Журнал «Компьютерра» № 44 от 28 ноября 2006 года - Компьютерра (книги txt) 📗
Теперь ученые научились уменьшать диаметр нанотрубок до заданного. Для этого раствор нанотрубок помещают на кремниевую пластину, с помощью электронного микроскопа отбирают из них подходящую и присоединяют ее концы к золотым контактам. Эту нанотрубку затем обстреливают быстрым пучком просвечивающего электронного микроскопа. Электроны пучка выбивают атомы углерода со своих обычных мест в углах регулярной структуры стенок нанотрубки и заставляют их мигрировать вдоль трубы, собираться в кучи, выстраиваться в другом порядке. При этом форма трубы заметно меняется, и труба даже может совсем разрушиться. Но если одновременно через присоединенные к трубке золотые контакты пропускают электрический ток, то он заставляет атомы углерода вновь выстраиваться в регулярную структуру, быть может, меньшего диаметра. Этот процесс, который удивляет даже видавших виды специалистов, позволил в экспериментах постепенно уменьшить диаметр нанотрубки от 16 до 3 нанометров.
К сожалению, новый метод плохо приспособлен для массового производства наноустройств и даже в лабораторных условиях его реализовать пока не просто. Однако сама возможность подогнать диаметр нанотрубки позволит ученым решить массу экспериментальных проблем. А там и приемлемая модификация метода для массового производства, быть может, отыщется. ГА
Исследователям из Института ядерной физики Макса Планка в Гейдельберге впервые удалось проследить за квантовыми колебаниями и вращением атомов в молекуле тяжелого водорода, состоящей из пары атомов дейтерия. Атомы в этой молекуле колеблются так часто и они такие мелкие, что ни одна из существующих технологий микроскопии не позволяет за ними уследить. Поэтому ученым пришлось изобрести новый хитроумный метод, чтобы косвенно увидеть, что же в ней происходит.
Молекулу, находящуюся в основном невозбужденном квантовом состоянии, обстреляли парой лазерных импульсов длительностью 6—7 фемтосекунд, разделенных промежутком всего в 0,3 фемтосекунды. Первый импульс отрывал от молекулы электрон и превращал ее в положительно заряженный ион, одновременно заставляя вращаться. В ответ на возмущение ядра дейтерия начинали двигаться, чтобы занять новое положение равновесия. И в этот миг следующий лазерный импульс отрывал от иона второй и последний электрон, заставляя молекулу «взорваться» за счет отталкивания положительно заряженных ядер. Ядра разлетались, и по их следам можно было определить, на каком расстоянии были ядра в молекуле в момент взрыва. Ведь чем ближе друг к другу находились ядра, тем сильнее они отталкивались и тем быстрее разлетались. «Взрывая» молекулу много раз с разным промежутком между импульсами, ученым удалось восстановить квантовую картину колебаний и вращения ядер в молекуле.
Такая разрушительная «взрывная» микроскопия обладает беспрецедентным пространственным и временным разрешением. С ее помощью ученые собираются изучать более сложные молекулы, следить за протеканием химических реакций, управлять квантовыми процессами… К новой серии экспериментов с молекулой метана исследователи уже приступили. ГА
Несколько команд изобретателей продолжают гонку за призом от NASA, обещанным создателю космического лифта. Было бы здорово сообщать о прорывах на этом фронте, однако по большей части приходится принимать к сведению все новые и новые проблемы.
Нет пока материала, из которого можно было бы сделать трос нужной прочности длиною в десятки тысяч километров, нет четко продуманной схемы электропитания лифтовой кабины беспроводным способом, а ведь лифт должен поднимать в космос не только себя и быть гораздо рентабельнее, чем традиционные способы борьбы с гравитацией. Недавно всплыл новый вопрос, связанный с защитой от радиации.
Кабине лифта придется добираться до геостационарного спутника, к которому будет прикреплен внешний конец троса, минуя радиационные пояса Земли. При этом лифт не сможет преодолеть опасные слои магнитосферы нашей планеты со скоростью ракеты, движение по тросу займет десятки часов, поэтому гипотетическому пассажиру гарантирована многократная смертельная доза облучения в кабине без серьезной защиты. Андерс Йоргенсен (Anders Jorgensen) из Лос-Аламосской национальной лаборатории в журнале New Scientist рассказал о своих исследованиях в этой области и, в частности, рассмотрел возможные решения.
Трос можно прикрепить не вблизи экватора, как предполагает классическая схема, а значительно ближе к полюсу, ведь над высокими широтами толщина радиационных поясов меньше. В этом случае трос потянется не перпендикулярно поверхности Земли, а под углом, ведь внешний конец все равно будет находиться над экватором. Такой способ породит проблему устойчивости троса в атмосфере, а путь лифта значительно возрастет.
Есть и другой вариант: на определенном участке троса перед поясами разместить устройство, защищающее от радиации — своеобразный щит, который могла бы подобрать по пути кабина. Однако размещение щита сильно усложнит конструкцию всей системы и опять-таки приведет к ее неустойчивости.
Третий вариант самый простой: можно изначально защитить саму кабину либо толстыми непроницаемыми для опасных частиц стенками, либо магнитным полем. В первом случае это существенно увеличит массу лифта и энергозатраты на подъем, а во втором — сравнимая энергия будет тратиться на создание защитного поля.
В любом случае, лифтовый космический туризм пока представляется самым экстремальным способом выбраться за пределы атмосферы. И хотя пассажирская кабина должна быть оснащена всеми удобствами для путешествия в несколько дней, на особые радости рассчитывать вряд ли придется, учитывая стремление инженеров к уменьшению общей массы. Если же применительно ко всей конструкции вспомнить про связанные с лифтом понятия «застрял», «лифтер» и, не дай бог, «обрыв троса», то мероприятие такого рода представится предельно мрачным. АБ
Недавно («КТ» #649) автор этих строк, назвав морских ежей нашими близкими родственниками, должен был специально убеждать редактора, что это не ошибка. Тогда сработала ссылка на сходство наших (человека и морского ежа) ранних этапов эмбрионального развития. Новый довод подарил в этом месяце журнал Science. В статье двухсот двадцати восьми (!) авторов приведены результаты расшифровки генома морского ежа Strongylocentrotus purpuratus. Самый яркий вывод заключается в том, что еж — на 30% человек (и, кстати, человек — примерно на столько же морской еж).
Как это может быть, мы же так непохожи! Морской еж — существо, заключенное в яйцеобразную или дисковидную скорлупу, усаженную более или менее развитыми иглами. Главное заполнение скорлупы — половые железы. Самый сложный орган этого животного — конструкция из 35 подвижно соединенных известковых пластин, которая называется аристотелевым фонарем. На вершине аристотелева фонаря находятся пять зубов, которыми еж скоблит пищу. Передвигаются ежи, перебирая, как ходулями, своими иглами. На противоположной рту стороне тела находятся несложные глазки и пигментные пятна… Тем удивительнее, что значительная часть генов у нас и у этого животного совпадает.
Но что означают эти совпадения? Неужели в еже действительно «заперта» часть человеческой сущности?
Не все так просто. Те гены, которые у нас «отвечают» за зрительное восприятие, есть и у морского ежа. Значит ли это, что еж имеет сходные с нами механизмы анализа визуальной информации? Конечно, нет! Гены — это совокупность переключателей, которые, наряду с прочими факторами, влияют на ход индивидуального развития. В ходе эволюции механизма управления развитием функции генов могут перепрограммироваться. Кнопочки на пульте управления телевизором и на мобильном телефоне могут быть очень похожи (даже цифирь на них бывает одна и та же), но это не значит, что эффект от их нажатия идентичен. Дело в том, что эффект зависит не от кнопочек-переключателей, а от устройства самой системы. У человека и ежа «системы» разные, и результаты включения сходных генов оказываются непохожими. На самом-то деле, суть не в генах!
