Журнал «Компьютерра» № 42 от 14 ноября 2006 года - Компьютерра (книги .txt) 📗
Именно с теорией Лифшица авторы сравнивали свои измерения. Поскольку параллельность пластин на малых расстояниях реализовать трудно, вместо одной из них использовался покрытый слоем золота пластиковый шарик диаметром 0,6 мкм. Шарик присоединили к игле атомно-силового микроскопа и измеряли силу притяжения к кремниевым пластинам с различным количеством примесей. Проводимость кремния менялась на несколько порядков, а сила притяжения на расстоянии 70 нм — всего на 7%, но эти небольшие изменения хорошо совпадают с теорией.
Эксперименты показали, что величину силы Казимира можно изменять, подбирая материал, — это будет очень полезно при проектировании микромеханических устройств. И хотя с силой Казимира пока далеко не все ясно и ученые продолжают спорить о ее природе и возможных проявлениях, новые технологии не будут стоять на месте. ГА
Справедливость крылатой фразы «деньги не пахнут» подтвердили химики из Лейпцигского университета. Это знаменитое выражение известно с первого века нашей эры, когда римский император Тит Флавий Веспасиан первым придумал брать плату за пользование общественными туалетами.
Оказывается, сами металлы действительно не пахнут, а их характерный запах возникает только в результате химической реакции с поверхностью жирных рук. Ученые предположили, что запах металлов лишь иллюзия, а летучие и пахнущие фосфорорганические соединения возникают в результате реакции кислот, которые естественно присутствуют на поверхности кожи, с обычными примесями углерода и фосфора в металле.
Однако эксперименты показали, что образцы железа, травленые кислотами в лабораторных условиях, пахнут совсем по-другому. Пришлось проводить более тонкий химический анализ испарений кожи после ее контакта с металлами. Газ содержал несколько пахучих соединений — альдегидов и кетонов, которые в малых количествах получаются в результате быстрых реакций металла с естественными жирами на нашей коже.
Выяснилось, что у разных людей металлический запах получается несколько разным, и он даже может зависеть от состояния здоровья человека. Так что теперь ученые пытаются приспособить свои исследования для задач медицинской диагностики. ГА
Печальные прогнозы содержатся в статье международной группы исследователей, опубликованной недавно в журнале Science. Анализируя биоразнообразие в районах рыболовства по всему миру, авторы статьи зарегистрировали его повсеместное сокращение. Морские экосистемы в чем-то подобны карточному домику: выдерните один из его элементов, и домик рухнет. К счастью, в регионах, где идеи охраны разнообразия морских животных воплощаются в жизнь, разрушение экосистем существенно замедляется или даже обращается вспять.
К слову, «идеология» рыболовства до сих пор остается самой отсталой среди всех отраслей, обеспечивающих питание человечества. Речь идет не о рыболовецкой технике, за последние десятилетия заметно шагнувшей вперед. Просто со времен, когда человек был охотником-собирателем, он успел перейти от сбора дикорастущих растений к растениеводству, а от охоты (как способа пропитания) — к животноводству.
А вот в отношении рыбы и других морских ресурсов подход почти не изменился: хапай, что само выросло. Рыбоводческие фермы были бы примером иного отношения к водным ресурсам, если бы сплошь и рядом для питания выращиваемых рыб не использовались безжалостно вылавливаемые «дикие» корма. И это еще не худший вариант: там, где рыб кормят комбикормами, отходы со временем превращают морское дно в свалку, отравленную продуктами гниения.
Как будет реагировать человечество на столь неблагоприятные прогнозы? Поживем — увидим. К сожалению, самым вероятным сценарием представляется тот, что назван «парадоксом общинных земель». Суть его вот в чем. В старой овцеводческой Англии земли делились на частные (где пасти скот мог только их хозяин) и общинные (которые мог использовать любой животновод). Пока на общинной земле оставалась трава, всякий хозяин предпочитал пасти своих овец на бесхозной территории. Как вы думаете, что делал средний англичанин, увидев, что из-за этого общинная земля хиреет? Правильно, выгонял на нее весь свой скот, чтоб его живность урвала хоть толику исчезающей ничейной травы. Через какое-то время находившиеся в общем пользовании пастбища превращались в пустырь.
С другой стороны, что нам примеры из английской жизни? Россияне хорошо помнят о печальном опыте хозяйствования в колхозах — им и так все должно быть понятно. Увы, планета до сих пор находится в коммунальной собственности. Интересно, чем же это закончится? ДШ
Принципиально новый способ управления химическими реакциями с помощью лазера предложили химики из Стесиевского института молекулярных наук Национального исследовательского совета Канады. Мощный короткий импульс лазера действует подобно катализатору, временно изменяя энергию взаимодействия атомов вещества.
Химики давно и успешно используют свет, в том числе и лазерный, для получения нужных химических веществ. Однако в фотохимии фотоны вместе с веществом выступают как полноправные участники химической реакции. Как правило, фотоны с подходящей энергией поглощаются, заставляя электроны переходить на другой энергетический уровень или возбуждая нужные колебания и вращения в сложных молекулах. А уже возбужденному веществу легче прореагировать.
Катализаторы действуют иначе. Эти специально подобранные вещества не расходуются в процессе реакции, а сдвигают своим электрическим полем энергетические уровни в молекулах. Это заставляет химическую реакцию идти в нужном направлении, помогая ей преодолеть потенциальный барьер. Но обычно катализаторы очень дороги, и их крайне сложно подобрать и использовать.
В новом методе вместо катализатора используют мощный короткий импульс инфракрасного света. Его сильное электрическое поле тоже способно сдвинуть энергетические уровни в молекуле без поглощения фотонов. Причем меняя длительность импульса можно тонко управлять реакцией и получать нужные соединения.
Физический эффект расщепления и сдвига энергетических уровней в электрическом поле носит имя Штарка, и авторы назвали новую технологию динамическим управлением Штарка (Dynamic Stark control). Метод слабо зависит от длины волны лазера и применим к любым поляризуемым молекулам, что обещает очень широкий спектр приложений. В качестве первого применения нового метода ученые развалили молекулу бромида йода IBr на атомы брома и йода, воздействовав на нее импульсом инфракрасного света длительностью 150 фемтосекунд.
Авторы считают, что помимо химии их разработка найдет массу приложений в информационных технологиях. Таким способом можно управлять молекулярными логическими переключателями и ячейками памяти. Метод подойдет для тонкого управления многими квантовыми процессами, давая в руки ученым новый мощный инструмент изменения микромира. ГА
Старую загадку, почти полвека не поддающуюся ученым, недавно удалось разгадать специалистам из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Компьютерные расчеты из «первых принципов» позволили установить причину катастрофического падения емкости наноконденсаторов и подсказали пути ее устранения.
Без запасающих заряд конденсаторов не может обойтись ни одна электронная схема. И конденсаторы, как правило, самые громоздкие элементы чипов, мешающие их дальнейшей миниатюризации. Обычный конденсатор состоит из двух слоев металла, которые разделены диэлектриком. Ученые давно пытались уменьшить их размеры, снижая толщину слоя диэлектрика и используя материалы с большой диэлектрической постоянной вроде SrTiO3, которые имеют структуру перовскита. Но емкость конденсаторов с нанослоями таких диэлектриков оказывалась почти на порядок меньше, чем ожидалось.
