НТИ октябрь 2012 Ч.3 Наука, Изобретения, Курьезные изобретения

Раздел НАУКА. ЖИЗНЬ. ЧЕЛОВЕК содержит заметки о космосе, земной жизни и человеке.

 «Углекислый снег: холодный слой Венеры», называется заметка, размещенная 9 октября на www.nanonewsnet.ru. «Венера ближе к Солнцу и вообще намного жарче нашей планеты. Однако в горячей ее атмосфере имеется холодный слой - заметно холоднее чего-либо в атмосфере Земли. Атмосфера Венеры - место негостеприимное. Она намного плотнее и горячее нашей, так что температура у поверхности превышает 460°С, а давление - 90 атмосфер. Более чем на 90% она состоит из углекислого газа, по которому ураганы проносят непрозрачные облака серной кислоты. Исследование венерианской атмосферы ведет работающий на орбите планеты европейский аппарат Venus Express, который обнаружил в этом аду нечто весьма неожиданное.

«Это большой сюрприз, который стоит осмыслить и понять, какие из этого могут быть следствия», - комментирует Хэкан Сведхем (Hakan Svedhem), один из работающих с зондом ученых. Venus Express провел измерения градиента давления и концентрации углекислого газа на разной высоте у самого терминатора - бегущей вдоль планеты линии разделения дня и ночи. Это позволило ученым рассчитать значения температуры различных слоев атмосферы Венеры. В результате среди них обнаружился один совершенно аномальный, на высоте около 125 км, температура которого опускается аж до - 175°С. Сверху и снизу его окружают намного более теплые слои, здесь же так холодно, что углекислый газ, составляющий основу венерианской атмосферы, должен быстро переходитт в твердую фазу и выпадать снегом.

«Это нечто необычное, - добавляет Сведхем, - Ничего подобного нет у линий терминаторов ни на Земле, ни на Марсе, на которых, правда, совершенно иные условия». Кстати, если «углекислый снег» в виде крупиц сухого льда и вправду идет в каких-то слоях атмосферы, то снег этот должен сверкать весьма ярко, отражая солнечный свет. Время от времени Venus Express замечает в ней такие вспышки, хотя однозначно отнести их к «снегу» пока нельзя. Понадобятся новые наблюдения - впрочем, времени еще достаточно: зонду предстоит работать минимум до 2014 г».

«Два сценария рождения Луны: сплошные удары» обсуждаются в заметке от 24 октября на www.popmech.ru. «Господствующая гипотеза происхождения Луны подтвердилась в новом исследовании: 4,5 млрд лет назад Землю сотряс колоссальный удар. Самая широко принятая на сегодня гипотеза происхождения Луны предполагает, что образовалась она из массы обломков и частиц пыли, выброшенных на орбиту в результате столкновения еще юной Земли с огромным космическим телом размерами примерно с Марс. Тому имеется немало доводов и «за», и «против». К примеру, состав Луны практически идентичен земному (характерному для той геологической эпохи на планете). Это ставит вопрос о том, куда же делось вещество самого тела, некогда столкнувшегося с Землей.

В паре недавних работ ученые показали, как такое может быть - но при этом представили совершенно разные сценарии развернувшейся тогда катастрофы. Первая работа проведена Матьей Каком (Matija Cuk) из SETI и его гарвардской коллегой Сарой Стюарт (Sarah Stewart). По их расчетам, в ту далекую пору планета вращалась с внушительной скоростью, и сутки на ней длились 2-3 часа. Этой скорости еще недостаточно для того, чтобы центробежные силы не дали Земле сформироваться, но вполне достаточно, чтобы в результате столкновения на орбиту было выброшено изрядное количество материи для образования Луны (она имеет массу примерно в сто раз меньше земной). Необходимый разгон планета могла получить в результате предыдущих столкновений - а после появления Луны стала понемногу замедляться в результате гравитационных взаимодействий с Солнцем и с появившимся естественным спутником.

Что же до того самого гигантского столкновения, то ученые оценивают массу врезавшегося в Землю тела в 5-10 массы планеты. Однако их коллеги во главе с Робин Кэнап (Robin Canup) приходят к иной цифре: по их версии, столкновение было примерно равным, то есть - и Земля, и неизвестное тело имели примерно по 50% массы современной Земли с Луной. Это довольно неожиданное предположение. Подобный сценарий еще не рассматривался, хотя можно отметить, что он предположен для происхождения Харона, крупнейшего спутника Плутона.

Выстроенная группой Робин Кэнап компьютерная модель такого «равного» столкновения показала, что на орбите образуется внушительное облако материи, состав которого действительно идентичен обновленному составу верхней мантии заметно увеличившейся Земли. Такой удар должен приводить к существенному ускорению вращения планеты, которое могло снова стабилизироваться по механизму, упомянутому выше».

«Живые провода: подводные токи» описаны в заметке от 31 октября на www.nanonewsnet.ru. «Несколько лет назад у самого морского дна биологи с удивлением обнаружили активные электрические взаимодействия между обитающими здесь организмами. Вода и электричество - не лучшее сочетание в быту, однако новые исследования показали, что в природе существуют «бактериальные провода», способные передавать ток на расстояние в несколько сантиметров.

«Наши эксперименты однозначно показали, что электрические процессы в придонных отложениях обеспечиваются проводящими структурами, которые образуют бактерии», - говорит Кристиан Пфеффер (Christian Pfeffer), один из участников исследования. Эту передачу легко прервать, просто перерезав этот «живой кабель» с помощью тонкой проволоки. Под микроскопом ученые обнаружили прежде неизвестный вид бактерий из семейства Desulfobulbaceae, образующих нитевидные многоклеточные структуры: они присутствовали повсюду, где только фиксировалась электрическая активность. Поэтому эти нити и были связаны с электрической активностью в придонных слоях.

«Странная мысль, будто эти бактерии могут служить электропроводниками, получила подтверждение после того, как мы обнаружили заключенные под их мембраной нити, очень напоминающие провода», - добавляет профессор Нильс Рисгаард-Петерсен (Nils Risgaard-Petersen), под руководством которого было сделано открытие. Говоря точнее, вытянутая бактерия больше похожа на целый кабель: при толщине в сотни раз меньше, чем у человеческого волоса, под ее мембраной заключено множество отдельных изолированных проводников. По данным ученых, каждый квадратный метр морского дна заключает десятки тысяч километров таких «биокабелей». Способность передавать электричество дает им значительные эволюционные преимущества и делает эти бактерии одними из самых распространенных в этой экологической нише.

В чем же эти преимущества? В отличие от всех иных известных бактерий, эти «кабели» дают возможность получать энергию окисления веществ (то есть дышать и питаться) в придонных морских отложениях, даже в слоях, куда кислород практически не поступает. Достаточно, чтобы верхняя часть такого бактериального "кабеля" достигала обогащенных кислородом слоев. Проводящие нити позволяют передавать электроны от молекул окисляемого вещества (сероводорода) к атомам кислорода на расстояние до нескольких сантиметров».

«Кожа на вырост: мыши восстанавливаются», сообщает 2 октября www.popmech.ru. «Пара видов мышей демонстрирует совершенно несвойственные млекопитающим способности: полностью регенерировать поврежденные ткани. Кожа двух видов иглистых мышей - мыши Кемпа (Acomys kempi) и мыши Перциваля (Acomys percivali) - исключительно тонка и податлива, и неспроста: как хвост ящерице, она позволяет грызуну избегать гибели. Схваченный хищником участок кожи легко отрывается, а мышь тем временем сбегает заращивать рану. И делает это удивительным для млекопитающих образом.

Обычные домашние (и лабораторные) мыши, как прочие млекопитающие, на месте повреждения наращивают особый тип рубцовой ткани, обладающей пониженной функциональностью. Иглистые же мыши восстанавливают полноценную соединительную ткань, даже с потовыми железами, волосяными фолликулами и хрящами. С подобными способностями млекопитающих ученые сталкиваются впервые, хотя нельзя сказать, что для живого мира в целом она является чем-то уникальным. Полноценную регенерацию тканей демонстрируют ракообразные, насекомые, рептилии и амфибии. Ящерицы способны отрастить потерянный хвост, а некоторые саламандры - даже конечность, включая кости и мышцы.

Получив такой неожиданный результат, авторы намерены детально изучить молекулярные и генетические механизмы удивительной способности иглистых мышей. По мнению руководителя группы профессора Эшли Сейферта (Ashley Seifert), маловероятно, чтобы у них в ходе конвергентных эволюционных процессов выработался какой-то свой уникальный регенеративный механизм. Скорее всего, в него вовлечены те же гены, что имеются и у рептилий, но у млекопитающих обычно не работают. Ученые даже не теряют надежды на то, что им удастся научиться по необходимости «включать» эти гены у людей. Впрочем, многие специалисты соглашаются, что такая задача вполнереалистична. «Ресурсы генома достаточно внушительны, и если кто-то выявит механизмы, обеспечивающие регенерацию у мышей, эти знания окажутся полезными и для человеческой медицины», - говорит британский биолог Джереми Броукес (Jeremy Brockes).

В самом деле, мысль отращивать потерянную ногу или руку выглядит утопической. Однако регенеративная медицина и технологии за последние годы делают внушительные успехи - и не только применительно к мышам. Ученые уже продемонстрировали возможность с помощью стволовых клеток выращивать в лаборатории отдельные ткани, сосуды и даже целые органы, в том числе и с помощью манипуляций с геномом. Впрочем, об этом мы писали уже не раз - а через несколько лет, может, напишем и о первом успехе в выращивании новой руки или ноги».

«Кулинария разума: как прокормить мозг», обсуждает статья от 25 октября на www.popmechru. «Умение готовить пищу позволило нашим предкам обзавестись крупным мозгом. В нашем мозгу насчитывается в среднем около 86 млрд нейронов, тогда как у самых развитых из приматов - горилл и шимпанзе - их всего порядка 33 и 28 млрд, соответственно. Это приятное количество дополнительных нервных клеток приносит нам массу преимуществ. Но зато и мозг приматов потребляет лишь 9% процентов от ресурсов организма. У человека же при весе около 2% от массы тела на мозг расходуется почти 20%. Подсчитано, что если б человек был вынужден получать все необходимые для этого калории из необработанной растительной пищи, на жевание у него уходило бы не меньше девяти часов в сутки.

Если есть только сырую пищу, то вам просто не хватит часов в сутках, чтобы добывать ее, есть и переваривать, имея такой большой и прожорливый мозг. Каким же образом наши древние предки умудрялись набирать достаточно энергии, чтобы обзавестись мозгом, нейронов в котором примерно втрое больше, чем у высших обезьян? Один из популярных ответов на этот вопрос был дан в конце 1990-х гарвардским приматологом Ричардом Рэнгхэмом (Richard Wrangham). Он предположил, что взрывное увеличение размеров мозга у человека, произошедшее между 1,6 и 1,8 млн лет назад, связано с новым обретенным навыком - приготовления мясной и растительной пищи на огне. Термическая обработка позволяет расщепить самые трудно пережевываемые и перевариваемые компоненты продуктов, в разы облегчая задачу получения нужных веществ и калорий.

Исследования в лаборатории показали, что грызуны, питающиеся приготовленной пищей, растут быстрее и вырастают крупнее, расходуя меньше энергии на потребление пищи. Новое исследование, проведенное бразильскими учеными под руководством Сюзаны Херкулано-Хозель (Suzana Herculano-Houzel), подвердило эту логичную версию. Авторы поступили достаточно просто. Они взяли данные о количестве нейронов в головном мозге более чем трех десятков видов млекопитающих, в том числе 13-ти обезьян. А затем показали, что число нейронов прямо определяет размер мозга, а размер мозга - потребности его в энергии. Узнав, каковы энергетические потребности каждого из исследуемых мозгов, они подсчитали, сколько времени затрачивает каждый вид на покрытие этих затрат при питании только сырой пищей. Для горилл это 8,8 часов, для орангутанов - 7,8, для шимпанзе - 7,3 часа, ну а для нашего вида - 9,3 часа.

Иначе говоря, потребление неприготовленной пищи по определению накладывает ограничения на доступное количество энергии. Впрочем, современным вегетарианцам о калориях беспокоиться не стоит. Если не доходить до крайностей, обычная «безживотная» диета позволяет есть заранее перемолотую в блендере, приготовленную на огне пищу, добавлять в нее достаточные количества жиров, белков и микроэлементов. Обезьянам в дикой природе все это, разумеется, недоступно. Для них единственный способ увеличить мозг и сохранить «энергетический баланс» организма состоит в уменьшении размеров всего тела: 7-8 часов, затрачиваемых в сутки на поедание и переваривание пищи - это верхний разумный предел. Лишь готовка позволила нашим предкам остаться в этих границах и получать в несколько раз больше питательных веществ. А вот обезьянам, пока они не обратятся к чуду кулинарии, на разум рассчитывать нечего».

«Мозг эволюционировал медленнее, чем мускулы млекопитающих», утверждает 16 октября www.nanonewsnetr.ru. «Биологи проанализировали скорость увеличения размеров мозга и массы тела у приматов, летучих мышей и хищников и пришли к выводу, что масса мозга менялась медленнее, чем тело этих животных по мере их эволюции…«Когда мы использовали соотношение массы мозга и тела в качестве показателя интеллекта животного, мы всегда считали, что этот показатель меняется из-за увеличения или уменьшения размеров мозга. Наша работа показала, что это соотношение меняется по другим, более сложным правилам», – пояснил руководитель группы биологов Джерон Смаерс (Jeroen Smaers) из университетского колледжа Лондона (Великобритания).

Смаерс и его коллеги проверили, насколько быстро меняется размер мозга и масса тела трех отрядов млекопитающих – приматов, рукокрылых и хищников. Такой выбор был обусловлен тем, что эти животные эволюционировали под давлением трех различных сред обитания – древесной для приматов, воздушной для летучих мышей и наземной для хищников. Авторы статьи вычислили массу тела и мозга у современных представителей этих отрядов и их вымерших предков, и сопоставили то, как менялась относительная масса мозга и мускулов по мере эволюции млекопитающих. В частности, ученые вычисляли массу мозга и тела у всех представителей одной эволюционной цепочки, построили графики эволюции мозга и тела, и отметили, какой из показателей изменялся больше всего с течением времени. Оказалось, что в подавляющем числе случаев масса тела млекопитающих менялась гораздо быстрее и сильнее, чем размеры мозга. При этом каждый отряд животных эволюционировал по своей собственной программе.

В частности, масса тела летучих мышей уменьшалась значительно быстрее, чем их мозг, однако рост массы тела сопровождался примерно аналогичным увеличением объемов черепной коробки. Приматы эволюционировали несколько иным образом – скорость роста их массы мускулов была заметно выше, чем мозга, однако мозг уменьшался чуть быстрее, чем тело. По словам биологов, хищники развивались схожим образом, за исключением того, что масса их мозга уменьшалась быстрее, чем вес мускулов. Таким образом, Смаерсу и его коллегам удалось показать, что мозг приматов, рукокрылых и хищников менялся несколько медленнее, чем мускулы и остальные части их тела. Это ставит под сомнение теории, описывающие универсальный механизм увеличения относительных размеров мозга у млекопитающих по мере их эволюции…»

Раздел ИЗОБРЕТЕНИЯ содержит 5 заметок, посвященных различным небольшим устройствам.

«Звук штрих-кода: информация наощупь» описана 29 октября на www.popmech.ru. «Черно-белые линии штрих-кодов стали частью нашей повседневной жизни. Все чаще мы встречаемся и с QR-кодами для смартфонов. Впрочем, есть и еще один способ помечать предметы и при необходимости получать дополнительную информацию о них: звук.

Над таким проектом трудятся американские исследователи во главе с Крисом Харрисом (Chris Harrison) - и им уже есть чем похвастаться. Созданная ими система «акустических штрих-кодов» Acoustic Barcodes, действительно, подразумевает нанесение на поверхность характерных неровных меток, похожих на обычный штрих-код. Только вот для чтения его лазер, как на кассе, не требуется: достаточно провести пальцем (или другим предметом), и микрофон уловит характерные вибрации, которые затем декодируются с помощью соответствующего программного обеспечения. Уникальный акустический профиль метки обеспечивает набор параллельных прорезей в поверхности, имеющих 0,25-0,5 мм в ширину, 0,1-0,3 мм в глубину и шириной ровно 7 мм, разделенных друг от друга расстоянием 1,6 или 3,2 мм. Стоит отметить, что использованный авторами в прототипе микрофон был совсем простым (всего за 6 долларов), но позволил успешно «отслеживать» поверхность площадью 10 м2. Для этой цели прекрасно подойдет и микрофон, встроенный в любой современный смартфон.

Первая волна от первого прикосновения ногтя - заставляет систему перейти в режим полной готовности. Затем идет «забор» при движении по неровностям метки и финальный звук - при убирании пальца или его соскальзывании с края метки. Программа прекращает прослушивание, отфильтровывает шумы и автоматически корректирует неточности, связанные с разной скоростью движения пальца по прорезям. Наконец, сигнал декодируется, превращаясь в строго определенную двоичную последовательность, понятную компьютеру.

Дальнейшее - дело нехитрое. Авторы уже создали работающую версию своей системы и успешно испытали ее, нанося код на поверхности самых разных предметов и самых различных материалов - древесины, стекла, бумаги, акрила, прозрачных и непрозрачных полимеров, гранита. Они уверены, что ничуть не хуже все будет работать и на металле. Осталось лишь добиться достаточной точности распознавания сигнала. Пока что прототип системы тестировался на примере шести различных кодов и с использованием трех «воспроизводящих устройств»: ногтя, кончика маркера и уголка мобильного телефона. В первых двух случаях микрофон прикладывался к поверхности, в третьем использовался встроенный. В общей сложности было проведено 270 попыток распознать код, в результате чего стало ясно, что система пока далека от совершенства. Всего 87,4% попыток оказались успешными при использовании телефона, 77,9% - с ногтем пальца руки, и 66,4% - с маркером».

«На коготках: резина» обсуждается 31 октября на www.popmech.ru. «У зимних шипованных шин много минусов. Они разрушают дорожное покрытие. Они шумные. Они не слишком хороши на сухом и мокром асфальте. Но ничего лучше хорошей «шиповки» для движения по гладкому, как зеркало, льду человечество пока не придумало. Вообще говоря, шипы появились намного раньше автомобилей. Еще вначале XIX века, когда основным колесным транспортом были повозки на конной тяге, кузнецы додумались до способа улучшить их проходимость по обледеневшим дорогам: в кожаные накладки колес они вбивали обычные гвозди. С появлением пневматических шин этот способ канул в Лету, однако проблема сцепления колес с зимней дорогой для автомобилей стала еще более актуальной, и шипы вновь заняли свои места на колесах. Хотя, конечно, за прошедшее время они изменились весьма значительно.

От гвоздиков до якорей

 Конструкция шипов начиналась с простых «гвоздиков» со шляпкой-фланцем, которая удерживала шип в шине. Правда, не всегда достаточно прочно – в процессе эксплуатации шипы имели тенденцию вылетать (до половины за сезон). Поскольку это напрямую сказывалось на эксплуатационных качествах зимних шин, разработчики стали искать способы увеличить прочность крепления. Так появились многофланцевые шипы – твердосплавные стерженьки в корпусе из мягкой стали или алюминиевого сплава, прочно сидящие в протекторе шины.

Такая технология в настоящее время позволила довести потерю шипов до вполне приемлемых значений. Чтобы еще больше уменьшить это значение, производители изобретают различные способы крепления – от развитых фланцев сложной формы, как в шине Nokian Hakkapeliitta7, где он восьмиугольный, до якорной посадки шипов, где они удерживаются на месте более плотным и жестким нижним слоем протектора, как в Goodyear UltraGrip Ice Arctic.

Квадратура круга

Форма шипов тоже со временем претерпела весьма значительную эволюцию. Пару десятков лет назад никто не мог себе даже представить, что твердосплавная часть шипа может быть какой-то иной, кроме как круглой в сечении. Такие шипы, разумеется, дешевы и технологичны, однако производители обратили внимание, что направление нагрузок, которым подвергается вставка в разных режимах вождения, довольно сильно варьируется.

Это навело инженеров на мысль, что гораздо правильнее делать такую вставку в сечении не круглой, а многоугольной формы. Та же Nokian в четвертом поколении своих знаменитых шин Hakkapeliitta4 перешла от круглой вставки к квадратной, а еще через одно поколение – в Hakkapeliitta7 – вместо квадратов появились вытянутые поперек направления хода шестиугольники. Шипы в шинах ContiIceContact имеют Х-образное сечение («Бриллиант плюс»), а в Goodyear UltraGrip Ice Arctic – форму кругового сегмента. Такой подход позволяет серьезно улучшить ряд характеристик – время разгона на льду и тормозной путь сокращаются весьма значительно – на 10% или даже более.

Тише, пожалуйста!

 Один из главных недостатков, присущих шипованным шинам, – генерируемый ими низкочастотный шум и«цоканье». Пневматическая шина, заполненная воздухом, – хороший акустический резонатор, усиливающий колебания шипов, возникающие при их контакте с твердым дорожным покрытием. К тому же зимние шины обычно имеют более развитый протектор с большим количеством блоков и ламелей, что также приводит к большему уровню шума. Для уменьшения этого эффекта существует несколько ухищрений. Сейчас практически все производители делают блоки протектора разной формы, канавки прорезают под разными углами, чтобы избежать усиления шума в результате акустического резонанса.

Помимо этого, шипы стараются распределять по поверхности шины таким образом, чтобы они не «ступали след в след»: это уменьшает резонанс и к тому же увеличивает сцепные свойства, поскольку при вращении шины шипы цепляются за чистый, еще не раскрошенный лед. Кардинальнее всех поступили инженеры Nokian, которые решили бороться с первопричиной шумов, оснастив каждый шип амортизирующим основанием Eco Stud, которое демпфирует вибрации, а заодно и обеспечивает правильное давление шипа на поверхность. А рядом с шипом расположены воздушные амортизаторы – три открытые снаружи полости.

Когда шашка протектора касается дороги, отверстия закрываются, и воздушная камера становится упругой, образуя надежную опору для шипа. Участок протектора с воздушными амортизаторами отрывается от земли раньше шипа. Отверстия открываются, воздух получает возможность свободно выходить из камер, и протектор становится мягким. Соскакивая с дороги, шип ударяется в мягкую область, и энергия сжатой резины рассеивается воздушным амортизатором, вместо того чтобы передаться на резонирующие борта.

Не в количестве счастье

 Второй основной недостаток шипованных шин состоит в том, что они разрушают не только лед, но и дорожное покрытие. Именно по этой причине во многих европейских странах, таких как, например, Германия, шипованные шины просто запрещены. И даже в Скандинавии, где покупатели зимой предпочитают ездить именно на шипованных шинах, задумались об этой проблеме. В частности, с 2013 года в Финляндии и Швеции вводятся новые экологические стандарты, которые ограничивают количество шипов до 50 единиц на метр окружности (TSFS2009:90). Впрочем, это совершенно не означает, что эксплуатационные свойства шин от этого станут хуже, – просто инженерам придется придумать что-нибудь новое».

«Противолазерные очки: бережем глаз», пишет 22 октября www.nanonewsnet.ru. «Прозрачный материал отфильтровывает лазерное излучение, защищая глаза от повреждения. Лазерные указки - вещь довольно забавная, особенно если прыгающим пятном луча дразнить свою кошку. К сожалению, в последние годы фиксируется немало вовсе не забавных инцидентов, когда хулиганы наводят лазерный луч на стекло кабины самолета, заходящего на посадку. Это «развлечение» чрезвычайно опасно. Случайное ослепление летчика даже на секунду может привести к самым трагическим последствиям.

И хотя однозначных катастроф пока не произошло, власти относятся к таким шуткам со всей серьезностью. Такая волна прокатилась и по России, хотя это «увлечение» известно не только у нас. В США ежегодно регистрируется более 2 тыс. подобных случаев. А в Великобритании министерство обороны спонсирует разработку специального прозрачного материала, способного отсекать лазерное излучение широкого диапазона длин волн. Впрочем, военные заинтересованы в подобном материале по-своему: ослепляющие лазеры используются в боевых конфликтах еще с конца ХХ века (читайте: «Выжигатель»). От них необходимо защищаться - однако существующие материалы способны блокировать лишь свет определенной длины волны, тогда как боевые лазеры могут работать в достаточно широком диапазоне.

Впрочем, британская компания Thin Film Solution уже представила прототип очков, способных блокировать лазерное излучение разных длин волн. Основу их его составляет композитный материал из углепластика, покрытого специальным поглощающим веществом. Такой материал прозрачен и используется поверх линз очков с еще одним покрытием, работающим на других длинах волн. И хотя работа далека от завершения, прототип уже испытывается».

«Учёные разработали нанокарандаш, способный рисовать газовые сенсоры», сообщает 12 октября www.nanonewsnet.ru. «Химики создали устройство в форме карандаша, способного рисовать тонкие газовые химические сенсоры прямо на листе бумаги. Грифель карандаша сделан из спрессованных нанотрубок, каждая из которых в 50 000 раз тоньше человеческого волоса. Работа была проделана учёными из Массачусетского технологического института…Учёные говорят, что сенсоры способны обнаруживать аммоний [вероятно, все-таки аммиак – С.Н.], бесцветный газ, который власти США отнесли к потенциально опасным ядам, которые могут быть использованы террористами. Помимо этого, нанотрубки можно приспособить для обнаружения и других не менее опасных газов. Доктор Katherine Mirica: «Эти сенсоры могут найти применение в пищевой промышленности, в системе здравоохранения и безопасности».

Традиционный метод, связанный с нанесением нанотрубок на сенсоры, предполагает использование жидкостной печати в агрессивных органических растворителях. Но применение грифеля значительно упростит процесс нанесения. Для создания грифеля столь необычного карандаша команда учёных использовала спрессованные углеродные нанотрубки. Затем их поместили в карандаш. Используя полоску обычной бумаги, на которую были нанесены золотые контактные электроды, учёные нарисовали созданным грифелем полоски, соединяющие электроды. Нанотрубки довольно чувствительны к присутствию чужеродных молекул на их поверхности. В данном случае сопротивление углерода довольно низкое, но при появлении некоторых газов сопротивление возрастает. Определив изменение сопротивления, можно сделать вывод о количественном наличии активного газа. Исследователи полагают, что этот девайс можно активно использовать и в военных целях. Так, снабдив солдат, подобным портативным набором, можно будет своевременно выявить присутствие вредных газов. Дженнифер Коул (Jennifer Cole): «Причина заинтересованности военных заключается в существующей угрозе химических атак».

«Электронный язык для анализа белков» описан 3 октября на www.nanonewsnet.ru. «…Исследователи из Франции представляют новый и относительно несложный подход к созданию электронного языка, способного отличать друг от друга белки с различным химическим строением. В биосенсорах применяются специфические лиганды, такие как антитела, селективно связывающиеся с определяемыми молекулами. Если цель устройства – провести полный анализ всех веществ, содержащихся в аналите, для каждого из таких веществ необходимо разрабатывать определенный, соответствующий только этому веществу лиганд таким образом, чтобы они связывались с определяемыми веществами примерно одинаково, и это представляет собой достаточно сложную задачу.

Электронные носы и языки, напротив, основаны на применении системы различных рецепторов, прочность связи которых с целевыми соединениями, напротив, различна. Рецепторы этих систем чувствительны по отношению к целевым молекулам с самым различным строением, а комбинированный отклик всех рецепторов дает определенный шаблон сигнала для каждого из соединений. Поскольку от рецепторов электронных носов и языков не требуется высокой специфичности, их разработка может осуществляться гораздо проще и быстрее. Группа исследователей под руководством Тьерри Ливаша (Thierry Livache) пытались найти способы дальнейшего упрощения способов дизайна и создания новых электронных носов. Рецепторы, которые использовались в системах, созданных исследователями из Франции, получены из смесей небольшого количества молекулярных строительных блоков с различными физико-химическими свойствами.

Системы получали, осаждая на поверхность золота индивидуальные капли, содержащие строительные блоки в различной концентрации. В ходе процесса самоорганизации происходит образование рецепторов в форме крошечных пятен молекулярных монослоев с различным составом. Для детектирования используется методика поверхностного плазмонного резонанса – измерение изменений колебаний электронов (плазмонов) в случае адсорбции анализируемых молекул рецепторами детектора.

Эта новая идея исследователей была основана на принципе работы гепаринсульфата, молекулы которого располагаются на поверхности клеток и распознают различные соединения, играющие роль в ряде физиологических и патологических процессов, например – факторов роста. Гепаринсульфаты представляют собой полисахариды с различным расположением сульфогрупп и, следовательно, различной специфичностью связывания с различными субстратами.

Исследователи синтезировали два соединения, сходных по структуре с гепаринсульфатом, соответственно – без сульфогруппы и содержащие сульфогруппу. Смеси этих соединений в различном соотношении использовались для изготовления новых рецепторов и проверили эти сенсоры для анализа различных белков. График, отражающий интенсивность отклика для каждого рецептора дает непрерывный профиль или трехмерную характеристику белка, эта характеристика затем может применяться для значительного упрощения определения белка. Профили белковых смесей также могут применяться для компьютерного анализа состава смесей и обнаружения отдельных компонентов. Предполагается, что увеличение структурного разнообразия рецепторов в перспективе позволит проводить анализ белков с очень близким строением».

Раздел КУРЬЕЗНЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ не дремлет.

«Начинаются испытания второго прототипа рельсового орудия», информирует  22 октября www.nanonewsnet.ru. «В начале этого года мы рассказывали о том, что Управление научных исследований ВМС США (Office of Naval Research, ONR) проводило испытания опытного образца рельсового электромагнитного орудия, который был сконструирован и изготовлен известной компанией BAE Systems. Но компания BAE Systems является не единственным игроком на этом «поле», и в настоящее время ONR начинает испытания еще одного прототипа рельсового орудия, созданного на этот раз компанией General Atomics из Сан-Диего.

Орудие компании General Atomics установлено на испытательном полигоне Surface Warfare Center (NSWC) в Далагене, Вирджиния, на том же самом месте, где в свое время было установлено орудие компании BAE Systems. В отличие от обычных орудий, рельсовые электромагнитные орудия не использую горючих или взрывчатых веществ, таких как порох, для того, что бы разогнать снаряд. Вместо этого он использую токопроводящий снаряд весьма необычной формы, зажатый между двумя металлическими рельсами. Как только на эти рельсы подается электрический потенциал, через снаряд начинает течь электрический ток огромной величины. Взаимодействия возникающих при этом магнитных полей толкают снаряд и разгоняют его до умопомрачительных скоростей. Разогнанный снаряд вылетает из ствола рельсового орудия со скоростью от 7250 до 9000 км/ч, поэтому рельсовые электромагнитные орудия как нельзя лучше подходят в качестве оружейных систем дальнего радиуса поражения. Конечной целью программы ONR является разработка боевого варианта электромагнитного орудия, которое может быть установлено на военном корабле и которое сможет поразить цель на дистанциях от 100 до 200 километров.

К сожалению, в настоящее время нет никакой информации касательно того, чем кардинально отличаются друг дот друга два опытных образца рельсовых орудий, компании BAE Systems и компании General Atomics. Но Роджер Эллис (Roger Ellis), куратор программы со стороны ONR, рассказал: «Обе команды демонстрируют орудия с весьма подобными характеристиками, которые полностью удовлетворяют поставленным требованиям. При этом, использованные инженерные и технические решения совершенно уникальны для каждой установки. И BAE Systems, и General Atomics продолжают работать над улучшением характеристик своих орудий и занимаются в настоящий момент разработкой систем автоматической загрузки снаряда в орудие». В ближайшее время ONR проведет обширные испытания опытного образца рельсового электромагнитного орудия компании General Atomics. Затем, проведя тщательный анализ полученных данных, к концу года, будет выбрана компания, которая станет победителем в этом соревновании и которой достанется контракт на продолжение работ по совершенствованию конструкции своего рельсового орудия».

 

Вот только рельсового орудия и недостает военным для полного счастья. Такого сложного, дорогого и грантоемкого. «Большая Берта» наших дней. Сколько материальных и интеллектуальных ресурсов уходит на все эти военные игрушки. И когда же все силы ученых и инженеров будут сосредоточены на решении главных проблем человечества? Жду ваших замечаний и комментариев, уважаемые коллеги.

RSS-материал