Материалы, которых не было
Стальной пластик. Синтезирован суперклей. Магнитная суперпамять. Хранилище для водорода. Экологичный биогенератор
В Мичиганском университете создан прозрачный пластик, который по прочности и жесткости не уступает стали. Правда, он не обладает ее пластичностью и потому не поддается ковке, но зато и весит меньше. Сверхпрочный пластик по структуре напоминает многослойную кирпичную кладку, проложенную цементным раствором. Он состоит из множества тончайших слоев монтмориллонита, широко распространенного глинистого минерала. Каждый слой представляет из себя мозаику из прилегающих друг к другу глиняных чешуек толщиной в один нанометр и поперечником в двести нанометров. Промежутки между слоями заполнены клеющим полимером, поливиниловым спиртом. Пластинка нового материала толщиной в одну десятую миллиметра содержит примерно три сотни таких слоев. Создатели глиняного пластика также придумали и автомат для его производства. Пока что он изготовляет образцы сантиметровых размеров. Однако ученые уже строят более мощную машину, которое будет выдавать листы размером метр на метр. На эту технологию уже подана патентная заявка. Новый композитный материал создан под руководством профессора отделения химических технологий Николая Котова, выпускника химфака МГУ. В интервью «Голосу Америки» он сказал, что его детище найдет множество применений. Из него можно будет делать тонкое и легкое бронестекло и другие виды брони, но это отнюдь не главное. Куда важнее, что этот пластик позволяет изготовлять детали новейших электронных и электромеханических приборов, составленных из компонент микронных размеров. Он также подходит для производства элементов микрожидкостных устройств, например, микроклапанов и микронасосов. Такие устройства широко используются в биологии, медицине и электронике. Химики Северо-Западного университета синтезировали полимер с уникальными клеящими свойствами. Он структурно похож на липкие белковые нити, с помощью которых мидии и другие двустворчатые моллюски прикрепляются к камням и скалам. Такие нити, так называемый биссус, в древности использовались для изготовления виссона, чрезвычайно красивой и очень дорогой ткани. Новый полимер, созданный под руководством профессора Мессерcмита, образует тонкую и в то же время очень прочную клейкую пленку практически на любой твердой поверхности. На нее можно затем наносить самые разнообразные вещества, придающие этой поверхности те или иные полезные свойства. Мессерсмит видит для своего детища множество полезных применений. Например, с его помощью можно снабжать хирургические инструменты неразрушающимися антибактериальными покрытиями и изготовлять водяные фильтры, поглощающие токсичные тяжелые металлы. Разработчики даже предполагают, что этот полимер удастся использовать в электронной промышленности для производства печатных схем. Американские физики сделали важный шаг к многократному увеличению плотности памяти на магнитных носителях. Жесткие диски современных персональных компьютеров могут хранить огромные объемы данных, однако разработчики все равно стараются их увеличить. Однако возможности современных методов магнитной записи ограничены фундаментальными законами физики. Чтобы уместить на диске больше информации, приходится уменьшать размеры участков, кодирующих отдельные биты. Это можно делать лишь до тех пор, пока их магнитные моменты выдерживают разрушающее воздействие тепловых колебаний. Реально это происходит, когда поперечник магнитного участка падает ниже нескольких десятков нанометров. Тогда его магнитный момент теряет определенное направление и начинает колебаться хаотическим образом, так что информация попросту стирается. Ученые уже давно пришли к выводу, что эту трудность в принципе можно обойти, если использовать для записи отдельных битов изолированные друг от друга атомы магнитных металлов, например, железа или марганца. Замысел состоит в том, чтобы разместить такие атомы на поверхности тонкой немагнитной пленки, чтобы они образовали правильную решетку. При должном выборе подложки магнитный момент каждого атома будет сохранять направление, невзирая на тепловые флуктуации. Конкретная реализация такой программы пока находится за пределами возможностей современных технологий. Однако сотрудники калифорнийского исследовательского центра корпорации IBM 31 августа сообщили, что им удалось экспериментально подтвердить ключевую идею, на которой она основана. Андреас Хайнрих и его коллеги подцепили один единственный магнитный атом на иглу сканирующего туннельного микрокопа и поместили его на поверхность пленки из нитрида меди, охлажденную до пяти десятых градуса выше абсолютного нуля. Измерения показали, что магнитный момент атома и в самом деле не осциллирует, а смотрит в одном направлении. Конечно, между этими экспериментами и созданием работоспособных запоминающих устройств на атомных носителях лежит дистанция огромного размера. Пока даже не ясно, каким образом можно записывать информацию на атомные решетки и затем считывать ее оттуда. Необходимо также найти способы хранить информацию на единичных атомах при более высоких температурах. Но если все эти проблемы будут решены, появятся магнитные запоминающие устройства, емкость которых будет в тысячу раз превышать емкость лучших современных магнитных дисков. Физики Вирджинского университета создали семейство металлоорганических соединений, обладающих уникальной способностью накапливать водород. Сейчас известно немало материалов, которые могут поглощать и высвобождать этот газ. Как правило, они аккумулируют его в количествах, не превышающих восьми процентов их собственного веса, да и то лишь при очень сильном охлаждении. Соединения, разработанные под руководством профессора Шиварама, увеличивают свой вес за счет абсорбции водорода на целых 14% и при этом нормально работают при комнатных температурах. Их создатели полагают, что новые материалы можно будет с успехом использовать в качестве водородных контейнеров топливных элементов. 12 ноября они сообщили о своих результатах на международном симпозиуме по проблемам водородной экономики, который открылся в столице штата Вирджиния Ричмонде. В университете штата Пенсильвания разработан топливный элемент, который может принести немалую пользу в охране окружающей среды. Он сконструирован под руководством профессора экологических технологий Брюса Логана, одного из пионеров создания биогенераторов электричества, использующих бактериальные культуры. В приборах этого типа задействованы микроорганизмы, которые в ходе своей жизнедеятельности высвобождают электроны. Три года назад Логан и его сотрудники успешно испытали биогенератор, в котором работали бактерии, потребляющие бытовые органические шлаки. Последний генератор Логана тоже превращает в электричество отходы, только не бытовые, а индустриальные. Это устройство не использует никаких микробов. «Горючим» для него служат кислые шахтные воды, которые откачиваются из железнорудных, марганцевых, бокситовых и иных рудников. Они содержат сильные кислоты и токсичные соединения тяжелых металлов и потому представляют немалую экологическую опасность. Новый топливный элемент очищает раствор от железа и при этом генерирует электрический ток. Профессор Логан полагает, что со временем подобные устройства найдут немало применений в горнорудной промышленности.