Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2013 № 12

Вместо традиционных катушек индуктивности, постоянных магнитов и диффузоров в этом устройстве использован слой прозрачной резины, окруженный двумя слоями электропроводящего геля. Такая конструкция, согласитесь, и в самом деле напоминает устройство стенки мыльного пузыря или хотя бы детского резинового шарика.

Электроды высокого напряжения заставляют положительно и отрицательно заряженные ионы в геле собираться по разные стороны резиновой мембраны-диэлектрика и менять толщину «сэндвича» в зависимости от приложенного потенциала. Резина меняет свою форму, словно расслабленная или напряженная мышца.

А если подать на электроды переменный сигнал, модуляции которого соответствуют, скажем, электрическим сигналам, принятым с микрофона, то электрические поля заставят колебаться резиновую мембрану, и та начнет выдавать в окружающее пространство усиленные звуки.

В демонстрационном прототипе использован довольно простой электролит — полиакриламидный гель на основе соленой воды, но исследователи готовы экспериментировать и с другими материалами, демонстрирующими ионную проводимость. В планах исследователей — выявить сочетания материалов, обеспечивающие хорошее сцепление между слоями, долговечность устройства и оптимальные показатели работы.

Джонг-Юнь Сунь и Кристоф Кеплингер изобрели громкоговоритель, каких раньше не было.

По словам ученых, разработка подобных, похожих на пленки мыльных пузырей устройств, способных быстро менять форму, может стать основой целого класса новых приборов, которые найдут применение в совершенно неожиданных областях. Так, по мнению одного из разработчиков, Джонг-Юнь Суня, поскольку резина с гелем не бьются и не ломаются, новые громкоговорители могут вполне пригодиться полиции и спасателям. Прозрачные мембраны позволяют использовать их в оптических системах, где требуется контролируемо менять форму поверхности, например, в адаптивной оптике. Наконец, гели, используемые в качестве электролитов, делают подобные устройства биосовместимыми, что позволяет вживлять их в организмы. То есть, говоря проще, могут заговорить люди, у которых собственные голосовые связки почему-либо не работают.

По материалам Science

МИНИАТЮРНЫЕ ДИНАМИКИ

Разработка специалистов Гарварда — не единственная в своем роде. Японская корпорация Kyocera выпускает пьезоэлектрические динамики, по качеству звука сравнимые с обычными колонками, и при этом значительно меньшие по размерам. Новинка, получившая имя Smart Sonic Sound, позволяет размещать динамики как на плоских, так и на изогнутых поверхностях телевизоров, мониторов и планшетов.

Самый крупный динамик из семейства размерами 70х110х1,5 мм весит 23 г и работает в диапазоне частот от 200 Гц до 20 кГц. Частотный диапазон среднего варианта (35х65х1,0 мм, 7 г) — от 500 Гц до 20 кГц, а самого компактного (19,6x27,5x0,7 мм, 1 г) — от 600 Гц до 20 кГц.

Похожую технологию Kyocera уже применила при производстве смартфонов, которые способны воспроизводить звук за счет вибрации экрана, без использования традиционных динамиков.

Все, пожалуй, знают легенду, согласно которой на голову всемирно известному физику И. Ньютону упало яблоко, после чего он открыл закон тяготения.

Какое отношение эта легенда может иметь к мысленному эксперименту австрийского физика Э. Шредингера, получившему название «Кот Шредингера»? Как недавно стало ясно, и легенда, и эксперимент Шредингера имеют отношение к компьютерному моделированию, а также к Нобелевской премии по химии за 2013 год.

Если серьезно, то официально решение Нобелевского комитета звучало так: награда по химии в 2013 году присуждена профессорам Мартину Карплюсу, Майклу Левитту и Ари Уоршелу «за развитие моделей комплексных химических систем».

Но сам представитель Нобелевского комитета на пресс-конференции постарался разбавить сухость формулировки рассказом, который немало позабавил присутствовавших журналистов. Для начала представителям СМИ была продемонстрирована картинка, на которой был изображен Исаак Ньютон, гладящий шредингеровского кота.

Здесь стоит вспомнить, что Ньютон сформулировал не только закон всемирного тяготения, но и еще ряд правил и законов, которые, в конце концов, образовали классическую ньютоновскую физику. И все было ясно до появления теории относительности Альберта Эйнштейна. А к каким парадоксам ее появление приводило, наглядно показал Эдвин Шредингер в своем знаменитом эксперименте — по счастью, мысленном.

Тем не менее, опыт следует признать довольно жестоким. Некий кот был мысленно заперт в стальной камере вместе с «адской машиной», которая представляла собой такое устройство. Внутри счетчика Гейгера находится некое количество радиоактивного вещества. Его столь немного, что в течение часа может произойти деление только одного атома. Если это случится, счетчик сработает и запустит механизм, который разобьет колбочку с синильной кислотой. И кот, естественно, умрет. Но распад атома может не произойти, и тогда кот останется жив.

Спрашивалось: кот в данный момент времени жив или умер? С точки зрения здравого смысла понятно, что он либо жив, либо уже умер. А вот с точки зрения теории вероятности он мог быть жив или мертв с вероятностью 50 %.

Какое отношение все эти рассуждения имеют к теме нынешней Нобелевской премии по химии? Когда-то химики использовали для моделирования молекул шарики вместо атомов и палочки вместо химических связей. Потом представление об атомах усложнилось, их стали воображать в виде мини-планет, вокруг которых вращаются по своим орбитам спутники-электроны. Потом выяснилось, что электроны могут в одних случаях выступать как частицы, а в других — как волновые сгустки энергии…

Такое усложнение представлений усложняло и моделирование химических реакций. С помощью простейших моделей представить себе, что именно происходит, химики уже не могли. Пришлось прибегнуть к помощи компьютеров.

Новые нобелевские лауреаты (слева направо): Ари Уоршел, Майкл Левитт и Мартин Карплюс. Карплюс родился в Вене, а сейчас работает в Университете Страсбурга (Франция) и Гарвардском университете (США). Левитт — уроженец Великобритании, сотрудник медицинской школы Стэнфордского университета, а Уоршел родился в Израиле и работает сейчас в Университете Южной Калифорнии.

Современные методы позволяют моделировать не только простые химические реакции, в которых участвуют так называемые малые молекулы, состоящие из небольшого числа атомов, но и реакции больших биологических молекул — белков, углеводов, ДНК и РНК, которые протекают в живых организмах.