Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2010 № 04

«Трамплин» для микромасс.

Если вы смотрели соревнования по прыжкам в воду, то наверняка замечали, как вибрирует трамплин сразу после прыжка. Причем период колебаний трамплина зависит от его массы — чем она больше, тем период больше.

Понятное дело, для микромасс нужен и соответственно миниатюрный «трамплин». Изготовленный из кремния крошечный кронштейн имеет длину всего 4 мкм и полмикрона в ширину. Без нагрузки он колеблется с частотой 10–15 МГц, то есть 10–15 миллионов колебаний в секунду. Но если на него поместить небольшой груз, частота собственных колебаний системы уменьшается примерно на 50 Гц на каждый аттограмм массы (см. «Подробности для любознательных»).

Собственную частоту кронштейна с образцом определяют, воздействуя на него переменным электрическим полем. Частоту воздействия плавно меняют, наблюдая по отражению лазерного луча за амплитудой колебаний. Как только наступает резонанс и амплитуда колебаний резко увеличивается — измерение сделано, подачу тока тут же прекращают.

Весы-трамплин оказались настолько чувствительны, что, например, для взвешивания бактерий они уже не годятся — тут нужно устройство погрубее. Дело в том, что, например, традиционная для микробиологических исследований Echerichia coll размером 1,4x0,7 микрона весит примерно 660 фемтограммов. Для самых чувствительных в мире весов это слишком большая масса, поэтому бактерию взвешивали на устройстве предыдущего поколения. Различные вирусные частицы весят от 1,5 фемтограмма до 10 аттограммов.

Последнее достижение корнеллских ученых — определение массы одиночной цепочки ДНК. Оказалось, что 1578 нуклеотидов имеют массу около 1 аттограмма. А предельная чувствительность экстремальных корнеллских весов уже перешагнула аттограммовый порог и измеряется сотнями зептограммов.

P.S.И все же абсолютный рекорд принадлежит ныне не Корнеллскому, а Калифорнийскому технологическому университету. Там вместо кремния использовали более твердый карбид кремния, а вместо кронштейна сделали пружинящий мостик длиной 1 мкм и шириной четверть микрона, вибрирующий на частоте около 190 МГц. Это уникальное устройство позволило измерить массу всего в 7 зептограммов, что соответствует 30 атомам ксенона.

Увеличенный фрагмент «трамплина» весов, снятый сканирующим туннельным микроскопом.

ЧТО СКОЛЬКО ВЕСИТ?..

Один грамм весит один кубический сантиметр воды.

Один миллиграмм (т. е. 10 -3г) — волос средней длины.

Один микрограмм (10 -4г) — пылинка.

Один нанограмм (10 -8г) — колония микробов.

Один пикограмм (10 -12г) — одиночная бактерия.

Один фемтограмм (10 -15г) — вирус.

Один аттограмм (10 -18г) — большая макромолекула.

Один зептограмм (10 -21г) — малая молекула.

Один йоктограмм (10 -24г) — протон.

МЫ СМОТРИМ ОДИНАКОВО, НО ВИДИМ ПО-РАЗНОМУ. Неожиданное открытие сделали ученые из британского Университета западного Лондона. «Мужчины и женщины по-разному видят мир», — утверждают они.

В результате анализа функционирования головного мозга с помощью ядерного магнитного резонанса они установили, что мужчины лучше видят предметы, расположенные на далеком расстоянии и принимают более точные решения относительно их положения и движения. В свою очередь, женщины превосходят мужчин в восприятии и анализе предметов, находящихся вблизи.

Результаты исследований также подтверждают и более ранние выводы психологов, согласно которым мужчины обладают аналитически ориентированным умом, они способны воспринимать и систематизировать большое количество информации и мыслить стратегически.

Женщины же превосходят мужчин в быстроте мыслительной реакции и более цепком восприятии деталей, что дает им преимущество в тактическом мышлении.

По мнению психологов, обнаруженные ими различия в работе головного мозга мужчин и женщин возникли еще на заре цивилизации. Мужчины охотились, издали высматривая добычу, а женщины занимались хозяйством и воспитывали детей.

ШКОЛЬНИЦА НАЗВАЛА МАРСОХОД. Американское космическое агентство НАСА утвердило название нового марсохода, который через два года отправится исследовать Красную планету. Он будет называться Knowledge — «Любознательный». Интересно, что имя ему придумала 12-летняя школьница из Канзаса Клара Ма, ставшая победительницей конкурса, объявленного НАСА. Название было выбрано из более чем 9000 предложений.

НА ЗЕМЛЕ НАСТУПАЕТ НОВАЯ ЭПОХА?Новую эпоху — антропоцен — предлагает обозначить на геохронологической шкале группа британских ученых. Согласно принятой сейчас хронологии, нынешняя эпоха в истории Земли — голоцен — пришла на смену плейстоцену.

Она началась после последнего ледникового периода 9600 лет до и. э. и продолжается поныне. Исследователи предлагают считать голоцен завершившимся. И начать отсчет новой геологической эпохи.

«С начала промышленной революции на Земле произошли изменения, достаточные для того, чтобы провести разграничение с эпохой голоцена», — считают ученые. Этим должна заняться Международная комиссия по стратиграфии, подчиняющаяся Международному союзу геологических наук.

По мнению палеобиолога из Университета Лестера Марка Уильямса, началом новой геологической эпохи можно было бы считать промышленную революцию, свершившуюся 200 лет назад. А для более точной датировки использовать информацию о повышенном содержании окислов углерода в толщах льда Арктики и Антарктики. Другим свидетельством начала антропоцена могут стать также следы ядерных испытаний.

Сотрудники лаборатории углеродных наноматериалов Российского нового университета (РосНОУ) создали уникальный клей, способный склеить даже тефлон. Таким образом появилась возможность использовать этот инертный теплостойкий материал во многих отраслях промышленности, в том числе в аэрокосмической.

Тефлон, как известно, обладает высоким сопротивлением к износу и низким коэффициентом трения. Он легче и прочнее углепластика, используемого в авиации и космосе. Но у него есть и крупный недостаток — тефлон не подлежит сварке. И склеивать его, в отличие от углепластика, до недавнего времени тоже не умели.