материков приобрели результаты новых исследований по палеонтологии, биостратиграфии, седиментологии и палеоклиматологии венда: по стратотипическому региону Беломорья (ПИН РАН, ИГГД РАН), по тиллитам Западного Урала (ГИН РАН); в Западной Монголии установлен наиболее полный разрез вендской системы в Азии (СО РАН).
Фундаментальное значение для стратиграфии позднего докембрия, фанерозоя и нефтяной геологии Сибири имеет начавшая издаваться 9-томная серия посистемных монографий, а также новая концепция развития биосферы (ОИГГМ СО РАН). Завершена и опубликована крупная монография по брахиопадам нижнего и среднего девона Урала, важная для зональной стратиграфии (ИГГ УрО РАН). Выдвинуты на новые международные стандарты граница карбоновых визейского и серпуховского ярусов и нижняя граница пермского кунгурского яруса (ИГ УНЦ РАН и ИГГ УрО РАН). Проведенный анализ сакмарско-раннетриасового и позднемелового этапов эволюции климата Земли имеет несомненно и прогностическое значение (ГИН РАН). Издана монография «Радиоляриевая биостратиграфия юры и мела России» (ИЛ РАН). Мел-палеогеновый климатический кризис получил новое освещение в свете изучения уникальной динозавровой фауны и среды обитания в Приамурском регионе (АмурКНИИ ДВО РАН и др.). Раскрыто батиметрическое влияние на ход формирования раковины юрских фораминифер (ИГ ДНЦ РАН). Большое значение имеет новая детальная стратиграфическая схема верхнеплиоценовых и четвертичных отложений юга Средней Азии в связи с определением границы между неогеном и кватером. Биоразнообразие мелких позвоночных примерно этого же времени рассмотрено на примере другого региона Евразии (ГИН РАН). Новейшая климатостратиграфическая летопись раскрыта на ряде природных объектов Камчатки (вулканы, озера). (ИВ, ДВО РАН, ИВГиГ ДВО РАН)
Докембрий. Установлена кратковременность проявления эндогенных процессов на конвергентных границах литосферных плит Лапландско-Колвицкого коллизионного пояса. Определена длительность цикла плутоно-метаморфической активности в Свекофеннском аккреционном поясе в Северном Приладожье. Уран-свинцовым методом датирования циркона из интрузий и анатектических мигматитов показало, что продолжительность свекофеннского цикла была всего 20-25 млн. лет. (ГИ КНЦ РАН, ИГГД РАН)
Издана Геологическая карта Фенноскандинавского щита масштаба 1:2 000 000, в которой впервые скоррелированы докембрийские образования на основе новых геохронологических данных и современных представлений о развитии докембрия. (Геологические службы Финляндии, Швеции, Норвегии, ГГУП "Минерал", ИГГД РАН, ИГ КарНЦ РАН, ГИ КНЦ РАН).
Изотопно-геохимическое изучение известняков бакальской свиты Южного Урала с применением методов Rb-Sr и Pb-Pb впервые показало, что в раннем рифее, в эпоху 1400-1460 млн. лет, изотопное отношение стронция (87Sr/86Sr) в морской воде варьировало в интервале 0.70456 – 0.70481. Это указывает на преобладание в это время мантийного потока стронция. (ИГГД РАН)
Установлен неоархейский возраст (2780±10 млн. лет) бонинитовых ассоциаций Хизоваарской и Ириногорской структур Северной Карелии, что позволяет рассматривать их среди древнейших офиолитовых комплексов Земли и меняет представления о геодинамической обстановке в зоне сочленения Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса в неоархее. (ГЕОХИ РАН, ГИН РАН, ИГЕМ РАН)
Геотектоника, геодинамика. Разработана концепция вертикальной аккреции и выполнено исследование этого явления в земной коре и в первую очередь, на границе «фундамент/чехол». Оно представляет собой один из факторов, определяющих динамичный характер горизонтальной делимости (расслоенности) коры. Динамизм выражается в смещении под воздействием деформационных процессов, метаморфизма, магматизма первичных разделов и переходе пород из одной оболочки, к которой они принадлежали по условиям своего формирования, в другую, которой они соответствуют с точки зрения их новых физических характеристик. (ГИН РАН)
Издана монография «Тектоника континентов и океанов», которая является наиболее полным обобщением новейших геотектонических идей. (ИЛ РАН)
Тектонический синтез для севера Евразийского континента показал, что в Баренцевоморском бассейне, включая Печорскую, Мезенскую плиты, происходило рифтообразование в предпозднедевонское, позднепермское-триасовое и кайнозойское время. (ИГ КомиНЦ УрО)
Установлено, что Уральский гравитационный «супермаксимум» объясняется залеганием габбровых массивов, подобных массивам Платиноносного пояса, на глубине нескольких километров под толщами Ирендыкской островной дуги. (ИГГ УрО РАН, ИГФ УрО РАН)
На основе решения обратных задач в сферической постановке построена трехмерная геофизическая модель литосферы Фенноскандинавии и прилегающих областей до глубины 54 км. Рассмотрены общие теоретические подходы и новые численные алгоритмы комплексной интерпретации геофизических данных. Сформулированы задачи комплексной геофизической интерпретации, опирающейся на вероятностные взаимосвязи между искомыми физическими параметрами среды. (ГИ КНЦ РАН)
Для Восточно-Европейской платформы проведена реконструкция плиоцен-четвертичного поля напряжений и деформаций, выполненная с помощью специально разработанного метода тектонического стресс-мониторинга. Эти исследования позволили наметить границу между между зонами влияния Альпийского и Уральского поясов в центральных районах платформы, совпадающую с Окско-Цнинским валом. (ГИН РАН)
Завершена работа над составлением международной тектонической карты Каспийского моря масштаба 1:2 500 000. (ИЛ РАН)
Показано, что современная структура территории Восточной Сибири образована в результате последовательного причленения к Сибирскому континенту разновозрастных орогенных поясов. Их первоначальная конфигурация и положение относительно континента были простыми. Деформация поясов, происходившая при ведущей роли крупноамплитудных сдвигов, сопровождавшихся чешуйчато-надвиговыми дислокациями, привела к разобщению поясов на фрагменты, нередко рассматривавшиеся в качестве самостоятельных микроконтинентов. (ИГ ОИГГМ СО РАН)
Разработана новая модель геодинамической эволюции территории Алтая в позднем кайнозое. (ИГ ОИГГМ СО РАН)
Составлена Геодинамическая карта Северо-Восточной Азии в масштабе 1:5 000 000, с выделением разновозрастных террейнов и перекрывающих и прорывающих их комплексов. Карта позволяет с единых позиций анализировать структуру и эволюцию Азии. (ИГ ОИГГМ СО РАН, ИЗК СО РАН, ИГХ СО РАН, ИГАБМ СО РАН, ГИН ОИГГ СО РАН)
По данным детальных профилей методом отраженных волн выполнены реконструкции строения осадочного чехла и глубинных слоев коры Охотоморской плиты. Рассмотрено ее положение в структурах Дальнего Востока, особенности границ сочленения с другими плитами, построены структурные карты акустического фундамента Охотского моря и глубинные разрезы, оценены перспективы нефтегазоносности. (НИГТЦ ДВО РАН)
По геолого-геофизическим данным показано наличие океанического плато в центральной части Охотоморской плиты. (ИЛРАН)
Предложена новая интерпретация тектонической природы Ханкайского массива Приморья, как рифейского складчатого сооружения, а не кратона, как считалось ранее, с возрастом протолитов метаморфических пород 1318 ± 184 (Sm-Nd метод) и возрастом метаморфизма 733 ± 25 млн.лет. (ДВГИ ДВО РАН)
На территории Северо-Восточного Кавказа намечена причинно-следственная связь локализации сейсмически активных зон с геотермическими аномалиями. Очаги землетрясений и разломы образуются в районах, где существовали области аккумуляции энергии, одним из источников которой является тепловая энергия. (ИГ ДНЦ РАН)
Составлена модель крупного разрывного нарушения, способного генерировать сильные сейсмические толчки и быстрые крупноамплитудные смещения крыльев. (ИЗК СО РАН)
Разработана новая методика предсказания техногенных сейсмических событий на основе выявления ранее не изучавшихся короткопериодических волновых процессов. (ИГД УрО РАН)
Литологическое и изотопно-геохимическое изучение отложений плейстоценовой трансгрессии Каспийского моря (13200-11900 лет), показало ее катастрофический характер. Это существенно дополняет представления об эволюции Каспийского бассейна во времена, близкие к библейскому потопу и эпохе катастрофического поднятия уровня Атлантики. (ГИН РАН)
Геология и геохимия дна океана. По материалам морских экспедиций на НИС «Академик Н.Страхов» и «Академик Иоффе» доказано существование в Центральной Атлантике системы разломов нового типа – правых сдвигов или сбросо-сдвигов северо-западного простирания. Разломы пересекают все структуры океана, в том числе рифтовые долины с формирующейся океанической корой и активные части трансформных разломов. (ГИН РАН) В осевой зоне Срединно-Атлантического хребта с асейсмичными зонами, в районе разлома Сьерра-Леоне (Экваториальная Атлантика) открыта гидротермальная система с температурами 205-226°С и проявлениями сульфидного оруденения. Полученные данные позволяют рассматривать этот район в качестве перспективного на открытие месторождения сульфидных руд. (ГИН РАН, ИГЕМ РАН)
Обоснованы представления о гетерогенной структуре дна морей Западной Антарктики, формировавшейся в результате деструкции континентального моста между Южной Америкой и Антарктидой в условиях регионального растяжения, инициированных фокусированными мантийными воздыманиями. (ГЕОХИ РАН)

Геофизика

Математическая геофизика. Создана принципиально новая (смешанная детерминистски-статистическая) теория определения вектора помехи в заданном векторе . (ИФЗ РАН)
На основе ранее разработанной ОИФЗ РАН новой теории и методов интерпретации геофизических данных созданы и опробованы на большом числе примеров компьютерные технологии построения метрологических и интерпретационных аналитических аппроксимаций элементов гравитационного и магнитного полей, а также рельефа поверхности Земли. (ИФЗ РАН)
Получен фундаментальный результат, резко сужающий рамки физических приложений каскадных моделей Мандельброта. Доказано, что если математическое представление поля диссипации не зависит от определяющего дискретизацию среды параметра ветвления С, то оно не является мультифракталом. Это указывает на необходимость изучения каскадов со случайным параметром С. (МИТП РАН)
Планетарная геофизика. На основании комплексного анализа данных гравиметрии, сейсмологии, магнитометрии и астрономии обоснован приливной механизм вынужденных перемещений внутреннего ядра (ВЯ) в теле Земли и показано, что ВЯ имеет осевое вращение, отличное от вращения Земли в целом. Указанные перемещения ВЯ астрономы регистрируют как процесс изменения широт, периодичность которых полностью соответствует периодам возмущения Солнцем орбитального движения Земли вокруг центра масс системы Земля-Луна (412-437 суток, 6-7 лет, «Z–член»). Реальность перемещений ВЯ подтверждается сопутствующими перемещениями оси вращения в теле Земли. Диапазон перемещений ВЯ порядка 10 метров, мощность процесса перемешивания окружающего расплава 1019 эрг/с. (ИФЗ РАН, ИДГ РАН)
По данным об амплитудах и фазах вынужденной нутации и суточных земных приливов построены новые модели вязкости нижней мантии. Показано, что эти модели хорошо согласуются с данными о вековом замедлении скорости вращения Земли. Найдены области допустимых значений вязкости нижней мантии, в которых значения динамического сжатия всей Земли и границы ядро - мантия согласуются с новыми данными, полученными из анализа высокоточных радиоинтерферометрических наблюдений нутации Земли. (ИФЗ РАН)
Создан и опробован комплекс программ для вычисления сфероидальных колебаний в многослойных средах. (МИТП РАН, ИММ УрО РАН)
Предложена принципиально новая модель генерации тепла и сверхглубинных флюидов в жидком ядре Земли. На основе разных реологических свойств жидкого ядра, мантии и твердого ядра, градиентов температуры, давления и разной скорости вращения жидких слоев относительно друг друга делается вывод о генерации теплоты за счет внешнего и внутреннего трения в жидком ядре Земли. Генерация тепла приводит к взрывам, что сопровождается в стационарном режиме отделением плюмов, а при потере устойчивости - выбросом суперплюмов. (ИЗК СО РАН)
На основе серии экспериментов по моделированию характерного комплекса структур - окраинных морей и островных дуг - построена феноменологическая модель образования этих структур, объясняющая их основные особенности: малые глубины морей, аномалии силы тяжести и тепловых потоков, приуроченность к границе «континент-океан». (ИДГ РАН)
В результате расчетов выявлены существенные флуктуации состава и массы примитивной атмосферы Земли, перманентно создаваемой за счет ударной дегазации. Установлено, что атмосфера на этой стадии содержала СО, СО2, N2, SO со следами аммиака и водяного пара при весьма сильной общей запыленности. (ИДГ РАН)
Сейсмология. На основе анализа пространственно-временной структуры сейсмичности, разломной тектоники, геолого-геофизического строения и геодинамики Иран-Кавказ-Анатолийского региона оконтурены протяженные линеаментные зоны, характеризующиеся упорядоченной и генетически связанной сейсмичностью и ярко выраженными миграционными процессами. (ИФЗ РАН)
Впервые выделены и идентифицированы гидроакустические сигналы в океане, исходящие из области подготовки сильного подводного землетрясения. Выявлен и объяснен феномен сейсмической генерации крупных температурных аномалий в океане над эпицентром подводного землетрясения. (ИО РАН)
Предложен поляризационный метод регистрации сейсмомагнитных сигналов и обнаружено возбуждение магнитных колебаний поверхностными волнами Лява. Полученный результат открывает возможность изучать методами магнитометрии электрокинетические свойства горных пород в естественном залегании. (ИФЗ РАН)
На основе изучения природы тонкой структуры сейсмограмм техногенной сейсмичности предложены кинетические методы распознавания природы и параметров спектров возможной техногенной сейсмичности, перспективные для использования при мониторинге горнорудных и нефтегазовых регионов. (ИГЭ РАН)
Электромагнитное поле Земли. На основе методов распознавания образов разработана система трехмерной интерпретации магнитотеллурических данных мониторинга макропараметров активных разломов земной коры. (ИГЭМИ ОИФЗ РАН)
В ракетном геофизическом эксперименте "Северная звезда", выполненном российскими и американскими специалистами, впервые надежно зарегистрирован и исследован эффект сверхкритической ионизации плазменного потока. Это объясняет природу образования множественных плазмоидов в хвосте магнитосферы Земли. (ИДГ РАН)
Выявлена закономерность в диэлектрических свойствах мерзлых дисперсных сред. Вблизи критической температуры происходит резкое изменение действительной и мнимой частей относительной диэлектрической проницаемости и наблюдается исчезновение электропроводности (т.е. перколяция). (ЧИПР СО РАН)

Геохимия

Экспериментальная минералогия, петрология и геохимия. Впервые установлено явление низкотемпературной структурной изменчивости углеродных фаз при нормальном давлении, при нагревании в интервале температур 150-7000С с максимальной интенсивностью процесса при 240-3500С. (ИГ КомиНЦ УрО РАН)
Экспериментальные исследования равновесия железосодержащий расплав (ферробазальт) + металлическая фаза (железо) + графит + водород при давлениях 3.7 ГПa, и температурах 1520-1600oC позволяют утверждать, что в результате плавления восстановленной мантии выплавляются магмы, содержащие более окисленные формы углерода и водорода, чем в самом мантийном источнике. Доказано, что плавление ранней мантии в условиях низких значений потенциала кислорода является возможным механизмом первичного поступления H2O и CO2 на поверхность планеты. (ГЕОХИ РАН)
Впервые экспериментально (Р=7.5-8.0 кбар, Т=750оС) воспроизведена гранитизация амфиболитов, вызванная инфильтрационным потоком растворов и представляющая фельдшпатизацию амфиболитов, неизохимическое интерфациальное парциальное плавление и полное замещение амфиболитов гранитным расплавом. (ИЭМ РАН)
Экспериментально изучены фазовые соотношения в системе Na-Al-Si-O-F-H2O и растворимость фтора в алюмосиликатном расплаве в зависимости от содержания воды при Т=800оС, Р=1кбар. Установлена область расслоения расплава на две несмешивающиеся жидкости: алюмосиликатный и солевой фторидный расплавы. Впервые обнаружено, что солевой фторидный расплав имеет криолитовый состав (Na3AlF6) в случае равновесия с «гранитным» алюмосиликатным расплавом и виллиомитовый состав (NaF) в равновесии с «сиенитовым» расплавом. (ИЭМ РАН)
Впервые получены экспериментальные данные по влиянию высоких давлений Ar, Н2О и СО2 на вязкость силикатных расплавов и стекол в широком интервале температур (500о-1500оС) и давлений. Показано, что под давлением Ar и СО2 вязкость расплавов снижается незначительно (на ˜50-70%), тогда как под давлением H2O она снижается на несколько порядков величины. (ИЭМ РАН)
Разработан метод расчета влияния давления на b2H- фактор воды и проведена оценка этого влияния в интервале температур 0 – 600оС и давлений 1 – 1000 бар. Впервые установлено, что при температурах выше критической при низких плотностях b2H- фактор растет с давлением, а при высоких плотностях уменьшается с увеличением давления. При температурах ниже критической производная b2H-фактора по давлению отрицательна в жидкой фазе и положительна в газовой. (ГЕОХИ РАН)
Минералогия. Разработан комплекс экспериментальных процедур, позволяющий быстро и с наименьшими затратами определить оптимальные условия для выращивания высококачественных кристаллов минералов в гидротермальных растворах. (ИЭМ РАН)
Электрохимическими методами исследованы механизм и кинетика электродных реакций ионов хрома, ванадия и церия в различных степенях окисления на твердых электродах различной природы. Найдены электродные реакции, позволяющие проводить высокоточное определение макросодержаний этих элементов. (ГЕОХИ РАН)
При изучении кристаллических включений в алмазах месторождения Снэп Лейк, (Канада) установлена примесь майджоритового компонента в гранатах, что является прямым петрологическим свидетельством существования аномально больших мощностей (свыше 300 км) литосферы древних платформ и заметно меньшей степени истощенности и дифференцированности ультраосновного субстрата литосферной мантии юга кратона Слейв в сравнении с этими характеристиками для Сибирской платформы и Южной Африки. (ИМП ОИГГМ СО РАН)
Экспериментально реализована совместная кристаллизация алмаза и граната, при этом впервые смоделированы условия захвата микроалмазов кристаллами граната. В экспериментах при Р=5.7-7 ГПа и Т=1420-1700°С в качестве среды кристаллизации алмаза использовали непосредственно пироксен-карбонатную породу из месторождения Кумды-Коль Кокчетавского массива. Обоснована определяющая роль водосодержащего карбонат-силикатного расплава в процессе генезиса метаморфогенных алмазов. (ИМП ОИГГМ СО РАН)
По соотношению изотопов углерода и азота (d13С/d15N), а также d13С и суммарного содержания азота, получена возможность однозначного отличия метаморфогенных микроалмазов от алмазов из кимберлитов и лампроитов, что имеет принципиальное значение для диагностики алмазов неопределенного генезиса песчаной размерности из ряда россыпных источников, известных в мире, перспективных для выявления новых проявлений метаморфогенных алмазов. (ИМП ОИГГМ СО РАН)
Разработана методика исследования процессов поглощения микроэлементов минералами в условиях роста кристаллов из гидротермальных растворов. Получены данные по формам нахождения микроэлементов, исследованы взаимосвязи между изоморфизмом, эндокриптией и сорбцией элементов в минеральных системах с целью обоснования явления «улавливания» примесных элементов кристаллами сульфидных и силикатных минералов с дислокационными дефектами. (ИГХ СО РАН)
Открыт ряд новых минеральных видов, что значительно расширяет существующие представления о формах существования химических элементов в земной коре. Среди них: бушмакинит Pb2Al(PO4)(VO4)OH – минерал из группы бракебушита с индивидуализированными позициями в структуре фосфатной и ванадатной групп, обнаруженный в зоне окисления Березовского золоторудного месторождения; телюшенкоит CsNa6[Be2Al3Si15O39F2] – цезиевый силикат структурно близкий к лейфиту, найденный в щелочном массиве Дара-и-Пиоз, Таджикистан; новгородоваит Ca2(C2O4)C2 .2H2O – водный оксалат-хлорид кальция (ММ РАН); брадачекит - Na Cu4 (AsO4)3. (ИВ ДВО РАН, СПбГУ)
Геохимия, петрология, рудоносность магматических процессов. Обосновано выделение полихронной Центрально-Азиатской внутриплитной редкометальной магматической провинции, формировавшейся в интервале 720 – 100 млн. лет (с позднего рифея до позднего мела). В истории ее развития выделен последовательный ряд эпох редкометального магматизма: позднерифейской, ранне-среднепалеозойской, позднепалеозойской, ранне- и позднемезозойской. Показано, что ранняя эпоха связана с распадом Родинии под воздействием Тихоокеанского суперплюма. Более поздний редкометальный магматизм обусловлен взаимодействием Сибирского палеоконтинента и его складчатого обрамления с мантийными плюмами Азиатского суперплюма. Установлено время (720 – 660 млн. лет) и место (южный край Сибирской - северный край Лаврентийской платформ) раскола, вызванного распадом Родинии и разделившего Лавразийскую часть суперконтинента на Сибирский и Лаврентийский террейны. (ИГЕМ РАН)
Установлено, что впервые в истории Земли щелочной магматизм проявлен в позднем архее. В протерозое щелочные породы пользовались ограниченным распространением. С венда их роль растет, достигнув максимума в конце мезозоя и кайнозое. Появление щелочных пород связывается с началом широкомасштабной субдукции, а возрастание их распространенности в конце протерозоя и фанерозое - с проникновением субдуцируемых пластин во все более глубокие горизонты нижней мантии и подъемом плюмов с этих уровней вплоть до пограничной зоны мантии и ядра в новейшее время. (ГЕОХИ РАН)
Экспериментально изучены процессы миграции и аккумуляции железосульфидных фаз под действием силы тяжести при частичном плавлении вещества. Показано, что смесь кристаллов оливина, основного силикатного и железосульфидного расплавов при высокотемпературном центрифугировании, в присутствии графитового буфера дифференцируется по плотности. (ГЕОХИ РАН)
Разработаны модели двухфазной фильтрации системы вода–газ через контакт пористых сред с различной проницаемостью с учетом гравитационного поля, капиллярного давления, либо неравновесного выделения газа в процессе фильтрации.
В расплавных включениях верлитов (зап. Айфель, Германия) методами ядерного и ионного микрозонда установлено наличие природных расплавов высокого давления (15-25 кбар) характеризующихся сильным обогащением углеродом (до 7 масс% СО2) и наиболее несовместимыми литофильными элементами (Ba,Th, легкие редкоземельные элементы, Nb, Sr). (ГЕОХИ РАН)
Завершена и подготовлена к печати монография «Основы физической геохимии», представляющая единственное в мировой литературе полное оригинальное изложение теоретических основ и методов физической геохимии. (ИЭМ РАН)
Обосновано многообразие источников магм щелочных гранитоидов и их вулканогенных аналогов. Предложена первая изотопно-геохимической систематика, предполагающая участие в их образовании деплетированной мантии DМ и HIMU, обогащенной мантии EMI и EMII и их комбинаций, континентальной коры. (ИГЕМ РАН)
На основании изучения расплавных включений в минералах базальтов Ключевского вулкана впервые получены прямые свидетельства происхождения островодужных известково-щелочных базальтов из первично высокоглиноземистых магм. Предложена модель кристаллизации высокоглиноземистых базальтов в условиях быстрого декомпрессионного подъема магмы. (ИВ ДВО РАН)
Установлено, что воздействие карбонатных вмещающих пород на редкометальные магматические расплавы обуславливает обогащение гранитоидов (и особенно сподуменовых пегматитов) Ca, Sr, REE, C, CO2, CH4 и обеднение F, H2O. Это меняет представление об устойчивых минералого-геохимических характеристиках литиеносных гранитов. (ИГХ СО РАН)
Дан успешный краткосрочный прогноз сильного извержения одного из наиболее активных и опасных андезитовых вулканов-гигантов Камчатки - Шивелуч. Исследовано влияния на окружающую среду состава продуктов извержения и последствия прохождения пирокластических потоков и лахар. (ИВ ДВО РАН)
На основе разработанного варианта калий-аргонового метода датирования новейших вулканических пород выделены 3 этапа главной активности вулкана Арагац: 970-890, 740-680 и 560-450 тыс. лет. Длительность его активного вулканизма сопоставима с установленной ранее периодами активности других крупнейших центров вулканизма Кавказа - Эльбрусского и Казбекского. (ИГЕМ РАН)
Геохимия осадочных процессов. Выявлены особенности цикла углерода в полярных регионах, связанные с отложением специфических, характерных лишь для низкотемпературных условий аутигенных карбонатных минералов (икаит, глендонит) и конкреций. Установлено, что образование метастабильного карбонатного минерала икаита и его стабильной псевдоморфозы - глендонита обусловлено развитием в осадках активных биогеохимических процессов анаэробного диагенеза - редукции сульфатов, метанообразования и анаэробного окисления метана. Вследствие этих процессов возникают карбонатные минералы и конкреции, имеющие экстремально легкий изотопный состав углерода. (ГЕОХИ РАН)
Для северной части Карского моря получена изотопно-химическая характеристика углеводородных газов из осадков голоцена с глубины свыше четырех метров, показавшая, что вопреки существующим представлениям, глубокопогружённые осадки северной части Карского моря по значению концентраций метана и углеводородов С2-С5, характеру их распределения, проявлению биогеохимических процессов сопоставимы с исследованными ранее осадками из речной части меридионального разреза. (ГЕОХИ РАН)

Космохимия

В рамках выполнения работ по Федеральной космической программе «Фобос-грунт» уточнена модель Фобоса для аттестации его поверхности в месте посадки посадочного модуля. Проанализированы экспериментальные и теоретические данные по радиационной обстановке на поверхности Фобоса и в окружающем пространстве. Рассчитаны потоки галактических и солнечных космических лучей для Фобоса при минимуме и максимуме солнечной активности; рассчитан эффект экранировки космических лучей Марсом; рассчитана поглощенная доза радиации. Описана природа пылевой оболочки Марса; проведена оценка объема пылевого тора. Приведена пространственная распространенность космической пыли в окрестностях Марса, Фобоса, Деймоса. (ГЕОХИ РАН)
Оценена метеорная обстановка на дальних трассах полетов космических аппаратов, что является одним из важнейших критериев надежности выполнения космических миссий. На основе данных космических аппаратов «Пионер-10, -11», «Галилео», «Улисс» в районах, представляющих интерес для наших перспективных миссий, показано, что плотность метеороидов массой 10-8 – 10-9 г практически постоянна на расстояниях от 1 до 18 а.е.; частота ударных событий от пылевых частиц невелика (0,13- 0,5 ударов в день); вблизи планет частота ударных событий возрастает примерно на порядок; число метеороидов в диапазоне размеров от 35 mm до 10 см существенно падает с увеличением их массы. Результаты работы представлены в Росавиакосмос. (ГЕОХИ РАН)
По результатам совместного с Университетом Брауна (г. Провиденс, США) анализа радарных изображений Венеры, полученных космическим аппаратом «Магеллан», составлена и опубликована геологическая карта на обширную (11% поверхности планеты) область, опоясывающую ее по 30о с.ш. Результаты картирования подтвердили применимость ранее разработанной схемы стратиграфии Венеры к новым областям исследований, установили приуроченность ряда стратиграфических подразделений к определенным высотным уровням и выявили изменения с течением времени в характере и относительной важности различных типов геологических процессов. (ГЕОХИ РАН)
Экспериментально получены силикатные каплевидные выделения порфировой и колосниковой структуры в никель-железном расплаве, моделирующие хондры в хондритах, в результате чего решена проблема генетических взаимоотношений хондритов и железистых метеоритов. Во всех проведенных экспериментах в расплавах отчетливо проявилась железосиликатная несмесимость, свойственная хондритовому магматизму. (ИЭМ РАН)
Осуществлена комплексная сепарация на фракции по размерам зерен и поверхностной дефектности нанометрового досолнечного алмаза из метеорита Борискино СМ2. Установлено, что полученные фракции существенно различаются по изотопному составу и концентрации инертных газов, а также по изотопному составу углерода и азота. Выявленные особенности послужили основанием для вывода о наличии не менее двух генераций зерен досолнечного алмаза. (ГЕОХИ РАН)
Обнаружены и исследованы два новых метеорита лунного происхождения. Проведенные геохимические, минералогические и изотопные исследования показали, что метеориты могли быть выброшены из материкового района лунной поверхности с обратной стороны Луны. (ГЕОХИ РАН)
Рассмотрена проблема разного характера изотопных соотношений ксенона и криптона в атмосферах Земли и Марса: ксенон пятикратно масс-фракционирован, по сравнению с солнечным ксеноном, тогда как криптон в атмосферах планет идентичен солнечному криптону. Показано, что, по крайней мере, в случае легких изотопов криптона, происходит компенсация двух эффектов фракционирования в сильных ударных волнах: из-за усиления жесткости спектра ускоренных в ударных волнах частиц и из-за преимущественного ускорения более тяжелых ионов. (ГЕОХИ РАН)

Геоэкология

По результатам анализа данных по чрезвычайным ситуациям природного характера на территории России, установлены глобальные и региональные факторы роста природных катастроф, а также основные закономерности их пространственного распространения. Полученные данные (обобщенные в книге «Природные опасности и общество» многотомного издания «Природные опасности России») позволяют определить стратегические направления работ по снижению ущербов от природных катастроф. (ИГЭ РАН)
Разработаны теоретические подходы и общие принципы вероятностно-детерминированного прогнозирования и оценки природного риска от наиболее опасных экзогенных геологических процессов, учитывающие закономерное и случайное их развитие. Создана методика оценки степени опасности (по общей шестиградационной шкале), подготовлены методические рекомендации. Составлены и переданы в МЧС электронные карты по ряду регионов России опасности землетрясений, оползней, карста, селей, разрушения берегов морей и водохранилищ, просадок лессовых пород, геокриологических процессов и проект ГОСТа «Экологический риск. Термины и определения», который позволяет перейти к широкомасштабным научно обоснованным работам по прогнозной оценке и уменьшению социальных, экономических и экологических потерь. (ИГЭ РАН)
Исследования вертикального распределения радионуклидов в колонках донных отложений позволили впервые оценить скорости осадконакопления (на временном интервале до 50 лет) для зон эстуариев рек Енисея и Оби и прилегающей части Карского моря и выявить природу массированного антропогенного влияния речного источника на морские акватории в результате деятельности радиохимических предприятий Урала и Сибири. Установлено, что основным источником суммарной радиоактивности воды являются глобальные выпадения с учетом поступления терригенного материала с обширных дренажных территорий. Великие сибирские реки не являются основным источником загрязнения морской акватории радионуклидами. (ГЕОХИ РАН)
Сравнение полученных результатов по радиоактивности водной среды Карского моря с уровнем концентрации отдельных радионуклидов в Норвежском и Баренцевом морях, включая акваторию гибели атомной подводной лодки «Курск», свидетельствует, что радиоактивность соленых вод Карского моря связана, прежде всего, с переносом загрязнений поверхностными течениями из Ирландского и Северного морей за счет многолетних (в период 70 - 90-х годов) сбросов жидких радиоактивных отходов с зарубежных радиохимических заводов в Селлафилде и на мысе Ар. (ГЕОХИ РАН)
Показано, что с использование разработанного метода ультрафильтрационного фракционирования растворов через мембраны, в морской воде взвесь может сорбировать до 1% цезия, в эстуарных зонах за счет влияния дисперсного материала на взвеси может находиться до 10 - 20% цезия-137; для стронция-90 эти величины значительно меньше. Это означает, что с учетом коэффициентов распределения цезия-137 в системе "взвесь - вода" 102 - 104 с взвешенным дисперсным материалом может переноситься значительное количество данного радионуклида. (ГЕОХИ РАН)
Для захоронения радиоактивных отходов методом физического моделирования решена задача самопогружения тепловыделяющего контейнера и последовательной цепочки таких контейнеров в плавящейся гетерогенной среде. Установлены «критические» параметры среды которые обеспечивают погружение контейнера на расчетную глубину. (ИДГ РАН)
Разработаны математические модели долговременного безопасного захоронения отработанного ядерного топлива (ОЯТ), накопленного в регионе Европейского Севера России, с учетом различий его радионуклидного состава (236U, 237Np, 239,240,241Pu, 241Am, 79Se, 85Kr, 90Sr, 99Tc, 137Cs и др.). (ГоИ КНЦ РАН)
Проведено исследование пространственного распределения естественных радиоактивных изотопов в генетических горизонтах почв и горных породах Беломорско-Кулойского плато. Показано, что изотопный состав иллювиального горизонта почв наиболее полно соответствует изотопному составу подстилающих горных пород и что минимальные концентрации радиоактивных изотопов указывают на области развития кимберлитового магматизма. (ИЭПС УрО РАН)
Предложен экологически безопасный способ захоронения нефтешламов путем их закрепления на сорбционно-активный носитель на основе гидрослюд и с последующим смешением полученного нефтесодержащего гранулята с почвогрунтом в соотношении гранулят - почва не более 3:1. (ИППЭС КНЦ РАН)
Завершена разработка теоретической и методической базы ведения комплексного геоэкологического мониторинга трасс газопроводов. Создан проект производственного мониторинга трассы газопровода Россия -Турция (Краснодарский и Ставропольский участки) на базе современных геоинформационных технологий и оперативного анализа дистанционных и наземных данных. (ИГЭ РАН)

Минерально-сырьевые ресурсы

Твердые полезные ископаемые. Впервые с использованием петролого-геохимических критериев оценены перспективы алмазоносности кимберлит-лампроитовых проявлений севера Восточно-Европейской платформы и намечены наиболее перспективные площади для поиска алмазов. Установлено возрастное различие алмазоносносного магматизма северного и южного полушарий Земли: в южном полушарии (Южная Африка, Австралия) фиксируются два импульса алмазоносного магматизма – протерозой (1-2 млрд. лет) и мезо-кайнозой (140-17 млн. лет), тогда как в северном (Восточно-Европейская, Сибирская, Северо-американская платформы) максимум фиксируется в нижнем и среднем палеозое. (ИГЕМ РАН)
Разработана концепция размещения потенциально алмазоносных щелочно-ультраосновных магматических пород Тимано-Североуральского региона, основанная на позициях раннедокембрийской геодинамики. Показано, что в раннем протерозое максимальная толщина континентальной коры достигала 220 км во внешней зоне раннепротерозойской палеосубдукции на севере Полярного Урала, что способствовало образованию алмазоносных расплавов. (ИГ КомиНЦ УрО РАН)
Получены минералого-геохимические подтверждения (обнаружено несколько зерен алмазов, значительное число высокохромистых пиропов алмазной ассоциации с содержанием Cr2O3 до 11 %, хром-диопсиды, муассаниты, цирконы) алмазоносности восточной части Кольского полуострова. Установлены алмазоносные трубки, кимберлитоподобные породы – коренные источники алмазоносных россыпей, приуроченных к прибрежно-морским низменностям. Выделены перспективные россыпеконтролирующие структуры. (ГИ КНЦ РАН)
Разработана геодинамическая модель флюидных рудообразующих систем, раскрывающая причинные связи рудной специализации и продуктивности этих систем, условий их зарождения и эволюции при различных геодинамических режимах развития рудоносных территорий (интраконтинентального прогибания, рифтогенеза и орогенеза). На примере золоторудных месторождений показаны закономерности сонахождения крупных и мелких месторождений в зеленокаменных поясах, фанерозойских подвижных зонах и молодых вулканических областях. (ИГЕМ РАН)
Разработана концепция реювенации золотого оруденения вулканогенных поясов. Выделены реювенированные ряды рудных формаций. Показано, что реювенация может иметь внутристадийный, стадийный и этапный характер. Показано, что реювенированные месторождения свойственны всем окраинно-континентальным поясам, в ходе развития которых каждая вулканоплутоническая стадия инициировала новую фазу реювенации с изменением типоморфных свойств ранее отложившихся минеральных ассоциаций. (СВКНИИ ДВО РАН)
Созданы правовые и геолого-экономические основы для освоения месторождений новой Кольской Rh-Pt-Pd провинции крупнейшего Федорово-Панского массива. (ГИ КНЦ РАН, совместно с ЗАО «Пана»)
Выявлены условия локализации оруденения, минерального состава руд и околожильных изменений, оценены физико-химические параметры урановорудного месторождения типа «несогласия» Карку (Карелия). Разработана генетическая модель и созданы теоретические предпосылки для выявления аналогичных крупнейших по запасам месторождений с уникально богатыми рудами других регионов. (ИГЕМ РАН)
Установлено, что высокоглиноземистые кварциты формируются при взаимодействии нагретых метеорных вод с кислыми породами. Кислотное выщелачивание происходит при их реакции с «кипящим» флюидом, испытавшим «кислотно-щелочное расслоение»: в зоне вскипания образуется щелочной слой (область рудообразования), а выше, в “подэкранной области” - кислотный “слой”, формирующий кварцитовую надрудную “шляпу” представляющую собой индикатор медно-порфировых, полиметаллических и золото-серебряных руд, расположенных на глубине. (ИТиГ ДВО РАН)
Проведен геолого-экономический и минерально-технологический анализ горючих, рудных и нерудных полезных ископаемых Тимано-Североуральского региона. Разработана концепция освоения минерально-сырьевого потенциала Республики Коми и сопредельных регионов, послужившая основой для разработки «Экономической программы правительства РК на 2001-2005 и последующие годы». (ИГ КомиНЦ УрО РАН)
Углеводороды (УВ). Детализированы представления о процессах нефтегазообразования и нефтегазонакопления, предложен ряд новых моделей формирования месторождений нефти и газа. Установлено, что среди бассейнов палеозойской эпохи отложения бассейнов среднего палеозоя характеризуются повышенной продуктивностью (ИГНГ ОИГГМ СО РАН); уточнено влияние структур центрального типа и палеорифтогенов на формирование складчатости и нефтегазоносность Восточного Предкавказья (ИГ ДНЦ РАН); разработана классификация разломов по их роли в формировании скоплений УВ (ИГ ДНЦ РАН); показана возможность повышения надежности хроногеохимического прогноза нефтегазоносности при учете геофлюидодинамики осадочных бассейнов (ИПНГ РАН); установлено снижение коэффициента проницаемости консолидированных песчаных пород-коллекторов при образовании природных газов (ИГНГ ОИГГМ СО РАН); получены численные значения пределов соотношений микроэлементов в рассеянном органическом веществе пород, характерные для верхней и нижней границ главной зоны нефтеобразования (ИПНГ РАН); предложена модель фазовых преобразований УВ в процессе глобального геохимического круговорота. (ИПНГ РАН )
Исследованы закономерности строения и перспективы нефтегазоносности различных нефтегазоносных территорий России. Создана региональная клиноформная модель неокомских продуктивных отложений Западной Сибири (ИГНГ ОИГГМ СО РАН). Обнаружены новые очаги генерации нефтей в палеозойских отложениях Нюрольской впадины Западной Сибири (ИПНГ РАН); предложена новая модель строения Московской синеклизы (ИПНГ РАН); разработаны седиментационные модели природных резервуаров и оценены наиболее благоприятные условия нефтегазонакопления в пермском терригенном нефтегазоносном комплексе Тимано-Печорского бассейна (ИГ Коми НЦ УрО РАН); дан прогноз размещения перспективных ловушек углеводородов в пределах Предгорного Дагестана (ИГ ДНЦ РАН); оценен природный углеводородный потенциал осадочных бассейнов Хабаровского края и сопредельного шельфа (ИТиГ ДВО РАН); выполнена геолого-экономическая оценка углеводородного потенциала Северо-Охотского бассейна (СВКНИИ ДВО РАН); уточнены контуры ряда месторождений на о. Сахалин. (СВКНИИ ДВО РАН)
Даны предложения по оптимизации процессов разработки месторождений нефти и газа. Обоснована методика повышения нефтеотдачи за счет макродиспергирования нефти (ИПНГ РАН); предложен метод прогноза распределения остаточной нефти на основе учета закономерности блокирования нефти в техногенно-измененных пластах (ИПНГ РАН); разработаны новые математические методы, описывающие процесс вытеснения УВ в случае переменной проницаемости для различных технологий добычи (ИПНГ РАН); получено новое обобщенное уравнение состояния Пенга - Робинсона, значительно повышающее предсказание фазового поведения систем в окрестностях критической точки (ИПНГ РАН); установлено, что вибросейсмическое воздействие на продуктивный пласт вызывает долговременное (до двух лет) увеличение добычи нефти (ИГД СО РАН).
Разработана «Стратегия развития топливно-энергетических ресурсов Дальневосточного экономического района до 2020 г.», которая содержит сводку по ресурсному потенциалу базовых отраслей топливно-энергетического комплекса Дальнего Востока. Проанализированы материалы по горючим полезным ископаемым, гидроресурсам, возобновляемым нетрадиционным источникам. Обсуждены проблемы, возникшие в процессе составления и реализации проектов, связанных с добычей нефти и газа в Охотоморском регионе. Предложены реальные пути выхода из энергетического кризиса на Дальнем Востоке. (ОРГиГ АНЦ ДВО, другие институты ДВО РАН)

Горные науки

Разработка месторождений полезных ископаемых. На основе новой методологии управляемого техногенного преобразования недр обоснован выбор стратегии их освоения, обеспечивающей повышение эффективности использования минеральных ресурсов путем комплексирования параметров различных способов освоение месторождений. (ИПКОН РАН)
Применительно к угольным пластам, разработана математическая модель фильтрации газа (шахтного метана), учитывающая особенности деформационных и сорбционных процессов, и программа ее численной реализации. (ИПКОН)
На основе данных геодинамического мониторинга геомеханического пространства действующих рудников разработана методика прогноза горно-тектонических ударов и техногенных землетрясений, определены способы их предупреждения. (ГоИ КНЦ РАН)
Применительно к россыпным месторождениям разработана аналитическая модель процесса миграции компонентов в обводненной горной массе. В итоге созданы теоретические основы новой технологии формирования обогащенного пласта техногенной россыпи. (ИГД ДВО РАН)
Установлена закономерность распределения динамических явлений с различной сейсмической энергией в массиве в зависимости от энергии взрывов и очередности взрывания. Снижение интенсивности динамических явлений на рудных месторождениях достигается периодичностью проведения крупномасштабных взрывов, а также последовательностью и скоростью выпуска горной массы из очистных блоков рудников. (ИГД СО РАН)
Установлено, что шламы фабрик галургической переработки каменной соли на Верхнекамском месторождении могут рассматриваться как техногенное сырье на золото и платину. Среднее содержание золота в шламе составляет 1,48 г/т, платины – 0,97 г/т, что значительно выше средних кондиций для россыпных месторождений (около 0,2 г/т). (ГИ УрО РАН)
Разработана новая математическая модель оптимального режима гидрирования и окисления угля с предварительной пропиткой его в растворах солей тяжелых металлов-катализаторов (молибдена, хрома и др.). Модель позволяет более точно оценить влияние распределения в угле металла и его окислов на технологию его переработки. (ИУУ СО РАН)
Обогащение полезных ископаемых. На примере упорных золотосодержащих руд экспериментально установлена высокая эффективность синергетического воздействия мощного электромагнитного излучения в широком диапазоне на процессы дезинтеграции, вскрытия минеральных комплексов и последующее извлечение золота. (ИПКОН РАН, ИРЭ РАН)
Экспериментально определены динамические характеристики среды в процессе пульсационной флотации, определяющие характер взаимодействия флотационных фаз. Проведен анализ влияния динамических характеристик на технологическую эффективность процесса, в результате чего развито научное представление о механизме достижения высокой эффективности пневмопульсационной флотации. (ИПКОН РАН)
Установлены закономерности влияния совмещения статических и центробежных сил, действующих на частицы руды при разделении минералов в тяжелых суспензиях, на эффективность процесса гравитационного обогащения. Показано, что использование этих закономерностей дает возможность вовлечь в процесс сепарации труднообогатимые в статических условиях мелкие фракции (–10+1 мм) руды и снизить рабочую плотность суспензии до 2,5-3,0 г/см. Разработан новый центробежный тяжелосредный турбоциклон, применение которого в технологических схемах обогащения хромовитовых руд позволяет повысить производительность процесса гравитации на 20-25%. (ГоИ КНЦ РАН)



ОКЕАНОЛОГИЯ, ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ, ГЕОГРАФИЯ
[Академик-секретарь Отделения академик Ю.А.Израэль]

Океанология

Физика океана. Разработана новая методика расчета всех термогидродинамических характеристик океана в районе единичного гидрологического разреза при помощи современных численных методов. Численные эксперименты по этой методике закончены и результаты подготовлены к внедрению. Методика позволяет отказаться от явных и скрытых вариантов динамического метода обработки данных наблюдений. (ИВМ РАН)
Создана одна из наиболее совершенных численных моделей приливного внутреннего моря (на примере Белого моря). На её основе поставлена задача модельного мониторинга гидрофизических, а в дальнейшем и химико-гидробиологических процессов, протекающих в Белом море. (ИО РАН)
Разработана высокоразрешающая (с шагом 1 км) численная модель циркуляции Балтийского моря. С помощью модели выявлен механизм генерации глубинных мезомасштабных циклонических вихрей при затоках североморских вод. (ИО РАН)
Проведены подспутниковые наблюдения состояния экосистемы Белого моря. Впервые выполнены работы по оценке распределения концентрации хлорофилла А с относительно высоким пространственным разрешением (1 км). Создан архив спутниковых данных за период 1983-2000 гг. (ИВП СКар НЦ РАН)
Созданы новые алгоритмы и программное обеспечение для обработки спутниковых данных для морей России. Построены среднемесячные распределения значений оптических характеристик, концентрации хлорофилла и взвеси для Черного, Каспийского, Баренцева и Белого морей, создана основа для непрерывного долгосрочного мониторинга этих морей. (ИО РАН)
На основе статистического анализа температуры поверхности дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана показано, что доминирующим масштабом межгодовой изменчивости климатической системы в данном районе океана является 6-7-летняя периодичность, связанная с внетропическим сигналом Эль-Ниньо-Южного колебания. (ТОИ ДВО РАН)
Результаты 9-го рейса НИС «Академик Иоффе» (2001 г.) свидетельствуют о значительном распреснении и охлаждении толщи вод Северной Атлантики от 1000 до 3000 м., что связано с формированием в начале 90-х годов мощного слоя лабрадорской воды, более холодного и пресного, чем в предыдущие десятилетия. (ИО РАН)
Рассчитан океанский конвейер (трассы и расходы вдоль трассы) по уравнению переноса нейтральной примеси с использованием полей течений, температуры и солёности. Солёность глубинных атлантических вод уменьшается при движении по трассе в результате диффузионного взаимодействия с окружающими водами. Соответственно, повышается солёность окружающих вод. (ИО РАН)
Получены новые данные о распространении в прибрежной зоне Черного моря взвешенных загрязнений. Установлено, что наиболее активный вынос загрязнений с берега в море происходит со стоковыми водами в период сезонных паводков и сильных дождей и усиливается с северо-восточными ветрами. Разработана полуаналитическая модель и проведены расчёты переноса тонкодисперсных осадков вихрями, а также меандрирующими и вдольбереговыми течениями (за счёт придонного экмановского переноса). (ИО РАН)
Методами математического моделирования исследованы ключевые физические механизмы внутригодовой изменчивости циркуляции и уровня вод Каспийского моря. Реакция уровня моря на изменчивость внешних условий показывает, что на внутригодовом временном масштабе динамика уровня моря одинаково чувствительна как к изменчивости речного стока, так и к изменчивости испарения с поверхности моря. (ИВМ РАН)
Биология океана. Работами, проведенными в экспедициях на НИС «Академик Мстислав Келдыш» в зоне фронта Гольфстрима и лабрадорских вод установлена её высокая биологическая продуктивность. Выявлено, что количество пелагических креветок на глубинах 600-1800 м на порядок превышает величины, характерные для таких высокопродуктивных районов, как склон Норвежского моря или восточно-экваториальный район Тихого океана. Скопления креветок служат полем питания крупных планктоноядных рыб, а фронтальная зона между Гольфстримом и лабрадорскими водами может рассматриваться как потенциальный район развития промысла морского окуня и ему подобных рыб. (ИО РАН)
Рассмотрены процессы формирования органической части взвеси (детрита) в экосистемах глубоководных районов Мирового океана с разным уровнем продуктивности. Получены оценки вклада в образование детрита разных компонентов планктона - большая часть детрита (60-80%) образуется за счёт не усвоенной мезопланктонными животными пищи и на 50-85% выедается эпипелагическим сообществом. Основные потребители детрита – бактерии (50-90%), простейшие (10-35%) и зоопланктон (1-15%). (ИО РАН)
Построена схема зонального распределения фауны гидротермальных сообществ и проанализированы факторы, определяющие распределение организмов в гидротермальном поле. Получена подробная биогеоценотическая характеристика основных гидротермальных районов океана. Показано возрастание с глубиной роли органики хемосинтетического происхождения в функционировании гидротермальных экосистем. (ИО РАН)
Получены новые данные по изменению структуры и количественных характеристик зоопланктонных сообществ субарктического шельфа после продолжавшегося несколько лет аномального цветения фитопланктона. (ИО РАН)
Продолжено создание в ИГКЭ Центра данных по оценке состояния морской среды по биологическим показателям. Проведен анализ информационных ресурсов ИГКЭ по биологическим показателям Балтийского и Каспийского морей, подготовлены метаданные, разработаны компьютерные формы представления информации по биологическим показателям морской среды (индикаторные группы микроорганизмов, биогенная седиментация, взвешенное вещество). Разработаны элементы технологии ввода, хранения и обработки данных по оценке состояния морской среды по биологическим показателям. Сформирована первая очередь информационно-технологического модуля управления данными. (ИГКЭ Росгидромета и РАН)
Геология океана. Создано учение о маргинальных фильтрах континентальных окраин Мирового океана – главной области концентрации осадочного вещества и загрязнений (до 90%), поступающих с суши в океан, и скопления нефти и газа. (ИО РАН)

стр. 1
(всего 3)

СОДЕРЖАНИЕ

>>