НОВОСТИ: Новости

Композиционные материалы, представляющие собой сочетание основы и армирующего наполнителя, давно завоевали себе место под солнцем. Основа (матрица) может быть полимерной, металлической, керамической или любой другой. Наполнитель – это чаще всего волокна или мелкодисперсные частицы. Основным достоинством композитов является возможность варьирования свойств в широчайшем диапазоне путем подбора состава и свойств матрицы и наполнителя. Матрица обеспечивает передачу и перераспределение нагрузки на частицы наполнителя, принимающие основной удар на себя. Это позволяет достичь выдающейся прочности, намного превосходящей параметры обычных материалов.

В последнее время в качестве армирующих наполнителей начали применяться объекты наномасштаба. С конструкционной точки зрения это оправдано, так как чем меньше частица, тем меньше в ней дефектов и тем выше ее прочность. Группа исследователей из Гарвардского университета (США) под руководством Чарльза Либера (Charles Lieber) разработала простой и дешевый способ получения полимерных пленок, наполненных углеродными нановолокнами или нанотрубками – одним из перспективнейших материалов современности.

Методика такова: вначале готовится суспензия нанонаполнителя (1% по массе) в полимере. Пленка получается путем выдувания из суспензии огромных пузырей диаметром 35 см и высотой 50 см. Затем пленка может быть нарезана в листы и сложена в несколько слоев. Пока листы композита получаются размером 225 на 300 мм, но ученые надеются «растянуть» их до квадрата со стороной в метр. Одно из достоинств метода Либера состоит в том, что частицы наполнителя распределяются в пленке равномерно, не образуя нежелательные агрегаты. При выдувании пузыря нанотрубки еще и ориентируются в одном направлении, что заметно увеличивает прочностные параметры композита до значений, выше, чем у небезызвестного кевлара, используемого для «пошива» бронежилетов (кевлар впятеро прочнее стали). Материалы, армированные нанотрубками, в предположении разработчиков из Гарварда, могут применяться как наружное покрытие фюзеляжей самолетов и бронетехники, а пленки, наполненные нановолокнами, вполне подойдут для создания дисплеев и сенсорных матриц, способных детектировать газы и болезнетворные микроорганизмы.

Сейчас исследователи пытаются найти глубинные причины пространственного упорядочивания нанотрубок и нановолокон при образовании пленки, так как это один из ключевых факторов, позволяющих управлять свойствами материала. Конечно, группа Либера не собирается останавливаться на «двумерных» пленках и интенсивно изучает свойства «объемных» материалов, полученных сворачиванием пленки в плотные цилиндры и складыванием ее в стопки. В перспективе путем подбора матричного полимера содержание армирующих частиц планируется довести до 4–5%, чтобы получить лучшие прочностные параметры.

Сама технология выдувания пленки далеко не нова и широко применяется в промышленности. Гарвардские ученые впервые применили эту технологию для полимеров, наполненных нанообъектами, получив благодаря этому новые перспективные материалы. ЕГ

Как известно, глаза – зеркало души. Николас Стоун и Якоб Филик ((Nicholas Stone, Jacob Filik) – исследователи из Королевского госпиталя Глостера (Великобритания) – утверждают, что глаза вполне подойдут и на роль зеркала для тела. Эти ученые разработали метод, позволяющий на основании спектроскопического исследования слез проводить диагностику различных инфекционных заболеваний.

Строго говоря, любая болезнь охватывает весь организм в целом, поэтому и изменения происходят в нем повсеместно. Однако где-то эти изменения ярко выражены и по ним можно легко и достоверно установить характер заболевания, а где-то отклонения от нормы не столь однозначны. Подавляющее большинство недугов вообще и активность болезнетворных микроорганизмов в частности, в первую очередь вызывает изменения биохимического состава крови, поэтому именно анализ крови является первоочередным этапом диагностики. Но если знать, что искать, то диагностику можно проводить и по другим, казалось бы, мало пригодным для этого, «субстанциям» организма. Например, в волосах сохраняются признаки употребления человеком наркотиков, даже если их прием имел место достаточно давно.

За ответом на некоторые медицинские вопросы английские биохимики обратились к секрету слезных желез. В слезах содержится ряд белков, причем 95% белкового набора приходится на лизоцим, лактоферрин и альбумин. В частности, лизоцим обладает способностью разрушать клеточную стенку бактерий и, таким образом, выполняет функции антибактериального барьера. Антибактериальными свойствами обладает и лактоферрин. Было бы логичным ожидать, что многие инфекционные заболевания, особенно глазные, будут вызывать изменения в белковом составе слез, что и было подтверждено британцами на практике. Высушенная капля слезной жидкости анализируется с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (другое название – рамановская спектроскопия). Данный метод дает информацию как о качественном составе белковой смеси, так и о количестве каждого белка. Новизна метода во многом именно в «индивидуальном» подходе к каждому белку, а для анализа достаточно образца слез объемом 1,5 микролитра.

Сейчас ученые исследуют возможное влияние небелковых примесей и других загрязнений, содержащихся в слезах, на результаты анализа. Кроме того, пока не совсем ясен круг заболеваний, которые можно диагностировать таким путем: будет ли он ограничен только глазными инфекциями или же расширен и на другие заболевания, в том числе неинфекционного характера. Если технология окажется эффективной и востребованной, то, скорее всего, придется разработать и новый медицинский прибор, специально предназначенный для анализа слез, которых в стенах больниц предостаточно. ЕГ

Важные результаты, обещающие сделать реальными квантовые вычисления при комнатной температуре, получили физики из Гарвардского университета. Ученым удалось реализовать кубит, оперируя спином ядра атома изотопа углерода-13 в кристаллической решетке алмаза и продемонстрировать его великолепные характеристики.

Как известно, главная проблема на пути создания квантовых компьютеров в том, что нежная квантовая информация быстро разрушается тепловым шумом физического окружения. В лучшем случае информацию удается сохранять несколько тысячных долей секунды, а этого времени слишком мало, чтобы выполнять серьезные вычисления. Чтобы уменьшить влияние тепловых шумов, кубиты охлаждают до низких температур и стараются как можно лучше изолировать от окружения. Но необходимость охлаждения резко осложняет практическое использование квантовых вычислений. А если кубиты как следует изолировать, то как же потом ими управлять в процессе вычислений? И эта дилемма создает замкнутый круг, из которого очень непросто найти приемлемый выход.

Но, тем не менее, одну из хитрых лазеек удалось отыскать в Гарварде. Ученые работали в этом направлении уже несколько лет и, наконец, их труды увенчались успехом. Для реализации кубита был выбран спин ядра атома изотопа углерода-13 в кристаллической решетке алмаза, которая состоит из ядер обычного углерода-12. Тяжелое ядро атома слабо взаимодействует со своим окружением, и квантовое состояние такого кубита очень стабильно и при комнатной температуре. Оно может сохраняться целую секунду, что на несколько порядков больше обычных параметров. Но как же им манипулировать и как считывать с него информацию? В обычных реализациях кубитов с помощью ядерного магнитного резонанса для этого требуется много миллиардов ядер. Но здесь рядом с атомом углерода-13 ученые поместили примесь – атом азота с одним дополнительным, по сравнению с углеродом, электроном. Спины ядра и рядом расположенного лишнего электрона оказываются тесно связаны и могут обмениваться своими квантовыми состояниями при подходящем внешнем воздействии. Спином легкого электрона нетрудно управлять с помощью электромагнитного поля оптической и радиочастоты. И в то же время ядро и электрон можно надежно изолировать друг от друга, превратив ядро в ячейку квантовой памяти, и даже продолжать при этом измерять состояние электрона.

Авторам удалось продемонстрировать, что несколько таких кубит можно оптическими методами заставить взаимодействовать, то есть «запутать» друг с другом, наращивая вычислительную мощь квантовой ячейки. Пока нет данных, позволяющих сказать, сколько всего алмазных кубит удастся одновременно реализовать при комнатной температуре и как они будут выглядеть по сравнению с рекордными результатами при низкой температуре, но прогнозы авторов весьма оптимистичны. ГА

Удивительные предсказания о последствиях слияния массивных черных дыр удалось сделать недавно сразу нескольким независимым научным группам астрофизиков. Благодаря новым компьютерным расчетам показано, что черные дыры могут «выстреливаться» из столкнувшихся галактик с гигантской скоростью до четырех тысяч километров в секунду.

Согласно современным астрономическим представлениям, в центре галактик обычно находятся массивные черные дыры. А что произойдет, если две галактики, блуждающие во вселенной, столкнутся так, что их центральные черные дыры сольются? Теория предсказывает, что в этой ужасной катастрофе пространство и время могут искривиться так сильно, что во вселенную выплеснется мощнейший импульс гравитационных волн, которые, однако, и волнами назвать трудно. За ними закрепился термин гравитационное излучение. Каким будет это гравитационное излучение, зависит от масс столкнувшихся черных дыр, их взаимных скоростей и от того, как они вращались до столкновения. Иногда это гравитационное излучение может сконцентрироваться в одном направлении, и в этом случае слившиеся дыры получат мощный толчок в противоположную сторону.

Рассчитать процесс слияния черных дыр ученые пытаются, начиная с шестидесятых годов. Однако долгое время сложность нелинейных уравнений общей теории относительности не позволяла сделать достаточно подробные трехмерные модели. И лишь за последние пару лет новые вычислительные методы и возросшая мощь суперкомпьютеров помогли сдвинуться с мертвой точки.

Сначала сразу несколько научных групп независимо пришли к выводу, что толчок будет самым сильным, если столкнутся черные дыры с примерно одинаковой массой, которые быстро вращаются в противоположном направлении вокруг своих осей, перпендикулярных плоскости их взаимного вращения. В этом случае слившаяся черная дыра может достичь скорости в пятьсот километров в секунду и останется в своей галактике. Однако позже астрофизики из Рочестерского технологического института в штате Нью-Йорк предположили, что толчок будет даже сильнее, если оси вращения дыр будут параллельны, а не перпендикулярны плоскости их вращения. Проверяя эту гипотезу, астрофизики из Йенского университета в Германии получили в расчетах скорость более 2500 км/с. А авторы гипотезы независимо вычислили, что в случае быстрого вращения дыр и оптимальных углов скорость «выстрела» может достичь 4000 км/с.

Это в корне меняет дело. Таких скоростей уже достаточно, чтобы дыра вылетела из своей галактики и отправилась в разрушительное путешествие по вселенной, поглощая все на своем пути. Хуже того, этот массивный снаряд невидим. Лишь в галактиках некоторых типов с большим количеством межзвездного газа этот газ будет захвачен черной дырой и, падая на нее, образует светящийся диск, в котором молекулы разогнаны почти до скорости света. Согласно оценкам, это свечение будет наблюдаться около 10 млн. лет, пока весь газ не будет «съеден» дырой, которая за это время пролетит примерно треть характерного галактического диаметра.

К счастью, такие блуждающие черные дыры явление крайне редкое. Если, конечно, они вообще существуют. Но некоторые слабые шансы обнаружить улетающую от галактики черную дыру у астрономов, теоретически, все же есть. И если удача им улыбнется, такое нетривиальное предсказание общей теории относительности станет серьезным триумфом науки. ГА

Охлаждение интереса к потеплению?

Правительство России приняло постановление (№332 от 28 мая 2007 г.) "О порядке утверждения и проверки хода реализации проектов, осуществляемых в соответствии со статьей 6 Киотского протокола к Рамочной конвенции ООН об изменении климата". Речь идет о покупке квот на выбросы углекислоты иностранными производителями – самом одиозном из предусмотренных протоколом механизме. Своей очереди дожидаются заявки на 0,4 млрд. евро. Вот разработаем к сентябрю типовые договоры, и можно будет получать деньги за вред атмосфере, который не причинила Россия, но причинят другие страны…

Пока пишутся официальные бумаги, близится время завершения действия самого протокола, рассчитанного до 2012 года. В Бонне прошли переговоры представителей 191 страны-участницы Рамочной конвенции. Новые международные соглашения, которые придут на смену действующим, принимать придется очень скоро – на декабрьской конференции, местом проведения которой станет остров Бали (Индонезия). Каким будет это соглашение? Вроде бы понятно, что человечеству следует не ограничивать рост выбросов, а добиться их снижения. Увы, единодушия представителей разных стран не предвидится. Например, Китай отказался брать на себя какие-либо количественные обязательства, тормозящие его экономический рост. Нет твердой уверенности в правильности избранного пути и у таких стран, как США и Россия. Европа бьет тревогу? Вот пусть она и тормозит свой экономический рост! И Америке, и России окончательно не ясно, насколько важна задача сокращения выбросов.

Охлаждать страсти взялись столь разные персоны, как директор Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН академик Юрий Израэль и директор американского Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства Майкл Гриффин. Израэль признал важность противодействия процессу, который может уничтожить 20–30% видов фауны и привести к затоплению значительных территорий, но разъяснил, что углекислый газ атмосферы является важным ресурсом и увеличение его количества не обязательно воспринимать трагически. Ну, в крайнем случае, будем распылять в верхних слоях атмосферы аэрозоли, которые задержат часть солнечного излучения. Например, весьма удачными в этой роли могут оказаться мелкие капельки серной кислоты, и не так уж много ее понадобится…

Еще конкретнее позиция Гриффина. Он сказал, что климат менялся на протяжении миллионов лет истории Земли и пытаться сохранить нынешнее состояние атмосферы – эгоизм и самонадеянность. Собственно, что еще говорить представителю организации, которая значительно сократила расходы на исследование долгосрочных изменений климата? Вместо запланированных шести запусков климатических спутников NASA осуществит четыре – столько, сколько достаточно для составления прогнозов погоды, но мало для мониторинга состояния ледников, состава атмосферы и прочих важных для долгосрочной перспективы параметров.

А в таком мониторинге есть хоть какой-то смысл? Журнал Science опубликовал результаты анализа «сбывабельности» климатических прогнозов. Такой анализ провели в Потсдамском институте изучения влияния климата. Выяснилось, что модели, построенные Межправительственной группой экспертов по изменению климата на основании данных, полученных до 1990 года, относительно неплохо предсказывали динамику среднегодовых температур и рост содержания углекислоты в атмосфере. Хуже с повышением уровня Мирового океана – он значительно опередил ожидания экспертов, как за счет таяния ледников, так и просто в результате теплового расширения значительной массы воды.

И вообще, насколько необходимо ограничение выбросов парниковых газов? Нынешний их рост связывают со сжиганием ископаемого топлива и разрушением органики в почвах. Почвы надо беречь – тут спорить не о чем. А ископаемое топливо – его ведь все равно сожгут, не сейчас, так чуть попозже? Содержащийся в нем углерод попадет в атмосферу так или иначе. Чтобы остановить рост концентрации CO2, нужно не тормозить сжигание топлива, а захоранивать столько же углеродсодержащих соединений, сколько будет выбрасываться в атмосферу! Как? Рассматриваются различные варианты: закачка сжиженной углекислоты в скважины, связывание ее в ходе химических реакций, и даже выведение из оборота первичной продукции быстрорастущих растений (совсем странная идея – ископаемую органику извлекать из-под земли, новую – заталкивать туда же). Одна из новейших идей – обугливать растительную биомассу (отходы сельского хозяйства и деревообработки), а затем подмешивать толченый древесный уголь в почву. В такой форме он окажется непригодным для питания бактерий и сохранится почти неприкосновенным сотни или даже тысячи лет. Если по биосфере не распространится какой-нибудь супергриб, преобразующий древесный уголь, часть проблемы окажется решена. Ископаемый углерод будем выкапывать (и тратить на это часть полученной из него энергии), «закопаемый» – закапывать (опять же с затратами энергии).

А может, ну его, это потепление, все равно ведь с ним ничего толком не ясно! В конце палеозоя было и жарче, и "парниковее", и ничего – жили себе диметродоны со скутозаврами. Директор NASA сказал, что сохранять климат, с которым связано становление нынешнего человечества, – ненужный "эгоизм". Пора расслабиться и получать удовольствие? ДШ

Обнинский миллионер

Компания Kraftway, один из крупнейших отечественных производителей компьютерного и серверного оборудования, ввела в строй производственный комплекс на территории Обнинского технопарка. Инвестиции в завод, раскинувшийся на территории в 22 тысячи квадратных метров, составили внушительную для отечественного ИТ-бизнеса сумму в 20 млн. долларов. Торжественную церемонию открытия посетили министр информационных технологий и связи Леонид Рейман и губернатор Калужской области Анатолий Артамонов. Присутствие высокопоставленных гостей красноречиво свидетельствует о значении нового предприятия для растущего ИТ-сектора.

На текущий момент производственные мощности представлены тремя линиями: две предназначены для выпуска однородной продукции (вроде компьютерных корпусов или готовых ПК одной модели), а одна – разнородной. На последней можно, скажем, одновременно собирать серверы и персоналки, причем заливая в каждую модель специфичное именно для нее программное обеспечение. Все линии роботизированы, что позволяет использовать относительно неквалифицированных работников – автоматический контроль качества нивелирует роль человеческого фактора. Кстати, рабочие, набранные в Обнинске, получают вполне приличную компенсацию за свой монотонный труд – около 20 тысяч рублей в месяц. Компьютерный контроль за перемещением заготовок по сборочным цехам (за паллетами – стеллажами с продукцией – можно «шпионить» благодаря установленным RFID-меткам) и качеством сборки продукции обеспечивает ПО, разработанное специально под этот проект. А в зоне тестирования, где одновременно может находиться 480 компьютеров, управляются лишь два человека.

После окончания отладочных работ в июле комплекс должен выйти на плановое производство миллиона единиц продукции ежегодно. При необходимости объемы производства можно быстро нарастить: как за счет работы на трех имеющихся конвейерах в несколько смен (пока планируется лишь одна восьмичасовая смена), так и за счет установки новых линий: пока задействовано лишь 70% имеющихся производственных площадей. Как уверяют в Kraftway, столь же гибко построена и специализация производства: буквально за час линию можно переоборудовать для сборки мониторов, блоков питания или другой востребованной в данный момент продукции.

Вложенные в строительство 20 миллионов, половина из которых составляет кредит Сбербанка, планируется вернуть в течение первой пятилетки, в первую очередь за счет существенного сокращения логистических и прочих издержек бизнеса Kraft-way. Следует отметить, что некоторые участники рынка не разделяют оптимизма руководства фирмы, указывая на то, что взрывного роста продаж ПК в ближайшее время не ожидается. Однако у Kraftway есть козырь – работа не только с розничными ритейл-сетями, но и с государственными ведомствами, куда поставляются полноценные решения, включающие не только компьютерную технику, но и софт, а также дальнейшее сопровождение внедренных систем.

Отрадно, что компания не просто обеспечивает новые рабочие места (один только обнинский новострой сможет приютить около четырехсот специалистов), но и не забывает готовить будущую смену – студентам Обнинского государственного технического университета атомной энергетики Kraftway презентовала кластер, который должен помочь делу взращивания квалифицированных кадров. В перспективе планируется чтение специального курса лекций, проведение стажировок на предприятии и другие взаимовыгодные формы сотрудничества.

Запуск завода в Обнинске стал очередным этапом воплощения в жизнь государственной программы строительства технопарков, объединяющих наукоемкие предприятия. Леонид Рейман в своем выступлении напомнил, что подобные комплексы планируется создать в семи регионах страны, что обеспечит консолидацию отрасли и порядка 75 тысяч новых рабочих мест. АЗ

Новости подготовили

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Евгений Гордеев

Артем Захаров

Денис Зенкин

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Олег Кучин

Алексей Левин

Алексей Носов

Иван Прохоров

Дмитрий Пустовалов

Дмитрий Шабанов

Илья Щуров

Оглавление