Важнейшие результаты научных исследований за 2004 г.

Адрес Новости История Структура События Результаты Разработки Конкурсы Мероприятия Газета Web-сайты

Из доклада председателя Уральского отделения РАН академика В.А.Черешнева на Общем собрании отделения 15 апреля 2005 г.

Важнейшие научные результаты в области математики, механики и информатики

 

Институт математики и механики
 

Получен новый критерий компактности топологических пространств с первой аксиомой счетности. Результат является решением в указанном классе пространств проблемы Портера-Берри-Стефенсона, поставленной в 1970 г.

Разработаны новые методы повышения синхронности воспроизведения медиапотоков при потерях в канале связи, методы снижения влияния потерь в канале передачи данных и разрыва канала, методы организации многоточечных распределенных видеоконференций с регламентируемым обслуживанием. Разработан отладочный комплекс программных средств интернет-видеотехнологий, материализующий основные результаты. За год выполнены прямые трансляции, видеомосты 74 событий, видеозаписи этих событий размещены на сайте и доступны через разработанный сервер «видео по запросу». Результаты содержат передовые в мире решения, актуальные для развития методов видеокоммуникаций, готовые к практическому использованию для организации научных, деловых коммуникаций.


 

Институт механики сплошных сред
 

В точной постановке показана неединственность решения задачи о напорном течении вязкой несжимаемой жидкости в зазоре между подвижными коаксиальными цилиндрами. Полученное точное стационарное решение уравнений Навье-Стокса обладает рядом существенных отличий от широко известного результата Куэтта-Пуазейля.              

Теоретически и экспериментально: исследованы магнитовихревые течения, возникающие в плоских слоях жидкого металла при наложении переменного магнитного поля; обнаружено явление неустойчивости возбуждаемого в плоском канале магнитовихревого течения проводящей жидкости. Предложена новая конструкция МГД-насоса, работающего на основе магнитовихревой неустойчивости. Построена и испытана физическая модель такого насоса.


 

Институт прикладной механики
 

На основе численного моделирования взаимодействия наночастиц построены соотношения нано- и макропараметров порошковых наносистем при различном пространственном распределении наночастиц в макросистемах. Методом молекулярной динамики выявлены закономерности процессов поглощения и выделения водорода наноструктурами в зависимости от числа атомов, входящих в наноструктуру, ее равновесной геометрии и строения, при переменных температурных режимах

Экспериментально изучено воздействие наносекундного лазерного излучения на тонкопленочные пластинчатые нано-кристаллиты графита, обладающие свойством низковольтной автоэлектронной эмиссии (АЭЭ). Показано исчезновение низковольтной АЭЭ и разрушение материала пленки при разных пороговых плотностях мощности излучения. При мощности, превышающей порог разрушения, обнаружено анизотропное испарение шероховатой поверхности пленки, зависящее от поляризации излучения, проявляющееся в формировании направленных структур на поверхности.


 

Институт машиноведения
 

Разработаны систолические алгоритмы арифметических операций, базовых процедур цифровой обработки сигналов и изображений, сортировки и криптографии. Построены модели аппаратных блоков функционально-ориентированных процессоров для систем реального времени.

Разработан макет высокопроизводительного аппаратно-программного комплекса для неразрушающего магнитного контроля дефектов сплошности в протяженных литых объектах (например, трубах) в условиях массового производства. Оригинальное программное обеспечение позволяет проводить сбор и анализ информации с помощью многоэлементного датчика о магнитных полях рассеяния в реальном масштабе времени.
 

Важнейшие научные результаты в области физико-технических наук

 

Институт физики металлов:
 

Впервые в мировой практике разработаны высокопрочные наноструктурные сплавы никелида титана. На их основе созданы инструменты, устройства и приборы различного назначения, управляемые за счет эффектов памяти формы. Предложены и используются технологии их применения в медицине – урологии, гастроэнтерологии, травматологии, хирургии.


 

Институт электрофизики:
 

Разработан мощный генератор коротких импульсов с полупроводниковым прерывателем тока на основе SOS-диодов. В оконечном каскаде усиления мощности прерыватель обрывает ток величиной 6 кА за время 2-3 нс. В наносекундном диапазоне для полупроводниковых приборов достигнуты рекордные значения по переключаемой импульсной мощности: на нагрузке 164 Ом амплитуда импульса составляет 750 кВ, импульсная мощность – 3.4 ГВт при длительности импульса на полувысоте 9 нс и частоте следования импульсов в пачке до 900 Гц.

Одно из направлений использования генератора – для формирования коронного разряда в атмосферном воздухе, применяемого в технологиях очистки воздуха от токсичных примесей.


 

Институт теплофизики:
 

Экспериментально найден режим самоорганизованной критичности при кавитации воды в ультразвуковом поле, который характеризуется низкочастотной расходимостью спектров мощности и масштабно инвариантной функцией распределения флуктуаций. Показано, что локальные флуктуации имеют негауссовское распределение.


 

Институт промышленной экологии:
 

Методом молекулярной динамики изучено влияние взаимодействия газов на оценку парникового эффекта Земли. Показано, что при расчетах парниковые газы нельзя рассматривать как мономолекулярные, поскольку их характеристики (устойчивость, поглощательная способность и другие) зависят от числа агрегированных молекул. Значения величин парникового эффекта, рассчитанные при таком подходе, существенно снижаются.

Предложен метод интегральной оценки многофакторного воздействия факторов риска, представленных качественными переменными, для комплексной оценки их влияния на здоровье населения. Проведена апробация методики на детях-школьниках Железнодорожного района г. Екатеринбурга.


 

Физико-технический институт
 

Предложен метод теоретического изучения поведения и свойств металлов при высоких Т и Р на основе первопринципных расчетов. Метод реализован при построении фазовой диаграммы фосфора и позволил прогнозировать появление сверхпроводящей фазы в области высоких давлений со свойствами, перспективными для использования в спинтронике.
 

Важнейшие научные результаты в области химических наук

 

Институт химии Коми НЦ
 

Получен ряд энантиомерно чистого камфорохинона и его производных – кето- и аминоспиртов, диолов, оксимов – широко используемых в органической химии в качестве важных хиральных интермедиатов для синтеза оптически активных натуральных продуктов, в том числе лигандов для получения катализаторов и комплексов различных металлов, хирально модифицированных алюмо- и боргидридных восстановительных реагентов.

Разработан биопрепарат «Вэрва», состоящий из натуральной смеси натриевых солей тритерпеновых кислот, выделенных из древесной зелени сибирской пихты Abies sibirica. Исследование биологической активности препарата в течение 5 лет подтвердили его уникальные ростостимулирующие, плодостимулирующие, фунгицидные и другие свойства, а также увеличение засухо- и морозоустойчивости растений при использовании препарата на овощных, зерновых, ягодно-кустарниковых культурах, многолетних травах. Препарат рекомендован для внедрения в АПК в целях повышения урожайности и обеспечения устойчивого выращивания культур в зонах с неблагоприятными погодными условиями и с повышенными сроками созревания.


 

Институт химии твердого тела
 

Предложен прототип нанокабеля - функционального элемента электронных наноустройств. Кабель состоит из металлоподобной углеродной нанотрубки внутри «изолирующей оболочки» - нанотрубки нитрида бора (BN). На основе моделирования электронных, структурных, термических и механических упругих характеристик установлено, что свойства нанокабеля сохраняются вплоть до Т ~ 3500К. Нанокабель можно синтезировать из симбиозных наносистем - углеродных фуллеренов, интеркалированных в BN нанотрубки.

Разработан новый способ электрохимической размерной обработки (ЭХРО), позволяющий получать детали машин и инструменты с необходимой точностью геометрических размеров и высоким качеством поверхности при минимальных затратах. Эффективность метода продемонстрирована на примере изготовления лопаток газовых турбин. Точность и высокое качество базовых и рабочих поверхностей исключают заключительную механическую обработку и доводку.


 

Институт металлургии
 

Исследованы свойства ряда материалов перспективных для спиновой электроники. Синтезирован ряд дихалькогенидов титана, интеркалированных железом и хромом. Показано, что степень спиновой поляризации составляет 80-100 % в зависимости от содержания и природы интеркалированного металла. Это позволяет оптимизировать требуемые свойства материалов для создания на их основе устройств типа спиновых затворов.

Разработана и изготовлена совместно с ООО «Новые технологии в металлургии» концептуально новая инжекционная установка НТМ-01-2М для вдувания порошкообразных материалов в расплав металла. Установка в наибольшей степени соответствует условиям отечественного металлургического производства, отличается мобильностью, простотой и надежностью в эксплуатации и обеспечивает повышение производительности мартеновских печей, улучшение качества стали при снижении ее себестоимости.              

В результате совместной деятельности ИМЕТ УрО РАН, Инновационно-технологического центра «Академический» и привлечения инвестиций пяти малых предприятий достроен и сдан Государственной комиссии в мае 2004 года цех опытного производства, где продолжается освоение технологий, разработанных в Институте.


 

Институт технической химии
 

На основе созданного в ИТХ УрО РАН метода прямой гетероциклизации бензокраун-эфиров разработан новый простой метод введения азина через жесткий спейсер в молекулы бензокраун-эфиров, что открывает возможность получения нового поколения полидентатных лигандов, в частности, включенных в полимерную матрицу.

На основе новых представлений о пластификации микрогетерогенных эластомеров со специфическим взаимодействием и об их структурно-химической модификации разработаны полиуретановые композиции, не уступающие по свойствам лучшим мировым аналогам, при значительно меньшей стоимости (в 1,5 раза). Изготовлен и испытан с положительным результатом ряд изделий в различных отраслях промышленности.


 

Институт органического синтеза
 

Разработаны оригинальные методы синтеза гетероциклических лигандов и их комплексов с европием, используемых в иммуно-флуоресцентном анализе.

Оригинальный противоопухолевый препарат ЛИЗОМУСТИН.

Передача препарата ЛИЗОМУСТИНА в Областной Онкологический центр.

Институт высокотемпературной электрохимии
 

Получены решения, описывающие процессы массопереноса в газовых каналах электрохимических элементов с твердым оксидным электролитом, позволяющие оптимизировать конструкции электрохимических устройств (топливных элементов, электролизеров, датчиков), а также режимы электрохимических процессов.

На основе полученных в Институте высокодисперсных порошков тантала в ОАО «Элеконд» (г.Сарапул) изготовлены опытные партии конденсаторов с характеристиками, превышающими лучшие мировые образцы.
 

Важнейшие научные результаты в области биологических наук

 

Институт экологии растений и животных
 

Обнаружено, что гигантский олень на территории Евразии исчез в голоцене – на три тысячелетия позднее общепринятого рубежа его вымирания. Для этого и других видов мамонтовой фауны реконструированы последовательные этапы их исчезновения. Результаты работы опубликованы в журналах «Nature» и «Science».              

Для популяций сиговых рыб р. Оби выполнена оценка современной демографической ситуации, и дан ее долгосрочный прогноз. Выявлены причины изменений численности генераций отдельных видов. Разработано биологическое обоснование их искусственного воспроизводства


 

Ботанический сад
 

Завершены многолетние исследования и установлено, что орхидная флора Урала представлена 38 видами из 22 родов, из которых 24 вида – редкие и исчезающие для данной территории. Даны предложения по охране орхидных в специализированных заказниках и памятниках природы и рекомендации по их введению в культуру.


 

Институт биологии Коми НЦ
 

Впервые получены данные о фотосинтетической деятельности 40 видов сосудистых растений Приполярного Урала. Выявлена ключевая роль азота в контроле метаболической активности растений, обитающих в условиях пониженной температуры и короткого вегетационного периода.

Усовершенствована технология опытного производства новой фармацевтической субстанции «Экдистерон-80», обладающей ярко выраженными адаптогенными, антигипоксическими кардио- и гастропротективными свойствами. Оптимизированы условия экстракции растительного сырья и получены опытные партии субстанции.

На базе передовых компьютерных и лазерных технологий создана серия измерительных комплексов «ФОТО-СКАН», учитывающих особенности лесоперерабатывающих предприятий различного профиля. Предложено комплексное решение учета древесного сырья от поставщика до производственного цеха, включая контроль за перевозкой и хранением леса на складе. Системы «ФОТО-СКАН» успешно работают на крупнейших лесоперерабатывающих предприятиях России. С их помощью ежегодно измеряются миллионы кубометров леса.


 

Институт экологии и генетики микроорганизмов
 

Сформулирована и экспериментально подтверждена гипотеза, рассматривающая систему синтеза полиаминов как альтернативный механизм энергетического сопряжения, функционирующий в условиях стресса. Показано, что итоговым эффектом воздействия полиаминов на бактерии, подвергнутые стрессу, является повышение их выживаемости.

Получены и исследованы штаммы бактерий – активных продуцентов ферментов нитрилгидратазы и нитрилазы. Разработана технология, сконструирована и введена в эксплуатацию опытная установка для получения на их основе биокатализаторов, которые могут быть использованы в промышленном синтезе различных амидов, карбоновых кислот, а также в технологиях защиты окружающей среды.


 

Институт иммунологии и физиологии
 

Теоретически обоснован метод получения аутопротезов сосудов для онгиопластики и доказано влияние иммунной системы на формирование аутотрансплантантов и их приживление в организме. Отработана методика получения аутотрансплантантов сосудов на вшитой под кожу синтетической основе.

Получены новые данные, существенно расширяющие современные представления о молекулярном механизме работы скелетных мышц. Впервые проведено сравнение механических характеристик переходных процессов напряжения, вызванных быстрыми изменениями длины и температуры в сокращающихся мышечных волокнах, а также структурных событий, сопровождающих эти процессы. Предложена модель двухшагового механизма генерации силы в мышце, которая интегрирует современные структурные, механические и биомеханические данные.


 

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза
 

Впервые в мировой практике систематизированы данные о биологическом разнообразии анаэробных микроорганизмов, входящих в состав нормальной микрофлоры различных биотопов человека. Дана характеристика 282 видов из 79 родов и их роли в возникновении инфекционных и неинфекционных заболеваний.


 

Институт физиологии
 

Выявлено существенное влияние сезонных погодных условий на состояние систем кровообращения и дыхания. Ежегодные сезонные адаптивные изменения, накапливаясь в организме, определяют возрастную динамику становления физиологических функций в зависимости от жесткости климатических условий проживания.


 

Институт физиологии природных адаптаций
 

Установлено, что пределы колебаний содержания гормонов, цитокинов и аутоантител в сыворотке крови северян увеличены по сравнению с нормой. Это приводит стиранию границы между физиологической реакцией и патологией, увеличивая риск для лиц, менее приспособленных к дискомфортным условиям.

Для нормативной базы «Закона по обеспечению льгот и компенсаций» и расчета районного коэффициента для лиц, проживающих на Севере, проведено районирование Архангельской области по медико-биологическим параметрам, выделены зоны, пригодные для переселения из Заполярья.


 

Ильменский заповедник
 

Многолетними эколого-фаунистическими исследованиями на Южном Урале установлено обитание в регионе 13 видов летучих мышей.

Составлены видовые кадастровые карты и схема зонального распределения фаунистических групп.

Разработана экологическая классификация местообитаний.
 

Важнейшие научные результаты в области наук о Земле

 

Институт геологии и геохимии (совместно с Институтом геофизики УрО РАН)
 

 На основе комплексных геолого-геофизических исследований построен геоэлектрический разрез через Ю. Урал, уточнены природа границы Урала и Восточно-Европейской платформы и история формирования Предуральского прогиба.


 

Институт геологии Коми НЦ
 

Для акваториальной части Тимано-Печорского бассейна, установлено, что наибольшие ресурсы УВ приурочены к участкам Печорского моря, связанным с Варандей-Адзьвинской структурной зоной и Хорейверской впадиной. В направлении на север – к побережью и в акватории, плотность и величины ресурсов в зонах нефтегазонакопления увеличиваются в 4-5 раз. При этом происходит смена в разрезе доминантных нефтегазоносных комплексов.


 

Институт геофизики
 

Разработаны теория и алгоритм решения обратной задачи гравиразведки для слоистой среды. Алгоритм успешно опробован для построения плотностной модели геологической среды при решении задач, связанных с разведкой и эксплуатацией нефтегазовых месторождений.

Разработана многоканальная система «СИНУС» для детального сейсмогеологического изучение верхней части геологического разреза в труднодоступных и «зашумленных» участках местности. Система создана в наземном, шахтном и скважинном вариантах и обеспечивает решение широкого круга задач – градостроительные работы, поиск и трассирование подземных водоносных горизонтов, поиск и оконтуривание подземных пустот, поиск и локализация геологических структур, связанных с месторождениями полезных ископаемых (золото, платина) и т. д. По техническим характеристикам система не уступает лучшим мировым и отечественным аналогам, а по таким параметрам, как экономичность и компактность превосходит многие образцы. (Получено положительное решение по заявке на патент РФ)


 

Институт горного дела
 

По данным измерений пульсирующих напряжений в массивах горных пород на подземных рудниках Урала установлено, что максимум частоты и энергии землетрясений и горно-тектонических ударов соответствует минимуму солнечной активности в 11-летнем цикле, а абсолютный максимум соответствует «параду планет» с цикличностью 80-90 лет.

Промышленными испытаниями подтверждена гипотеза об определяющем влиянии соединений двухвалентного железа на магнитные свойства горных пород. Установлена зависимость параметра магнитной восприимчивости от содержания закиси железа в дробленом рудном материале, что открывает возможность развития нового направления создания эффективных автоматизированных систем управления технологическими процессами на горно-металлургических комплексах черной металлургии.


 

Горный институт
 

Создана принципиально новая концепция программно-измерительного комплекса для оптимизации управления аэрогазодинамическими процессами при любом крупномасштабном техногенном воздействии на недра. В основу концепции положен принцип максимальной адекватности расчетных аэродинамических моделей всей совокупности объектов воздухопотребления их реальным потребностям при условии минимизации затрат энергии, материальных и трудовых ресурсов. Реализация комплекса позволит управлять этими процессами не только при обычных режимах недропользования, но и при аварийных, чрезвычайных и катастрофических ситуациях.

Создан аппаратурно-программный комплекс для изучения и выявления особенностей изменения во времени электромагнитных полей в зонах активной тектоники и современной геодинамики. Комплекс опробован в районе Алтайского сейсмологического полигона в период времени, захвативший развитие и активную фазу произошедшего здесь в сентябре 2003 г мощного землетрясения с магнитудой 7.5. Показана что применение получаемых электромагнитных данных в комплексе с сейсмической информацией повышает........

 
 

Институт минералогии
 

Предложен новый механизм, обусловливающий движение вертикальных потоков вещества в мантии и земной коре: вертикальные перемещение происходит по механизму гидроэкструзии под действием избыточного давления, возникающего в процессах фазовых переходов, сопровождающихся изменением объема.              

На основе изучения взаимодействия расплавленного диоксида кремния с тугоплавкими материалами (молибден, вольфрам, тантал, углерод) при высоких температурах разработана методика вакуумной плавки кварцевого стекла из природного кварца.


 

Институт экологических проблем Севера
 

Выделена отчетливая граница в строении графиков атмосферного давления на участке Вельск - Сокол, совпадающая не только с границей между ячейкой полярной циркуляции атмосферного воздуха и камерой Феррела, но и границей Арктической окраинно-континентальной зоны, проходящей по Сухонской седловине. Учитывая, что в районе Вельск - Сокол было зафиксировано современное землетрясение, можно говорить о наличии современной активной геодинамической границе, отражающейся не только в геолого-геофизических материалах, но и в структуре атмосферного давления. Полученные результаты могут служить основой для создания концепции комплексного мониторинга северных территорий и их геоэкологического районирования.               

На примере показано, что зоны современной геодинамической активности фиксируются не только по аномалиям геолого-геофизических данных, но и отчетливо проявляются в изменениях параметров атмосферного давления (или… в изменении строения графиков атмосферного давления, картинка).

Выполнены исследования по обоснованию приоритетного перечня показателей для контроля качества сточных вод предприятий ЦБП и состояния водоема-приемника сточных вод с позиций европейских стандартов. Показана эффективность применения принципа технологического нормирования сброса загрязняющих веществ в водоем для улучшения экологического состояния бассейна реки Северная Двина.


 

Институт степи
 

Выполнен эколого-географический анализ территории приграничных регионов России и Казахстана.

Подготовлены предложения по формированию еврорегионов приграничного сотрудничества и разработаны основные направления развития на приграничных российско-казахстанских территориях в области экологии.и экономики.
 

Разработаны концепция устойчивого развития и сохранения экосистем Урало-Сибирского сектора степей Северной Евразии и общие принципы формирования экологического каркаса на примере субъекта Российской Федерации. Предложены новые формы природных резерватов в зонах интенсивного хозяйственного освоения. Определены приоритетные направления интеграции природного наследия в социально-экономическом развитии страны. Сформулированы принципы организации новых форм степных природных территорий.
 

Важнейшие научные результаты в области экономических наук

 

Институт экономики
 

Выполнены среднесрочный и перспективный прогнозы развития регионального хозяйства УрФО. Разработан экономико-математический инструментарий и определены основные грузопотоки и перспективы развития видов транспорта, пути их динамики и рационального взаимодействия. Результаты представлены в монографии «Транспортная стратегия Уральского федерального округа». (авторский коллектив по руководством А.И.Татаркина).              

Впервые сформулировано понятие институционального контура научно-технологического развития субъекта РФ. Выявлены закономерности и особенности формирования инновационной системы для регионов с высоким уровнем научно-технического потенциала, предложена типология инновационных территорий. Результаты исследований представлены в монографии «Динамика корпоративного развития». (Татаркин А.И. и др.)


 

Институт социально-экономических и энергетических проблем Севера Коми НЦ
 

В рамках Программы фундаментальных исследований Отделения общественных наук РАН на 2004 г. «Россия в глобализирующемся мире» подготовлен раздел «Север России: основные направления и механизмы социально-экономического развития» показано содержание трех наиболее существенных для Севера концептуальных положений: от освоения отдельных ресурсов к обживанию территории (кроме Арктики), от использования человеческого и природно-ресурсного потенциалов к их системному воспроизводству, от повсеместного присутствия государства в экономике к выборочному государственному предпринимательству. На этой основе установлены принципы государственной политики на Севере: приоритет общественных интересов и национальной безопасности, сбалансированность доходов и расходов по уровням бюджетов, компенсация недополученного рентного дохода, сочетание государственных методов управления (поддержка, регулирование и координация), использование целевых программ при решении важнейших народнохозяйственных проблем, учет специфики северности в общероссийском законодательстве.
 

Важнейшие научные результаты в области гуманитарных наук

 

Институт истории и археологии
 

Проведено комплексное исследование истории регионов азиатской части России на протяжении XVI–XX в. и опубликована монография «Азиатская Россия в геополитической и цивилизационной динамике XVI–XX вв.» раскрывающая многофакторное воздействие восточных регионов на процессы геополитического самоопределения России, формирование ее культурно-цивилизационного облика. (Руководитель авторского коллектива – академик В.В.Алексеев).

Изучено этнокультурное развитие народов тундровой (самодийцев) и лесной (угров) зон Северной Евразии и полученные материалы, позволяющие по-новому трактовать аспекты «циркумполярного единства», особенностей миграций, торговых связей и военно-политических событий на евразийском Севере. Опубликованы монографии «Кочевники тундры: ненцы и их фольклор» и «Северные ханты: этническая история».


 

Институт языка, литературы и истории Коми НЦ
 

Издан двухтомный коллективный труд «История Коми с древнейших времен до конца XX века», в котором на основе огромного материала дана полная картина хозяйственного освоения, социального и духовного развития региона, по-новому освещены демографические и политические процессы, репрессии, предпринимательство, религия


 

Удмуртский институт истории, языка и литературы
 

Опубликована коллективная монография «История Удмуртии (конец XV – начало XX века)», воссоздающая целостную картину исторического развития Удмуртии с момента ее присоединения к Русскому государству. В работе рассмотрены проблемы развития городов и заводских поселений Удмуртии.

 
 

Институт философии и права
 

Опубликована двухтомная коллективная монография «Судьбы гражданского общества в России», всесторонне осмысляющая результаты, полученные в области философии, социологии, политологии, права – комплексно, в междисциплинаром ключе представляющих проблематику взаимоотношений государства и гражданского общества в России. Главным предметом анализа выступают недавно появившиеся в России и находящиеся в стадии формирования институты гражданского общества: партии, общественные объединения, независимые СМИ и другие.


 

Центральная научная библиотека
 

 Исследован современный антропонимический фонд г. Екатеринбурга, опубликован список 100 наиболее распространенных фамилий горожан. Введен в научный оборот важный комплекс новых источников по истории заселения Урала с конца XVI века по настоящее время.

Открыты новые возможности для сравнительного анализа исторической и современной антропонимики России.