Многослойные зеркала, простые числа, рис и пшеница, соевый соус и тепловая линза — вот только некоторые объекты, которыми с научной точки зрения заинтересовались ученики нашей школы. Всего гимназисты провели 52 научных исследования, восемь из них прошли в финал XXVIII Всероссийской научно-методической конференции «Университетская гимназия». Победители конференции поделились результатами своих исследований с учеными Университета, а также учениками и преподавателями Академической гимназии.
О чтении классической литературы
Группа учеников 10К класса провела опрос, посвященный чтению классических произведений. Ребята опросили 200 человек в возрасте 13 — 80 лет. После обработки результатов выяснилось, что подростки и молодежь в возрасте 13 — 25 лет меньше читают классику по сравнению с другими категориями респондентов. Как утверждают исследователи, классики не так популярны среди молодежной аудитории из-за шаблонной трактовки произведений на уроках литературы, а также сложности понимания исторического контекста, который описывают классические авторы.
Пробудить интерес к чтению у подростков гимназисты предлагают с помощью новых методик преподавания литературы в школе — интересных проектов и кейсов, а также налаженного диалога между учителем и учеником. Работу «Роль и место классической литературы в структуре интересов современного читателя» выполнили Мария Левина, Данил Холод и Анна Скобцова под руководством директора Академической гимназии им. Д.К. Фаддеева СПбГУ Дарьи Андриановой.
О новых катализаторах для промышленности
Ученица 11Д класса Камелия Рашитова изучила синтез и каталитические свойства наночастиц типа ядро-оболочка состава Fe3O4 в меди, которые могут применяться в качестве катализаторов в промышленности.
По словам автора исследования, если использовать эти наночастицы в промышленности, то можно снизить стоимость многих производственных процессов, потому что медь —относительно недорогой металл по сравнению с другими катализаторами. Камелия Рашитова планирует продолжать свое исследование — усовершенствовать условия реакции и способы применения нового катализатора в промышленности. Работа выполнена под руководством доцента СПбГУ кандидата химических наук Ольги Осмоловской.
О методах диагностики заболеваний
Анастасия Городнова из 11Д класса разработала новый способ диагностики заболеваний с помощью определения содержания катионов металлов и нейромедиаторов в организме. Результаты этого исследования могут быть полезны для современной медицины. Так, например, избыток катионов калия может сигнализировать о наличии болезни Аддисона, ацидоза или диабетической нефропатии. В перспективе результаты исследования можно применить и для создания лекарственных препаратов нового поколения, выведения из организма опасного радионуклида цезия-137.
Для определения количества катионов металлов и нейромедиаторов автор исследования предлагает использовать макроциклическое соединение 18-краун-6, которое позволяет разделить ион K+ и NH4+, что невозможно сделать с помощью другого известного метода — капиллярного электрофореза. Работа выполнена под руководством профессора СПбГУ доктора химических наук Анны Карцовой и студентки СПбГУ Дарьи Поликарповой.
Об устойчивости растений к затоплению
Ника Степанова, ученица 11Б класса, изучила метаболические профили проростков пшеницы и риса — процессы, которые происходят в живых клетках этих растений при нехватке кислорода. Недостаток кислорода пшеница и рис испытывает, например, при затоплении.
Ника сравнила метаболические профили проростков риса, которые изначально более устойчивы к нехватке кислорода, и проростков пшеницы, менее устойчивых к таким неблагоприятным условиям среды. В перспективе полученные результаты могут быть полезны для создания новых сортов растений, устойчивых к затоплениям, с помощью методов генетики и селекции. Научным руководителем проекта выступил доцент СПбГУ кандидат биологических наук Владислав Емельянов.
О новых способах решения задач
Самая младшая участница конференции Станислава Казанко из 9М класса придумала новый способ решения задач на сумму попарных произведений чисел, расставленных по окружности. Гимназистка выяснила, как можно решать такого рода задачи с помощью неравенства Чебышева. По словам автора исследования, тем, кто занимается математикой, решение может показаться занимательным, ведь оно позволяет свести его к более простым пунктам.
Например, Станислава смогла доказать, что четыре числа можно расставить по кругу так, чтобы сумма всех четырех попарных произведений соседних числе была не больше ¼ (при условии, что сумма четырех положительных чисел равна единице). Выяснилось, что требуемый результат можно получить при несложной замене переменных и алгебраических преобразований. Исследование выполнено под руководством преподавателям Академической гимназии СПбГУ Татьяны Авила Реесы.
О необычном эффекте тепловой линзы
Ученик 10М класса Иван Данковский представил работу об эффекте тепловой линзы, который возникает при прохождении луча лазера через тонкий слой соевого соуса. Автор исследования выяснил, что оптическая сила линзы зависит от диаметра пучка лазера и даже от состава соевого соуса.
Работа имеет теоретический характер, но в перспективе может быть полезна для научных исследований при вычислении оптической силы тепловой линзы. По словам Ивана, он начал изучать необычный эффект тепловой линзы после того, как задача на эту тему попалась ему на турнире юных физиков. Проект выполнен под руководством старшего преподавателя СПбГУ кандидата физико-математических наук Вячеслава Рогожина.
О новой модели многослойного зеркала
Ева Харитонцева-Беглова и Юлия Полякова из 11М класса представили работу об устройстве многослойных зеркал. Гимназистки теоретически высчитали оптимальные параметры для создания многослойного зеркала — число слоев, подходящие материалы — и собрали модель.
Между слоями зеркала Ева и Юля поместили специальные вставки, которые улучшили его отражательную способность. Такие многослойные зеркала можно использовать, например, для создания телескопов космического базирования, с помощью которых изучают внешний слой атмосферы Солнца. Исследование выполнено под руководством аспиранта СПбГУ Сергея Сахоненкова и ассистента электроники твердого тела СПбГУ кандидата физико-математических наук Алексея Конашука.
О тестах на простоту числа
Ученик 11М класса Михаил Ледовских провел ряд математических тестов, которые позволяют проверить, являются ли некоторые составные числа простыми. Полученные результаты важны для многих операций в криптографии — науке о конфиденциальности данных — и шифровании, где активно используются простые числа.
Гимназист освоил алгоритмы тестов Миллера — Рабина, а также Бейли — Померанца — Селфриджа — Уогстаффа (BPSW) и Лукаса — Селфриджа. С помощью сочетания этих тестов Михаил стремился добиться точности получаемых результатов. Исследование проводилось под руководством преподавателя Академической гимназии СПбГУ Вячеслава Гориховского.
Текст подготовлен учениками Академической гимназии — участниками студии журналистики Маргаритой Феохари, Анной Тихомировой, Марией Зубаревой, Артемом Ивановым, Дарьей Захлевной и Марией Адамчик под руководством руководителя студии Камиллы Пусурмановой.