Журнал "Компьютерра" №754
Шрифт:
Капельные объективы должны заинтересовать производителей камерафонов, которые из-за острой конкуренции постоянно озабочены поиском новых миниатюрных, быстрых, легких, качественных и потребляющих мало энергии решений. Кроме того, подобные объективы будут полезны для миниатюрных беспилотных самолетов, роботов, систем безопасности и ряда других приложений. ГА
Удивительно простой способ обойти дифракционный предел и сфокусировать электромагнитные волны в пятно размером меньше половины длины волны предложили физики из Торонтского университета. Расчеты и первые эксперименты доказывают его жизнеспособность в широком диапазоне частот от радиоволн до оптики и обещают массу интересных приложений.
Дифракция электромагнитных волн, мешающая рассматривать в микроскоп слишком мелкие объекты и уменьшать размеры транзисторов в чипах, давно заставляет ученых искать обходные пути для лучшей "концентрации" волн электромагнитного поля. И хотя так называемый дифракционный предел для обычных электромагнитных волн принципиально непреодолим, все же находятся различные лазейки.
Еще в начале семидесятых годов прошлого века была предложена так называемая оптическая микроскопия ближнего поля. Дело в том, что вблизи границ раздела сред или различных объектов, помимо обычных волн, существуют так называемые нераспространяющиеся электромагнитные волны, которые быстро, на расстояниях порядка длины волны, затухают и обычно не переносят энергию. Однако если вблизи такой границы на расстоянии меньше длины волны поместить другой интересующий нас объект, то его влияние на нераспространяющиеся волны можно зарегистрировать. На квантовом языке это означает, что фотоны будут туннелировать из одного объекта в другой.
Этот эффект используют в микроскопах ближнего поля. В них остро заточенный световод с отверстием на конце сканирует образец, находясь от него на расстоянии меньше длины световой волны. Если фотоны туннелируют в образец, то отражение от конца световода слегка уменьшается и регистрируется аппаратурой. Так можно "рассмотреть" детали много меньше длины световой волны, обойдя дифракционный предел. Однако эта технология дорога и по многим параметрам проигрывает атомно-силовым микроскопам.
Новый пик интереса к технологиям ближнего поля возник на рубеже тысячелетий с появлением метаматериалов с отрицательным показателем преломления. Они позволяют усиливать компоненты нераспространяющихся волн и "фокусировать" их вблизи своей поверхности, но сильно страдают от потерь, поглощая слишком много энергии поля. Есть и ряд других экзотических предложений, однако большинство из них очень трудно реализовать на практике.
В новом методе ученые предложили использовать для дополнительной фокусировки ближнего поля тонкий экран с несколькими щелями специально подобранной формы. Щели прорезаны так, чтобы волны ближнего поля от них в сумме давали более резкий фокус. Например, в экспериментах с радиоволнами частотой 10 ГГц и длиной волны три сантиметра использовали стальной экран толщиной 0,15 мм с центральной щелью 13,2х1,2 мм и двумя сателлитами 17х0,6 мм по бокам на расстоянии 3 мм от центральной щели. Экран облучали плоской волной, которая фокусировалась в пятно размером 5,2 мм на расстоянии 4,5 мм за экраном. Эксперименты подтвердили теорию, предсказывающую, что большее количество подходящих щелей позволит добиться еще лучшей фокусировки.
Та же картина должна наблюдаться и в оптическом диапазоне, хотя тут толщина экрана и ширина щелей должна составлять лишь десятки нанометров. Кроме того, задача осложняется необходимостью учета и компенсации потерь на поглощение света плазмонами металла.
Пока неясно, удастся ли приспособить этот метод для фокусировки света при производстве чипов с помощью традиционной фотолитографии и сможет ли он конкурировать с альтернативными технологиями. Многое еще предстоит проверить в экспериментах. Однако уже нет сомнений, что такое простое и эффективное решение найдет множество практических приложений. ГА
Уже почти два десятка лет сотрудники журнала "Анналы невероятных исследований" (www.improb.com) ведут непримиримую борьбу с занудами, убежденными в том, что наука - это монотонное и тоскливое занятие. Результат налицо: ежегодно вручаемая ими "Шнобелевская премия" (Ig Nobel Prize) известна миру не меньше, чем ее прославленная прародительница. Каждый раз в преддверии раздачи самых престижных научных "слонов" мир с замиранием сердца ждет оглашения имен очередных кавалеров "шнобелевки", чьи забавные изыскания способны рассмешить самое неулыбчивое научное светило. Не стал исключением и нынешний октябрь, принесший очередное, восемнадцатое, пополнение в сонм лауреатов.
Не исключено, что нелестный эпитет "одноклеточный" скоро потеряет прежнюю силу. Порукой тому открытие японско-венгерской группы биологов - кавалеров награды в номинации "наука о познании". Согласно результатам их исследований, простейшие организмы способны решать несложные головоломки, а также находить выход в примитивном лабиринте. Если зачатки интеллекта присущи даже амебам, что уж говорить о более сложных организмах. Так что, пожалуй, вполне своевременной выглядит "премия мира", присужденная в нынешнем году швейцарскому Федеральному комитету по этике. Из-под пера сих государственных мужей вышла в свет брошюра под названием "Достоинство живых существ в уважении к растениям" - первый в мире документ, декларирующий наличие чести и достоинства у "зеленых друзей". Что ж, со временем, когда каждое уважающее себя растение обзаведется личным адвокатом, порча зеленых насаждений будет крепко бить по карману: во что обойдется одна лишь моральная компенсация пострадавшим!
Премию в области питания завоевали итальянец Массимилиано Цампини из Тренто и британец Чарльз Спенс из Оксфорда (Massimiliano Zampini, Charles Spence). В ходе эксперимента они просили добровольцев пожевать чипсы и в то же время прослушивать в наушниках звуки собственной трапезы. Оказалось, что если этот "саундтрек" пропускать через определенные фильтры, можно добиться того, что чипсы будут казаться более свежими и хрустящими, чем на самом деле. Так что выражение "когда я ем, я глух и нем", видимо, следует признать ошибочным: ведь во время еды наши уши выполняют роль важного рецептора. Сигналы, которые попадают в эти же датчики в разгар рабочего дня в офисе, добросовестно проанализировал лауреат премии по литературе, сотрудник одной из лондонских бизнес-школ Дэвид Симс (David Sims). В результате его упорной работы на свет явилось несколько фривольное исследование экспрессивной офисной лексики, чей краткий заголовок сводится к сакраментальной фразе "Ты, ублюдок!".
Приз "археолог года" отправлен в Бразилию бригаде сотрудников Университета Сан-Паулу, старательно изучившей вклад броненосцев в археологическую науку. Как выяснилось, вследствие каждодневного рытья этими зверьками многочисленных нор слои почвы перемешиваются самым непредсказуемым образом, благодаря чему в руки археологов нередко сами собой попадают исторические реликвии, датировка которых оказывается весьма непростым делом, ведь конфигурация подземных коридоров известна только их хозяину! Увы, как подметили "физики года" из пары американских университетов, к полному хаосу в конце концов приходят отнюдь не только оставленные без присмотра места археологических раскопок. Если хаотически набросать гору волос или ниток, то какая-то часть ее содержимого обязательно завяжется узлом!
Согласно расхожей истине, "излишняя торопливость нужна лишь при ловле блох". Вероятно, именно поэтому лишь сейчас была оценена по достоинству работа, написанная в 2000 году группой сотрудников Ветеринарной школы из Тулузы. Согласно их изысканиям, блохи, обитающие на собаках, обладают большей прыгучестью, чем их сородичи, предпочитающие кошачьи шкуры. Впрочем, куда более долгим оказался путь к славе обладателей нынешней премии по химии. Группа исследователей из университетов США и Пуэрто-Рико в далеком 1985 году доказала, что всемирно популярная кока-кола является эффективным спермицидом. Не прошло и пары лет, как их коллеги из Тайваня пришли к диаметрально противоположным выводам. Поскольку в течение последующих двух десятилетий новых подвижек в этой области не наблюдалось, долгожданную премию было решено вручить обоим коллективам. В дальновидности "шнобелевскому комитету" не откажешь: ведь кто-нибудь из награжденных уж наверняка прав. Впрочем, химический состав - дело наживное: если верить "медикам-2008", сотрудникам четырех университетов Америки и Сингапура, эффективность действия мнимого лекарства (плацебо) на организм пациента напрямую зависит от цены - более дорогие псевдоснадобья обладают более высоким оздоравливающим воздействием. Так что, похоже, и без того немалые цены на всевозможные эликсиры скоро рванут в заоблачную высь.