Номер 07, 2012

НАНО-УШИ ДЛЯ ПРОСЛУШИВАНИЯ НЕОЩУТИМОГО

Сила звука измеряется в децибелах (дБ), единице логарифмического типа: усиление на 10 дБ соответствует в десять раз большему звуку. Минимальный порог человеческой слышимости равен 0 дБ. Отрицательные величины соответствуют звукам, которые человек не слышит.

Благодаря наночастицам, левитирующим в луче лазера (красным), ученые надеются в ближайшем будущем слушать звуковые вибрации, излучаемые бактерией (слева).

Снимая вибрации наночастицы золота, немецкие ученые обнаружили звуки, которые нельзя услышать через любые воображаемые типы микрофонов.

Что могут поведать бактерии? Быть может, вскоре мы узнаем это, благодаря «наноушам», созданным мюнхенскими учеными. Им удалось измерить вибрацию наночастиц золота, на которые воздействовала звуковая волна в миллион раз более слабая, чем та, что слышим мы. Хобби ученых? Вовсе нет. Известно, что красные кровяные тельца, зараженные паразитом малярии, вибрируют иначе, чем здоровые тельца. Возможность слушать звуки на уровне частиц позволяет исследовать пока неведомый мир.

Немцы остановили свой выбор на наночастице золота диаметром 60 нанометров (60 миллионных миллиметра), висящей в капле воды. Для манипуляции они применили оптический пинцет: устройство, позволяющее двигать крохотные объекты с помощью света. Затем они создали в капле неслышимые звуковые волны с помощью колеблющейся вольфрамовой иглы. Потом с помощью камеры, снимающей со скоростью 1500 кадров за 30 секунд, наблюдали за движениями наночастицы. И заметили, что движений было больше в присутствии звуковой волны из-за вибрации воды под воздействием вольфрамовой иглы. То есть наночастица хорошо реагировала на звук.

Какова чувствительность такого устройства? Чтобы узнать это, ученые создали еще более слабый источник звука с помощью других наночастиц золота, которые при нагревании излучают звуковую волну. Вначале казалось, что они потерпели неудачу: движения наночастицы, служащей наноухом, не отличались в присутствии звука и полной тишине. Но при математическом анализе этих движений, частота за частотой, ученые выделили более сильную вибрацию на одной частоте. Они решили, что обнаруженный сигнал соответствовал обнаружению звуковой волны -60 дБ. Важное уточнение: эта вибрация наночастицы существует только на оси, соединяющей источник звука и наноухо. То есть, анализируя ее движение, можно также узнать направление звука.

Пока это устройство говорит лишь о возможности использования, но оно открывает путь к новым технологиям анализа.

ИДЕАЛЬНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ВОДЫ

Этот фильтр пропускает воду и задерживает другие жидкости и даже газы. Это окисел графена, материала из листов углерода толщиной в один атом каждый, связанных с атомами кислорода. Сначала фильтр проверили на газы – он их не пропускает. Затем испробовали различные жидкости: воду, этанол, ацетон... Ни одна жидкость, кроме воды, не прошла. Вода словно не заметила препятствия.

Объяснение ученых: вода раздвигает листки, а кислородные зоны на поверхности углерода служат каналами для ее протекания. Такой фильтр может служить для очистки воды и в промышленном масштабе разделять различные компоненты.

Листки окисла графена, сложенные в стопку, образуют фильтр толщиной от 0,1 до 10 микрометров.

ОБЛАЧНОЕ ЦУНАМИ ВО ФЛОРИДЕ

Словно океан обгоняет край моря. Небоскребы полностью поглощаются гигантскими облаками пара. Событие редкое, но все же известное. Варварское научное название – волна Кельвина-Гельмгольца. Явление теоретически обосновано в XIX веке. Оно происходит, когда два потока, лежащие один под другим, перемещаются с разной скоростью, а верхний (слоистые облака) быстрее воды. Этот коктейль влажности, жары и ветра медленно движется к городу, вызывая туман. Миновав здания, которые усиливают это физическое явление, туман разгоняется ветром.

ПЛАЩ ИЗ ПАУТИНЫ

Четыре года потратил англичанин Саймон Пирс на изготовление плаща и шали. Ему помогали 1,2 миллиона мельчайших портных – мадагаскарские пауки вида Nephila. Их осторожно извлекли из природы, чтобы изготовить самое большое одеяние из шелковой паутины. Затем их всех вернули обратно.

ХАМЕЛЕОН ПОД ЛУПОЙ

Этот хамелеон – один из самых маленьких в мире: едва 10 мм от макушки головы до кончика хвоста. Он относится к виду Brookesia micra, недавно открытого к северу от Мадагаскара на крохотном острове Нози Хара. Классический пример эндемичной карликовости из-за крайней узости его природного ареала. Ас маскировки. Его обнаружили из-за привычки залезать на дерево для сна.

ДВЕ МОНЫ ЛУЧШЕ ОДНОЙ

Слева – оригинал, справа – копия. Но копия непростая. Эта только что отреставрированная «Мона Лиза» принадлежит, похоже, кисти ученика Леонардо да Винчи. Она написана в то же время, что и шедевр мастера Возрождения в 1506 году. Имеет исправления, идентичные подлиннику. Вот уже два века собственность музея Прадо. Сейчас экспонируется в Лувре рядом с двойником.

НЕПРОБИВАЕМАЯ ШИНА

Настоящая революция – без воздуха, перерабатываемая на 100%, непробиваемая, она поглощает удары, благодаря новой резине на основе термопластичной смолы. Но надо подождать, поскольку «Бриджстоун» пока представил в Токио прототип диаметром 8 см.

НЕ БЫЛО НИ ГРОША, ДА ВДРУГ АЛТЫН

Впечатляющие цепи с широкими звеньями, кольца и браслеты из золота, датированные средним бронзовым веком (1000 лет до н. э.), были найдены в апреле 2011 года в Германии в районе города Сике во время работ по рытью канала «Северный поток» – газопровода для питания Европы. Сокровище весом 1,8 кг из 117 предметов было тщательно изучено до показа публике. Золото происходит из Центральной Азии, но неизвестно, как этот драгоценный металл оказался в этом регионе.

КОНЕЧНЫЙ ТРАНЗИСТОР СТАЛ РЕАЛЬНОСТЬЮ

Подлинный технологический подвиг – транзистор состоит из одного атома. Еще один шаг к созданию квантового компьютера.

Международная бригада смогла изготовить самый маленький транзистор: он образован всего одним атомом! Оригинальная формула. Внутри поверхностного слоя кремния один атом был заменен на фосфор. Он имеет на один электрон больше, чем кремний, усиливая локально электропроводимость. Фосфор? таким образом, образует одноатомный транзистор.

Этим закрывается глава современной электроники по закону Мура, одного из создателей фирмы «Интел», который в 1965 году сказал, что электронная миниатюризация будет такова, что количество транзисторов в микропроцессоре будет удваиваться каждые полтора-два года. Этот эмпирический закон действовал до сегодняшнего дня, и наблюдатели предсказывали, что он обязательно прекратит свое действие, как только транзистор уменьшится до размера одного атома. По закону это должно было произойти в 2020 году, но случилось в 2012-м.

Эта электронная драгоценность открывает путь к квантовому компьютеру. Ибо на атомном уровне уже проявляется квантовый эффект. Нормальный транзистор играет роль выключателя, будучи открыт или закрыт. В бинарном языке это соответствует «1» (открыто) и «0» (закрыто). Одноатомный транзистор является квантовым: его положение ассимилируется с облаком точек, а его состояние может быть одновременно открытым и закрытым. И скорость расчетов резко возрастет.

Одноатомный транзистор (оранжевая точка в центре) покоится на кремниевой подложке (фиолетовая). Окружен двумя фосфорными электродами (оранжевые полоски).

ПУМА, ПАНТЕРА: ОДНА БОРЬБА

Для спасения популяции флоридских «пантер», которых осталось всего несколько десятков, подверженных кровосмешению в 1995 году, биологи с успехом призвали на помощь более процветающую колонию пум в Техасе. Ничего удивительного: неправильно называемые пантерами в США, эти животные относятся к пумам (Puma concolor). Эти дикие кошки разделились в момент колонизации континента людьми. Сейчас уже насчитывается 130 флоридских пантер, и исчезло кровосмешение. Дело еще не закончилось, но метод может быть использован для маленьких изолированных популяций.

К началу ^