Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2005 № 03

До сих пор главной теорией, описывающей поведение электронов в таких условиях, была теория, созданная в 80-х годах XX века Рольфом Ландауером и Маркусом Бюттикером, в то время работавшими в корпорации IBM. Ею пользуются и по сей день, хотя она не в состоянии объяснить результаты некоторых опытов.

В 1995 году в израильском институте Вайзмана, например, доктор Михаил Резников изучал прохождение потока электронов по так называемым «квантовым контактам», способным пропускать лишь по одному электрону.

Добавление в систему второго такого контакта приводило к кратковременному повышению электронного шума, который затем резко падал. Так получалось на практике неоднократно в то время, как теория Ландауера и Бюттикера предсказывала лишь рост шума.

И вот Маканда Дас объявил, что ему и его коллегам удалось снять указанное противоречие. Говоря совсем уж упрощенно, электроны ведут себя в квантовом проводнике, подобно автомобилям на запруженном шоссе. В тесноте, когда бамперы едва не касаются друг друга, машинам деваться некуда, потому они движутся общим потоком, согласованно. Но стоит шоссе чуть расшириться, появиться еще одной полосе движения, как на нее тут же устремляются наиболее нетерпеливые автомобилисты. Первым из них удается прорваться, резко увеличив скорость, а вот следующие за ними вполне могут образовать затор. И тогда общая скорость транспортного потока не увеличится, а уменьшится.

Аналогично и в микросхеме: когда появляется новый контакт (лишний ряд), шум возрастает, пока часть электронов движется по свободному пространству, а потом резко падает, когда образуется «пробка».

Несмотря на кажущуюся простоту объяснений «на пальцах», на самом деле создание новой теории движения электронов потребовало около четырех лет напряженной работы и привлечения множества предшествующих гипотез и выводов.

Впрочем, далеко не все согласны с рассуждениями австралийцев. Если, скажем, профессор Алекс Гамильтон из университета Нового Южного Уэльса одобрительно отозвался о теории Даса и назвал ее большим прыжком вперед, то вот Маркус Бюттикер, работающий сейчас в университете Женевы, сказал, что, мол, это «ноль по десятибалльной шкале научного результата».

В. ДУБИНСКИЙ

Недавно из очередной экспедиции вернулось научно-исследовательское судно «Полярная звезда», на котором ученые разных стран выходили в океан, чтобы подкормить сульфатом железа… живущий в воде планктон.

Когда фермеры вносят на свои поля минеральные и органические удобрения, все ясно: без подкормки хорошего урожая не жди. Когда егеря оставляют зимой в лесу еду голодным зверям, тоже понятно: без этого «братья наши меньшие» могут не дотянуть до весны. Но зачем подкармливать планктон?

Тем не менее, за действиями ученых стоит логичная и очень серьезная задача.

Само по себе слово «планктон», кто не знает, образовано от греческого planctoc — «блуждающий». И означает совокупность крошечных организмов, путешествующих, перемещающихся в глубинах многих морских и пресных водоемов. Они настолько малы, что рассмотреть их удается лишь под микроскопом. А иначе об их присутствии можно догадаться лишь по зеленоватому свечению воды днем да по голубоватому мерцанию ночью — некоторые виды планктона имеют способность светиться, подобно светлячкам.

Вообще биологам известно огромное количество разновидностей планктона, среди которых они особо выделяют фито-, бактерио- и зоопланктон. Основу зоопланктона составляют обычно крошечные рачки (например, криль). Бактериопланктон, как уже понятно из его названия, состоит в основном из бактерий. А вот фитопланктон получил свое название потому, что составляющие его микроводоросли, подобно другим растениям, способны под воздействием света ( phyton — по-гречески «растение») перерабатывать углекислый газ СО 2, используя его в качестве пищи.

Данное свойство фитопланктона и интересовало главным образом исследователей, поскольку именно углекислый газ лежит в основе так называемого парникового эффекта, который в последнее время особенно тревожит ученых. Специалисты выяснили, что если в атмосфере появляется повышенное количество этого газа, то он начинает работать, словно ловушка: пропускает к поверхности земли солнечные лучи, но когда часть их отражается от почвы или от воды, то назад в космос их уже не выпускает. Из-за этого нарушается температурный баланс планеты. Земля начинает перегреваться, и как следствие этого — нынешнее глобальное потепление, когда зимой столбик термометра не опускается ниже нуля даже в средней полосе России, издавна славившейся своими морозами.

Количество же углекислого газа в атмосфере, как говорят исследователи, увеличилось из-за деятельности промышленности — огромное количество выхлопных труб автомобилей и дымовых труб различных предприятий выбрасывает в атмосферу огромное количество отходов, в том числе и СО 2.

Раньше, когда углекислый газ в основном выделяли при своем дыхании люди и животные, с его переработкой вполне справлялись растения. Они, как сказано, им питаются, используя углерод для строительства клеточных тканей и выделяя в атмосферу чистый кислород, который как раз и нужен нам для дыхания.

В общем, планетарная машина исправно работала, пока количество промышленных предприятий не превысило некий предел. И с переработкой излишнего углекислого газа фитомашина планеты справляться перестала. Что делать?

С одной стороны, необходимо, конечно, уменьшать количество вредных выбросов, с другой — повышать эффективность переработки попавшего в атмосферу углекислого газа.

Вот этой-то стороной проблемы и занимались ученые под руководством профессора Виктора Сметачека.

В лаборатории им удалось интенсифицировать деятельность фитопланктона, усилив его рост, развитие, а значит, и аппетит с помощью сульфата железа FeSО 4— своего рода витаминов для планктона. Во всяком случае, в лабораторных опытах ускоренное развитие фитопланктона при добавлении в морскую воду сульфата железа наблюдалось неоднократно. Но необходимо было убедиться, что в открытом океане сульфат железа столь же эффективен.

Несколько раз исследователям мешала штормовая погода в южной части Атлантики. Наконец ученым повезло, и они убедились в действенности методики. Спустя всего 10 дней после удобрения данной акватории семью тоннами сульфата железа, фитопланктон стал буйно разрастаться.

Но на этом ставить точку было рано. Необходимо было разобраться, что происходит с микроводорослями после. Если они быстро вырастают, проходят свой жизненный цикл развития, а затем отмирают и погружаются на дно, где и пребудут веками вместе с захваченным углекислым газом (или, по крайней мере, с выделенным из него углеродом), значит, вся затея имеет практический смысл. Ведь частицы планктона хоть и малы (размерами в считанные микроны) и весят всего микрограммы, но их чрезвычайно много. Суммарная биомасса фитопланктона на планете примерно 550 млрд. тонн, что составляет около трети от всей прочей биомассы планеты. И воздействие его на атмосферу может быть очень заметно.