Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

IV Интернет - олимпиада по нанотехнологиям

Всероссийская Интернет-олимпиада школьников, студентов, аспирантов и молодых ученых в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!"

О каком известном природном процессе идет речь (1 балл)? Какая часть этого процесса описана в задаче (1 балл)? Поясните все происходящие события и назовите природные аналоги участвующих героев (4 балла). Приведите примеры возможного использования описанного процесса в нанотехнологиях (4 балла).

Ответ: В задаче речь идет о фотосинтезе зеленых растений, а именно о фотосинтетическом переносе электронов по фотосинтетической электрон-транспортной цепи от воды до реакционного центра фотосистемы 1. Наш герой Петя представляет собой электрон. Другие мальчики, которые встречаются ему на пути - тоже электроны. Лодка, на которую попал Петя, – это атом кислорода. Два мальчика (два электрона) вместе с кепками (два протона) и лодкой составляют молекулу воды (2Н+ + 2е + О = Н2О) в хлоропластах. Крытая пристань – это марганцевый кластер кислород выделяющего комплекса (КВК), в котором две молекулы воды разлагаются на 4 электрона (4 мальчика из двух лодок), 4 протона (4 кепки) и молекулу О2 (две лодки соединяются вместе). 4 работника пристани обозначают 4 атома марганца в КВК. Вагончик обозначает редокс-активный остаток тирозина КВК, который участвует в переносе электронов от КВК к первичному донору Р680, молекуле хлорофилла реакционного центра фотосистемы 2 (остановка вагончика у подножья горы). Соединенные вместе лодки, вылетевшие из пристани, – это молекулярный кислород О2, побочный продукт фотолиза воды, который выделяется в окружающую среду.

Синие и красные вспышки света, осветившие кабину Пети, символизируют соответствующие области солнечного спектра, где находятся максимумы поглощения хлорофилла. За счет энергии света электрон переходит в возбужденное энергетическое состояние (Петя оказывается на вершине горы). Сильный ветер и скользкая гора обозначают нестабильность возбужденного состояния электрона, а падение с горы символизирует один из путей дезактивации возбуждения – излучение в виде флуоресценции. Независимо от длины волны возбуждающего света, высвечивание квантов флуоресценции всегда происходит с самого нижнего колебательного подуровня возбужденного синглетного состояния. Поэтому флуоресценция имеет красный цвет (красная вспышка, которую увидел Петя при падении мальчика с горы).

Спасатель – это феофитин, промежуточный акцептор электронов. Домик, куда он проводил нашего героя – это пластохинон QА – первичный хинонный одноэлектронный акцептор. Гараж, в котором находится двухместный снегоход – это вторичный хинонный акцептор QВ (двухэлектронный акцептор). QА и QВ являются связанными хинонами, поэтому они представлены в виде неподвижных строений. В отличие от этого, пластохинон PQ (снегоход), получающий от QВ два электрона (Петя и второй мальчик) и переносящий 2 протона (2 кепки), является подвижным переносчиком (PQH2). Пластохинон PQH2 обеспечивает транспорт электронов от ФС2 к цитохромному b6f комплексу (горнолыжный парк). Дважды восстановленный и протонированный пластохинон PQH2 передает один электрон гему цитохрома f (горнолыжная трасса, выбранная Петей), а второй электрон – на гем низкопотенциального цитохрома b6L (саночная трасса). При этом оба протона выделяются во внутритилакоидное пространство (обе кепки улетают с голов ребят). Цитохром f восстанавливает пластоцианин, медь-содержащий водорастворимый белок (медный конь). Этот подвижный одноэлектронный переносчик доставляет электрон к реакционному центру фотосистемы 1 (станция у подножья второй горы). В задаче не упоминается о дальнейших приключениях мальчика, который выбрал санки, но следует отметить, что этот электрон, восстановивший гем низкопотенциального цитохрома b6L, переносится на высокопотенциальный гем b6H и используется в цикле восстановления молекулы окисленного пластохинона.

Знание особенностей структурной и функциональной организации фотосинтетического аппарата является основой для создания систем, которые могут быть использованы в различных областях нанотехнологии. Например, фотосинтетические пигмент-белковые комплексы (реакционные центры бактерий и высших растений) используются в качестве рецепторного элемента для создания высокочувствительных биосенсоров, детектирующих загрязнение окружающей среды выхлопными газами, гербицидами и тяжелыми металлами. Также, фотосинтетические пигмент-белковые комплексы могут быть использованы для производства водородного топлива и очистки атмосферы от парниковых газов с помощью искусственного фотосинтеза (artificial photosynthesis). В этом случае в качестве светособирающих комплексов (ССК) для фотосинтетических реакционных центров можно использовать квантовые точки, которые в силу своих необычных свойств поглощают свет значительно эффективнее природных ССК.

 



Исходное задание

Кот-нанобот
Кот-нанобот

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Пластырь по мотивам колючек кактуса быстро и эффективно собирает капли пота для анализа. Как нож сквозь масло, или секреты резки полимеров. Алмазное стекло из фуллеренов. Есть только миг: метаморфозы антиферромагнитного кристалла в терагерцовом импульсе. Лазерная нарезка струи или оптофлюидный резонанс.

С Новым годом!
Мы надеемся, что Новый год принесет всем удачи, новые достижения, откроет перспективы и сделает мир лучше. Поздравляем всех с Новым годом!

Наносистемы: физика, химия, математика (2021, Т. 12, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume12/12-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Электронные материалы Заочной Научно - Технологической Школы - 2021
А.А.Семенова, Е.А.Гудилин, коллектив авторов
С 15 ноября по 15 декабря 2021 в рамках XVI Всероссийской Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" проведено подготовительное мероприятие для потенциальных участников Олимпиады - Заочная Научно-Технологическая Школа (ЗНТШ'2021). В этой статье собраны основные факты и сборник электронных материалов ЗНТШ.

Десять лет перовскитной солнечной энергетики
Е.А.Гудилин , Mend Comm, А.Б.Тарасов, Н.Н.Удалова, А.А.Петров, другие авторы
Журнал Mendeleev Communications опубликовал виртуальный специальный выпуск «Ten years of hybrid perovskite photovoltaics and optoelectronics in the mirror of MAPPIC 2020 meeting»

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.