Сайт группы 642701. Квантовые информационные системы.

США рассекретили новую национальную космическую политику

pavelpvo — Sun, 16 May 2010 06:07:21 GMT

США рассекретили новую национальную космическую политику. Об этом сообщили в Национальной аэрокосмической администрации США (НАСА).

Новая космическая политика была одобрена президентом США Джорджем Бушем 31 августа 2006 года.

"США будут сотрудничать с другими странами в деле мирного использования космического пространства для увеличения выгоды от космоса, расширять исследование космоса, а также будут защищать и продвигать свободу по всему миру", - говорится в одном из основных принципах новой космической политики США.

Мартенсит движет зонд микроско

pavelpvo — Sat, 15 May 2010 14:35:10 GMT

Специалисты из ЦНИОКИ робототехники и технической кибернетики разработали лабораторную технологию получения тонких пленок из сплава с эффектом памяти формы.

Суть эффекта памяти формы состоит в том, что при некоторой температуре изделию из материала, обладающего этим эффектом, придают форму. Затем при меньшей температуре эту форму меняют. Однако при нагреве старая форма восстанавливается. В основе эффекта лежит так называемое мартенситное превращение, причем одна температура должна быть выше температуры мартенситного превращения, а другая — ниже. Соединяя пластинки из двух материалов с разными температурами мартенситного превращения, можно создать двигатель, который будет работать при попеременном изменении температур этих пластин.

Пленки получаются методом магнетронного напыления на кремниевой подложке. Кроме того, исследователи создали математическую модель поведения подобных двухслойных структур. С помощью модели исследователи выбрали два материала с эффектом памяти формы и изготовили из них масштабные макеты двухслойного балочного микропривода для зонда сканирующего микроскопа.

Эта работа — методическая база для создания адаптивных зондов сканирующих зондовых микроскопов, которые обладают повышенной точностью и могут служить для метрологического оснащения нанотехнологий. Другое применение — приводы для микророботов и других микромеханических устройств.

Почему листья лотоса всегда чистые?

Dak — Thu, 10 Sep 2009 11:28:03 GMT

Лотос - одно из прекраснейших водных растений на нашей планете. Его цветки не только изумительно красивы, но и чисты даже тогда, когда вода вокруг мутная и грязная. Листья и цветки не смачиваются водой, поэтому капли воды скатываются с них, как шарики ртути, смывая всю грязь. Эту способность лотоса к самоочищению называют "эффектом лотоса".Рисунок 1. Видно, что капелька воды, скатываясь с листа лотоса, оставляет за собой чистую полосу, становясь светло-коричневой от собранной грязи Даже каплям клея и мёда не удаётся удержаться на поверхности листьев лотоса. Кстати, такими же уникальными свойствами обладают не только листья лотоса, но и многих других растений, в частности, обыкновенной капусты.>Причиной того, что листья лотоса не смачиваются водой, является необычная структура их поверхности. Оказалось, что вся поверхность листьев лотоса густо покрыта микропупырышками высотой около 10 мкм, а сами пупырышки, в свою очередь, покрыты микроворсинками ещё меньшего размера (см рисунок внизу). Капля воды, попав на поверхность листа лотоса, похожую на массажную щётку, не проникает между микропупырышками, так как этому мешает высокое поверхностное натяжение жидкости. Ведь для того, чтобы проникнуть между микропупырышками, капле надо увеличить её поверхность, а это энергетически не выгодно. Поэтому капля «парит на пуантах», между которыми находятся пузырьки воздуха, а это значительно уменьшает силы адгезии между каплей и поверхностью листа лотоса. Это значит, что капле становится невыгодно растекаться и смачивать «колючую» поверхность листа лотоса, и она сворачивается в шарик, как это изображено на рисунке внизу.Поверхность листа лота аналогична массажной микрощётке и уменьшает адгезию (прилипание) не только капель воды, но и любых частичек размером более 10 мкм, так как они, попадая на неё, касаются такой поверхности лишь в нескольких точках. Поэтому частички грязи, оказавшиеся на поверхности лотоса либо сами сваливаются с него, либо увлекаются скатывающимися каплями воды, адгезия к которым у них гораздо больше, чем к колючей поверхности листа. Похожим образом устроена поверхность крыльев бабочек и многих других насекомых, для которых защита от избыточной воды жизненно необходима: намокнув, они потеряли бы способность летать.


Рисунок 2. В верхней части рисунка показана микрофотография поверхности листа лотоса, а в нижней - размеры пупырышков (10 μm=10 мкм) и микроворсинок (1 μm=1 мкм)	Рисунок 3. Схематическое изображение капель воды на поверхности листа лотоса. Капли НЕ растекаются по верхности

Выведав у природы ее секреты, ученые смогли создать искусственные самоочищающиеся покрытия. «Эффект лотоса» используется в промышленности для создания водоотталкивающих самоочищающихся покрытий и красок. Разработано самоочищающееся ветровое стекло, внешняя поверхность которого покрыта микроворсинками. На таком стекле «дворникам» делать нечего. Совсем скоро появятся постоянно чистые колесные диски для колёс автомобилей, самоочищающиеся с использованием «эффекта лотоса», а уже сейчас можно покрасить снаружи дом краской, к которой бы грязь не прилипала. У таких технологий большое будущее.

Ученые подтвердили космическую версию зарождения жизни

Dak — Thu, 10 Sep 2009 11:16:37 GMT

Ученые нашли аминокислоту глицин, которую организмы используют для синтеза белковых молекул, в веществе из хвоста кометы "Вильда-2", которое было собрано в ходе специальной миссии НАСА "Стардаст". Это открытие подкрепляет гипотезу о зарождении жизни в космическом пространстве и дальнейшем развитии ее на Земле, считают американские ученые.

"Глицин - аминокислота, используемая всеми живыми организмами для синтеза белковых молекул. Нам впервые удалось обнаружить этот класс соединений в веществе комет. Это подтверждает гипотезу о том, что некоторые исходные вещества, необходимые для зарождения жизни, могли сформироваться в космосе и уже после этого оказаться на Земле в результате падения кометы или метеорита", - цитирует пресс-служба НАСА исследователя из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда Джейми Элсилу (Jamie Elsila). Она вместе с коллегами сообщила о своем открытии на совещании Американского химического общества, которое проходит в Вашингтоне, США.

Миссия "Стардаст" была запущена в 1997 году, в 2004 году космический зонд "Стардаст" сблизился с кометой "Вильда-2", пролетев через ее хвост. Во время этого полета зонд собирал частицы материи в специальный контейнер, вернувшийся на землю в январе 2006 года. Сам зонд сейчас движется по орбите вокруг солнца, НАСА планирует использовать его для будущих миссий.

Внутреннее пространство спускаемой капсулы было заполнено сверхлегким материалом - так называемым аэрогелем, более чем на 99% состоящим из пустого пространства. Этот материал был необходим для "мягкого" торможения крупных и мелких частиц, попадающих в капсулу на огромной скорости. В противном случае многие частицы неминуемо разрушились бы в результате удара о стенки капсулы или более твердое наполнение ее внутреннего пространства.

О том, в веществе, собранном в ходе миссии "Стардаст" есть глицин, ученые НАСА заявляли и прежде. Однако тогда исследователям так и не удалось доказать, что они обнаружили молекулы глицина космического происхождения. Вполне могло быть, что обнаруженные молекулы были занесены в капсулу во время ее сборки на Земле.

Группе Элсилы удалось доказать, что найденный тогда органический материал имеет космическое происхождение. Для этого ученые провели анализ изотопов углерода, образующих молекулы глицина. Исследователи выяснили, что молекулы глицина, собранные ими главным образом с поверхности алюминиевой фольги, служившей каркасом для аэрогеля, обогащены тяжелым стабильным изотопом углерода 13С, в отличие от биологических молекул земного происхождения.

США предложили России совместный полет на Марс

Dak — Thu, 10 Sep 2009 11:15:16 GMT

Специальная космическая программа сотрудничества между США и Россией, которая уже ведется на Международной космической станции (МКС), могла бы продвинуться дальше и расширить свои рамки в будущем за счет совместного полета на Марс. По крайней мере, такое предложение было только что сделано НАСА своим коллегам из Роскосмоса. Предложение было озвучено Марком Боуманом, представителем НАСА в России.

"Пилотируемый полет на Марс это миссия, в которой должен участвовать международный экипаж, использующий знания и опыт, накопленный во время работы на МКС", - сказал Боуман агентству РИА Новости. По его мнению, "этот проект должен осуществляться под руководством НАСА и Роскосмоса, но при участии других международных агентств, среди которых и Европейское космическое агентство (ЕКА).

"Таким образом, экипаж должен состоять из представителей различных стран и объединять усилия и ресурсы многих государств", - добавил представитель НАСА в России, ссылаясь на высокую стоимость таких миссий и высокий уровень квалификации, необходимый астронавтам.

Но, по словам Боумана, прежде чем приступать к пилотируемому полету на Красную планету, надо довести до конца проект МКС и совершить новый полет к Луне, возможно, также вместе с русскими. Это позволит собрать достаточно научных и технических данных, чтобы обеспечить успех всего путешествия.

Как Россия, так и США не считают, что пилотируемый полет на Марс будет возможен ранее 2035 года. Об этом еще в прошлом году заявил директор Роскосмоса Анатолий Перминов. Для полета, по словам Перминова, большое значение будут иметь ракеты, способные вывести на орбиту груз весом свыше 100 тонн. Нынешняя ракета-носитель 'Протон' осиливает чуть более 20 тонн. Корабль для полета на Марс будет построен на околоземной орбите из модулей весом по 100 тонн каждый.

Тем не менее, русский ученый Юрий Караш предсказывает, что полет на орбиту Марса без спуска на поверхность будет осуществлен уже в 2020. В недавнем интервью российской "Независимой газете" Караш заявил, что проект такого полета был давно разработан российской космической корпорацией "Энергия", занимающейся изготовлением ракет, кораблей и модулей для орбитальной платформы. В прошлом месяце бывший российский космонавт Алексей Леонов, совершивший первый выход в открытый космос, высказал мнение о том, что длительный полет на Марс станет возможным через 15 лет.

Сегодняшние планы России включают в себя ноябрьский запуск корабля "Фобос-Грунт", призванного установить на спутнике Марса Фобосе автоматическую станцию. Один из ее блоков будет предназначен для сбора и передачи данных о климате Марса на Землю. Другой будет отвечать за сбор образцов лунной поверхности и их отправку обратно на Землю. "Фобос-Грунт", как сообщают его создатели, будет оснащен 22 научно-исследовательскими блоками. Эксперимент позволит испытать технологии для будущих экспедиций на Красную планету.

Учеными найдены сверхпроводники-бактерии

Dak — Thu, 10 Sep 2009 11:12:16 GMT

В поисках вечного двигателя исследователи рассматривают вариант биоэлектричества, который бы самовоспроизводился и за счет движения вырабатывал ток либо его мог переносить на дальние расстояния. Профессору из Массачусетского универстита Дереку Ловли удалось сделать значительный шаг в этом направлении.

Ученые смог идентифицировать бактерии с бугристой поверхностью (пили) и провести эксперимент с аналогичными микроорганизмами, но с гладким эпителиальным покровом. Оказалось, что бактерии пили, которые производят электричество, могли бы использоваться в микробиальных топливных элементах для производства электроэнергии в малодоступных участках окружающей среды или даже для преобразования отходов в электричество. Более того, пили более эффективно передают электроны и производят электричество, чем бактерии с гладкой поверхностью.

«Нити формируют пили, которые действуют как микробиальные нанотрубки, - сообщил профессор Ловли. - С использованием этого бактериального штамма в топливном элементе выходная мощность клетки увеличивается».

Самоорганизующиеся нанопроволоки позволяют уменьшить размеры транзисторов

Dak — Thu, 30 Apr 2009 23:02:35 GMT

Ученые из Университета Иллинойса в Урбане-Шампэйн (США) создали полевой транзистор, каналом которого служит нанопроволока из арсенида галлия.

«Разработанная нами планарная технология выращивания обеспечивает получение самоорганизующихся бездефектных нанопроволок, причем их производство можно наладить в промышленных масштабах, — говорит один из участников исследования Сюлин Ли (Xiuling Li). — Это нелитографический метод, позволяющий управлять размерами и ориентацией создаваемых нанопроволок; кроме того, он легко совмещается с существующими технологиями».

Микрофотография нанопроволок из арсенида галлия, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа.
На врезке — полевой транзистор, каналом которого служит одна из таких проволок.
Изображение получено авторами исследования.

Нанопроволока, использованная авторами в качестве канала, была создана путем химического осаждения из газообразной фазы методом разложения металлоорганических соединений (катализатором послужило золото). Эта технология позволила избавиться от дефектов кристаллической решетки, снижающих подвижность носителей заряда. Необходимо отметить, что канал был сформирован прямо на месте расположения будущего транзистора (ориентация проволок при этом определялась кристаллической структурой подложки); в своих предыдущих работах авторы выращивали нанопроволоки отдельно, а затем переносили их на подготовленные подложки.

Диаметр «пробного» канала составил около 200 нм, однако авторы рассчитывают в будущем довести этот показатель до 5 нм. «Появление полевых транзисторов с каналами такого типа, обеспечивающими высокую подвижность электронов, позволит инженерам конструировать надежные и быстрые миниатюрные электронные устройства», — резюмирует аспирант Сет Фортуна (Seth Fortuna), принимавший участие в исследовании.

Платиновая нанопроволока сантиметровой длины

Dak — Mon, 20 Apr 2009 13:21:21 GMT

Электроформование, или электроспиннинг (electrospinning), – один из наиболее востребованных методов получения материалов, состоящих из наноразмерных волокон (на нашем сайте этой тематике уже посвящены публикации 1, 2, 3, 4, 5, 6). Полученные таким образом нановолокна могут использоваться в самых различных областях науки и техники, например, в качестве строительных блоков в нанокомпьютерах будущего, в наноразмерных сенсорах, нанофотонике и т.д. Благодаря высокой каталитической активности, платиновую нанопроволоку применяют для создания электродов топливных элементов, однако для этого необходима подложка, носитель для данного катализатора, что существенно затрудняет и усложняет производство.

Авторы работы, опубликованной недавно в NanoLetters, разработали методику получения платиновых волокон сантиметровой длины диаметром несколько десятков нанометров с помощью метода электроспиннинга (рис.1). Основная проблема, которую решили учёные, заключается в том, что при формировании волокон происходит образование нежелательных сфер, в том числе и на поверхности проволочек, поскольку тонкое волокно, состоящее фактически из вязкой жидкости, весьма нестабильно (рис.2). В ходе экспериментальной работы и путем анализа литературных источников исследователи определили оптимальные количества полимера (в данной работе использовался поливинилпирролидон (PVP)) (рис.3), хлорплатиновой кислоты (рис.4, 5), воды (рис.6), а также рассмотрели эффекты, связанные со скоростью подачи реагентов и величиной электрического поля (рис.7 и рис.8, соответственно). На рис. 9 представлен полученный материал, который предполагается использовать в качестве электрода в топливных элементах.

Продолжение исследований в этой области, как уверяют учёные, позволит в скором будущем уменьшить толщину нановолокон, а также практически полностью решить проблему получения подобного рода структур.

Физики нашли следы новой элементарной частицы

Dak — Fri, 20 Mar 2009 11:45:53 GMT

Группе физиков CDF, в которую входит 602 ученых из 13 стран, удалось обнаружить следы новой элементарной частицы. Открытие было сделано на американском ускорителе-коллайдере Тэватрон. Краткое изложение результатов экспериментов появилось в пресс-релизе на сайте лаборатории Ферми, которая курирует работу коллайдера. Работа физиков выйдет в журнале Physical Review Letters.

Согласно современным представлениям, адроны (элементарные частицы, в честь которых получил свое название Большой адронный коллайдер) состоят из кварков. Они делятся на мезоны (которые состоят из двух кварков) и барионы (которые состоят из трех кварка).

В рамках исследования ученые изучали распад так называемых B+ мезонов - элементарных частиц, в составе которых имеется нижний кварк. Анализ статистики этого распада позволил выявить небольшое количество мезонов, которые распадаются с возникновением новой частицы, получившей название Y(4140). Данное наименование было выбрано потому, что масса-энергия нового объекта составляет 4140 мегаэлектронвольт.

В рамках опыта ученым удалось установить, что в состав новой частицы, вероятно, входят зачарованные кварк и антикварк. Однако характеристики распада противоречат предсказаниям современных теорий. Ученые отмечают, что у них имеются достаточно экзотические объяснения свойств новой частицы. Так, например, существует вероятность, что Y(4140) состоит из четырех кварков.
Физики говорят, что похожие "загадочные" частицы в последние годы регистрировались на японском ускорителе лаборатории КЕК и Стэнфордском линейном ускорителе.

Напомним, что недавно другой группе исследователей DZero, которая также работает на американском ускорителе Тэватрон, удалось провести самые точные на сегодняшний день измерения массы W-бозона. Этот результат позволил значительно уточнить ограничения на массу бозона Хиггса.

Ученые создали материал, способный к самовосстановлению

Dak — Fri, 13 Mar 2009 22:50:39 GMT

МОСКВА, 13 мар - РИА Новости. Ученым из Университета Южного Миссисипи удалось создать полимерный материал, способный восстанавливать повреждения (например, трещины или царапины) под действием солнечного света.

По мнению авторов разработки, описанной в журнале Science, новый материал в будущем может найти широкое применение в качестве универсального покрытия кузовов автомобилей или любых других поверхностей.

Восстановление механического повреждения занимает всего час. Ученые продемонстрировали эффективность такого подхода для восстановления царапин шириной до 10 микрон и глубиной до 50 микрон и надеются в будущем создать целый класс аналогичных материалов, способных под действием солнечного света восстанавливать даже более серьезные повреждения.

Материал представляет собой широко распространенный полимер полиуретан, молекулы которого дополнены модифицированными молекулами природного полимерного углевода хитозана, составляющего основу хитинового покрова ракообразных. Модификация этих молекул заключалась в присоединении к ним небольших органических молекул - оксетанов - циклических молекул, состоящих из трех атомов углерода и одного атома кислорода.

В случае механического повреждения такого полимера (царапины или трещины) кольцевые молекулы оксетанов разрываются и "концы" этого разрыва становятся новыми реакционными центрами. Ультрафиолетовое же излучение разрывает часть связей между полимерной цепью хитозана и полиуретана, что приводит к образованию свободных радикалов, реагирующих с реакционными "концами" разорванных оксетановых молекул.

Такая перестройка полимерных молекул и приводит к "залечиванию" небольших царапин на поверхности полимерной пленки материала.