Журнал Наука и Техника (НиТ) - «Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 02 (9)

Создан наноматериал со структурой паучьего шелка

Снимок нового материала, подвергнутого испытаниям на прочность. В верхней части иллюстрации находится зона, не подвергнувшаяся растяжению, в которой находятся наночастицы примеси.

Группой ученых из Массачусетского технологического института под руководством Гарета Маккинли создан новый сверхпрочный искусственный полимерный материал. Интересно то, что они его сделали по модели паучьего шелка.

"Если при большом увеличении посмотреть на структуру паучьего шелка, то вы увидите, что он наполнен множеством очень маленьких кристаллов", — говорит профессор Маккинли. Именно благодаря этим частичкам наноразмеров паучий шелк и получает удивительную прочность.

В своих опытах ученые решили воспроизвести такую структуру в материалах, которые они собрались сделать самостоятельно из полимеров. Предыдущие эксперименты в этой области были неудачными, так как исследователи просто смешивали вещества в определенном соотношении. Однако на этот раз было решено учесть не только свойства примеси, но и форму ее частиц.

Сначала экспериментаторы поместили глиняные пластинки толщиной всего в 1 нанометр и диаметром в 25 нанометров в воду. Затем в получившейся смеси они постепенно заменили воду на другое вещество, растворяющее полиуретан. После они растворили в этой смеси полиуретан и удалили из нее растворитель. В итоге был получен наноматериал, который обладает, как и ожидали исследователи, очень высокой прочностью.

Важно то, что структура этого материала очень хаотична, из-за чего его прочность оказалась одинаково высокой в различных направлениях. Существенно также и то, что при определенных нагрузках материал практически не деформировался, даже при повышении температуры до 150 градусов по Цельсию.

Как заметили ученые, материалы такого рода особенно удачно могут использоваться при разработке сверхлегких мембран, для изоляции газообразных веществ друг от друга, а также для изоляции материалов, применяющихся в топливных элементах. Также исследователи сказали о значимости их разработки для военной промышленности.

Придумана система хранения данных на одном фотоне

Вверху: аббревиатура университета, выполненная в виде так называемого "фотонного изображения”. Внизу — Джон Хоуэлл в своей лаборатории.

Во всяком случае так ее называют создатели, хотя название не вполне корректно — фотонов требуется несколько. И все же. Джон Хоуэлл из университета Рочестера сделал огромный шаг на пути создания систем хранения данных в виде "замороженного" света.

Физики сумели "записать" визуальную информацию, состоящую из нескольких сотен пикселей на 100 фотонов, пропущенных через установку по одному, затем приостановить их бег, а после — восстановить изображение.

Невероятный, на первый взгляд, фокус стал возможным благодаря законам квантовой механики и тому факту, что фотон — это не только частица, но и волна. В своей установке Хоуэлл сумел использовать этот дуализм — он послал импульс света, величиной в один фотон, через трафарет, на котором были вырезаны буквы UR.

В качестве волны этот фотон прошел через все части трафарета одновременно, неся с собой информацию о нем. Далее импульс света попал в небольшую ячейку с газообразным цезием, находящемся при температуре 100 градусов по Цельсию, где свет был замедлен.

Хоуэлл сумел задержать импульс на 100 наносекунд, что позволило большему числу таких импульсов, посланных следом, поспеть в ячейку, прежде, чем первый фотон покинул ее. Всего таких сохраненных единичных фотонов было 100. После их выхода из цезиевого замедлителя они были направлены в камеру, в которой и было восстановлено начальное изображение — нечто вроде распределения вероятностей прохождения фотонов через те или иные части трафарета.

Физики пишут, что выходной импульс, по существу, прекрасно соответствовал оригиналу, не было почти никаких искажений, никакой дополнительной дифракции, фаза и амплитуда первоначального сигнала были сохранены. Хоуэлл даже полагает, что квантовая запутанность фотонов осталась невредимой, что и намерен доказать в следующих опытах.

Ну а сохранение данных в виде замедленных летящих фотонов — это возможный путь к созданию систем хранения информации для оптических компьютеров, имеющих дело с фотонами вместо электронов.

Умирающая звезда дает начало новым планетам

Мира А — справа, Мира В — слева. Зеленое облако — поток пыли, движущейся от Миры А и превращающейся в протопланетный диск (показан красным) Миры В

Удивительная особенность нашлась у звезды Миры А из созвездия Кита: несмотря на то, что она умирает, она дает начало новой планетарной системе. Причем делает это вместе со своей напарницей Мирой В. Звезда Мира А, находящаяся в 350 световых годах от нас, некогда была похожа на Солнце, а сейчас это — вздутый красный гигант. В настоящее время ее развитие приближается к концу, и она превращается в "звездный труп" — белый карлик. Этот процесс может занять несколько миллионов лет.

В ходе своей трансформации Мира А оставляет за собой пыль, которая сформировалась из вещества самой же звезды. За семь лет масса этой пыли увеличивается на одну земную.

Второй компонент этой двойной системы — Мира В, находящаяся на расстоянии около 90 астрономических единиц от компонента А — захватывает своей гравитацией у своей компаньонки примерно 1 % этого материала. Из этого вещества вокруг Миры В формируется пылевой диск, в котором когда-то могут сформироваться планеты. Интересно, что основную часть пыли составляют силикаты; из них же в большей части состоит и Земля.

Это планетарный диск нового типа, который рождается, когда умирает звезда. Сейчас масса диска, возможно, меньше, чем у Юпитера. Но пока жива Мира А, должно набраться до пяти юпитирианских масс".

Санта может стать самой большой кометой в истории

Маленькая планета (а официально — "объект") 2003 EL61, открытая на окраине Солнечной системы в 2005 году, может превратиться в самую яркую комету в истории человечества.

Это странное космическое тело известно также под неофициальным именем Санта (Santa). Его поперечник астрономы оценили примерно в 1,5 тысячи километров, выяснив тогда же, что вокруг своей оси Санта обращается всего за 3 часа 54 минуты, что для объекта такого размера — очень быстро.

Теперь астроном Майкл Браун из Калифорнийского технологического института вычислил, что Санта может претерпеть очень близкое сближение с Нептуном, в результате которого гравитация этой планеты может катапультировать Санту во внутреннюю Солнечную систему, превратив в коротко-периодическую комету.