Журнал "Компьютерра" №751
Шрифт:
Это направление активно исследуется в последние годы на основе классических представлений. Но когда размеры устройств достигли наномасштабов, стал проявляться двойственный квантово-волновой характер электронов, и ученым пришлось перейти к более сложной квантовой теории. И тут выяснилось, что помимо обычного механизма затухания плазмонов в результате их столкновений и рассеяния на различных неоднородностях, появляется еще один квантовый механизм разрушения переносимой плазмонами информации. Из-за квантовой неопределенности в положении и движении электронов плазмоны быстро затухают. Это порождает фундаментальные ограничения на минимальные размеры плазмонных устройств, а с ним и достижимые пределы миниатюризации чипов.
Однако ученые не унывают. Поверхностные плазмоны-поляритоны - довольно
Удивительный эффект обнаружили физики из Политехнического университета Валенсии. Оказывается дырки, просверленные в листе металла, способны не только не пропускать, а, наоборот, эффективно подавлять звук определенных частот.
Свои эксперименты ученые проводили с листами из латуни и алюминия толщиной 2–3 мм, погруженными в воду. Выбор этой среды продиктован тем, что жидкость позволяет проводить опыты в компактной емкости на столе, а для экспериментов на воздухе потребовалась бы большая камера. С одной стороны листа ставили излучатель ультразвука с длиной волны 4,5–8,8 мм, а с другой - приемник, фиксировавший прохождение звука сквозь экран.
Для сплошных листов, как и предсказывает теория, наблюдался "закон масс", гласящий, что удвоение массы единицы площади экрана примерно вдвое снижает громкость прошедшего звука. Но когда в листе просверлили отверстия диаметром несколько миллиметров с шагом, сопоставимым с длиной звуковой волны, то оказалось, что на некоторых частотах такой экран заглушает звук в 3–6 раз сильнее сплошного листа. Поглощение наблюдается и при регулярном, и при случайном расположении дырок. Разумеется, чудес не бывает, и в сумме по частотам перфорированный экран пропускает больше. Но и очень сильного подавления на отдельных частотах хватило, чтобы заставить специалистов задуматься. Согласно предложенной экспериментаторами теории, такое аномально сильное подавление звука возникает из-за того, что падающая звуковая волна возбуждает в экране поверхностные звуковые волны, которые начинают интерферировать между собой и с прошедшей волной и тем самым тушат друг друга.
Перфорированный лист или кожух будет прекрасным экраном для механизмов, шумящих в основном на какой-то одной частоте, что нередко встречается на практике. Заодно дырки обеспечат циркуляцию воздуха для охлаждения устройства. Это особенно полезно, поскольку звукоизоляция, как правило, удерживает и тепло. ГА
Любопытные результаты получили физики из Иллинойского университета в Урбана-Шампейн, осуществив компьютерное моделирование течения воды в углеродной нанотрубке методом молекулярной динамики. Оказывается, если молекулы воды предварительно ориентировать электрическим полем, то скорость течения можно значительно увеличить и даже использовать нанотрубку как водяную помпу.
Течение воды по углеродным нанотрубкам уже несколько лет интригует ученых. Редкое сочетание гладкости стенок и их гидрофобности приводит к тому, что жидкость по такой трубке течет на несколько порядков быстрее, чем по обычной трубе, если бы ее удалось уменьшить до того же диаметра. Именно нанотрубки лучше всего подойдут для создания различных мембран для опреснения, дистилляции, доставки лекарств и других приложений. Ученые решили посмотреть, что получится, если перед длинной трубкой все молекулы воды ориентировать в одном направлении вдоль трубки. Это можно сделать внешним электрическим полем или присоединив к концам нанотрубки специальные поляризующие молекулярные группы. Оказалось, что сориентированная вода течет по трубке лишь в одном направлении. Причем молекулы выстраиваются строго друг за другом и вращаются во время движения. Чтобы изменить направление течения, достаточно сменить ориентацию поля на противоположную.
Экспериментаторы надеются использовать мембраны с поляризованной в нанотрубках водой в основном для ее очистки и нанофильтрации. Хотя было бы любопытно посмотреть, можно ли использовать такие нанопомпы для водяного охлаждения электроники. Но пока эта надежда основана только на теоретических моделях и расчетах. И теперь очередь за экспериментами, которые подтвердят их или опровергнут. ГА
Марс надежно хранит свои секреты. Поиском следов жизни, которая могла существовать на планете в прошлом, а возможно, существует и по сей день, ученые занимаются далеко не первый год. Считается, что в незапамятные времена по поверхности Марса текла вода, а разряжённая ныне атмосфера когда-то была гораздо плотнее. Пролить свет на историю планеты и природу ее кардинальных климатических изменений должна новая исследовательская миссия MAVEN, программу которой утвердило Американское аэрокосмическое агентство.
Проект MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) был признан лучшим среди двух десятков других, представленных на суд экспертов в рамках конкурса, объявленного NASA еще два года назад. Главными критериями отбора кандидатов стали эффективность получения научных данных и надежность космического аппарата, а главной задачей самого корабля - тщательное изучение атмосферы Красной планеты. При помощи восьми научных инструментов аппарат постарается собрать как можно больше информации о причинах глобальных изменений, в результате которых Марс растерял большую часть своей газовой оболочки. Попутно MAVEN оценит возможность существования жизни на планете и, возможно, присмотрит подходящие места для высадки астронавтов.
В общей сложности на миссию будет истрачено почти полмиллиарда долларов. Реализацией займутся специалисты Лаборатории физики атмосферы и космоса при Колорадском университете, которые в ближайшее время получат первый грант в размере шести миллионов долларов на составление плана и проработку технических аспектов. Запуск корабля запланирован на конец 2013 года, а осенью 2014-го он должен приступить к выполнению научной программы. Приблизившись к Красной планете, MAVEN на собственных двигателях выйдет на эллиптическую орбиту высотой от 145 до 6200 километров и в течение земного года будет передавать ученым бесценную информацию. Кроме того, кораблю предстоит нырнуть до высоты 130 километров от поверхности Марса и взять пробы из верхних слоев атмосферы. Одновременно он сможет играть роль ретранслятора сигналов для бороздящих просторы Марса роботов. ВГ
Группа шведских ученых недавно обнародовала результат исследований, которые доказывают теоретическую возможность существования жизни в условиях открытого космоса. Поистине адские испытания смогли вынести крохотные членистоногие размером от десятой доли до полутора миллиметров, называемые тихоходками. Всего известно несколько сотен видов тихоходок, два из них - Richtersius coronifer и Milnesium tardigradum - как раз и были в 2007 году отправлены в необычное путешествие на российском космическом корабле.
Всего на орбиту прибыло около 120 предварительно обезвоженных особей каждого вида, разделеных на четыре группы. Одна группа все время полета пробыла в космическом вакууме; две другие, помимо этого, были открыты ультрафиолетовому облучению разной степени жесткости (четвертая группа была контрольной).
То, что контрольная группа десять дней продержалась без воды, ученых особо не удивило, так как и на Земле тихоходки обитают в самых суровых средах и умеют впадать в анабиоз при совсем уж неблагоприятных условиях. Быстро в себя пришла и группа животных, на долю которых выпал только вакуум. Самое поразительное, что смогла уцелеть и дать потомство большая часть организмов, облученных ультрафиолетом; хотя чем жестче было излучение, тем меньше особей выжило. Впрочем, гораздо важнее не то, сколько тихоходок перенесло ультрафиолет, а то, что это в принципе оказалось возможным.